CN101332796B - 车道偏离防止控制器及其控制方法以及车辆控制*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车道偏离防止控制器及其控制方法以及车辆控制***。用于防止车辆偏离行驶车道的该偏离控制器包括：位移估计器，用于估计所述车辆相对于所述行驶车道的将来横向位移；检测装置，用于检测所述车辆偏离所述行驶车道的趋势；防止控制器，用于在检测到所述车辆偏离所述行驶车道的趋势时，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；校正取消装置，用于在转向角超过取消阈值时，取消所述防止控制器的所述偏航力矩；以及阈值调节装置，用于响应于所估计出的所述将来横向位移，调节所述取消阈值。

Description

车道偏离防止控制器及其控制方法以及车辆控制***

技术领域

本发明涉及一种车道偏离防止控制器。

背景技术

当检测到车辆存在偏离行驶车道的趋势时，可以由左右车轮之间的制动力的差来生成偏航力矩(yaw moment)，从而校正车辆的行驶路径。在这种情况下，当转向角超过预定等级时，判断为该偏离是有意的车道改变，并取消偏离防止控制(即，偏航力矩的施加)。一个例子是日本特开2003-112540。

然而，当由偏航力矩生成横向加速度时，驾驶者的身体可能偏移，并且可能向方向盘传送负荷。结果，即使驾驶者没有意图尝试车道改变等的转向操作，当转向角超过预定值时，也可能取消偏离防止控制。

发明内容

一方面，本发明涉及一种偏离控制器，用于防止车辆偏离行驶车道，所述偏离控制器包括：检测装置，用于检测所述车辆偏离所述行驶车道的趋势；防止控制器，用于在检测到所述车辆偏离所述行驶车道的趋势时，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；校正取消装置，用于在转向角超过取消阈值时，取消所述防止控制器的所述偏航力矩；以及阈值调节装置，用于响应于由所述防止控制器施加的所述偏航力矩，调节所述取消阈值。

另一方面，本发明涉及一种偏离控制器，用于防止车辆偏离行驶车道，所述偏离控制器包括：位移估计器，用于估计所述车辆相对于所述行驶车道的将来横向位移；检测装置，用于检测所述车辆偏离所述行驶车道的趋势；防止控制器，用于在检测到所述车辆偏离所述行驶车道的趋势时，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；校正取消装置，用于在转向角超过取消阈值时，取消所述防止控制器的所述偏航力矩；以及阈值调节装置，用于响应于所估计出的所述将来横向位移，调节所述取消阈值。

另一方面，本发明涉及一种用于防止车辆偏离行驶车道的方法，所述方法包括以下步骤：估计所述车辆相对于所述行驶车道的将来横向位移；检测所述车辆偏离所述行驶车道的趋势；响应于所检测到的偏离所述行驶车道的趋势，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；在所述车辆的转向角超过取消阈值时，取消所施加的所述偏航力矩；响应于所估计出的所述将来横向位移，调节所述取消阈值。

另一方面，本发明涉及一种偏离控制器，用于防止车辆偏离行驶车道，所述偏离控制器包括：估计部件，用于估计所述车辆相对于所述行驶车道的将来横向位移；检测部件，用于检测所述车辆偏离所述行驶车道的趋势；控制器部件，用于在检测到所述车辆偏离所述行驶车道的趋势时，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；校正部件，用于在转向角超过取消阈值时，取消所述控制器部件的所述偏航力矩；以及调节部件，用于响应于所估计出的所述将来横向位移，调节所述取消阈值。

另一方面，本发明涉及一种车辆控制***，包括：检测装置，用于检测车辆偏离行驶车道的趋势；防止控制器，用于在检测到偏离所述行驶车道的趋势时，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；校正取消装置，用于在转向角超过取消阈值时，取消所述防止控制器的所述偏航力矩；以及阈值调节装置，用于响应于由所述防止控制器施加的所述偏航力矩，调节所述取消阈值。

附图说明

根据下面结合附图的说明，本发明的特征将更明显。

图1是示出车辆的构成的示意图。

图2是示出偏离防止控制的流程图。

图3是用于针对ρ计算阈值Xa的图。

图4是用于针对V计算增益K2的图。

图5是用于针对Ms计算阈值θs的图。

图6是用于针对V计算增益Kv的图。

图7是示出现有技术的问题的图。

图8是示出现有技术的问题的图。

具体实施方式

在下面，将参考附图说明本发明的实施例。

图1是示出根据本发明的实施例的构成的示意图。在这种情况下，可以在主缸1和各个轮缸2i(其中，i＝FL、FR、RL和RR)之间布置用于稳定控制(VDC：车辆动态控制)等的制动致动器3。制动致动器3可以包括电磁阀、泵和其它液压装置。通过在利用控制器4驱动期间控制这些部件，可以单独地控制每个轮缸2i的液压，而与驾驶者的制动操作无关。

并且，可以设置照相机5用于拍摄车辆前面的照片。基于所拍摄的图像数据，图像处理器(未示出)可以识别车道标记(例如，白线)，以便检测行驶车道并计算车辆相对于行驶车道的偏航角此外，图像处理器还可以计算相对行驶车道中心的横向位移X以及行驶车道的曲率ρ。图像处理器可以向控制器4发送各种信号(例如，X和ρ)。当道路上不存在车道标记时，可以基于道路边缘、护栏和路沿等来估计行驶车道。

并且，还可以将利用压力传感器10检测到的主缸压力Pm、利用转向角传感器11检测到的转向角δ、利用车轮速度传感器12检测到的各个车轮速度Vwi、以及诸如转弯信号的方向指示开关13的操作状态输入到控制器4。另外，可以从导航装置14获取纵向加速度Yg、横向加速度Xg、偏航率(yaw rate)

以及道路信息，并将它们输入到控制器4。

当所述数据具有左/右方向性时，左方向可以看作具有正值，而右方向可以看作具有负值。也就是说，对于所述偏航角

和转向角δ，向左旋转可以看作具有正值，而向右旋转可以看作具有负值。对于所述横向位移X，相对行驶车道的中心向左偏离可以看作具有正值，而向右偏离可以看作具有负值。

还可以设置警告装置20。该警告装置与从控制器4输出的警告信号相对应地生成警告声音或开启警告灯。

在下面，将相对于图2中示出的流程图说明利用每预定间隔的定时器中断由控制器4进行的算术和逻辑运算。

首先，可以在步骤S1读取上述各种类型的数据(例如，X、ρ、Pm和Vwi)。接着，在步骤S2，如下面所示，可以计算车辆速度V，作为非驱动轮(即，从动轮)的平均车轮速度。可选地，可以从防滑控制(anti-skid control)或导航(即，GPS)装置获得车辆速度V。

在前轮驱动的情况下：

V＝(VwRL+VwRR)/2                        (等式1)

在后轮驱动的情况下：

V＝(VwFL+VwFR)/2                        (等式2)

(这里，VwRL代表左后轮的车轮速度，VwRR代表右后轮的车轮速度，VwFL代表左前轮的车轮速度，VwFR代表右前轮的车轮速度)。

然后，步骤S3可以判断车辆偏离行驶车道的趋势。

如下面所示，可以计算在经过了车头时间(vehicle headwaytime)Tt之后相对车道中心的横向位移的估计量，作为估计横向位移Xs。这里，可以通过将预定正向观测距离除以车辆速度V来获得车头时间。

(等式3)

然后，可以对估计横向位移|Xs|是否等于或大于阈值XL进行判断。如果判断结果为|Xs|＜XL，则可以将偏离标志Fd设置为0。如果判断结果为|Xs|≥XL，则可以将偏离标志Fd设置为1。在这种情况下，还可以根据估计横向位移Xs的量值(即，“符号”或“±”)来检测偏离方向。

例如，可以按照如下计算阈值XL。可以将车道宽度指定为L，并且车体宽度为H。可以根据所拍摄的图像数据或导航信息来获得所述车道宽度L。

XL＝(L-H)/2                                    (等式4)

然后，可以在步骤S4中对该车辆是否应当减速进行判断。

这里，可以对估计横向位移Xs和阈值XL之间的差ΔX(＝|Xs-XL|)是否超过阈值Xa进行判断。如果判断结果为ΔX＜Xa，则可以判断为车辆不需要减速，并且将减速标志Fr设置为0。另一方面，如果判断结果为ΔX≥Xa，则可以判断为车辆需要减速，并且将减速标志Fr设置为1。

参考图3中示出的图，可以根据行驶车道的曲率ρ来设置阈值Xa。也就是说，曲率ρ越大，阈值Xa越小。

接着，可以在步骤S5中计算目标偏航力矩Ms。当偏离标志Fd＝0时，将目标偏航力矩Ms设置为0(即，Ms＝0)。

另一方面，当偏离标志Fd＝1时，可以按照如下进行计算。这里，K1是根据车辆的各种参数确定的增益，并且K2是与车辆速度V相对应地确定的增益。例如，如图4所示，车辆速度V越高，K2的值越小。

Ms＝K1×K2×(|Xs|-XL)                        (等式5)

然后，在步骤S6，可以对驾驶者改变车道的意图进行判断。

当所述方向指示开关接通时，可以对所指示的方向是否与偏离方向一致进行判断。如果为“是”，则可以判断为意图进行车道改变，并且将偏离标志Fd设置为0。如果为“否”，则可以判断为无意进行车道改变，并且维持现有的偏离标志Fd。

另一方面，当所述方向指示开关断开时，可以对转向角|θ|是否超过阈值θs进行判断。如果判断结果为|θ|≥θs，则可以判断为驾驶者有意进行车道改变，并且将偏离标志Fd设置为0。如果判断结果为|θ|＜θs，则可以判断为驾驶者无意进行车道改变，并且维持现有的偏离标志Fd。

参考图5中示出的图，可以与目标偏航力矩Ms相对应地设置阈值θs。当目标偏航力矩Ms太小而不能够引起驾驶者的重量的偏移时，阈值θs可以保持恒定。当目标偏航力矩Ms达到可以引起驾驶者的重量的偏移的量值Ms1时，可以基于目标偏航力矩Ms的量值来调节阈值θs。也就是说，目标偏航力矩Ms越大，阈值θs可能越大。这里，图示出了可以作为相对于Ms的变化的线性变化来调节阈值θs。可以采用阈值θs跟随曲线变化或者以阶梯式变化的图。还可以采用具有多个变化类型(例如，指数、对数、线性等)的图。

可以在步骤S7中计算用于各个轮缸的目标液压PFL～PRR。首先，如果偏离标志Fd＝0，则可以判断为车辆不存在偏离的趋势，并且可以关闭制动致动器3的驱动，并且如下所示，向每个轮缸给送主缸压力。这里，Pmr可以是基于对前/后的制动力的理想分配的后轮主缸压力。

PFL＝PFR＝Pm           (等式6)

PRL＝PRR＝Pmr          (等式7)

并且，如果偏离标志Fd＝1，则可以计算左/右轮之间的制动力的差ΔPf和ΔPr，以使得能够进行防止偏离的方向上的行驶路径的校正。

可以对目标偏航力矩Ms是否超过预定值Ms1进行判断。如下所示，如果判断结果为Ms＜Ms1，则可以计算前侧左/右轮之间的制动力的差ΔPf和后侧左/右轮之间的制动力的差ΔPr。这里，T表示轮距(tread)，为了简便，认为前/后侧的轮距相同。并且，KR表示关于后轮的将制动力转换为液压的系数，并且可以根据各个制动参数来确定KR。

ΔPf＝0                      (等式8)

ΔPr＝2×KR×|Ms|/T          (等式9)

另一方面，如果判断结果为Ms≥Ms1，如下所示，则可以计算前侧左/右轮之间的制动力的差ΔPf和后侧左/右轮之间的制动力的差ΔPr。这里，KF表示关于前轮的将制动力转换为液压的系数，并且可以根据各个制动参数来确定KF。

ΔPf＝2×KF×(|Ms|-Ms1)/T         (等式10)

ΔPr＝2×Kr×Ms1/T                (等式11)

因此，当偏离方向为向左时，为了向右施加偏航力矩，可以按照如下所示计算目标液压PFL～PRR。并且，当偏离方向为向右时，可以简单地交换左/右，以便向左施加偏航力矩。

PFL＝Pm                        (等式12)

PFR＝Pm+ΔPF                   (等式13)

PRL＝Pmr                       (等式14)

PRR＝Pmr+ΔPr           (等式15)

当减速标志Fr＝0时，可以使用所述目标液压PFL～PRR。当减速标志Fr＝1时，可以按照如下所示计算制动力的增量Pg，以便进行减速。这里，Kv是与车辆速度V相对应地确定的增益。例如，如在图6中所示，车辆速度V越高，Kv的值可能越大。并且，Kg可以是根据车辆的各种参数确定的增益。

Pg＝Kv×Kg×(|Xs|-XL-Xa)              (等式16)

因此，当偏离标志为Fr＝1时，可以按照如下所示来计算各个轮缸的目标液压PFL～PRR。这里，Pgr表示基于前/后轮之间的制动力的理想分配的用于后轮的增量。

PFL＝Pm+(Pg/2)             (等式17)

PFR＝Pm+ΔPf+(Pg/2)        (等式18)

PRL＝Pmr+(Pgr/2)           (等式19)

PRR＝Pmr+ΔPr+(Pgr/2)      (等式20)

然后，可以通过控制器4调节制动致动器3，以生成用于各个轮缸的目标液压PFL～PRR。同时，可以开启警告装置20，并且可以通知驾驶者车辆偏离行驶车道的趋势。然后，该处理可以返回至预定主程序。

当减速标志Fr＝1时，不仅制动力可能增加，而且可能降低引擎的输出功率以减小驱动力。

当在防止偏离的方向上进行行驶路径的校正时，不需要同时发出警告。替代地，可以采用下面的方案：对于估计横向位移Xs，可以单独地准备用于发出警告的阈值和用于进行行驶路径的校正的阈值，并且可以使警告阈值相对较低，从而在开始行驶路径的校正之前发出警告。

如上所述，步骤S3、S5和S7的处理可以对应于“车道偏离防止控制器”，步骤S6的处理可以对应于“偏离防止控制取消装置”，并且图5中所示的图可以对应于“阈值调节装置”。并且，目标偏航力矩Ms可以对应于“所施加的偏航力矩”，并且转向角θ可以对应于“转向操作幅度”。并且，步骤S3的处理可以对应于“横向位移估计装置”。

在下面，将说明操作和效果。

如在图7中所示，可以假定已经检测到车辆向右偏离的趋势。结果，当启动偏离防止控制时，由于左/右轮之间的制动力的差异，可能产生向左的偏航力矩Ms。结果，可能生成横向加速度，并且驾驶者的身体可能向侧面摇摆。在这种情况下，驾驶者的重量的偏移可能被传递至方向盘，以使得转向角θ超过阈值θs，并且尽管驾驶者无意进行转向操作，偏离防止控制也可能被取消。

作为一种方案，可以将阈值θs固定在较高等级。如在图8中所示，尽管驾驶者可以操纵方向盘以进行有意的车道改变，然而可能仍未取消偏离防止控制，并且驾驶者可能感到不舒服。

在本实施例中，可以与由于左/右轮之间的制动力的差而进行的行驶路径的校正相结合地对阈值θs进行调节。也就是说，当生成目标偏航力矩Ms时(更严格地讲，在驾驶者的重量的偏移产生之前)，可以根据驾驶者的重量的预定偏移来调节相对于转向角θ的阈值θs。因此，阈值θs可以增大，从而尽管由于对行驶路径的校正的反应，驾驶者的身体向侧面摇摆并且转向角θ增大，也可以极大地增加正确地区别有意的和无意的转向操作的可能性。

所生成的偏航力矩Ms越大，驾驶者的身体向侧面摇摆越明显。因此，Ms的值越大，阈值θs的值越大。结果，可以最优化阈值θs。

以这种方式，可以正确地判断是否有意进行转向操作。因此，可以避免下面的问题：尽管转向操作是无意的，然而可能无意地取消行驶路径校正，或者相反地，尽管有意进行车道改变，然而可能难以取消行驶路径的校正。

在本实施例中，当正在计算目标偏航力矩Ms时(即，在实际施加目标偏航力矩Ms之前)，可以根据所述Ms来调节阈值θs。然而，本发明不应当局限于这种方案。例如，只要可以在驾驶者的身体摇摆之前调节阈值θs，并可以保证响应性，则还可以采用基于偏航角加速度、横向加速度等的对应的方案。

在本实施例中，当转向角θ超过阈值时，可以取消偏离防止控制。然而，本发明不应当局限于该方案。例如，还可以采用如下方案：当转向角变化或转向转矩超过阈值时，取消偏离防止控制。也就是说，根据本发明，“转向操作量”可以不仅包括转向角，还可以包括转向角变化、转向转矩以及其它与转向操作有关的状态参数。

在图5的前述应用例子中，目标偏航力矩Ms越大，阈值θs越大。然而，还可以采用阈值θs随着估计横向位移|Xs|增大而增大的方案。

也就是说，图5中的横坐标(即，x轴)可以表示估计横向位移|Xs|而不是目标偏航力矩Ms。

有利地，根据本发明的所选择的实施例提供了一种车道偏离防止控制器，以在检测到车辆偏离行驶车道的趋势时防止车辆偏离行驶车道，在防止偏离的方向上校正车辆的行驶路径，并在驾驶者的转向操作幅度大于阈值时取消行驶路径的校正，其中可以在行驶路径的校正期间调节该阈值。一方面，这里公开的实施例可以正确地判断驾驶者的转向操作是否是有意的。也就是说，当进行行驶路径的校正时，考虑了由于校正导致的驾驶者的重量的偏移的生成，并且可能由于所述驾驶者的重量的偏移而增大了转向操作幅度。因此，在调节阈值时考虑了该转向操作幅度的增加。

另外，在本发明的所选择的实施例中，当进行行驶路径的校正时，可以调节转向操作幅度阈值，以使得即使当由于对行驶路径校正的反应，驾驶者的身体向侧面摇摆，并且转向操作幅度由此增加时，仍不存在由此将这理解为有意转向操作的误判断。结果，可以正确地判断转向操作是否是有意的，并因此可以避免在无意进行转向操作时无意取消行驶路径的校正的问题。

尽管已经针对有限数量的实施例说明了本发明，但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日递交的日本专利申请2007-170719的优先权。该在先申请的内容在此通过引用被整体包括。

Claims (17)

1. 一种偏离控制器，用于防止车辆偏离行驶车道，所述偏离控制器包括：

检测装置，用于检测所述车辆偏离所述行驶车道的趋势；

防止控制器，用于在检测到所述车辆偏离所述行驶车道的趋势时，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；

校正取消装置，用于在转向角超过取消阈值时，取消所述防止控制器的所述偏航力矩；以及

阈值调节装置，用于响应于由所述防止控制器施加的所述偏航力矩，调节所述取消阈值。

2. 根据权利要求1所述的偏离控制器，其特征在于，所述阈值调节装置用于在由所述防止控制器施加的所述偏航力矩增大时，提高所述取消阈值。

3. 根据权利要求1所述的偏离控制器，其特征在于，所述阈值调节装置用于：

在所施加的所述偏航力矩低于预定等级时，将所述取消阈值设置为常数；以及

在所施加的所述偏航力矩超过所述预定等级时，提高所述取消阈值。

4. 一种偏离控制器，用于防止车辆偏离行驶车道，所述偏离控制器包括：

位移估计器，用于估计所述车辆相对于所述行驶车道的将来横向位移；

检测装置，用于检测所述车辆偏离所述行驶车道的趋势；

防止控制器，用于在检测到所述车辆偏离所述行驶车道的趋势时，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；

校正取消装置，用于在转向角超过取消阈值时，取消所述防止控制器的所述偏航力矩；以及

阈值调节装置，用于响应于所估计出的所述将来横向位移，调节所述取消阈值。

5. 根据权利要求4所述的偏离控制器，其特征在于，所述阈值调节装置用于在所估计出的所述将来横向位移增大时，提高所述取消阈值。

6. 根据权利要求4所述的偏离控制器，其特征在于，所述阈值调节装置用于：

在所估计出的所述将来横向位移低于预定等级时，将所述取消阈值设置为常数；以及

在所估计出的所述将来横向位移超过所述预定等级时，提高所述取消阈值。

7. 一种用于防止车辆偏离行驶车道的方法，所述方法包括以下步骤：

估计所述车辆相对于所述行驶车道的将来横向位移；

检测所述车辆偏离所述行驶车道的趋势；

响应于所检测到的偏离所述行驶车道的趋势，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；

在所述车辆的转向角超过取消阈值时，取消所施加的所述偏航力矩；

响应于所估计出的所述将来横向位移，调节所述取消阈值。

8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：在所估计出的所述将来横向位移增大时，提高所述取消阈值。

9. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：在所估计出的所述将来横向位移低于预定等级时，将所述取消阈值设置为常数。

10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：在所估计出的所述将来横向位移超过所述预定等级时，提高所述取消阈值。

11. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：在所述转向角超过所述取消阈值时，逐步取消所施加的所述偏航力矩。

12. 一种车辆控制***，包括：

检测装置，用于检测车辆偏离行驶车道的趋势；

防止控制器，用于在检测到偏离所述行驶车道的趋势时，施加偏航力矩，以校正所述车辆的行驶路径；

校正取消装置，用于在转向角超过取消阈值时，取消所述防止控制器的所述偏航力矩；以及

阈值调节装置，用于响应于由所述防止控制器施加的所述偏航力矩，调节所述取消阈值。

13. 根据权利要求12所述的车辆控制***，其特征在于，所述阈值调节装置用于在由所述防止控制器施加的所述偏航力矩增大时，提高所述取消阈值。

14. 根据权利要求12所述的车辆控制***，其特征在于，所述阈值调节装置用于：

在所施加的所述偏航力矩低于预定等级时，将所述取消阈值设置为常数；以及

在所施加的所述偏航力矩超过所述预定等级时，提高所述取消阈值。

15. 根据权利要求12所述的车辆控制***，其特征在于，还包括：

位移估计器，用于估计所述车辆相对于所述行驶车道的将来横向位移，以及

其中，所述阈值调节装置还用于响应于所估计出的所述将来横向位移，调节所述取消阈值。

16. 根据权利要求15所述的车辆控制***，其特征在于，所述阈值调节装置用于在所估计出的所述将来横向位移增大时，提高所述取消阈值。

17. 根据权利要求15所述的车辆控制***，其特征在于，所述阈值调节装置用于：

在所估计出的所述将来横向位移低于预定等级时，将所述取消阈值设置为常数；以及

在所估计出的所述将来横向位移超过所述预定等级时，提高所述取消阈值。

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