CN107200012A - 车辆的行驶控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆的行驶控制装置，能够抑制在切换跟随行驶车道行驶的行驶控制和跟随前行车辆行驶的行驶控制时的本车辆的行为变化，确保稳定性。在本车辆(C)行驶于由虚线状的白线(L1)、(L2)形成的车道内的情况下，在照相机的视野(R)内识别出白线(L1)、(L2)时，计算前行车辆(C1)的中心位置(Xc)相对车道中央位置(Xo)的偏移量(δ)，并预先存储该值。并且，在两侧的白线(L1)、(L2)暂时偏离照相机的视野R而变得无法识别时，通过将此前处于车道中央位置(Xo)的控制目标点设为从前行车辆(C1)的中心位置(Xc)移动了偏移量(δ)的位置，来抑制控制目标点的变动。

Description

车辆的行驶控制装置

技术领域

本发明涉及一种对本车辆的行驶车道以及本车辆前方的前行车辆进行识别而进行行驶控制的车辆的行驶控制装置。

背景技术

以往，在汽车等车辆中，已知有如下跟随行驶控制，该跟随行驶控制通过照相机和/或雷达等来检测本车辆的行驶车道以及本车辆前方的前行车辆，将与前行车辆的车间距离控制在适当距离，并且对在行驶车道内的本车辆的横向的位置进行控制以跟随车道中央位置和/或前行车辆的中心位置。

例如，在专利文献1中，公开了一种在能够检测到道路白线时，进行跟随车道中心线的行驶控制，并在白线被前行车辆隐藏而无法检测时，进行跟随前行车辆的中心位置的行驶控制的技术。在该现有技术中，在跟随前行车辆行驶时，通过在根据地图信息判断前行车辆有左转或右转的可能性时减弱控制增益，另外，根据前行车辆的横向位移变化来推测蛇行而减弱跟随控制，以减少本车辆的不恰当的行为变化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-20896号公报

发明内容

技术问题

然而，在专利文献1所公开的技术中，对于切换跟随车道行驶和跟随前行车辆行驶时的控制性没有进行考虑，在前行车辆从车道中心线偏离而进行行驶的状况下，在从车道跟随行驶控制向前行车辆跟随行驶控制切换时，存在本车辆的行为变化变大的隐患。

例如，如图5所示，在三车道的道路中，由于中央车道的两侧的白线L1、L2为虚线状，因此在本车辆C行驶于中央车道时，两侧的白线L1、L2同时偏离照相机的视野R而变得无法识别的场景会周期性地出现。在识别了两侧的白线L1、L2的状态下，进行跟随白线L1、L2的中央位置的行驶，但在变得无法识别出两侧的白线L1、L2时，将切换至跟随前行车辆C1的行驶。这时，如果前行车辆C1的中心位置从车道中央位置偏移，则跟随行驶的目标点从车道中央位置向前行车辆的中心位置变化而发生车辆的摇摆，进一步地由于周期性的跟随目标点的切换，本车辆还存在蛇行的隐患。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制在切换对行驶车道的跟随行驶控制和对前行车辆的跟随行驶控制时的本车辆的行为变化，确保稳定性的车辆的行驶控制装置。

技术方案

本发明的一个形态的车辆的行驶控制装置为识别本车辆的行驶车道以及本车辆前方的前行车辆，来切换跟随上述行驶车道行驶的行驶控制和跟随上述前行车辆行驶的行驶控制的车辆的行驶控制装置，具备：前行车辆偏移计算部，在识别出上述行驶车道的状态下，计算上述前行车辆的中心位置相对于上述行驶车道的中央位置的横向的偏移量；以及控制目标点设定部，在识别出上述行驶车道时，将上述行驶车道的中央位置设定为跟随上述行驶车道的行驶控制的控制目标点，在从识别出上述行驶车道的状态转移至未识别出上述行驶车道的状态时，将从上述前行车辆的中心位置移动了上述偏移量的位置设定为跟随上述前行车辆的行驶控制的控制目标点。

发明效果

根据本发明，能够抑制在切换对行驶车道的跟随行驶控制和对前行车辆的跟随行驶控制时的本车辆的行为变化，确保稳定性。

附图说明

图1是行驶控制***的构成图。

图2是示出考虑了前行车辆的偏移的控制目标点的变化的说明图。

图3是行驶控制的流程图。

图4是示出控制目标点的变化的说明图。

图5是示出现有的跟随行驶切换时的本车辆的行为变化的说明图。

符号说明

1：照相机

2：图像识别装置

10：行驶控制***

20：外部环境识别装置

70：转向控制装置

100：行驶控制装置

101：控制部

102：前行车辆偏移计算部

103：控制目标点设定部

具体实施方式

以下，参考附图说明本发明的实施方式。在图1中，符号10是汽车等车辆的行驶控制***，执行包括车辆的自发的自动驾驶在内的行驶控制。该行驶控制***10构成为以行驶控制装置100为核心，并介由形成车内网络的通信总线150将外部环境识别装置20、地图信息处理装置30、发动机控制装置40、变速器控制装置50、制动控制装置60、转向控制装置70等相互连接。

外部环境识别装置20通过车载的照相机、毫米波雷达、激光雷达等各种设备来识别本车辆周围的外部环境。在本实施方式中，作为外部环境识别装置20，主要说明通过车载的照相机1和图像识别装置2进行的外部环境的识别。

在本实施方式中，照相机1是由从不同的视点对同一对象物进行拍摄的两台照相机1a、1b构成的立体照相机，且是具有CCD和/或CMOS等成像元件的快门同步的照相机。这些照相机1a、1b以预定的基线长度配置在例如车室内上部的前挡风玻璃内侧的后视镜附近。

由照相机1拍摄的左右一对的图像通过图像识别装置2来处理。图像识别装置2通过立体匹配处理求出左右图像的对应位置的像素偏离量(视差)，并将像素偏离量转换成亮度数据等而生成距离图像。根据三角测量原理，距离图像上的点被坐标转换为以本车辆的车宽方向即左右方向为X轴、以车高方向为Y轴、以车长方向即距离方向为Z轴的实际空间上的点，并三维地识别本车辆行驶的道路的白线(车道)、障碍物、在本车辆的前方行驶的前行车辆等。

作为车道的白线能够通过从图像中提取成为白线的候选的点群，并算出连结该候选点的直线和/或曲线来识别。例如，在设定于图像上的白线检测区域内，在设定于水平方向(车宽方向)的多个搜索线上进行亮度发生预定以上变化的边缘的检测，并针对每个搜索线检测出一组白线起始点和白线结束点，将白线起始点与白线结束点之间的中间区域提取为白线候选点。

然后，对基于每单位时间的车辆移动量的白线候选点的空间坐标位置的时间序列数据进行处理，计算近似左右的白线的模型，根据该模型识别白线。作为白线的近似模型，能够使用将通过霍夫变换求得的直线成分进行连结而得到的近似模型、和/或用二次式等曲线近似而得到的模型。

地图信息处理装置30具备地图数据库，基于来自GPS卫星等的信号对本车辆位置进行定位，并与地图数据进行对照。地图数据库中包括用于表示车辆行驶的路线引导和/或车辆的当前位置的地图数据、和用于进行包括自动驾驶在内的驾驶辅助控制的高清晰度的地图数据。

地图信息处理装置30介由未图示的显示装置将基于本车辆位置的定位结果与地图数据的对照的行驶路线引导和/或交通信息提示给驾驶员，另外，将本车辆和前行车辆所行驶的道路的曲率、车道宽度、路肩宽度等道路形状数据，和/或道路方位角、道路白线类别、车道数等行驶控制用的地图信息进行输出。

发动机控制装置40基于来自检测发动机运转状态的各种传感器的信号以及介由通信总线150发送的各种控制信息，来控制发动机(未图示)的运转状态。发动机控制装置40例如基于吸入空气量、节气门开度、发动机水温、进气温度、空气燃料比、曲柄角、加速踏板开度、其他的车辆信息来执行以燃料喷射控制、点火时间控制、电子控制节气阀的开度控制等为主的发动机控制。

变速器控制装置50基于来自检测挡位和/或车速等的传感器的信号和/或介由通信总线150发送的各种控制信息，来控制供给到自动变速器(未图示)的油压，并根据预先设定的变速特性控制自动变速器。

制动控制装置60例如基于制动开关、四个轮的轮速、方向盘角、横摆率、其他的车辆信息，来与驾驶员的制动操作独立地控制四个轮的制动装置(未图示)。另外，制动控制装置60基于各轮的制动力计算各轮的制动液压，进行防抱死制动***和/或防侧滑控制等。

转向控制装置70例如基于车速、驾驶员的转向转矩、方向盘角、横摆率、其他的车辆信息，来控制基于设置于车辆的转向***的电动助力转向马达(未图示)的辅助转矩。另外，转向控制装置70根据来自行驶控制装置100的指示，以用于跟随行驶车道和/或前行车辆的转向量来驱动控制电动助力转向马达。

接下来，对成为行驶控制***10的核心的行驶控制装置100进行说明。行驶控制装置100基于通过外部环境识别装置20得到的外部环境的识别结果，介由发动机控制装置40、变速器控制装置50、制动控制装置60、以及转向控制装置70来执行跟随本车辆的行驶车道进行行驶的行驶控制以及跟随前行车辆进行行驶的行驶控制。这些行驶控制以成为行驶控制装置100的主要部分的控制部101为核心来执行。

详细而言，控制部101将道路的白线作为本车辆的行驶车道而进行检测，并设定沿该行驶车道的目标路线。对该目标路线的行驶控制为跟随车道的行驶控制(车道跟随行驶控制)，在本车辆前方未检测到前行车辆的情况下，控制为以设定车速行驶于目标路线上，在本车辆前方检测到前行车辆的情况下，控制为一边与前行车辆维持预定的车间距离，一边以设定车速行驶于目标路线上。

车道跟随的目标路线设定为左右的白线(本车辆的行驶车道)的横向(宽度方向)的中心位置的轨迹P，例如，在以二次曲线对左右的白线进行近似的情况下，能够以以下的(1)式表示。在(1)式中，系数K1表示目标路线的曲率成分，系数K2表示目标路线的横摆角成分(目标路线相对于本车辆的倾斜成分)，系数K3表示目标路线相对于本车辆的横向位置成分。

P＝K1·Z²+K2·Z+K3…(1)

在对该目标路线的行驶控制中，以使本车辆的车宽方向的中心位置与目标路线上的控制目标点一致的方式，介由转向控制装置70来控制本车辆的转向角。向该控制目标点的转向控制主要执行基于本车辆在车道内的横向位置与控制目标点的偏差的反馈控制。

例如，如以下的(2)式所示，在基于本车辆的横向位置与控制目标点的偏差的反馈部分的转向角αf上，加上用于使本车辆的横摆角与目标路线的横摆角成分一致的偏差的反馈部分的转向角αy以及基于目标路线的曲率的前馈部分的转向角αff，来计算目标转向角αref。并且，以实现该目标转向角αref的目标转向转矩来驱动控制电动助力转向马达。

αref＝αf+αy+αff…(2)

另一方面，在堵车时等的低速行驶时接近前行车辆而导致白线未进入照相机1的视野内的情况，或行驶路的白线消失或白线中断而无法识别的情况下，控制部101进行跟随前行车辆行驶的行驶控制。在对该前行车辆的跟随行驶控制中，控制部101以与前行车辆的行驶轨迹一致的方式，进行介由转向控制装置70的转向控制，并且执行介由发动机控制装置40、变速器控制装置50、制动控制装置60的行驶驱动控制。

前行车辆的行驶轨迹能够以与基于车道的目标路线相同的方式求出。例如，基于照相机1的拍摄图像的每一帧的本车辆的移动量求出前行车辆的位置在每帧的候选点，将对该候选点的点群进行近似的曲线作为前行车辆的行驶轨迹计算出。对于前行车辆的位置，根据照相机1的拍摄图像求出前行车辆的背面区域的横向(车宽方向)的中心位置，并将该中心位置作为示出前行车辆的位置的候选点。

并且，通过对这些候选点的点群应用例如最小二乘法来求出与上述的(1)式相同的曲线，并将该曲线作为前行车辆的行驶轨迹。在该情况下，在(1)式中的系数K1表示行驶轨迹的曲率成分，系数K2表示行驶轨迹的横摆角成分(行驶轨迹相对于本车辆的倾斜成分)，系数K3表示行驶轨迹相对于本车辆的横向位置成分。

跟随前行车辆的行驶轨迹的控制成为如下控制：通过将前行车辆的背面区域的车宽方向的设定位置设定为控制目标点，并以使本车辆在车道内的横向位置与控制目标点一致的方式修正转向角，来决定本车辆的行进方向。如后所述，设定为控制目标点的位置以前行车辆的背面区域的车宽方向的中心位置为基准，并在跟随行驶控制的切换时使该基准位置适当地移动(shift)。

对前行车辆的跟随行驶中的转向控制基本上与对车道的跟随行驶中的转向控制相同，主要执行基于本车辆在车道内的横向位置与控制目标点的偏差的反馈控制。但是，在对前行车辆的跟随行驶控制中，由于以较低速度行驶的情况多，因此能够省略上述(2)式中的基于曲率的前馈部分的转向角αff。

如前所述，在基于白线识别的行驶控制中变得无法识别出白线的情况下，切换为对前行车辆的跟随行驶控制。然而，在前行车辆的中心位置从车道中央位置偏移的情况下，转向控制的目标点突然地从车道中央位置移动至前行车辆的中心位置，存在本车辆的行为变得不稳定的隐患。

例如，在本车辆在三车道区间的道路的中央车道行驶的情况下，由于车道两侧的白线为虚线状，因此两侧的白线同时消失的场景会周期性地出现。因此，在前行车辆的中心位置从车道中央位置偏移的情况下，在每次白线消失时控制目标点变动而发生车辆的摇摆。

与此相对，行驶控制装置100在根据由照相机1拍摄的本车辆前方的拍摄图像识别出车道以及前行车辆时，计算前行车辆相对车道中央位置的偏移量，并预先存储该值。并且，在根据时间序列的拍摄图像的识别信息和/或来自地图信息处理装置30的地图信息预测到出现暂时无法识别出车道的区间的情况下，在无法识别出车道的区间中，将从前行车辆的中心位置移动了预先存储的偏移量的位置设定为控制目标点，并切换为对前行车辆的跟随行驶。由此，能够抑制控制目标点的变动，防止车辆的摇摆发生。在白线消失的区间比预想要长的情况下，判断为已没有白线，从而解除控制目标点的移动。

因此，行驶控制装置100如图1所示，相对于作为主功能部的控制部101，具备前行车辆偏移计算部102、控制目标点设定部103。控制部101将对白线的跟随行驶控制和对前行车辆的跟随行驶控制作为对控制目标点设定部103所设定的控制目标点的跟随行驶控制来执行。

前行车辆偏移计算部102针对根据照相机1的拍摄图像而识别的车道(白线)求出该车道内的前行车辆的横向位置，并将相对车道中央位置的偏移量包括偏移的方向一同算出。算出的偏移量被保存于存储器，并以根据前行车辆的运动而随时计算出的最新的偏移量来更新。

例如，如图2所示，在本车辆C行驶于由虚线状的白线L1、L2形成的车道内的情况下，两侧的白线L1、L2同时偏离照相机的视野R而变得无法识别的场景会周期性地出现。因此，在前行车辆偏移计算部102中，在照相机的视野R内识别到白线L1、L2时，计算前行车辆C1的中心位置Xc相对车道中央位置Xo的偏移量δ，并预先存储该值。

该偏移量(存储值)在控制目标点设定部103中随時被引用。控制目标点设定部103根据由外部环境识别装置20(照相机1以及图像识别装置2)得到的白线(车道)的识别状态，并基于由前行车辆偏移计算部102计算出的前行车辆的偏移量来设定对车道或前行车辆的跟随行驶中的转向控制的控制目标点。

也就是说，在识别出车道的状态下，控制目标点设定部103将车道的中央位置设定为控制目标点，并发送至控制部101从而选择车道跟随行驶控制。另外，在从识别出车道的状态转移至无法识别出车道的状态时，使用由前行车辆偏移计算部102计算出的偏移量，将从前行车辆的中心位置移动了偏移量的位置作为控制目标点。

在图2的例中，在两侧的白线L1、L2暂时偏离照相机的视野R而变得无法识别时，通过将此前处于车道中央位置Xo的控制目标点设为从前行车辆C1的中心位置Xc移动了偏移量δ的位置，来抑制控制目标点的变动。

应予说明，在未识别出车道的状态持续了预定时间以上的情况下，清除前行车辆的偏移量，并转而执行将控制目标点设为前行车辆的中心位置的通常的前行车辆跟随行驶控制。并且，在将前行车辆的中心位置作为控制目标点的跟随行驶控制过程中，在恢复至识别出车道的状态时，使控制目标点从前行车辆的中心位置逐渐移动至车道中心位置，并逐渐地从对前行车辆的跟随行驶转移到对车道的跟随行驶。

接下来，使用图3所示的流程图对行驶控制装置100中的行驶控制的程序处理进行说明。

在该行驶控制中，在最初的步骤S1中，调查在本车辆的前方的预定范围内是否有识别到的前行车辆。并且，在没有识别到前行车辆的情况下，退出本处理，在识别到前行车辆的情况下，进入步骤S2，调查是否为左右两侧的白线在照相机视野外而无法识别的状态。

在步骤S2中识别到两侧的白线的情况下，从步骤S2进入步骤S3，考虑从本车辆至前行车辆为止的距离并计算出左右白线间的横向的中央位置与前行车辆的横向位置的偏差(偏移量)，保存于存储器。并且，在步骤S4进行对白线的跟随行驶控制。在该白线跟随行驶控制中，将左右的白线的中央位置作为控制目标点，以一边与前行车辆维持预定的车间距离，一边使本车辆的车道内横向位置收敛于控制目标点的方式来控制车速以及转向角。

另一方面，在步骤S2中无法识别出两侧的白线的情况下，从步骤S2进入步骤S5，读取保存于存储器的前行车辆相对车道中央位置的偏移量。并且，在步骤S6中，将从前行车辆的中心位置移动了偏移量的位置作为控制目标点，进行对前行车辆的跟随行驶控制。

这时的跟随行驶控制是以从前行车辆的中心位置移动了偏移量的位置作为控制目标点，因此能够抑制控制目标点的突然的变化。在直线状的道路和/或堵车时等的极低速驾驶时，实质上与对车道中央位置的跟随行驶控制相同，不会给驾驶员带来由于切换控制产生的不适感。但是，在后述的步骤S9、S10中清除偏移量而已经成为前行车辆跟随行驶控制的情况除外。

之后，进入步骤S7，调查是否两侧的白线从无法识别出的状态变为能够识别的状态而开始识别两侧的白线。其结果，在仍无法识别出两侧的白线的情况下，从步骤S7进入步骤S8，基于车速以及距离判断是否从变得无法识别出两侧的白线起经过了固定时间。

例如，在两侧白线为虚线状，且道路上的标记部分以固定距离断续的情况下，预先根据道路的时间序列的图像识别信息和/或地图信息来取得标记间的断开区间的距离。并且，通过根据本车辆的车速判断是否超过了断开区间的距离，来判断未识别出白线的状态是否持续了固定时间以上。

在步骤S8中，在从变得无法识别出两侧的白线起未经过固定时间的情况下，返回至步骤S7，在从变得无法识别出两侧的白线起经过了固定时间的情况下，进入步骤S9，将前行车辆的偏移量清除为0。并且，在步骤S10中将前行车辆的中心位置设置为控制目标点，进行对前行车辆的跟随行驶控制。

另一方面，在步骤S7中，在从未识别出两侧的白线的状态到开始识别出两侧的白线的情况下，从步骤S7进入步骤S11，将前行车辆的偏移量清除为0，并使控制目标点从前行车辆的中心位置逐渐移动至车道中央位置。并且，在步骤S12中转而执行跟随车道的行驶控制。

对于向该车道跟随行驶控制的转移，在之前进行了将从前行车辆的中心位置移动了偏移量的位置作为控制目标点的跟随行驶控制的情况下，还存在控制目标点的移动量小实质上为0的情况。与此相对，在进行了将前行车辆的中心位置作为控制目标点的跟随行驶控制的情况下，可以预想到根据前行车辆的横向位置，控制目标点的移动量变得比较大。

因此，如图4所示，在时间t0切换为以前行车辆的中心位置作为控制目标点的跟随行驶控制之后，在将控制目标点从前行车辆的中心位置Xc切换为车道中央位置Xo时，通过以使偏移量δ随着时间t的经过从位置Xc向位置Xo逐渐变小的方式使控制目标点移动，来抑制控制目标点的突然的变动。

这样，在本实施方式中，在识别出车道的状态下预先算出前行车辆的中心位置相对于车道中央位置的横向的偏移量，并在变为未识别出车道的状态时，将从前行车辆的中心位置移动了偏移量的位置作为控制目标点，从对车道中央位置的跟随行驶控制切换至对前行车辆的跟随行驶控制。由此，能够抑制在切换车道跟随行驶控制和前行车辆跟随行驶控制时的本车辆的行为变化，确保稳定性，而不会给驾驶员带来不安感。

Claims (4)

1.一种车辆的行驶控制装置，其特征在于，识别本车辆的行驶车道以及本车辆前方的前行车辆，来切换跟随所述行驶车道而行驶的行驶控制和跟随所述前行车辆而行驶的行驶控制，所述车辆的行驶控制装置具备：

前行车辆偏移计算部，在识别出所述行驶车道的状态下，计算所述前行车辆的中心位置相对于所述行驶车道的中央位置的横向的偏移量；以及

控制目标点设定部，在识别出所述行驶车道时，将所述行驶车道的中央位置设定为跟随所述行驶车道的行驶控制的控制目标点，在从识别出所述行驶车道的状态转移至未识别出所述行驶车道的状态时，将从所述前行车辆的中心位置移动了所述偏移量后的位置设定为跟随所述前行车辆的行驶控制的控制目标点。

2.根据权利要求1所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述控制目标点设定部在未识别出所述行驶车道的状态持续了预定时间以上的情况下，清除所述偏移量并将所述控制目标点设为所述前行车辆的中心位置。

3.根据权利要求2所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述控制目标点设定部在未识别出所述行驶车道的状态下将所述控制目标点设为所述前行车辆的中心位置之后，在恢复至识别出所述行驶车道的状态时，使所述控制目标点逐渐移动至所述行驶车道的中央位置。

4.根据权利要求2或3所述的车辆的行驶控制装置，其特征在于，所述控制目标点设定部在所述行驶车道以固定距离断续的情况下，通过基于本车辆的车速判断是否超过了所述行驶车道的断开区间的距离，从而判断未识别出所述行驶车道的状态是否持续了预定时间以上。