车辆的行驶控制装置的制作方法

本发明涉及一种车辆的行驶控制装置，该车辆的行驶控制装置对跟随本车辆前方的前行车辆进行行驶的跟随行驶进行控制。

背景技术：

以往，在汽车等车辆中，已知有跟随在本车辆的前方行驶的前行车辆进行行驶的跟随行驶系统。该对前行车辆的跟随行驶系统例如如专利文献1所公开的，通过雷达和/或照相机等捕捉前行车辆，并自动地控制方向盘、变速器、发动机和制动器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-322916号公报

技术实现要素：

技术问题

在上述的跟随行驶系统中，通常以根据观测前行车辆的背面区域而计算出的车宽方向的中心位置来计算行驶轨迹，并使本车辆的车宽方向的中心位置与计算出的行驶轨迹一致的方式进行控制。

然而，如果前行车辆向对向车道侧或路肩侧偏向行驶，则本车辆也按照该前行车辆的偏向行驶而进行偏向行驶。因此，在前行车辆的车宽小于本车辆的车宽的情况下，如图11、图12所示，存在本车辆c1的车身的一部分超出车道线lc、ls的可能性。

在图11所示的例子中，虽然前行车辆c2靠道路rd的中央的车道线lc行驶，没有超出车道线lc，但跟随前行车辆c2的本车辆c1由于车宽比前行车辆大，因此导致车身的一部分超出中央的车道线lc，不仅给驾驶员带来不安感，还存在安全性受损的隐患。

另外，在图12所示的例子中，虽然前行车辆c2靠道路rd的路肩侧的车道线ls行驶，没有超出车道线ls，但跟随前行车辆c2的本车辆c1由于车宽比前行车辆大，因此导致车身的一部分超出路肩侧的车道线ls，同样地，不仅给驾驶员带来不安感，还存在安全性受损的隐患。

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种在跟随前行车辆行驶时，能够抑制本车辆按照前行车辆的偏向行驶而进行偏向行驶，防止本车辆超出车道线，从而确保安全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对跟随本车辆前方的前行车辆进行行驶的跟随行驶进行控制的车辆的行驶控制装置，具备：前行车辆偏向行驶判断部，计算上述前行车辆的在车道内的横向位置，判断上述前行车辆是否偏离车道中央的设定范围而进行偏向行驶；和控制目标点设定部，在判断为上述前行车辆未偏向行驶的情况下，将上述前行车辆的车宽方向的设定位置设定为上述跟随行驶的控制目标点，在判断为上述前行车辆偏向行驶的情况下，将从上述前行车辆的车宽方向的设定位置朝着与上述前行车辆偏离上述设定范围的方向相反的方向偏移了预定的偏移量的位置设定为上述控制目标点。

发明效果

根据本发明，在跟随前行车辆行驶时，能够抑制本车辆按照前行车辆的偏向行驶而进行偏向行驶，防止本车辆超出车道线，从而确保安全。

附图说明

图1是行驶控制系统的构成图。

图2是车辆移动量的说明图。

图3是示出前行车辆的行驶轨迹的说明图。

图4是示出在前行车辆靠道路中央行驶的情况下的本车辆的行驶状态的说明图。

图5是示出在前行车辆靠路肩行驶的情况下的本车辆的行驶状态的说明图。

图6是示出车宽度差与偏移量的关系的说明图。

图7是示出前行车辆的横向位置与偏移量的关系的说明图。

图8是示出在无法识别一侧的车道线的情况下的本车辆的横向位置偏移的说明图。

图9是示出在无法识别两侧的车道线的情况下的本车辆的横向位置偏移的说明图。

图10是跟随行驶控制的流程图。

图11是示出在现有的跟随行驶中前行车辆靠道路中央行驶的情况下的本车辆的行驶状态的说明图。

图12是示出在现有的跟随行驶中前行车辆靠路肩行驶的情况下的本车辆的行驶状态的说明图。

符号说明

1：照相机

2：图像识别装置

10：行驶控制系统

20：外部环境识别装置

30：地图信息处理装置

40：发动机控制装置

50：变速器控制装置

60：制动控制装置

70：转向控制装置

100：行驶控制装置

101：控制部

102：前行车辆偏向行驶判断部

103：车宽比较部

104：控制目标点设定部

150：通信总线

c1：本车辆

c2：前行车辆

w1、w2：车宽

λ：偏移量

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系统，执行包括车辆的自发的自动驾驶在内的行驶控制。该行驶控制系统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等拍摄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，将距离图像上的点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，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径向导和/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对本车辆位置的定位结果与地图数据的对照的行驶路径向导和/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、吸气温度、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基于来自检测档位和/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，进行防抱死制动系统和/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系统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，在对行驶于本车辆的前方的前行车辆进行跟随行驶时，以跟随前行车辆的行驶轨迹的转向量来驱动控制电动助力转向马达。

接下来，对成为行驶控制系统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，执行沿着本车辆的行驶车道的行进道路的行驶控制以及跟随前行车辆进行行驶的跟随行驶控制。这些行驶控制由成为行驶控制装置100的主要部分的控制部101来执行。

详细而言，在本车辆前方未捕捉到前行车辆的情况下，控制部101识别道路的白线并检测本车辆的行驶车道，设定沿着该行驶车道的行进道路。并且，以在该行进道路上以设定车速进行行驶的方式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和转向控制装置70的行驶控制。

另一方面，在本车辆前方捕捉到前行车辆的情况下，控制部101以维持与前行车辆的预定的车间距离，同时在行进道路上以设定车速进行行驶的方式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和转向控制装置70的行驶控制。另外，在堵车时等那样的低速行驶时，控制部101进行跟随前行车辆而行驶的跟随行驶控制。

在该对前行车辆的跟随行驶中，控制部101计算前行车辆的行驶轨迹，以与该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。在该情况下，对前行车辆的跟随行驶控制通常成为如下控制：即，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，并以使本车辆的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，来确定本车辆的行进方向。设定为控制目标点的前行车辆的位置基本上设定在前行车辆的背面区域的车宽方向的中心位置。

前行车辆的行驶轨迹例如，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的每帧的候选点，将对该候选点的点群进行了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，从照相机1的拍摄图像求出前行车辆的背面区域的中心位置，将该中心位置作为示出前行车辆的位置的候选点。

详细而言，根据图2所示出的关系，基于本车辆c1的车速v和根据本车辆c1的横摆率求出的横摆角θ，使用以下的(1)式和(2)式来计算帧率δt(直到拍摄图像更新一帧为止的时间)下的向本车辆c1’的移动量δx、δz。

δx＝v·δt·sinθ…(1)

δz＝v·δt·cosθ…(2)

接下来，如以下的(3)式和(4)式所示，对于在前一帧以前检测到的前行车辆的候选点pold(xold,zold)，通过在减去本车辆的移动量δx、δz之后进行向当前帧中的车辆固定坐标系(x',z')的坐标变换来计算当前帧中的前行车辆的候选点ppre(xpre,zpre)的坐标。

xpre＝(xold-δx)·cosθ-(zold-δz)·sinθ…(3)

zpre＝(xold-δx)·sinθ+(zold-δz)·cosθ…(4)

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如以下的(5)式所示的曲线，并将该曲线作为前行车辆的行驶轨迹p(参考图3)。在(5)式中，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。

p＝k1·z²+k2·z+k3…(5)

如上所述，在跟随前行车辆的行驶轨迹的控制中，将前行车辆的背面区域的车宽方向的中心位置作为控制目标点来控制本车辆的转向角。因此，如图4所示，在前行车辆c2靠道路rd的中央的车道线(白线)lc行驶的情况下，或相反地，如图5所示，在前行车辆c2靠道路rd的路肩侧的车道线ls行驶的情况下，在现有的跟随行驶控制中，存在本车辆c1也按照前行车辆c2的偏向行驶而进行偏向行驶，且在本车辆c1的车宽w1比前行车辆c2的车宽w2大的情况下，本车辆c1的车身的一部分超出车道线的隐患。

对于这样的前行车辆的偏向行驶，行驶控制装置100在跟随行驶控制中，通过基于前行车辆的在车道内的横向位置和车宽，使本车辆的在行进道路的横向位置偏移，从而防止本车辆超出车道线，确保安全。因此，如图1所示，行驶控制装置100除了作为主要功能部的控制部101之外，还具备前行车辆偏向行驶判断部102、车宽比较部103和控制目标点设定部104。

前行车辆偏向行驶判断部102对于从照相机1的拍摄图像识别的车道(白线)，求出前行车辆的在车道内的横向位置，并判断前行车辆是否靠左右的白线中的任一侧偏向行驶。具体来说，判断前行车辆是否向左右任一侧超出设定于车道中央(左右白线的中央)的设定范围而进行行驶。

车道中央的设定范围为死区，前行车辆偏向行驶判断部102在前行车辆的横向位置位于死区内的情况下，判断为前行车辆未偏向行驶，在前行车辆的横向位置偏离死区的情况下，判断为前行车辆偏向行驶。然后，将偏离了设定范围(死区)的方向、以及前行车辆的横向位置离车道中央的偏离量等与前行车辆的偏向行驶的判断结果一起发送给控制目标点设定部104。

车宽比较部103将前行车辆的背面区域的在x轴方向的右端位置与左端位置的差值作为前行车辆的车宽w2计算出，并与本车辆的车宽w1进行比较。然后，车宽比较部103将前行车辆的车宽w2与本车辆的车宽w1的比较结果以及两者的车宽的差值等数据，发送至控制目标点设定部104。在本实施方式中，如以下所说明的那样，仅在w2＜w1的情况下，也就是说仅在本车辆的车宽比前行车辆的车宽大的情况下，在控制目标点设定部104中，使控制目标点从前行车辆的车宽方向的中心位置偏移。

控制目标点设定部104基于由前行车辆偏向行驶判断部102得到的前行车辆的偏向行驶判断结果和由车宽比较部103得到的车宽的比较结果，设定跟随行驶中的转向控制的控制目标点，并向控制部101发送。在判断为前行车辆未偏向行驶的情况下，或者本车辆的车宽在前行车辆的车宽以下的情况下，将前行车辆的背面区域的车宽方向的中心位置(前行车辆的车宽w2的中间点)设定为控制目标点。

另一方面，在判断为前行车辆偏离车道中央的设定范围而进行偏向行驶，且本车辆的车宽比前行车辆的车宽大的情况下，控制目标点设定部104使控制目标点从前行车辆的车宽方向的中心位置朝着与前行车辆偏离了设定范围的方向相反的方向偏移偏移量λ。

在图4所示的例子中，通过将控制目标点设定在相对于前行车辆c2的背面区域的车宽方向的中心位置，朝着与前行车辆靠道路中央侧相反的方向偏移了偏移量λ的位置，来防止本车辆c1向对向车道侧突出。另外，在图5所示的例子中，通过将控制目标点设定在朝着与前行车辆靠路肩侧相反的道路中央方向偏移了偏移量λ的位置，来防止本车辆c1向路肩侧突出。

在该情况下的偏移量λ可以为预先设定的固定值，或者可以基于本车辆的车宽w1与前行车辆的车宽w2的车宽度差δw来设定。例如，如图6所示，预先将车宽度差δw与偏移量λ的关系进行映射化，并参照该映射来设定偏移量λ。因为本车辆的车宽比前行车辆的车宽越大，则本车辆超出车道线的危险性越高，所以图6的映射设定为车宽度差δw(δw＝w1-w2：w1＞w2)越大，则偏移量λ越大的特性。

另外，偏移量λ也可以基于前行车辆的在车道内的横向位置离车道中央的横向偏离量dx来设定。在本车辆的车宽比前行车辆大的情况下，前行车辆离车道中央的横向偏离量dx越大，则本车辆超出车道线的危险性越高。因此，如图7所示，作成横向偏离量dx越大则偏移量λ越大的特性的映射，并参照该映射设定偏移量λ。在图7中，λ＝0的横向偏离量dx的区域是相当于死区(一半)的区域。

应予说明，在本实施方式中，在前行车辆的车宽为本车辆的车宽以上的情况下，不论前行车辆偏向行驶判断部102的判断结果如何，都将前行车辆的车宽方向的中心位置设定为控制目标点。然而，并不限于此，也可以不论前行车辆与本车辆的车宽的大小如何，基于前行车辆是否偏向行驶的判断结果，使控制目标点偏移。

在此，跟随行驶控制中的控制目标点的偏移是基于车道(白线)的识别结果来执行的，但存在由于降雨、降雪、雾等环境条件的变化，虽然能够识别前行车辆但不能识别道路的白线的情况。另外，还存在道路本身不存在白线的情况。在这样的情况下，行驶控制装置100利用在直到不能识别白线之前所存储的车道宽度、和/或来自地图信息处理装置30的地图信息来使控制目标点偏移。

例如，将由外部环境识别装置20识别的车道的车道宽度wm存储于行驶控制装置100内的存储器，并随时更新。并且，如图8所示，在变得无法识别一侧的白线ls的情况下，通过从存储器读取在变得无法识别一侧的白线ls之前的车道宽度wm，并以能够识别的一侧的白线lc为基准推测前行车辆c2的横向位置，从而确定控制目标点的偏移量。在该情况下，也可以取代存储于存储器的车道宽度wm，而使用从地图信息处理装置30取得的道路形状数据的车道宽度。

进一步地，在无法识别两侧的白线的状态，且也无法取得来自地图信息处理装置30的地图信息的状态下，如图9所示，不论前行车辆c2的横向位置如何，使控制目标点朝着路肩方向偏移设定量λe。偏移的设定量λe例如由本车辆c1与前行车辆c2的车宽度差δw来确定，通过以确定的设定量来使本车辆c1向路肩方向偏移，即使在前行车辆c2靠道路中央的白线lc行驶的情况下，也能够将本车辆c1按照前行车辆c2靠道路中央偏向行驶而超出对向车道线的情况防患于未然，从而确保安全。

控制部101以使本车辆的车宽方向的中心位置与控制目标点一致的方式，介由转向控制装置70修正当前的转向角，并控制对前行车辆的跟随行驶。向控制目标点的转向控制主要执行基于以当前的转向角行进时的本车辆位置与控制目标点的偏差δx的反馈控制。

例如，如以下的(6)式所示，在基于与控制目标点之间的偏差δx的转向量上加上基于前行车辆的行驶轨迹的曲率k1的前馈量以及用于使本车辆的横摆角与行驶轨迹的横摆角成分k2一致的偏差δyaw的反馈量来计算目标转向角αref，并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＝gl·δx+gff·k1+gy·δyaw…(6)

其中，gl：对于以当前的转向角行进时的本车辆位置与控制目标点的偏差的反馈增益；

gff：对于行驶轨迹的曲率的前馈增益；

gy：对于行驶轨迹与本车辆的相对横摆角的反馈增益。

接下来，使用图10的流程图对行驶控制装置100中的对前行车辆的跟随行驶控制的程序处理进行说明。

在该对前行车辆的跟随行驶控制中，在最初的步骤s1中，调查是否存在在本车辆的前方的预定范围内识别到的前行车辆。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，计算前行车辆的车宽w2。

接下来，进入步骤s3，对预先存储于装置内的本车辆的车宽w1和在步骤s2计算出的前行车辆的车宽w2进行比较。然后，在本车辆的车宽w1比前行车辆的车宽w2大(w1＞w2)的情况下，从步骤s3进入步骤s4，在本车辆的车宽w1在前行车辆的车宽w2以下(w1≤w2)的情况下，从步骤s3进入步骤s5。

在步骤s4，判断前行车辆是否偏离车道中央的设定范围而进行偏向行驶。其结果，在判断为前行车辆未偏向行驶的情况下，从步骤s4进入步骤s5，将前行车辆的背面区域的中心位置设定为对前行车辆进行跟随行驶的控制目标点。

另一方面，在判断为前行车辆偏向行驶的情况下，从步骤s4进入步骤s6，在从前行车辆的背面区域的中心位置偏移了预定量的位置设定控制目标点。这时的偏移量λ如上所述，能够通过预先设定的固定值、本车辆的车宽w1与前行车辆的车宽w2的车宽度差δw、前行车辆的在车道内的横向位置的离车道中央的横向偏离量dx等来设定。

之后，从步骤s5或步骤s6进入步骤s7，以使本车辆的车宽方向的中心位置与控制目标点一致的方式执行跟随行驶控制。该跟随行驶控制以基于控制目标点与本车辆的中心位置的偏差来修正当前的转向角的转向控制为核心来执行，抑制本车辆按照前行车辆的偏向行驶而进行偏向行驶，防止本车辆超出车道线。

这样，在本实施方式中，在以前行车辆的车宽方向的设定位置为控制目标点而跟随行驶时，在前行车辆偏离车道中央的设定范围而进行了偏向行驶的情况下，使控制目标点朝着与偏离设定范围的方向相反的方向偏移。由此，能够抑制本车辆按照前行车辆的偏向行驶而进行偏向行驶，不会给驾驶员带来不安感，防止本车辆超出车道线，从而确保安全。