TWI645999B - 可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，包含攝影機、影像處理裝置、控制器及轉向裝置，其中攝影機朝向車輛之前方攝影並輸出車前畫面資料。影像處理裝置接收並分析車前畫面資料以得到車道特徵點，然後依據車道特徵點與預視權重建立車道擬合曲線。控制器包含車輛動態參數及預視距離，預視權重根據預視距離的改變而變化。控制器依據車道擬合曲線及車輛動態參數計算產生轉向控制力權重。轉向裝置依據轉向控制力權重控制車輛的轉向。藉此，透過預視權重以及轉向控制力權重調節轉向裝置介入的控制力大小，能平順地切換控制力。

Description

可權重調變車道模型之車輛橫向控制系 統及其方法

本發明是關於一種車輛橫向控制系統及其方法，特別是關於一種可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統及其方法。

車道線跟踪控制系統是利用從攝像頭傳感器獲得的圖像信息檢測車道線，並根據車道線檢測結果防止車輛偏離車道線的車輛控制系統，亦可稱為車輛橫向控制系統。一般車道線跟踪控制系統是使轉向控制裝置發生輔助轉向力矩而控制轉向，從而控制車輛在行駛中不偏離車道線。此外，車道線跟踪控制系統還開發出一種控制車輛轉向而使車輛跟踪道路中心行駛，以實施車道線跟踪控制的道路中心跟踪控制系統。

目前有許多車輛橫向控制系統被提出，但傳統的車輛橫向控制系統是根據駕駛員的駕駛傾向設定車輛需要跟踪的基準與跟踪位置，因此道路或者駕駛員的狀態對 其產生較大影響。當車輛偏離基準跟踪位置時，為了跟踪基準跟踪位置，系統會突然施加控制而容易給駕駛員造成不適感。再者，傳統的車輛橫向控制系統利用均等權重之車道模型來計算橫向誤差，在車道曲線擬合的過程中，往往容易發生橫向誤差以及不準確的現象，而且此現象會造成車輛橫向控制系統有誤判的狀況。此外，在習知技術中，切換轉向控制力的過程容易發生突發控制力的產生、突發控制力所造成之不安全情況以及影響駕駛操控感受的問題。

由此可知，目前市場上缺乏一種可增加人機切換轉向控制力之平順性、安全性及穩定度的可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統及其方法，故相關業者均在尋求其解決之道。

因此，本發明之目的在於提供一種可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統及其方法，其車道特徵點(lane marker)可根據控制器中所需的預視距離進行權重調整，再進行曲線擬合得到較精準的車道模型。此外，透過多重考量的轉向控制力權重來調節轉向裝置介入的控制力大小，能依據需求作彈性地調整與規劃，且可平順地切換控制力，進而提高切換控制權的安全性並大幅降低突發控制力對駕駛的不良影響及不舒服的感受。另外，在預視權重(target weighting)與轉向控制力權重之交互調控下， 系統能平順地切換轉向控制力，以解決習知技術中切換轉向控制力的過程容易發生突發控制力的產生、突發控制力所造成之不安全情況以及影響駕駛操控感受的問題。

依據本發明的結構態樣之一實施方式提供一種可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，其用以控制一車輛。此可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統包含攝影機、影像處理裝置、控制器以及轉向裝置，其中攝影機設於車輛上，且攝影機朝向車輛之前方攝影並輸出一車前畫面資料。而影像處理裝置訊號連接攝影機，影像處理裝置接收並分析車前畫面資料以得到複數個車道特徵點，且影像處理裝置依據車道特徵點與預視權重建立一車道擬合曲線。此外，控制器訊號連接影像處理裝置並包含複數個車輛動態參數及一預視距離，而預視權重根據預視距離的改變而變化。控制器依據車道擬合曲線及車輛動態參數計算產生一轉向控制力權重。至於轉向裝置則訊號連接控制器且設於車輛上，轉向裝置依據轉向控制力權重控制車輛的轉向。

藉此，本發明的可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統透過多重考量的轉向控制力權重來調節轉向裝置介入的控制力大小，能依據需求作彈性地調整與規劃，且可平順地切換控制力，進而提高切換控制權的安全性並大幅降低突發控制力對駕駛的不良影響及不舒服的感受。

前述實施方式之其他實施例如下：前述控制器之轉向控制力權重可為一橫向偏移權重值，而車輛與車道 擬合曲線相隔一橫向偏移距離，橫向偏移權重值隨著橫向偏移距離增加而遞增。再者，前述控制器之轉向控制力權重可為一預估超過車道線時間權重值，且控制器依據車速、加速度及偏航角速度運算求得一超過車道線時間。當超過車道線時間小於等於一預設時間時，預估超過車道線時間權重值等於1。反之，當超過車道線時間大於預設時間時，預估超過車道線時間權重值隨著超過車道線時間增加而遞減。此外，前述控制器之轉向控制力權重可依據一橫向偏移權重值與一預估超過車道線時間權重值之最大值決定。另外，前述控制器之轉向控制力權重可包含橫向偏移權重值、第一百分比參數、預估超過車道線時間權重值及第二百分比參數。轉向控制力權重等於橫向偏移權重值乘以第一百分比參數減去預估超過車道線時間權重值乘以第二百分比參數。第一百分比參數與第二百分比參數之總合為100%。再者，前述轉向裝置可包含電流控制機構、驅動機構以及轉向機構，其中電流控制機構提供一驅動電流，此電流控制機構依據轉向控制力權重調控驅動電流的大小。驅動機構電性連接電流控制機構且受驅動電流控制。轉向機構受驅動機構連結帶動，此轉向機構依據驅動電流控制車輛的轉向。此外，前述驅動電流可隨著轉向控制力權重增加而變大，且驅動電流隨著轉向控制力權重減少而變小。另外，前述車輛動態參數可包含車速、加速度、偏航角速度、轉角及駕駛扭矩。再者，前述預視距離內之預視權重可大於預視距離外之預視權重。

依據本發明的方法態樣之一實施方式提供一種可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法，其用以控制車輛，此可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法包含車前畫面擷取步驟、影像處理步驟、控制力權重產生步驟以及車輛轉向控制步驟。其中車前畫面擷取步驟係提供一攝影機朝向車輛之前方攝影並輸出一車前畫面資料。影像處理步驟係提供一影像處理裝置接收並分析車前畫面資料以得到複數個車道特徵點，且依據這些車道特徵點與一預視權重建立一車道擬合曲線。此外，控制力權重產生步驟係提供一控制器依據車道擬合曲線及複數個車輛動態參數計算產生一轉向控制力權重。控制器包含一預視距離，而預視權重根據預視距離的改變而變化。而車輛轉向控制步驟係提供一轉向裝置依據轉向控制力權重控制車輛的轉向。

藉此，本發明的可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法可依據轉向控制力權重對驅動電流作適應性之調變，不但能讓轉向控制力平順地切換，還可提高切換過程的安全性與舒適度。

前述實施方式之其他實施例如下：前述控制力權重產生步驟中，控制器之轉向控制力權重為一橫向偏移權重值。車輛與車道擬合曲線相隔一橫向偏移距離，橫向偏移權重值隨著橫向偏移距離增加而遞增。此外，在前述控制力權重產生步驟中，控制器之轉向控制力權重可為一預估超過車道線時間權重值，且控制器依據車速、加速度及偏航角速度運算求得一超過車道線時間。當超過車道線 時間小於等於一預設時間時，預估超過車道線時間權重值等於1。反之，當超過車道線時間大於預設時間時，預估超過車道線時間權重值隨著超過車道線時間增加而遞減。再者，在前述控制力權重產生步驟中，控制器之轉向控制力權重可依據一橫向偏移權重值與一預估超過車道線時間權重值之最大值決定。另外，在前述控制力權重產生步驟中，控制器之轉向控制力權重包含一橫向偏移權重值、一第一百分比參數、一預估超過車道線時間權重值及一第二百分比參數，且轉向控制力權重等於橫向偏移權重值乘以第一百分比參數減去預估超過車道線時間權重值乘以第二百分比參數。其中第一百分比參數與第二百分比參數之總合為100%。此外，前述車輛轉向控制步驟可包含電流控制子步驟、驅動子步驟以及轉向子步驟，其中電流控制子步驟係提供一電流控制機構依據轉向控制力權重調控一驅動電流的大小。而驅動子步驟係利用驅動電流控制一驅動機構。至於轉向子步驟則提供一個受驅動機構連結帶動之轉向機構依據驅動電流控制車輛的轉向。另外，在前述車輛轉向控制步驟中，驅動電流隨著轉向控制力權重增加而變大，且驅動電流隨著轉向控制力權重減少而變小。再者，在前述控制力權重產生步驟中，預視距離內之預視權重大於預視距離外之預視權重。

100‧‧‧可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統

110‧‧‧車輛

200‧‧‧攝影機

210‧‧‧車前畫面資料

300‧‧‧影像處理裝置

310‧‧‧車道特徵點

320‧‧‧車道特徵點辨識單元

330‧‧‧車道特徵點權重調整單元

340‧‧‧曲線擬合單元

400‧‧‧控制器

410‧‧‧車輛動態參數

420‧‧‧預視距離計算單元

430‧‧‧側向位移補償單元

440‧‧‧啟停條件計算單元

600、600a‧‧‧可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法

S12、S22‧‧‧車前畫面擷取步驟

S14、S24‧‧‧影像處理步驟

S16、S26‧‧‧控制力權重產生步驟

S18、S28‧‧‧車輛轉向控制步驟

S282‧‧‧電流控制子步驟

S284‧‧‧驅動子步驟

S286‧‧‧轉向子步驟

w _image (x _i )‧‧‧預視權重

y‧‧‧車道擬合曲線

(x _i ,y _i )‧‧‧座標資訊

x _i 、y _i 、i、a、b、c、d、 p、q、r‧‧‧參數

442‧‧‧啟停訊號

450‧‧‧轉向控制力權重計算單元

500‧‧‧轉向裝置

510‧‧‧角度控制單元

520‧‧‧速度控制單元

522‧‧‧電流命令

530‧‧‧權重運算單元

540‧‧‧轉向控制力決定單元

550‧‧‧電流控制機構

552‧‧‧驅動電流

560‧‧‧驅動機構

570‧‧‧轉向機構

D‧‧‧預視距離

W _R ‧‧‧轉向控制力權重

W1‧‧‧橫向偏移權重值

y_offset‧‧‧橫向偏移距離

W2‧‧‧預估超過車道線時間權重值

T‧‧‧超過車道線時間

T₁‧‧‧預設時間

T_F‧‧‧預視時間

e‧‧‧第一百分比參數

f‧‧‧第二百分比參數

θ‧‧‧轉向角

EPS_i‧‧‧電動輔助轉向參數

第1圖係繪示本發明一實施例的可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統的示意圖。

第2圖係繪示第1圖的可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統的外觀示意圖。

第3圖係繪示本發明的預視距離對應車道模型之示意圖。

第4圖係繪示習知與本發明的車道擬合曲線之示意圖。

第5A圖係繪示本發明第一實施例的預視權重之示意圖。

第5B圖係繪示本發明第二實施例的預視權重之示意圖。

第6圖係繪示第1圖的轉向裝置之示意圖。

第7圖係繪示第6圖的轉向控制力權重之橫向偏移權重值的示意圖。

第8圖係繪示第6圖的轉向控制力權重之預估超過車道線時間權重值的示意圖。

第9圖係繪示本發明一實施例的可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法的流程示意圖。

第10圖係繪示本發明另一實施例的可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法的流程示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣 用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。

請一併參閱第1至8圖，第1圖係繪示本發明一實施例的可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統100的示意圖。第2圖係繪示第1圖的可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統100的外觀示意圖。第3圖係繪示本發明的預視距離D對應車道模型之示意圖。第4圖係繪示習知與本發明的車道擬合曲線y之示意圖。第5A圖係繪示本發明第一實施例的預視權重w _image (x _i )之示意圖。第5B圖係繪示本發明第二實施例的預視權重w _image (x _i )之示意圖。第6圖係繪示第1圖的轉向裝置500之示意圖。第7圖係繪示第6圖的轉向控制力權重W _R之橫向偏移權重值W1的示意圖。第8圖係繪示第6圖的轉向控制力權重W _R 之預估超過車道線時間權重值W2的示意圖。如圖所示，本發明的可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統100用以控制一車輛110，且此可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統100包含攝影機200、影像處理裝置300、控制器400以及轉向裝置500。

攝影機200設於車輛110上，且攝影機200朝向車輛110之前方攝影並輸出一車前畫面資料210。此車前畫面資料210可為二維或三維影像，端看攝影機200之功能。攝影機200所輸出的車前畫面資料210用以提供給影像處理裝置300作後續運算處理。

影像處理裝置300訊號連接攝影機200，影像處理裝置300接收並分析車前畫面資料210以得到複數個車道特徵點310，且影像處理裝置300依據車道特徵點310與預視權重w _image (x _i )建立一車道擬合曲線y。詳細地說，影像處理裝置300包含車道特徵點辨識單元320(lane marker recognizing unit)、車道特徵點權重調整單元330(lane marker weighting adjusting unit)以及曲線擬合單元340(curve fitting unit)。其中車道特徵點辨識單元320電性連接攝影機200並接收分析車前畫面資料210以得到複數個車道特徵點310。車道特徵點310對應車前畫面資料210中的車道線並用以建構車輛110的車道模型，而且車道特徵點310係由座標資訊(x _i ,y _i )表示之，其中參數x _i 、y _i 分別代表車道線對應X軸、Y軸方向的座標位置，參數i代表1至n的正整數。此外，車道特徵點權重調整單元330訊號連接車道特徵點辨識單元320與控制器400，且車道特徵點權重調整單元330接收車道特徵點310之座標資訊(x _i ,y _i )以及預視距離D並運算求得預視權重w _image (x _i )。預視權重w _image (x _i )代表車道模型的權重，亦即代表車道特徵點310的權重。預視權重w _image (x _i )會根據參數x _i 的不同而改變。下列舉兩個例子來說明，第一個實施例的預視權重w _image (x _i )可利用式子(1)表示： 其中a與b為自訂參數，a可調整預視權重w _image (x _i )波形的坡度，b代表預視權重w _image (x _i )為0.5的距離參數x _i ，且b大於預視距離D。上述第一個實施例的預視距離D可等於15m，a可設定為1，b可設定為22，此預視權重w _image (x _i )如第5A圖所示。由第5A圖可知，預視距離D內之預視權重w _image (x _i )大於預視距離D外之預視權重w _image (x _i )。另外，第二個實施例的預視權重w _image (x _i )可利用式子(2)表示： 其中c與d為自訂參數，c可調整預視權重w _image (x _i )波形的寬度，d可調整預視權重w _image (x _i )波形的坡度。上述第二個實施例的預視距離D可等於15m，c可設定為8，d可設定為4，此預視權重w _image (x _i )如第5B圖所示。另外，曲線擬合單元340訊號連接車道特徵點權重調整單元330並接收車道特徵點310之座標資訊(x _i ,y _i )以及預視權重w _image (x _i )。曲線擬合單元340會將每一個車道特徵點310的座標資訊(x _i ,y _i )乘上預視權重w _image (x _i )，並透過加權最小平方法擬合出車道擬合曲線y。其中車道擬合曲線y的擬合運算過程可利用式子(3)~(6)表示： [p q r]^T=[F ^T W F]^-1 F ^T W Y (5)； 透過式子(3)~(6)並根據加權最小平方法可求得參數p、q、r。最後，曲線擬合單元340可運算得到並輸出車道擬合曲線y=p+qx+rx ²。當然，車道擬合曲線y不限定在二階方程式，也可應用在三階以上的方程式。藉此，本發明利用影像處理裝置300結合控制器400，並透過控制所需的預視距離D的位置點賦予車道特徵點310較大的權重值，以進行精準之車道模型計算，可大幅提升系統控制的效果以及車道擬合曲線y的精確度。

控制器400訊號連接影像處理裝置300並包含複數個車輛動態參數410及預視距離D，而預視權重w _image (x _i )根據預視距離D的改變而變化。控制器400依據車道擬合曲線y及車輛動態參數410計算產生一轉向控制力權重W _R ，如第6、7、8圖所示。詳細地說，控制器 400包含預視距離計算單元420(target distance calculating unit)、側向位移補償單元430、啟停條件計算單元440以及轉向控制力權重計算單元450。其中預視距離計算單元420會先藉由車輛110的車輛動態參數410(例如：車速、方向盤的轉向角度)以及預視時間T_F計算出預視距離D。預視時間T_F的設定須大於控制系統的延遲時間，例如：相機的影像處理時所造成的時間延遲或者控制命令到實際反應的時間延遲。預視距離D等於車速乘以預視時間T_F。若車速越快，則預視距離D會越長。但如果方向盤的轉向角度較大時，系統會調小預視時間T_F，預視距離D會較短。預視距離D可以是一個或多個限定範圍，或者單個或多個數值。然後此預視距離D會傳送至影像處理裝置300，且影像處理裝置300會利用式子(1)或(2)運算出對應的預視權重w _image (x _i )，接著對每一個車道特徵點310的座標資訊(x _i ,y _i )乘上預視權重w _image (x _i )，並透過加權最小平方法擬合出車道擬合曲線y。藉此，本發明透過預視距離D與對應之預視權重w _image (x _i )計算車道模型，可得到精準且較為適用的車道擬合曲線y，以供後續轉向控制力之調整使用，進而能夠平順地切換轉向控制力並提高切換控制權的安全性。此外，側向位移補償單元430訊號連接預視距離計算單元420與曲線擬合單元340，並接收來自曲線擬合單元340的車道擬合曲線y以及預視距離計算單元420的預視距離D。在預視距離D之內，側向位移補償單元430透過車道擬合曲線y運算產生 轉向角θ以提供給轉向裝置500使用。再者，啟停條件計算單元440訊號連接曲線擬合單元340與轉向裝置500並接收車輛動態參數410，啟停條件計算單元440依據車輛動態參數410以及車道擬合曲線y計算產生啟停訊號442，此啟停訊號442會傳送至轉向裝置500，用以決定轉向裝置500為啟動狀態(由系統控制；turn on)或停止狀態(由駕駛控制；turn off)。此外，轉向控制力權重計算單元450訊號連接曲線擬合單元340與轉向裝置500並接收車輛動態參數410，且轉向控制力權重計算單元450依據車道擬合曲線y及車輛動態參數410計算產生一轉向控制力權重W _R 。

舉例來說，請一併參閱第6及7圖，第一個實施例的轉向控制力權重W _R 為一橫向偏移權重值W1，車輛110與車道擬合曲線y相隔一橫向偏移距離y_offset，橫向偏移權重值W1隨著橫向偏移距離y_offset增加而遞增。也就是說，當系統估測車輛110離車道擬合曲線y較遠時(即橫向偏移距離y_offset較小時)，轉向控制力權重計算單元450會提供較小的轉向控制力權重W _R (即較小的橫向偏移權重值W1)，讓駕駛主導轉向並可手動調整轉向裝置500；當系統估測車輛110離車道擬合曲線y較近時(即橫向偏移距離y_offset較大時)，轉向控制力權重計算單元450會提供較大的轉向控制力權重W _R (即較大的橫向偏移權重值W1)，使系統能主導控制轉向並自動調整轉向裝置500，進而讓車輛110回到車道中央。另外值得一提的是，若駕駛是主動要離開車道，此時啟停條件計算單元 440會依據車輛動態參數410的駕駛扭矩以及車道擬合曲線y計算產生啟停訊號442，此啟停訊號442為0以決定轉向裝置500為停止狀態(由駕駛控制轉向；turn off)。相反地，若駕駛沒有要離開車道，此時啟停條件計算單元440會依據車輛動態參數410的駕駛扭矩以及車道擬合曲線y計算產生啟停訊號442，此啟停訊號442為1以決定轉向裝置500為啟動狀態(由系統控制轉向；turn on)。

請一併參閱第6及8圖，第二個實施例的轉向控制力權重W _R 為一預估超過車道線時間權重值W2，且控制器400依據車速、加速度及偏航角速度(yaw rate)運算求得一超過車道線時間T，此超過車道線時間T代表系統預估車輛110會超過車道擬合曲線y的時間。當超過車道線時間T小於等於一預設時間T₁時，預估超過車道線時間權重值W2等於1。當超過車道線時間T大於預設時間T₁時，預估超過車道線時間權重值W2隨著超過車道線時間T增加而遞減。換句話說，當系統預估車輛110會在短時間內超過車道擬合曲線y時，轉向控制力權重計算單元450會提供較大的轉向控制力權重W _R (即較大的預估超過車道線時間權重值W2)，使系統能主導控制轉向並自動調整轉向裝置500；當系統預估車輛110在一定時間之後才會超過車道擬合曲線y時，轉向控制力權重計算單元450會提供較小的轉向控制力權重W _R (即較小的預估超過車道線時間權重值W2)，讓轉向的主導權還給駕駛，使駕駛能手動調整轉向裝置500。

請一併參閱第6、7及8圖，第三個實施例的轉向控制力權重W _R 係依據橫向偏移權重值W1與預估超過車道線時間權重值W2之最大值決定，亦即轉向控制力權重W _R =max(W1,W2)。也就是說，轉向控制力權重W _R 為橫向偏移權重值W1與預估超過車道線時間權重值W2之交互作用，而且系統會同時考量橫向偏移距離y_offset與超過車道線時間T之狀況，只要任一個達到條件而使權重值增加，系統即會調整轉向控制力的權重。此外，橫向偏移權重值W1可以不隨車速改變開口大小，亦即第7圖的橫向偏移權重值W1之形狀不會隨車速而改變。而預估超過車道線時間權重值W2則需考量車輛110的速度、加速度及偏航角速度。藉此，本發明利用多重考量的轉向控制力權重W _R 來調節轉向裝置500介入的控制力大小，能平順地切換控制力。

請一併參閱第6、7及8圖，第四個實施例的轉向控制力權重W _R 包含橫向偏移權重值W1、第一百分比參數e、預估超過車道線時間權重值W2以及第二百分比參數f。轉向控制力權重W _R 等於橫向偏移權重值W1乘以第一百分比參數e減去預估超過車道線時間權重值W2乘以第二百分比參數f，其中第一百分比參數e與第二百分比參數f之總合為100%，亦即W _R =W1×e+W2×f且f=1-e。第一百分比參數e與第二百分比參數f為可調參數，可視需求定之。藉此，本發明透過多重考量的轉向控制力權重W _R 來調節轉向裝置500介入的控制力大小，能依據需 求作彈性地調整與規劃，且可平順地切換控制力，進而提高切換控制權的安全性並大幅降低突發控制力對駕駛的不良影響及不舒服的感受。

轉向裝置500則訊號連接控制器400且設於車輛110上，轉向裝置500依據轉向控制力權重W _R 控制車輛110的轉向。詳細地說，轉向裝置500包含角度控制單元510、速度控制單元520、權重運算單元530、轉向控制力決定單元540、電流控制機構550、驅動機構560以及轉向機構570。其中角度控制單元510訊號連接速度控制單元520與側向位移補償單元430，角度控制單元510接收來自側向位移補償單元430的轉向角θ，且角度控制單元510與速度控制單元520用以運算產生轉向所需之電流命令522。再者，權重運算單元530訊號連接速度控制單元520與轉向控制力權重計算單元450，且權重運算單元530係將轉向控制力權重W _R 與電流命令522相乘而輸出一電流權重參數。轉向控制力決定單元540訊號連接權重運算單元530並接收電流權重參數與電動輔助轉向參數EPS_i，轉向控制力決定單元540會依據電動輔助轉向參數EPS_i與電流權重參數決定施予驅動機構560的電流大小，以整合調節電動輔助轉向(electric power steering；EPS)介入的控制力大小。此外，電流控制機構550訊號連接轉向控制力決定單元540並提供一驅動電流552，電流控制機構550依據轉向控制力權重W _R 調控驅動電流552的大小。驅動電流552隨著轉向控制力權重W _R 增加而變大，且驅動電流552隨著轉向控制力權重W _R 減少而變小。另外，驅動機構560電性連接電流控制機構550且受驅動電流552控制，本實施例之驅動機構560為一電動馬達。轉向機構570受驅動機構560連結帶動，轉向機構570藉由驅動機構560依據驅動電流552控制車輛110的轉向。本實施例之轉向機構570包含方向盤、減速機、齒輪、傳動軸、輪胎等，由於其為習知技術，故結構細節不再贅述。藉此，本發明的轉向裝置500結合電動輔助轉向，並依據電動輔助轉向參數EPS_i與電流權重參數決定施予驅動機構560的電流大小，以整合調節電動輔助轉向介入的控制力，進而增加切換控制力的平順度。

請一併參閱第1及9圖，第9圖係繪示本發明一實施例的可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法600的流程示意圖。如圖所示，此可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法600包含車前畫面擷取步驟S12、影像處理步驟S14、控制力權重產生步驟S16以及車輛轉向控制步驟S18。

車前畫面擷取步驟S12係提供一攝影機200朝向車輛110之前方攝影並輸出車前畫面資料210。

影像處理步驟S14係提供一影像處理裝置300接收並分析車前畫面資料210以得到複數個車道特徵點310，且依據這些車道特徵點310與預視權重w _image (x _i )建立車道擬合曲線y。預視權重w _image (x _i )的實施例可參見 前述之式子(1)與(2)。而車道擬合曲線y的擬合運算過程可參見前述之式子(3)~(6)。

控制力權重產生步驟S16係提供一控制器400依據車道擬合曲線y及複數個車輛動態參數410計算產生一轉向控制力權重W _R 。控制器400包含預視距離D，預視權重w _image (x _i )根據預視距離D的改變而變化，如第5A與5B圖所示。其中第5A圖可知，預視距離D內之預視權重w _image (x _i )大於預視距離D外之預視權重w _image (x _i )。再者，轉向控制力權重W _R 可參閱第7及8圖，其可為橫向偏移權重值W1、預估超過車道線時間權重值W2或兩者之交互作用。以下舉四個實施例加以說明，在第一個實施例中，控制器400之轉向控制力權重W _R 為一橫向偏移權重值W1，車輛110與車道擬合曲線y相隔一橫向偏移距離y_offset，橫向偏移權重值W1隨著橫向偏移距離y_offset增加而遞增，如第7圖所示。在第二個實施例中，控制器400之轉向控制力權重W _R 為一預估超過車道線時間權重值W2，且控制器400依據車輛110的車速、加速度及偏航角速度運算求得一超過車道線時間T。當超過車道線時間T小於等於一預設時間T₁時，預估超過車道線時間權重值W2等於1；當超過車道線時間T大於預設時間T₁時，預估超過車道線時間權重值W2隨著超過車道線時間T增加而遞減。另外，在第三個實施例中，控制器400之轉向控制力權重W _R 依據橫向偏移權重值W1與預估超過車道線時間權重值W2之最大值決定。而 在第四個實施例中，控制器400之轉向控制力權重W _R 包含橫向偏移權重值W1、第一百分比參數e、預估超過車道線時間權重值W2及第二百分比參數f，轉向控制力權重W _R 等於橫向偏移權重值W1乘以第一百分比參數e減去預估超過車道線時間權重值W2乘以第二百分比參數f，第一百分比參數e與第二百分比參數f之總合為100%。

車輛轉向控制步驟S18係提供一轉向裝置500依據轉向控制力權重W _R 控制車輛110的轉向。綜上，本發明透過多重考量的轉向控制力權重W _R 來調節轉向裝置500介入的控制力大小，能依據需求作彈性地調整與規劃，且可平順地切換控制力，進而提高切換控制權的安全性並大幅降低突發控制力對駕駛的不良影響及不舒服的感受。

請一併參閱第1及10圖，第10圖係繪示本發明另一實施例的可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法600a的流程示意圖。如圖所示，此可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法600a包含車前畫面擷取步驟S22、影像處理步驟S24、控制力權重產生步驟S26以及車輛轉向控制步驟S28。

配合參閱第9圖，在第10圖的實施例中，車前畫面擷取步驟S22、影像處理步驟S24、控制力權重產生步驟S26均與第9圖的車前畫面擷取步驟S12、影像處理步驟S14、控制力權重產生步驟S16之方塊相同，不再贅述。特別的是，第10圖實施例之車輛轉向控制步驟S28包含電流 控制子步驟S282、驅動子步驟S284以及轉向子步驟S286，其中電流控制子步驟S282係提供一電流控制機構550依據轉向控制力權重W _R 調控一驅動電流552的大小。而驅動子步驟S284係利用驅動電流552控制一驅動機構560。至於轉向子步驟S286係提供受驅動機構560連結帶動之轉向機構570依據驅動電流552控制車輛110的轉向。此外，驅動電流552隨著轉向控制力權重W _R 增加而變大，且驅動電流552隨著轉向控制力權重W _R 減少而變小。藉此，本發明的驅動電流552可依據轉向控制力權重W _R 作適應性之調變，不但能讓轉向控制力平順地切換，還可提高切換過程的安全性與舒適度。

由上述實施方式可知，本發明具有下列優點：其一，利用影像處理裝置結合控制器，並透過控制所需的預視距離的位置點賦予車道特徵點較大的權重值，以進行精準之車道模型計算，可大幅提升系統控制的效果以及車道擬合曲線的精確度。其二，透過多重考量的轉向控制力權重來調節轉向裝置介入的控制力大小，能依據需求作彈性地調整與規劃，且可平順地切換控制力，進而提高切換控制權的安全性並大幅降低突發控制力對駕駛的不良影響及不舒服的感受。其三，驅動電流可依據轉向控制力權重作適應性之調變，不但能讓轉向控制力平順地切換，還可提高切換過程的安全性與舒適度。其四，在預視權重與轉向控制力權重之交互調控下，系統能平順地切換轉向控制力，以解決習知技術中切換轉向控制力的過程容易發生突 發控制力的產生、突發控制力所造成之不安全情況以及影響駕駛操控感受的問題。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (17)

1. 一種可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，用以控制一車輛，該可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統包含：一攝影機，設於該車輛上，該攝影機朝向該車輛之前方攝影並輸出一車前畫面資料；一影像處理裝置，訊號連接該攝影機，該影像處理裝置接收並分析該車前畫面資料以得到複數車道特徵點，且該影像處理裝置依據該些車道特徵點與一預視權重建立一車道擬合曲線；一控制器，訊號連接該影像處理裝置並包含複數車輛動態參數及一預視距離，該預視權重根據該預視距離的改變而變化，該控制器依據該車道擬合曲線及該些車輛動態參數計算產生一轉向控制力權重；以及一轉向裝置，訊號連接該控制器且設於該車輛上，該轉向裝置依據該轉向控制力權重控制該車輛的轉向。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，其中該控制器之該轉向控制力權重為一橫向偏移權重值，該車輛與該車道擬合曲線相隔一橫向偏移距離，該橫向偏移權重值隨著該橫向偏移距離增加而遞增。
3. 如申請專利範圍第1項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，其中該控制器之該轉向控 制力權重為一預估超過車道線時間權重值，且該控制器依據一車速、一加速度及一偏航角速度運算求得一超過車道線時間；其中，當該超過車道線時間小於等於一預設時間時，該預估超過車道線時間權重值等於1；其中，當該超過車道線時間大於該預設時間時，該預估超過車道線時間權重值隨著該超過車道線時間增加而遞減。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，其中該控制器之該轉向控制力權重依據一橫向偏移權重值與一預估超過車道線時間權重值之最大值決定。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，其中該控制器之該轉向控制力權重包含一橫向偏移權重值、一第一百分比參數、一預估超過車道線時間權重值及一第二百分比參數，該轉向控制力權重等於該橫向偏移權重值乘以該第一百分比參數減去該預估超過車道線時間權重值乘以該第二百分比參數，該第一百分比參數與該第二百分比參數之總合為100%。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，其中該轉向裝置包含： 一電流控制機構，提供一驅動電流，該電流控制機構依據該轉向控制力權重調控該驅動電流的大小；一驅動機構，電性連接該電流控制機構且受該驅動電流控制；及一轉向機構，受該驅動機構連結帶動，該轉向機構依據該驅動電流控制該車輛的轉向。
7. 如申請專利範圍第6項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，其中該驅動電流隨著該轉向控制力權重增加而變大，且該驅動電流隨著該轉向控制力權重減少而變小。
8. 如申請專利範圍第1項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，其中該些車輛動態參數包含一車速、一加速度、一偏航角速度、一轉角及一駕駛扭矩。
9. 如申請專利範圍第1項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制系統，其中該預視距離內之該預視權重大於該預視距離外之該預視權重。
10. 一種可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法，用以控制一車輛，該可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法包含以下步驟： 一車前畫面擷取步驟，係提供一攝影機朝向該車輛之前方攝影並輸出一車前畫面資料；一影像處理步驟，係提供一影像處理裝置接收並分析該車前畫面資料以得到複數車道特徵點，且依據該些車道特徵點與一預視權重建立一車道擬合曲線；一控制力權重產生步驟，係提供一控制器依據該車道擬合曲線及複數車輛動態參數計算產生一轉向控制力權重，控制器包含一預視距離，該預視權重根據該預視距離的改變而變化；以及一車輛轉向控制步驟，係提供一轉向裝置依據該轉向控制力權重控制該車輛的轉向。
11. 如申請專利範圍第10項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法，其中在該控制力權重產生步驟中，該控制器之該轉向控制力權重為一橫向偏移權重值，該車輛與該車道擬合曲線相隔一橫向偏移距離，該橫向偏移權重值隨著該橫向偏移距離增加而遞增。
12. 如申請專利範圍第10項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法，其中在該控制力權重產生步驟中，該控制器之該轉向控制力權重為一預估超過車道線時間權重值，且該控制器依據一車速、一加速度及一偏航角速度運算求得一超過車道線時間；其中，當該超過車道線時間小於等於一預設時間時，該預估超過車道線時間權重值等於1； 其中，當該超過車道線時間大於該預設時間時，該預估超過車道線時間權重值隨著該超過車道線時間增加而遞減。
13. 如申請專利範圍第10項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法，其中在該控制力權重產生步驟中，該控制器之該轉向控制力權重依據一橫向偏移權重值與一預估超過車道線時間權重值之最大值決定。
14. 如申請專利範圍第10項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法，其中在該控制力權重產生步驟中，該控制器之該轉向控制力權重包含一橫向偏移權重值、一第一百分比參數、一預估超過車道線時間權重值及一第二百分比參數，該轉向控制力權重等於該橫向偏移權重值乘以該第一百分比參數減去該預估超過車道線時間權重值乘以該第二百分比參數，該第一百分比參數與該第二百分比參數之總合為100%。
15. 如申請專利範圍第10項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法，其中該車輛轉向控制步驟包含：一電流控制子步驟，係提供一電流控制機構依據該轉向控制力權重調控一驅動電流的大小；一驅動子步驟，係利用該驅動電流控制一驅動機構；及 一轉向子步驟，係提供受該驅動機構連結帶動之一轉向機構依據該驅動電流控制該車輛的轉向。
16. 如申請專利範圍第15項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法，其中在該車輛轉向控制步驟中，該驅動電流隨著該轉向控制力權重增加而變大，且該驅動電流隨著該轉向控制力權重減少而變小。
17. 如申請專利範圍第10項所述之可權重調變車道模型之車輛橫向控制方法，其中在該控制力權重產生步驟中，該預視距離內之該預視權重大於該預視距離外之該預視權重。