CN105984464B - 车辆控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够改善判定在车辆的前方是否存在从行驶车道分支的分支点的判定精度，并使车辆的行为不稳定的情况减少的车辆控制装置。在基于车辆的位置信息以及地图信息而未识别出在车辆的前方存在分支点的情况下，当车道宽度变化量为比第2阈值大的第1阈值以上时，通过车辆控制装置的判定部判定为存在分支点。因此，能够防止由于2条车道边界线的间隔的小变动而误判定为存在分支点的情况。另一方面，在基于车辆的位置信息以及地图信息而识别出存在分支点的情况下，当车道宽度变化量为比第1阈值小的第2阈值以上时，通过判定部判定为存在分支点。因此，由于更早地判定出在车辆的前方存在分支点，所以能够防止车辆的行为不稳定的情况。

Description

车辆控制装置
技术领域
本发明的各个方面涉及车辆控制装置。
背景技术
以往，如专利文献1所记载，已知如下的车辆控制装置：基于车辆前方的拍摄图像来识别划分车辆的行驶车道的2条车道边界线，进行车道维持控制以使车辆沿着由该车道边界线划分的行驶车道来行驶。专利文献1的车辆控制装置根据基于拍摄图像识别出的2条车道边界线的间隔的变化量等，判定在车辆的前方是否存在从行驶车道分支的分支点。在判定为在车辆的前方存在分支点的情况下，专利文献1的车辆控制装置以2条车道边界线中的一方的车道边界线为基准来进行车道维持控制。
现有技术文献
专利文献1：日本特许第5124875号说明书
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述以往技术中，例如，在基于拍摄图像识别出的2条车道边界线的间隔的变化量为预定的阈值以上的情况下，判定为在车辆的前方存在从行驶车道分支的分支点。在该阈值为较小值的情况下，尽管现实中不存在分支点，但有时会由于2条车道边界线的间隔的小变动而误判定为存在分支点。
另一方面，在该阈值为较大值的情况下，在2条车道边界线的间隔大幅扩大之前不会判定为在车辆的前方存在分支点。该情况下，例如，车辆以与大幅扩大了的2条车道边界线的两方隔开等距离的方式进行行驶，在判断为存在分支点之后，以2条车道边界线中的一方的车道边界线为基准来行驶。因此，有时车辆会晃动等导致车辆的行为不稳定。因此，希望得到改善。
因此，本发明的目的在于提供一种改善判定在车辆的前方是否存在从行驶车道分支的分支点的判定精度并使车辆的行为不稳定的情况减少的车辆控制装置。
用于解决问题的技术方案
本发明的一个方面是一种车辆控制装置，具备判定部和车道维持控制部，所述判定部基于车辆前方的拍摄图像来识别划分车辆的行驶车道的2条车道边界线，基于2条车道边界线的间隔的变化量即车道宽度变化量，判定在车辆的前方是否存在从行驶车道分支的分支点，所述车道维持控制部基于判定部的判定结果，进行车道维持控制以使车辆沿着行驶车道来行驶，其中，判定部在基于车辆的位置信息以及地图信息而未识别出在车辆的前方存在分支点的情况下，当车道宽度变化量为第1阈值以上时，判定为存在分支点，在基于车辆的位置信息以及地图信息而识别出在车辆的前方存在分支点的情况下，当车道宽度变化量为比第1阈值小的第2阈值以上时，判定为存在分支点。
根据该构成，在基于车辆的位置信息以及地图信息而未识别出存在分支点的情况下，当车道宽度变化量为比第2阈值大的第1阈值以上时，通过判定部判定为存在分支点。因此，能够防止虽然现实中存在分支点的可能性低却因2条车道边界线的间隔的小变动而误判定为存在分支点的情况。另一方面，在基于车辆的位置信息以及地图信息而识别出存在分支点的情况下，当车道宽度变化量为比第1阈值小的第2阈值以上时，通过判定部判定为存在分支点。因此，在存在分支点的可能性高的情况下，由于更早地判定出在车辆的前方存在分支点，所以能够防止车辆晃动等车辆的行为不稳定的情况。根据以上所述，能够改善判定在车辆的前方是否存在从行驶车道分支的分支点的判定精度，并使车辆的行为不稳定的情况减少。
该情况下，判定部也可以基于车辆的位置信息以及地图信息来取得2条车道边界线的间隔的基准值即车道宽度基准值，基于根据车辆前方的所述拍摄图像而识别出的所述2条车道边界线的间隔相对于车道宽度基准值的变化量来算出车道宽度变化量。
根据该构成，通过判定部，基于车辆的位置信息以及地图信息取得2条车道边界线的间隔的基准值即车道宽度基准值，在基于根据拍摄图像识别出的2条车道边界线的间隔相对于车道宽度基准值的变化量来算出车道宽度变化量，因此能够降低拍摄图像中的车道边界线的识别误差等的影响，能够提高车道宽度变化量的计算精度。
发明的效果
根据本发明，能够改善判定在车辆的前方是否存在从行驶车道分支的分支点的判定精度，并使车辆的行为不稳定的情况减少。
附图说明
图1是表示实施方式的车辆控制装置的构成的框图。
图2是表示图1的车辆控制装置的工作的流程图。
图3是表示分支点处的状况的俯视图。
图4的(a)是车辆前方的拍摄图像，(b)是将(a)的拍摄图像的视角转换成俯视视角的图像。
图5是表示回旋曲线的坐标图。
附图标记说明
1…外部传感器，2…GPS接收部，3…内部传感器，4…地图数据库，5…导航***，6…致动器，7…HMI，U…辅助设备，10…ECU，11…判定部，12…车道维持控制部，100…车辆控制装置，200、201…行驶车道，202、203、204…车道边界线，202a、202b、203a、203b…车道边界线，205…分支点，206…车道边界线，301…拍摄图像，302…俯视图像，V…车辆。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。如图1所示，车辆控制装置100搭载于乘用车等车辆V。车辆控制装置100基于车辆V的前方的拍摄图像来识别划分车辆V的行驶车道的2条车道边界线，进行车道维持控制以使车辆V沿着由该车道边界线划分的行驶车道来行驶。
如图1所示，车辆控制装置100具备外部传感器1、GPS(Global PositioningSystem：全球定位***)接收部2、内部传感器3、地图数据库4、导航***5、致动器6、HMI(Human Machine Interface：人机接口)7、辅助设备U以及ECU10。
外部传感器1是检测作为车辆V的周边信息的外部状况的检测设备。外部传感器1包括相机。另外，外部传感器1也可以包括雷达(Radar)和激光雷达(LIDER：激光成像、探测以及测距)中的任一方。
相机是拍摄车辆V的外部状况的拍摄设备。相机例如设置在车辆V的前挡风玻璃的内侧。在以下的说明中，对于相机，以单眼相机的情况为中心进行说明，但相机也可以是立体相机。立体相机例如具有配置成再现两眼视差的两个拍摄部。立体相机的拍摄信息也包含纵深方向的信息。相机将与车辆V的外部状况相关的拍摄信息输出给ECU10。另外，相机不仅是可见光相机，也可以是红外线相机。
雷达利用电波来检测车辆V的外部的物体。电波例如是毫米波。雷达向车辆V的周围发送电波，接收由物体反射的电波来检测物体。雷达例如能够将到物体的距离或方向作为与物体相关的物体信息而输出。雷达将所检测出的物体信息输出给ECU10。此外，在后面进行传感器融合(sensor fusion)的情况下，也可以将反射后的电波的接收信息输出给ECU10。
激光雷达利用光来检测车辆V的外部的物体。激光雷达向车辆V的周围发送光，接收由物体反射的光，由此计测到反射点的距离，检测物体。激光雷达例如能够将到物体的距离或方向作为物体信息而输出。激光雷达将所检测出的物体信息输出给ECU10。此外，在后面进行传感器融合的情况下，也可以将反射后的光的接收信息输出给ECU10。此外，相机、激光雷达以及雷达不一定需要重复配置。
GPS接收部2从3个以上的GPS卫星接收信号，取得表示车辆V的位置的位置信息。位置信息例如包含纬度以及经度。GPS接收部2将所测定出的车辆V的位置信息输出给ECU10。此外，也可以取代GPS接收部2而使用能够确定车辆V所在的纬度以及经度的其他手段。
内部传感器3是检测与车辆V的行驶状态相应的信息的检测器。内部传感器3为了检测与车辆V的行驶状态相应的信息而包括车速传感器。内部传感器3也可以包括加速度传感器以及横摆角速度传感器。
车速传感器是检测车辆V的速度的检测器。作为车速传感器，例如使用设置于车辆V的车轮或与车轮一体旋转的驱动轴等来检测车轮的转速的车轮速传感器。车速传感器将包含车辆V的速度的车速信息(车轮速信息)输出给ECU10。
加速度传感器是检测车辆V的加速度的检测器。加速度传感器例如包括检测车辆V的前后方向的加速度的前后加速度传感器和检测车辆V的横向加速度的横向加速度传感器。加速度传感器将包含车辆V的加速度的加速度信息输出给ECU10。
横摆角速度传感器是检测车辆V的重心的绕垂直轴的横摆角速度(旋转角速度)的检测器。作为横摆角速度传感器，例如可以使用陀螺仪传感器。横摆角速度传感器将包含车辆V的横摆角速度的横摆角速度信息输出给ECU10。
地图数据库4是具有地图信息的数据库。地图数据库4例如形成在搭载于车辆V的HDD(Hard disk drive：头盘驱动器)内。地图信息例如包括道路的位置信息、道路形状的信息、交叉点以及分支点的位置信息。道路形状的信息例如包括弯路、直线部的类别、弯路的曲率等。进而，在车辆控制装置100使用建筑物或墙壁等遮蔽构造物的位置信息或SLAM(Simultaneous Localization and Mapping：即时定位与地图构建)技术的情况下，地图信息也可以包含外部传感器1的输出信号。此外，地图数据库4也可以存储在能够与车辆V通信的信息处理中心等设施的计算机中。
导航***5是对车辆V的驾驶员引导到达由车辆V的驾驶员在地图上设定的目的地的装置。导航***5基于由GPS接收部2测定的车辆V的位置信息和地图数据库4的地图信息，算出车辆V行驶的路径。路径可以是例如在多个车道的区间中确定了车辆V行驶的行驶车道的路径。导航***5例如运算从车辆V的位置到目的地的目标路径，通过显示器的显示以及扬声器的声音输出来对驾驶员报告目标路径。导航***5例如将车辆V的目标路径的信息输出给ECU10。此外，导航***5也可以使用存储在能够与车辆V通信的信息处理中心等设施的计算机中的信息。或者，也可以使由导航***5进行的处理的一部分由设施的计算机来进行。
致动器6是执行车辆V的车辆控制的装置。致动器6至少包括节气门致动器、制动致动器以及转向致动器。节气门致动器根据来自ECU10的控制信号控制对发动机的空气供给量(节气门开度)，控制车辆V的驱动力。此外，在车辆V是混合动力车或电动汽车的情况下，不包含节气门致动器而向作为动力源的马达输入来自ECU10的控制信号来控制该驱动力。
制动致动器根据来自ECU10的控制信号控制制动***，控制向车辆V的车轮提供的制动力。作为制动***，例如可以使用液压制动***。转向致动器根据来自ECU10的控制信号控制电动助力转向***中的控制转向扭矩的辅助马达的驱动。由此，转向致动器控制车辆V的转向扭矩。
HMI7是用于在车辆V的乘员(包括驾驶员)与车辆控制装置100之间进行信息的输出以及输入的接口。HMI7例如具备用于向乘员显示图像信息的显示器面板、用于声音输出的扬声器以及用于供乘员进行输入操作的操作按钮或触摸面板等。HMI7可以利用以无线方式连接的便携信息终端来对乘员输出信息，也可以利用便携信息终端来受理乘员的输入操作。
辅助设备U通常是能够由车辆V的驾驶员操作的设备。辅助设备U是不包含于致动器6的设备的总称。这里的辅助设备U例如包括方向指示灯、前照灯、车窗刮水器等。
ECU10控制车辆V的自动驾驶。ECU10是具有CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等的电子控制单元。ECU10具有判定部11以及车道维持控制部12。在ECU10中，将ROM所存储的程序装载到RAM并由CPU来执行，由此执行上述的判定部11等各部的控制。ECU10也可以由多个电子控制单元构成。
判定部11基于由外部传感器1的相机得到的车辆V的前方的拍摄图像来识别划分车辆V的行驶车道的2条车道边界线，基于2条车道边界线的间隔的变化量即车道宽度变化量，判定在车辆V的前方是否存在从行驶车道分支的分支点。如后所述，判定部11除了外部传感器1的相机以外还可以使用从相机以外的外部传感器1、GPS接收部2、内部传感器3以及地图数据库4输出的信息，进行在车辆V的前方是否存在从行驶车道分支的分支点的判定。
如后所述，车道维持控制部12基于判定部11的判定结果，进行沿着行驶车道的车道维持控制。车道维持控制部12除了判定部11的判定结果以外还基于从外部传感器1、GPS接收部2、内部传感器3、地图数据库4以及导航***5输出的信息来进行车道维持控制。
接着，对由车辆控制装置100执行的处理进行说明。如图2所示，ECU10的判定部11取得前方的拍摄图像(S1)。判定部11根据拍摄图像来推定道路线形参数(S2)。判定部11根据道路线形参数来算出车道宽度变化量(S3)。以下，对S1～S3的处理进行详细说明。
此外，在以下的说明中，设想车辆V在图3所示那样的行驶车道200上行驶的状况。在行驶车道200的右侧与另外的行驶车道201邻接。行驶车道200由2条车道边界线202、203划分，行驶车道201由2条车道边界线203、204划分。行驶车道200与行驶车道201之间由车道边界线203划分。在车辆V的前方存在分支点205。在分支点205的附近，划分行驶车道200的2条车道边界线202、203的间隔从间隔A扩大到比间隔A大的间隔B。在过了分支点205的位置，行驶车道200由新的车道边界线206和车道边界线203划分。
如图4(a)所示，判定部11在通过外部传感器1的相机取得的拍摄图像301上描绘着划分行驶车道200的2条车道边界线202、203。判定部11通过公知的视角转换将图4(a)的拍摄图像301转换成图4(b)所示那样的俯视图像302。外部传感器1的相机的光轴相对于行驶车道200的路面具有俯角。该俯角根据行驶车道200的路面的状况等而变动。
在假设为相机的俯角比实际的俯角向上而将拍摄图像301转换成俯视图像302的情况下，如图4(b)的车道边界线202a、203a所示，以使2条车道边界线202a、203a的间隔扩大的方式描绘在俯视图像302上。另一方面，在假设为相机的俯角比实际的俯角向下而将拍摄图像301转换成俯视图像302的情况下，如图4(b)的车道边界线202b、203b所示，以使2条车道边界线202b、203b的间隔缩窄的方式描绘在俯视图像302上。因此，判定部11以2条车道边界线202、203平行作为前提，推定如图4(b)的车道边界线202、203所示以使2条车道边界线202、203成为平行的方式描绘在俯视图像302上的相机的俯角，基于该俯角将拍摄图像301转换成俯视图像302。
一般而言，行驶车道200的车道边界线202、203如图5所示，具有曲率与从车辆V前进的距离成比例地变化的回旋曲线的形状。在图5中，纵向位置x是车辆V向前方的距离，横向位置y是车辆v向侧方的距离。因此，判定部11通过回旋线拟合来求出上述道路线形参数。图5所示的回旋曲线能够通过以下所示的式(1)来近似。判定部11将图4(b)的俯视图像302的2条车道边界线202、203分别通过式(1)来近似，由此推定2条车道边界线202、203各自的包括曲率变化率、曲率、横摆角以及初始横向位置的道路线形参数。
横向位置y＝(1/6)×曲率变化率×x3+(1/2)×曲率×x2+横摆角×x+初始横向位置…(1)
通过推定式(1)的道路线形参数，判定部11能够算出2条车道边界线202、203各自的与任意的纵向位置x对应的横向位置y。由此，判定部11能够算出车辆V前方的任意的纵向位置x处的2条车道边界线202、203的间隔。
例如图3所示，判定部11能够算出车辆V前方的任意的纵向位置xa处的车道边界线202、203的间隔A与车辆V前方的任意的纵向位置xb处的车道边界线202、203的间隔B之差作为车道宽度变化量。纵向位置xa例如可以设为外部传感器1的相机能够拍摄的离车辆V的最小距离的位置。纵向位置xb可以设为为了车道维持控制而希望预先判定在车辆V的前方是否存在分支点205的距离的位置。纵向位置xb例如可以设定为在外部传感器1的相机的拍摄范围内且由内部传感器3的车速传感器检测出的车辆V的车速越大则离车辆V的距离越大的位置。
此外，在本实施方式中，判定部11基于由车辆V的GPS接收部2取得的位置信息以及地图数据库4的地图信息，取得2条车道边界线202、203的间隔的基准值即车道宽度基准值作为纵向位置xa处的车道边界线202、203的间隔A，基于根据车辆V前方的拍摄图像301而识别出的2条车道边界线的纵向位置xb处的间隔B相对于车道宽度基准值(间隔A)的变化量来算出车道宽度变化量。
如图2所示，与S1～S3的处理并行地，判定部11取得车辆V的位置信息以及地图信息(S4)。判定部11基于车辆V的位置信息以及地图信息，判定是否能够识别出在车辆V的前方存在分支点205(S5)。是否能够识别出在车辆V的前方存在分支点205的判定，例如能够通过在车辆V前方的任意距离的范围内地图信息是否包含表示存在分支点205的信息来进行。
在未识别出在车辆V的前方存在分支点205的情况下(S5)，判定部11将分支判定阈值设定为第1阈值(S6)。分支判定阈值是指用于判定在车辆V的前方存在分支点205的车道宽度变化量的阈值。在识别出在车辆V的前方存在分支点205的情况下(S5)，判定部11将分支判定阈值设定为比第1阈值小的第2阈值(S7)。
在车道宽度变化量为所设定的分支判定阈值以上的情况下(S8)，判定部11判定为存在分支点205(S9)。另一方面，在车道宽度变化量小于所设定的分支判定阈值的情况下(S8)，判定部11判定为不存在分支点205(S10)。
ECU10的车道维持控制部12基于判定部11的判定结果，向致动器6输出控制信号，进行沿着行驶车道200的车道维持控制(S11)。在通过判定部11判定为在车辆V的前方存在从行驶车道200分支的分支点205的情况下，车道维持控制部12进行车道维持控制以维持车辆V的行进方向。该情况下，车道维持控制部12进行车道维持控制，以使车辆V例如沿着2条车道边界线202、203中的曲率变化率、曲率或横向位置相对于纵向位置x的变动小的一方行驶。
另外，在通过判定部11判定为存在分支点205的情况下，车道维持控制部12也可以使车道维持控制的控制增益减少，使相对于车道边界线202、203的变化的车辆V的行为缓和。另外，在通过判定部11判定为存在分支点205的情况下，车道维持控制部12也可以中止车道维持控制。
另外，在通过判定部11判定为存在分支点205的情况下，车道维持控制部12也可以通过HMI7向车辆V的驾驶员报告分支点205的存在。另外，在通过判定部11判定为存在分支点205的情况下，车道维持控制部12也可以通过HMI7向车辆V的驾驶员报告由于分支点205的存在而导致车道维持控制的精度降低的意思。另外，在通过判定部11判定为存在分支点205、且通过车辆V的驾驶员对HMI7等发出了使车辆V向分支车道行进之意的指示的情况下，车道维持控制部12也可以进行车道维持控制以使车辆V沿着分支车道行驶。
另一方面，在通过判定部11判定为在车辆V的前方不存在从行驶车道200分支的分支点205的情况下，车道维持控制部12例如进行车道维持控制以使车辆V以与2条车道边界线202、203的两方隔开等距离的方式进行行驶。
在本实施方式中，在基于车辆V的位置信息以及地图信息而未识别出在车辆V的前方存在分支点205的情况下，当车道宽度变化量为比第2阈值大的第1阈值以上时，通过车辆控制装置100的判定部11判定为存在分支点205。因此，能够防止尽管现实中存在分支点205的可能性低却因2条车道边界线202、203的间隔的小变动而误判定为存在分支点205的情况。另一方面，在基于车辆V的位置信息以及地图信息而识别出在车辆V的前方存在分支点205的情况下，当车道宽度变化量为比第1阈值小的第2阈值以上时，通过判定部11判定为存在分支点205。因此，在现实中存在分支点205的可能性高的情况下，更早地判定出在车辆V的前方存在分支点205，因此能够防止车辆V晃动等车辆V的行为不稳定的情况。根据以上所述，能够改善判定在车辆V的前方是否存在从行驶车道200分支的分支点205的判定精度，使车辆V的行为不稳定的情况减少。
另外，在通过判定部11基于车辆V的位置信息以及地图信息来取得2条车道边界线202、203的间隔的基准值即车道宽度基准值，并基于根据拍摄图像301识别出的2条车道边界线202、203的间隔相对于车道宽度基准值的变化量来算出车道宽度变化量的情况下，能够降低拍摄图像301中的车道边界线202、203的识别误差等的影响，能够使车道宽度变化量的计算精度提高。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可通过各种方式来实施。

Claims (2)

1.一种车辆控制装置，具备判定部和车道维持控制部，所述判定部基于车辆前方的拍摄图像来识别划分所述车辆的行驶车道的2条车道边界线，基于所述2条车道边界线的间隔的变化量即车道宽度变化量，判定在所述车辆的前方是否存在从所述行驶车道分支的分支点，所述车道维持控制部基于所述判定部的判定结果，进行车道维持控制以使所述车辆沿着所述行驶车道来行驶，
所述判定部，
在基于所述车辆的位置信息以及地图信息而未识别出在所述车辆的前方存在所述分支点的情况下，当所述车道宽度变化量为第1阈值以上时，判定为存在所述分支点，
在基于所述车辆的位置信息以及地图信息而识别出在所述车辆的前方存在所述分支点的情况下，当所述车道宽度变化量为比所述第1阈值小的第2阈值以上时，判定为存在所述分支点。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其中，
所述判定部基于所述车辆的位置信息以及地图信息来取得所述2条车道边界线的间隔的基准值即车道宽度基准值，基于根据所述车辆前方的所述拍摄图像而识别出的所述2条车道边界线的间隔相对于所述车道宽度基准值的变化量来算出所述车道宽度变化量。
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