CN101332795B - 车道偏离防止设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车道偏离防止设备和方法。防止车辆偏离行驶车道的设备包括：获取装置，用于测量所述车辆和所述行驶车道之间的偏航角；车道偏离控制器，用于输出偏航力矩，以将所述车辆保持在所述行驶车道中；限制装置，用于当测量出的所述偏航角超过第一角界限时，限制偏航力矩输出；以及校正装置，用于响应于测量出的条件，调节所述第一角界限。

Description

车道偏离防止设备和方法

技术领域

本发明一般涉及用于当车辆存在偏离车道的趋势时防止车辆偏离行驶车道的车道偏离防止装置。

背景技术

作为现有技术中的车道偏离防止控制，当车辆存在偏离行驶车道的趋势时，将差动制动力施加给左/右车轮，以产生偏航力矩从而引导否则可能偏离行驶车道的车辆。

先前***的例子包括日本特开2005-145243。然而，在使用此类先前***时，当根据相对于行驶车道形成的车辆的偏航角(即，偏离角)向车辆施加偏航力矩时，施加给车辆的偏航力矩可能随着偏航角增大而增大。因此，可能偏航力矩变得太大，并且可能使驾驶者对所施加的偏航力矩量感到不舒服。因此，对车道偏离防止控制(施加偏航力矩)施加限制可能是有利的。然而，这种偏航力矩的结束、限制或者定时可能使驾驶者分神或厌烦。

公开内容

一方面，所公开的主题包括一种防止车辆偏离行驶车道的设备，所述设备包括：获取装置，用于测量所述车辆和所述行驶车道之间的偏航角；车道偏离控制器，用于输出偏航力矩，以将所述车辆保持在所述行驶车道中；限制装置，用于当测量出的所述偏航角超过第一角界限时，限制偏航力矩输出；以及校正装置，用于响应于测量出的条件，调节所述第一角界限。

另一方面，所公开的主题包括一种防止车辆偏离行驶车道的方法，所述方法包括以下步骤：测量所述车辆和所述行驶车道之间的偏航角；当测量出的所述偏航角小于第一角界限时，输出与测量出的所述偏航角成比例的偏航力矩；当测量出的所述偏航角大于所述第一角界限时，输出不与测量出的所述偏航角成比例的偏航力矩；以及响应于测量出的条件，调节所述第一角界限。

又一方面，所公开的主题包括一种防止车辆偏离行驶车道的设备，所述设备包括：用于测量所述车辆和所述行驶车道之间的偏航角的部件；控制器；用于当测量出的所述偏航角超过第一角界限时，限制所述控制器的输出的限制部件；以及用于响应于测量出的条件，调节所述第一角界限的部件。

附图说明

根据以下结合附图的说明，本发明的特征将变得更明显。

图1是根据本发明第一实施例的车辆的示意图。

图2是示出根据本发明实施例的车辆车道偏离防止装置的控制单元的处理的流程图。

图3是示出根据本发明实施例的用于判断偏离趋势的估计横向位移X_S和阈值X_L的图。

图4是示出根据本发明实施例的用于控制限制判断的第一偏航角

和用于控制限制判断的第二偏航角

之间的关系的图。

图5是示出根据本发明实施例的车辆速度V与用于控制限制判断的第一偏航角和第二偏航角

之间的关系的特性的图。

图6是示出根据本发明实施例的车辆速度V和增益K2之间的关系的特性的图。

图7是示出根据本发明实施例的行驶车道的车道宽度和用于控制限制判断的第三偏航角

之间的关系的特性的图。

图8是示出根据本发明实施例的车辆速度V、行驶车道的车道宽度和用于控制限制判断的第四偏航角

之间的关系的特性的图。

图9是示出根据本发明实施例的车辆速度V、行驶车道的车道宽度和用于控制限制判断的第一偏航角

和第二偏航角

之间的关系的特性的图。

具体实施方式

将参考附图更详细说明本发明的典型实施例。

本发明的第一实施例涉及安装有根据本发明的车道偏离防止装置的后轮驱动车辆。这种后轮驱动车辆可能具有自动变速器和传统的差速器，而且可能装有能够对施加给车辆的每个(前、后、左和右)车轮的制动力(例如，液压制动油管压力)进行独立控制的制动装置。

如示意图1所示，附图标记1表示制动踏板，附图标记2表示(制动)增压器，附图标记3表示主缸，并且附图标记4表示(制动液)贮存器。通常，根据驾驶者压下制动踏板1的量，将由主缸3增压的制动液压送入车轮5FL、5FR、5RL和5RR的各个轮缸6FL、6FR、6RL和6RR中。此外，可能存在设置在主缸3和轮缸6FL-6RR之间的制动液压控制部7。制动液压控制部7可以使得个别控制每个轮缸6FL-6RR处的制动液压成为可能。

制动液压控制部7可以使用防抱死(防滑)制动(ABS)控制、牵引力控制(TCS)或车辆动态控制(VDC)***的制动液压控制组件。这样，制动液压控制部7在控制轮缸6FL-6RR的制动液压时可以单独工作，但是，如下所述，制动液压控制部7还可以工作以根据在从驱动/制动力控制单元8输入时的制动压力指令值来控制制动压力。

例如，制动液压控制部7可能具有在液压供应***中包含致动器的结构。该致动器的例子包括可以将每个轮缸6FL-6RR处的液压控制为任何期望的制动液压的比例电磁阀(proportionalsolenoid valve)。

图1说明的车辆还包括通过控制引擎9的工作状态、变速器10的选择变速比以及节流阀11的节流开度来调节后轮5RL、5RR的驱动转矩的驱动转矩控制单元12。所述驱动转矩控制单元12还可以通过控制燃料喷射量和点火正时，或通过同时控制节流开度，来控制引擎9的工作状态。驱动转矩控制单元12可以向驱动/制动力控制单元8输出驱动转矩Tw(用于控制引擎9)的值。

驱动转矩控制单元12也可以在控制后轮5RL和5RR的驱动转矩时单独工作。然而，驱动转矩控制单元12也可以工作以在从驱动/制动力控制单元8输入驱动转矩指令值时，根据该指令值来控制驱动车轮的转矩。

该车辆可以安装设置有图像处理功能的摄像装置13。所述摄像装置13可以通过检测车辆在行驶车道中的相对位置来检测车辆偏离车道的趋势。摄像装置13可以包含由用于为车辆前方区域拍摄照片的CCD(电荷耦合装置)构成的单镜头照相机。摄像装置13(前端照相机)可以安置在车辆的前部。

摄像装置13可以从所拍摄的车辆前方区域的图像检测白线(车道标记)等的车道标记线，并且基于检测到的车道标记，摄像装置13还可以计算在行驶车道和车辆的纵轴之间形成的角(即，偏航角)相对于行驶车道的横向位移X_front以及行驶车道的曲率β等。

以这样的方式，摄像装置13可以检测标记行驶车道的车道标记，并且基于检测到的车道标记，该装置可以计算偏航角

摄像装置13可以向驱动/制动力控制单元8输出计算出的偏航角

横向位移X_front以及行驶车道曲率β。

同样，根据本发明所选择的实施例，可以使用具有摄像装置13以外的检测部件的装置来检测车道标记。例如，可以通过多个附接到车辆前部的红外(IR)传感器来检测车道标记，并可以基于检测结果检测行驶车道。

此外，应该理解，本发明不应该局限于基于车道标记判断行驶车道的***。即，当车辆行驶的道路没有限定行驶车道的车道标记时，可以进行图像处理。特别地，根据利用各种传感器获得的道路形状和环境信息来进行关于车辆是否处于适当的道路行驶范围内的判断，并且驾驶者可以估计车辆应该行驶的道路范围，从而确定行驶车道。例如，假定道路没有车道标记并且道路两侧是悬崖峭壁，道路的沥青铺设部分可以被当作行驶车道。同样，当存在防护栏、路沿等时，判断行驶车道时可以考虑这种信息。

同样，可以基于方向盘21的转向角δ来计算所述行驶车道曲率β。

此外，可以在车辆中安装导航装置14。导航装置14可以检测由车辆生成的纵向加速度Yg或横向加速度Xg，或者由车辆生成的偏航率(yaw rate)

所述导航装置14将检测到的纵向加速度Yg、横向加速度Xg以及偏航率

连同道路信息一起输出到驱动/制动力控制单元8。

此外，可以利用专用传感器检测不同的值。即，可以利用加速度传感器(即，加速度计)检测纵向加速度Yg和横向加速度Xg，并可以利用偏航率传感器检测偏航率

此外，车辆可以包括安装在该车辆中的以下部分：主缸压力传感器17，检测主缸3的输出压力，即，主缸液压Pm；加速器开度传感器18，检测加速踏板被压下的量，即，加速器开度θ；转向角传感器19，检测方向盘21的转向角δ；方向指示开关20，通过方向指示器检测方向指示操作；以及车轮速度传感器22FL、22FR、22FL和22RR，检测车轮5FL-5RR的所谓的车轮速度Vwi(其中，i＝fl、fr、rl和rr)。这里，可以将利用所述传感器等检测到的检测信号输出到驱动/制动力控制单元8。

现在将说明使用驱动/制动力控制单元8进行的算术和逻辑运算(处理例程)。图2是示出算术和逻辑运算过程的流程图。例如，可以以每10毫秒的预定采样间隔ΔT，利用定时器中断执行这些算术和逻辑运算。这里，图2所示的处理中未示出通信处理，当在等待存储装置中对算术和逻辑运算中获得的信息进行更新存储时，可以从等待存储装置读取必要信息。

如图2所示，当处理开始时，首先，在步骤S1中，从所述各种传感器、控制器和控制单元读取各种类型的数据。更具体地，所读取的数据包括使用导航装置14获得的纵向加速度Yg、横向加速度Xg、偏航率和道路信息、利用各种传感器检测到的每个车轮的车轮速度Vwi、转向角δ、加速器开度θ、主缸液压Pm以及方向转换信号、以及来自驱动转矩控制单元12的驱动转矩Tw、来自摄像装置13的横向位移X_front和行驶车道曲率β。

然后，在步骤S2中计算车辆速度V。更具体地，基于在所述步骤S1中读取的车轮速度Vwi，可以使用以下等式(1)计算车辆速度V。

对于前轮驱动，

V＝(Vwrl+Vwrr)/2

对于后轮驱动，

V＝(Vwfl+Vwfr)/2                                    (1)

这里，Vwfl、Vwfr分别表示左/右前轮的车轮速度，并且Vwrl、Vwrr分别表示左/右后轮的车轮速度。利用等式(1)，可以计算车辆速度V，作为非驱动车轮的速度的平均值。在第一实施例中，由于车辆为后轮驱动，因而使用前轮的车轮速度的后一个等式可以用来计算车辆速度V。

在正常工作期间可以采用如上所述计算出的所述车辆速度V。当ABS(防抱死制动***(Anti-lock Brake System))控制等工作时，采用在ABS控制下确定的估计车体速度作为所述车辆速度V。

然后，在步骤S3中可以计算偏航角

更具体地，可以计算车辆相对于向远处延伸并由摄像装置13检测到的车道标记的偏航角

这里，计算出的偏航角

可以成为由摄像装置13测量出的值。但是，代替该测量出的值，也可以基于靠近车辆并由摄像装置13拍摄的车道标记来计算偏航角

例如，利用如下等式(2)，使用在所述步骤S1中读取的横向位移X_front来计算偏航角

其中，dX表示每单位时间的横向位移X的变化；dY表示每单位时间的行驶方向的变化；以及dX′表示所述变化dX的微分值。

当基于靠近车辆的车道标记计算偏航角

时，方案不局限于如等式(2)所示的利用横向位移X来计算偏航角

的方案。例如，可以采用如下的方案：使用检测到的靠近车辆的车道标记来预测向远处延伸的车道标记的位置，并且可以基于延伸的车道标记来计算偏航角X_front。这里，V表示在所述步骤S2中计算出的车辆速度。

然后，在步骤S4中可以计算估计横向位移。更具体地，可以利用下面的等式(3)，使用在步骤S1中获得的行驶车道曲率β和当前的横向位移X_front、在步骤S2中获得的车辆速度V、在步骤S3中获得的偏航角

来计算估计横向位移Xs。

这里，Tt表示用于计算前方观测距离的车头时距(vehicleheadway time)。可以将该车头时距Tt与车辆速度V相乘以得到上述前方观测点距离。即，所述车头时距Tt之后的相对行驶车道中心的横向位移的估计值可以变为未来的横向位移Xs。根据等式(3)，可以看到，偏航角越大，估计横向位移Xs越大。

然后，在步骤S5中，可以判断车辆偏离行驶车道的趋势。更具体地，通过将用于判断偏离趋势的阈值XL与在所述步骤S4中获得的估计横向位移Xs进行比较，可以判断偏离趋势。图3示出在处理中所使用的值的定义。

用于判断偏离趋势的阈值X_L是可以用于判断车辆偏离车道的趋势的值，并且可以作为经验值或实验值来获得该阈值X_L。例如，用于判断偏离趋势的阈值X_L可以是表示行驶车道边界线的位置的值，并且该阈值X_L可以使用下面的等式(4)来计算。

X_L＝(L-H)/2                                (4)

其中，L表示行驶车道的宽度(定义行驶车道的车道标记之间的宽度)，并且H表示车辆的宽度。可以通过对由摄像装置13所拍摄的图像进行处理来获得车道宽度L。

这里，当估计横向位移Xs的大小(即，绝对值)大于用于判断偏离趋势的阈值X_L(即，|Xs|≥X_L)时，可以判断为存在偏离车道的趋势，并可以将偏离判断标志Fout设置为ON。类似地，当估计横向位移Xs小于用于判断偏离趋势的阈值X_L(即，|Xs|＜X_L)时，可以判断为不存在偏离车道的趋势，并可以将偏离判断标志Fout设置为OFF。

也可以使用实际横向位移X_front(即，当Tt＝0时的估计横向位移Xs)代替估计横向位移Xs来进行偏离车道的趋势的判断。在这种情况下，当实际横向位移X_front的大小(即，绝对值)大于用于判断偏离趋势的阈值X_L(|X_front|≥X_L)时，可以判断为存在偏离车道的趋势，并可以将偏离判断标志Fout设置为ON。

此外，关于允许将所述偏离判断标志Fout设置为ON的条件，可以在将偏离判断标志Fout设置为OFF之后车辆进入非偏离状态(例如，|Xs|＜X_L或|X_front|＜X_L)时设置。同样，关于允许将所述偏离判断标志Fout设置为ON的条件，可以在将偏离判断标志Fout设置为OFF之后经过了预定时间之后设置。

此外，如图3所示，可以将用于判断偏离趋势的阈值X_L(横向位移界限距离)设置在车辆的行驶车道内。然而，本发明不应局限于此。也可以将该阈值X_L设置在行驶车道的外部。此外，本发明不应局限于在车辆偏离行驶车道之前判断偏离趋势。例如，可以设置用于判断偏离趋势的阈值X_L，以使得当至少一个车轮已经偏离车道时判断该趋势。

在设置偏离判断标志Fout之后，可以基于横向位移X进行关于偏离方向Dout的判断。更具体地，当存在相对车道中心向左的横向位移时，其方向可以被设置为偏离方向Dout(例如，Dout＝LEFT)，而当存在相对车道中心向右的横向位移时，其方向可以被设置为Dout(例如，Dout＝RIGHT)。

此外，在防滑控制(ABS)、牵引力控制(TCS)、或者车辆动态控制(VDC)的情况下，可以将偏离判断标志Fout设置为OFF，以便进行用于防止偏离车道的控制。

另外，也可以考虑驾驶者改变车道的意图来设置偏离判断标志Fout。例如，当由车道改变信号指示的方向(即，闪光信号灯打开侧)与由所述偏离方向Dout指示的方向相同时，可以判断为驾驶者意图改变车道，并且可以将偏离判断标志Fout改变为OFF。因此，可以将判断修改为没有车道偏离。另一方面，当由车道改变信号(即，闪光信号灯打开侧)指示的方向与由所述偏离方向Dout指示的方向相互不同时，可以维持所述偏离判断标志Fout，并将其保持为ON。即，可以将判断维持为车道偏离。

此外，当未操作方向指示开关(即，转向信号)20时，可以基于转向角δ来设置偏离判断标志Fout。即，当驾驶者在偏离车道的方向上操纵车轮时，如果转向角δ和转向角的变化率(例如，每秒的角)Δδ这两者分别超过预定等级，则可以判断为驾驶者意图改变车道，并且可以将偏离判断标志Fout改变为OFF。

然后，在关于用于防止偏离车道的控制的步骤S6中，可以校正将偏航力矩输出到车辆的限制定时或者结束定时。

在用于防止偏离车道的控制中，当车辆存在偏离车道的趋势时，可以通过将预定的偏航力矩施加给车辆来防止车辆偏离行驶车道。在步骤S6中，对作为用于防止车辆的偏离的控制的结束定时的、将偏航力矩输出到车辆的限制定时或者结束定时进行校正。

通过基于所述步骤S5中的偏离趋势的判断，使车辆返回行驶车道或根据驾驶者的意图使车辆改变车道，可以消除偏离车道的趋势(即，Fout＝OFF)。结果，用于防止偏离车道的控制结束，从而意味着结束将偏航力矩输出到车辆。

区别于在用于防止偏离车道的控制中的偏离趋势的判断，当在行驶车道与车辆的纵轴之间形成的偏航角

达到预定阈值时，控制将受到限制。更具体地，当偏航角

逐渐达到作为用于控制限制判断的第一阈值的第一偏航角界限

时，可以抑制用于防止偏离车道的控制。更具体地，可以抑制施加给车辆的用于防止偏离车道的偏航力矩的增大(即，降低或调节)。当偏航角

进一步增大，并达到作为第二阈值的用于控制限制判断的第二偏航角界限(即，其中

)时，可以强制终止用于防止偏离车道的控制。即，可以将施加给车辆以防止车道偏离的偏航力矩设置为零(即，取消偏航力矩)。

图4是示出用于控制限制判断的第一偏航角界限和用于控制限制判断的第二偏航角界限之间的关系的图。这里，用于控制限制判断的第一偏航角界限

和用于控制限制判断的第二偏航角界限可以被定义为在行驶车道的外侧方向上形成的偏航角。

在步骤S6中，可以校正用于防止偏离车道的控制的限制定时，即，用于控制限制判断的第一偏航角界限

和用于控制限制判断的第二偏航角界限

更具体地，可以基于车辆速度来调整用于控制限制判断的第一偏航角界限

和用于控制限制判断的第二偏航角界限

图5示出车辆速度V和用于控制限制判断的第一偏航角界限

以及用于控制限制判断的第二偏航角界限

之间的关系。

如图5所示，在给定的车辆速度V，用于控制限制判断的第二偏航角界限大于第一偏航角界限

随着车辆速度V增大，第一偏航角界限

和第二偏航角界限

都降低。

可以根据实验值和已知值来设置用于控制限制判断的第一偏航角界限

和用于控制限制判断的第二偏航角界限因为偏航角

的值可能受到直线、曲线、低摩擦路面、偏离方向(即，向着道路边缘边或向着道路中心的方向)等的各种环境因素的影响，因此还可以考虑滞后作用来设置第一偏航角界限

和第二偏航角界限

此外，在步骤S7中，可以判断用于防止偏离车道的控制中的将偏航力矩输出给车辆的限制定时或结束定时。

这里，可以将在S6中校正后的第一偏航角界限

和第二偏航角界限与偏航角进行比较，并判断用于限制防止偏离车道的控制的定时。根据该判断，如果偏航角

达到第一偏航角界限

(即，

)，则可以将控制限制标志(或控制结束准备标志)Fout1设置为ON(即，Fout1＝ON)。否则，如果

则可以将控制限制标志Fout1设置为OFF(Fout1＝OFF)。然后，如果偏航角

进一步增大到第二偏航角界限

(即，

)，则可以将偏离判断标志Fout设置为OFF(即，Fout＝OFF)。否则，如果

则可以将偏离判断标志Fout设置为ON(即，Fout＝ON)。在这种情况下，通常可以将控制限制标志Fout1设置为ON。

此外，在步骤S8中，可以计算作为用于防止偏离车道的控制而施加给车辆的目标偏航力矩。

更具体地，基于在步骤S4中获得的估计横向位移Xs和在步骤S5中判断偏离趋势所使用的用于判断偏离趋势的阈值X_L，可以使用下面的等式(5)计算目标偏航力矩Ms：

Ms＝K1·K2·(|Xs|-X_L)                        (5)

其中，K1表示根据车辆的各种参数确定的比例增益，并且K2表示根据车辆速度V变化的增益。图6是示出增益K2的例子的图。如图6所示，增益K2在低速区域具有较小的值。然后，当达到一定的车辆速度V时，增益K2可以随着车辆速度V的增大(例如，成比例地)而增大。之后，当达到一定的车辆速度V时，增益K2可以变为恒定值。

这里，可以根据偏离判断标志Fout和控制限制标志Fout1的状态来计算目标偏航力矩Ms。

首先，当偏离判断标志Fout为ON时，可以使用所述等式(5)计算目标偏航力矩Ms。

当控制限制标志Fout1为ON时，即，当偏航角

大于第一偏航角界限

时(更具体地，)，可以固定估计横向位移Xs，并可以使用等式(5)来计算偏航力矩Ms。更具体地，可以将作为估计横向位移Xs的变量的偏航角

固定在当偏航角达到用于控制限制判断的第一偏航角界限时(即，当

时)的值，可以计算估计横向位移Xs，并且可以利用等式(5)，使用计算出的估计横向位移Xs来计算目标偏航力矩Ms。

当偏离判断标志Fout为OFF，即，当判断为驾驶者意图改变车道，或者当偏航角

大于用于控制限制判断的第二偏航角界限

时(即，当时)，可以将目标偏航力矩Ms设置为零。在本实施例的用于防止偏离车道的控制中，可以多次反复进行用于防止偏离车道的控制的处理例程(图2)，直到防止偏离车道结束为止。即，为了防止车辆偏离车道，可以将目标偏航力矩Ms连续施加给车辆。结果，可以利用从控制开始到结束所实现的一系列处理例程，将偏航力矩施加给车辆。

以这样的方式，由于偏离判断标志Fout改变为OFF，目标偏航力矩Ms变为零，因而可以通过从在先前反复处理中计算出的目前施加的偏航力矩Ms0减去预定量ΔM来计算下一个施加的偏航力矩Ms1(即，Ms1＝Ms0-ΔM)，直到下一个施加的偏航力矩Ms1达到设置为零的目标偏航力矩Ms为止。可以将预定量ΔM设置为小于驾驶者会因为所施加的偏航力矩的量而感到不舒服的值ΔMmax的值。

如上所述，在所选择的实施例中，估计横向位移Xs和横向位移界限距离X_L之间的差越大，可以施加的偏航力矩Ms越大。根据估计横向位移Xs和偏航角

之间的关系(参见所述等式(3))，可以观察出偏航角

越大(除了

的情况)，偏航力矩Ms越大。

此外，在步骤S9中，当偏离判断标志Fout为ON时，可以产生声音输出或显示输出，作为用于防止偏离车道的警告。

当偏离判断标志Fout为ON时，即，当目标偏航力矩Ms的绝对值|Ms|大于零时，因为开始向车辆施加目标偏航力矩Ms以进行防止偏离车道的控制，所以在施加所述目标偏航力矩Ms的同时进行所述警告输出。然而，警告的输出定时不应该局限于该方案。例如，可以在施加偏航力矩之前发出警告。

另外，在步骤S10中，可以计算每个车轮的目标制动液压。更具体地，可以进行下面的计算。

如下面的等式(6)和(7)所示，当偏离判断标志Fout为OFF时，即，当目标偏航力矩Ms为0时(当不进行用于防止偏离车道的控制时)，可以将各个车轮的目标制动液压Psi(其中，i＝fl、fr、rl、和rr)作为制动液压Pmf和Pmr。

Psfl＝Psfr＝Pmf                    (6)

Psrl＝Psrr＝Pmr                    (7)

其中，Pmf表示前轮的制动液压，并且Pmr表示后轮的制动液压。它可以具有基于考虑前/后分配的前轮的制动液压Pmf计算出的值。例如，当驾驶者进行制动操作时，所述制动液压Pmf、Pmr可以变成与制动操作中的操作量(即，主缸液压Pm)相对应的值。

另一方面，当偏离判断标志Fout为ON时，即，当目标偏航力矩Ms的绝对值|Ms|大于零时，即，获得存在偏离车道的趋势的判断结果时，基于在所述步骤S8中设置的目标力矩Ms，可以计算前轮目标制动液压差ΔPsf和后轮目标制动液压差ΔPsr。更具体地，可以利用下面的等式(8)-(11)来计算所述目标制动液压差ΔPsf和ΔPsr。

当|Ms|＜Ms1时：

ΔPsf＝0                                  (8)

ΔPsr＝Kbr·|Ms|/T                        (9)

当|Ms|≥Ms1时：

ΔPsf＝Kbf·(|Ms|-Ms1)/T                  (10)

ΔPsr＝Kbr·Ms1/T                         (11)

这里，Ms1表示设置阈值，而T表示轮距(tread)。方便起见，可以假定对于前轮和后轮，轮距T具有相同的值。此外，Kbf、Kbr可以表示在将制动力表示为等效的制动液压时前轮和后轮的转换系数，并且由各种制动参数确定。

以这样的方式，可以根据目标偏航力矩Ms的大小来确定车轮处所生成的制动力的大小的分配。即，当目标偏航力矩Ms小于设置阈值Ms1时，可以将前轮目标制动液压差ΔPsf设置为零，并且可以对后轮目标制动液压差ΔPsr给定预定值，从而在左/右后轮处生成制动力的差。另一方面，当目标偏航力矩Ms大于设置阈值Ms1时，可以对所述目标制动液压差ΔPsf、ΔPsr给定预定值，从而在前/后、左/右轮处生成制动力的差。

因此，可以使用计算出的目标制动液压差ΔPsf和ΔPsr来计算各个车轮的最终目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)。更具体地，当偏离判断标志Fout为ON且偏离方向Dout为LEFT时，即，当存在相对于左手侧车道标记偏离车道的趋势时，可以使用下面的等式(12)来计算各个车轮的目标制动液压Psi(其中，i＝fl、fr、rl和rr)。

Psfl＝Pmf

Psfr＝Pmf+ΔPsf

Psrl＝Pmr

Psrr＝Pmr+ΔPsr                                (12)

此外，当偏离判断标志Fout为ON且偏离方向Dout为RIGHT时，即，当存在相对于右手侧车道标记偏离车道的趋势时，可以使用下面的等式(13)来计算各个车轮的目标制动液压Psi(其中，i＝fl、fr、rl和rr)。

Psfl＝Pmf+ΔPsr

Psfr＝Pmf

Psrl＝Pmr+ΔPsr

Psrr＝Pmr                                      (13)

根据等式(12)和(13)，当用于防止偏离车道的侧的车轮上的制动力升高时，可能在左右轮之间生成制动力的差。

这里，如等式(12)和(13)所示，当驾驶者进行制动操作时，可以考虑制动液压Pmf和Pmr来计算各个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl和rr)。这里，驱动/制动力控制单元8可以将如上所述计算出的各个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl、rr)作为所给定的制动液压指令值输出到制动液压控制部7。

在所选择的实施例中，可以按照如下进行操作。

当车辆行驶时，在读取各种数据(所述步骤S1)之后计算车辆速度V和偏航角

(所述步骤S2、S3)。然后，在计算出估计横向位移Xs(估计偏离值)(所述步骤S4)之后，可以基于计算出的估计横向位移Xs进行关于偏离车道的趋势的判断(偏离判断标志Fout的设置)，然后根据驾驶者改变车道的意图校正偏离车道的趋势的判断结果(偏离判断标志Fout)(步骤S5)。

然后，在计算出目标偏航力矩Ms(步骤S8)之后，可以基于偏离车道的趋势的判断结果来输出警告(步骤S9)。基于计算出的目标偏航力矩Ms，可以计算各个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl和rr)，并且可以将计算出的各个车轮的目标制动液压Psi(i＝fl、fr、rl和rr)输出到制动液压控制部7(例如，步骤S10)。结果，可以根据车辆偏离车道的趋势，将偏航力矩施加给该车辆。

另一方面，可以根据车辆速度V来设置(或校正)用于控制限制判断的所述第一偏航角界限和用于控制限制判断的第二偏航角界限

(步骤S6)。在用于防止偏离车道的控制期间，偏航角

增大(尽管将偏航力矩施加给车辆)，并且如果偏航角

达到用于控制限制判断的第一偏航角界限和第二偏航角界限

(通常首先达到用于控制限制判断的所述第一偏航角界限

)，则可以限制用于防止偏离车道的控制。更具体地，在偏航角

增大的过程中，如果偏航角

达到第一偏航角界限则可以抑制施加给车辆的用于防止偏离车道的目标偏航力矩Ms的进一步增大。另外，如果偏航角达到第二偏航角界限

则可以将施加给车辆的用于防止偏离车道的目标偏航力矩Ms设置为零(例如，步骤S7和步骤S8)。在这种情况下，增大的车辆速度V可以产生降低的第一偏航角界限

和第二偏航角界限

因此，随着车辆速度V增大，可以更早出现用于防止偏离车道的控制的限制的开始定时。

操作和效果

如上所述，偏航角

在用于防止偏离车道的控制期间增大，并且如果它达到第一偏航角界限和第二偏航角界限则可以限制、调整或抑制用于防止偏离车道的控制。更具体地，在偏航角

增大的过程中，如果偏航角

达到用于控制限制判断的第一偏航角界限

则可以抑制施加给车辆的用于防止偏离车道的目标偏航力矩Ms的进一步增大，并可以将其设置为常数(即，独立于偏航角)。另外，如果偏航角

达到用于控制限制判断的第二偏航角界限

则可以将施加给车辆的用于防止偏离车道的目标偏航力矩Ms设置为零。结果，即使在偏航角

增大时，也可以限制用于防止偏离车道的控制，并且可以防止控制量变得太大。

另外，可以根据车辆速度V校正第一偏航角界限

和第二偏航角界限

结果，可以限制用于防止偏离车道的控制的定时，以使得驾驶者不会对所施加的偏航力矩的变化感到不舒服。

在所选择的实施例中，当前提是在偏航角

超过用于控制限制判断的偏航角界限

时限制用于防止偏离车道的控制时，尽管车辆速度升高，也会进行与当车辆速度低时相同的对用于防止偏离车道的控制的限制，并且驾驶者对所施加的偏航力矩感到不舒服。即，如果基于偏航角限制用于防止偏离车道的控制，则当车辆速度越高时，驾驶者可能需要在偏航角

还未增大的同时越早地限制用于防止偏离车道的控制。

因此，可以根据车辆速度V来设置(即，校正)用于控制限制判断的第一偏航角界限和用于控制限制判断的第二偏航角界限

更具体地，在所选择的实施例中，车辆速度V越高，用于控制限制判断的第一和第二偏航角界限越小。结果，在所选择的实施例中，车辆速度V越高，可以在用于防止偏离车道的控制还未增大偏航角

时越早地施加限制，从而对用于防止偏离车道的控制的限制进行定时，使得驾驶者不会对所施加的偏航力矩感到不舒服。

如上所述，用于控制限制判断的第一偏航角界限

和用于控制限制判断的第二偏航角界限

可以用作用于开始和结束防止偏离车道的控制的限制的阈值。结果，可以在偏航角

增大的过程中抑制目标偏航力矩Ms的增大。然后，可以将偏航力矩设置为零，并且可以结束用于防止偏离车道的控制。即，可以逐步限制用于防止偏离车道的控制，或者可以逐步施加对用于防止偏离车道的控制的限制。结果，可以限制用于防止偏离车道的控制，而不会使驾驶者对所施加的偏航力矩感到不舒服。

如上所述，可以限制用于防止偏离车道的控制，并且结束用于防止偏离车道的控制，即，即使在将偏航力矩设置为零时，也可以对降低的比例施加限制，并且将偏航力矩设置为零。结果，可以限制用于防止偏离车道的控制，而不会使驾驶者对所施加的偏航力矩感到不舒服。

第二典型实施例

在第二典型实施例中，除了步骤S6中用于校正判断关于控制的限制的偏航角的方法不同之外，在驱动/制动力控制单元8中进行的算术和逻辑运算处理可以与图2中所示的相同，并且可以进行与第一典型实施例的处理过程相同的处理过程。

特别地，在所选择的实施例中，在步骤S6中，利用通过唯一的用于控制限制判断的偏航角界限

(下文将被称为用于控制限制判断的第三偏航角界限)进行用于防止偏离车道的控制的限制判断的前提，可以基于行驶车道的宽度来校正用于控制限制判断的第三偏航角界

图7是示出行驶车道的宽度和用于控制限制判断的第三偏航角界限

之间的关系的图。如图7所示，随着车道宽度变窄，第三偏航角界限

变小。

在所选择的实施例的步骤S7中，可以将所述步骤S6中校正后的用于控制限制判断的第三偏航角界限

与偏航角

进行比较，并且可以判断用于防止偏离车道的控制的限制的定时。根据该判断，当偏航角

达到用于控制限制判断的第三偏航角界限

时(即，当

时)，可以将偏离判断标志Fout设置为OFF。

结果，当偏离判断标志Fout为OFF时，即，当偏航角

大于第三偏航角界限

时(即，当

时)，在步骤S8中可以将目标偏航力矩Ms设置为零。在这种情况下，正如第一典型实施例中一样，当降低目标偏航力矩Ms时，可以对降低的比例施加限制，并且可以将目标偏航力矩Ms设置为零。

操作、功能和效果

特别地，在第二典型实施例中，可以根据行驶车道的宽度来校正用于控制限制判断的第三偏航角界限

更具体地，行驶车道的车道宽度越窄，用于控制限制判断的第三偏航角界限

越小。结果，当行驶车道的车道宽度越窄时，用于限制防止偏离车道的控制的定时越早。

例如，与该实施例中相同，当存在在偏航角大于用于控制限制判断的偏航角时限制用于防止偏离车道的控制的前提时，虽然行驶车道的车道宽度可能变得较窄，可以进行与行驶车道较宽时相同的用于防止偏离车道的控制，从而使驾驶者不会对所施加的偏航力矩感到不舒服。即，如果基于偏航角

进行用于防止偏离车道的控制的限制，则如果行驶车道越窄，则在偏航角

还没有增大时，驾驶者可能需要越早地进行用于防止偏离车道的控制的限制。

因此，随着行驶车道的车道宽度变得越窄，用于控制限制判断的第三偏航角界限

变得越小。行驶车道的宽度越窄，则可以在偏航角

还没有增大时，越早地进行用于防止偏离车道的控制的限制，并且可以限制用于防止偏离车道的控制的定时，从而驾驶者不会对所施加的偏航力矩感到不舒服。

第三典型实施例

在第三典型实施例中，与第一和第二典型实施例一样，安装有车道偏离防止装置的车辆是后轮驱动车辆。

在第三典型实施例中，除了步骤S6中用于校正用于控制限制判断的偏航角的方法不同之外，在驱动/制动力控制单元8中进行的算术和逻辑运算处理可以与图2中所示的相同，并且可以与第一和第二典型实施例中的处理相同。

即，在第三典型实施例中，在步骤S6中，前提是可以利用唯一的用于控制限制判断的偏航角界限

(以下将被称为用于控制限制判断的第四偏航角界限)来进行限制用于防止偏离车道的控制的定时的判断，并且可以基于车辆速度V和行驶车道的宽度来校正用于控制限制判断的所述第四偏航角界限

图8是示出车辆速度V、行驶车道的车道宽度与用于控制限制判断的所述第四偏航角界限

之间的关系的图。

 如图8所示，车辆速度V越高，或者行驶车道的车道宽度越窄，则用于控制限制判断的第四偏航角界限

越小。

在步骤S7中，可以将在步骤S6中校正后的第四偏航角界限

与偏航角进行比较，并且可以判断用于防止偏离车道的控制的限制的定时。根据该判断，当偏航角

达到用于控制限制判断的所述第四偏航角界限

时(即，当时)，可以将偏离判断标志Fout设置为OFF。

结果，在步骤S8中，当偏离判断标志Fout改变为OFF时，即，当偏航角

超过用于控制限制判断的第四偏航角界限

时(即，当

时)，可以将目标偏航力矩Ms设置为零。在这种情况下，正如第一典型实施例中一样，可以向在目标偏航力矩Ms降低时的降低比例施加限制，并且可以将目标偏航力矩Ms设置为零。

操作、功能和效果

特别地，在第三典型实施例中，可以根据车辆速度V和行驶车道的车道宽度来校正用于控制限制判断的第四偏航角界限

更具体地，车辆速度V越高，或者车道宽度越窄，则用于控制限制判断的第四偏航角界限越小。结果，车辆速度V越高，或者行驶车道的宽度越窄，则可能越早地限制用于防止偏离车道的控制。结果，基于与第一和第二典型实施例中相同的原因，可以限制用于防止偏离车道的控制的定时，以使得驾驶者将不会对所施加的偏航力矩感到不舒服。

第四典型实施例

在本实施例中，正如前三个典型实施例中一样，安装有本发明的车道偏离防止装置的车辆可以是后轮驱动车辆。

在所选择的实施例中，除了步骤S6中用于校正用于控制限制判断的偏航角的方法不同之外，由驱动/制动力控制单元8进行的算术和逻辑运算处理可以与图2中所示的相同，即，与第一典型实施例中的处理过程相同。

即，在步骤S6中，正如第一典型实施例中一样，前提是利用用于控制限制判断的所述第一和第二偏航角界限

来进行用于防止偏离车道的控制的限制的定时的判断，并且可以考虑行驶车道的车道宽度来校正用于控制限制判断的所述第一和第二偏航角界限

图9是示出行驶车道的宽度与用于控制限制判断的所述第一和第二偏航角界限

之间的关系的图。

如图9所示，除了当车辆速度V变高时的情况之外，当行驶车道的车道宽度变窄时，可以都降低用于控制限制判断的所述第一和第二偏航角界限

在所选择的实施例中，可以使用校正后的用于控制限制判断的第一和第二偏航角界限

来判断用于防止偏离车道的控制的限制的定时(步骤S7)，并且可以计算目标偏航力矩Ms(步骤S8)。

操作、功能和效果

特别地，在第四典型实施例中，可以根据车辆速度V和行驶车道的宽度来校正用于控制限制判断的第一和第二偏航角界限

更具体地，车辆速度V越高，或者车道宽度越窄，则用于控制限制判断的所述第一和第二偏航角界限

二者越小。结果，除了当车辆速度V更高时的情况之外，在行驶车道的车道宽度变得更窄时，用于限制防止偏离车道的控制的定时可以较早。以这样的方式，由于与第一～第三典型实施例中相同的原因，可以限制用于防止偏离车道的控制的定时，以使得驾驶者不会对所施加的偏航力矩感到不舒服。

另外，用于控制限制判断的第一和第二偏航角界限 用作用于限制防止偏离车道的控制的阈值，从而在偏航角

增大的过程中，可以抑制目标偏航力矩Ms的增大。然后，可以将偏航力矩设置为零。即，可以逐步限制用于防止偏离车道的控制，或者可以逐渐进行用于防止偏离车道的控制的限制。结果，可以施加用于防止偏离车道的控制的限制，以使得驾驶者不会对所施加的偏航力矩感到不舒服。

本实施例可以利用下面的组成来实现。

即，在本实施例的用于防止偏离车道的控制的限制中，可以在开始用于防止偏离车道的控制之后，终止用于防止偏离车道的控制。然而，本发明并不局限于该方案。例如，可以采用限制用于防止偏离车道的控制的开始的方案。即，即使判断为车辆存在偏离车道的高的趋势时，当偏航角

超过用于控制限制判断的偏航角界限时，可以不进行用于防止偏离车道的控制。

在所述实施例的说明中，当判断为车辆存在偏离车道的高的趋势时，可以通过进行防止车辆偏离行驶车道的控制的控制部件，来实现驱动转矩控制单元的步骤S5和S10的处理。可以通过获取在行驶车道的外侧方向上形成的偏航角的偏航角获取部件，来实现驱动转矩控制单元的步骤S3的处理。在由所述偏航角获取部件获取的偏航角超过预定阈值时，可以通过限制用于防止偏离车道的控制的控制限制部件，来实现驱动转矩控制单元的步骤S7的处理。可以通过根据车辆速度和/或行驶车道的宽度校正所述预定阈值的校正部件，来实现驱动转矩控制单元的步骤S6的处理。

有利地，本发明提供了一种具有以下特征的车道偏离防止装置。首先，当判断为车辆存在偏离行驶车道的高的趋势时，可以开始车道偏离防止控制。接下来，当相对于行驶车道在外侧方向上形成的、并由偏航角获取装置获取的偏航角超过预定阈值(即，第一角界限)时，可以限制车道偏离防止控制。在这种情况下，可以根据车辆速度和/或行驶车道的宽度来校正该预定阈值。

此外，当偏航角超过预定阈值时，可以限制车道偏离防止控制，以防止所施加的控制量(即，偏航力矩)变得过大并使驾驶者感到不舒服。另外，通过将校正的性能与车辆速度和/或行驶车道的宽度进行相关，可以限制车道偏离防止控制，以使得不会因为所施加的偏航力矩而惊吓到驾驶者。

尽管已经针对有限数量的实施例说明了本发明，然而受益于本发明的本领域技术人员将理解，可以设计不背离本发明的范围的其它实施例。因此，应当仅由所附的权利要求书来限定本发明的范围。

本申请要求2007年6月28日提交的日本专利申请2007-170718的优先权。该在先申请的内容在此通过引用被整体包括。

Claims (15)

1.一种防止车辆偏离行驶车道的设备，所述设备包括：

获取装置，用于测量所述车辆和所述行驶车道之间的偏航角；

车道偏离控制器，用于输出偏航力矩，以将所述车辆保持在所述行驶车道中；

限制装置，用于当测量出的所述偏航角超过第一角界限时，限制偏航力矩输出；以及

校正装置，用于响应于测量出的条件，调节所述第一角界限。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，测量出的所述条件包括所述车辆的速度和所述行驶车道的宽度至少之一。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述校正装置用于在所述车辆的速度增大时降低所述第一角界限。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述校正装置用于在所述行驶车道的宽度变窄时降低所述第一角界限。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，未限制的所述偏航力矩输出与测量出的所述偏航角成正比。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，限制后的所述偏航力矩输出不与测量出的所述偏航角成比例。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，限制后的所述偏航力矩输出是常数。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括大于所述第一角界限的第二角界限。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，当测量出的所述偏航角超过所述第二角界限时，进一步限制所述偏航力矩输出。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，进一步限制后的所述偏航力矩输出是零。

11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，当测量出的所述偏航角超过所述第二角界限时限制后的所述偏航力矩输出到进一步限制后的所述偏航力矩输出的降低是逐步的。

12.一种防止车辆偏离行驶车道的方法，所述方法包括以下步骤：

测量所述车辆和所述行驶车道之间的偏航角；

当测量出的所述偏航角小于第一角界限时，输出与测量出的所述偏航角成正比的偏航力矩；

当测量出的所述偏航角大于所述第一角界限时，输出不与测量出的所述偏航角成比例的偏航力矩；以及

响应于测量出的条件，调节所述第一角界限。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，不成比例的所述偏航力矩是常数。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：当测量出的所述偏航角超过第二角界限时，不输出偏航力矩。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：当测量出的所述偏航角超过所述第二角界限时，逐步消除不成比例的所述偏航力矩。

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