转向辅助系统的制作方法

文档序号:16288157发布日期:2018-12-14 23:27阅读:1071来源:国知局
转向辅助系统的制作方法

本发明涉及一种转向辅助系统。

背景技术

已知一种转向辅助系统,该转向辅助系统执行辅助转向操作的控制(称为车道变更辅助控制),使得自身车辆执行从自身车辆当前行驶的先前车道到相邻车道的车道变更。例如,日本专利申请公布第2016-126360号(jp2016-126360a)中提出的车辆控制系统被配置成监视自身车辆的周围,以确定是否存在阻碍车道变更辅助控制的另一车辆并且在存在另一车辆作为障碍物的情况下不开始车道变更辅助控制。



技术实现要素:

然而,即使当车道变更辅助控制基于周围监视被允许并且开始的情况下,也存在之后其他车辆异常靠近自身车辆的情况。如图16所示,该情况的示例包括另一车辆c2以出乎意料的相对速度在作为车道变更目标(被称为目标车道)的相邻车道上从后方快速靠近自身车辆c1的情况,以及另一车辆c3从更远地与目标车道相邻的车道(远离先前车道两车道的车道)进入目标车道并且异常靠近自身车辆c1的情况。在jp2016-126360a号中提出的系统中,未考虑在变更车道辅助控制开始后其他车辆异常靠近自身车辆的情况,因此无法应对该情况。

例如,在车道变更辅助控制期间检测到其他车辆异常靠近自身车辆的情况下,可以停止车道变更辅助控制。然而,仅仅在车道变更辅助控制停止方面,就便利性和安全性而言还有改进的余地。

本发明提供了一种增加了便利性和安全性的转向辅助系统。

本发明的一个方面提供了一种转向辅助系统。根据该方面的转向辅助系统包括:周围监视单元,被配置成监视自身车辆的周围;车道识别单元,被配置成识别车道,以及获取包括自身车辆相对于车道的位置关系的车道信息;车道变更辅助控制单元,被配置成在周围监视单元未检测到妨碍由自身车辆执行的车道变更的另一车辆的情况下,响应于车道变更辅助请求而开始车道变更辅助控制,车道变更辅助控制对转向进行控制,使得自身车辆基于车道信息执行从先前车道到目标车道的车道变更,先前车道是本车当前行驶所在的车道,目标车道是与先前车道相邻的车道;进展状况检测单元,被配置成检测在当前时间点处通过车道变更辅助控制进行的车道变更的进展状况;车道变更辅助停止单元,被配置成当周围监视单元检测到在车道变更辅助控制继续的情况下有可能异常靠近自身车辆的靠近车辆时,中途停止车道变更辅助控制;返回中央辅助控制单元,被配置成在当检测到靠近车辆且中途停止车道变更辅助控制时由进展状况检测单元检测到的进展状况是车道变更的前期部分的情况下,执行返回中央辅助控制,返回中央辅助控制对转向进行控制,使得自身车辆移动到先前车道的在先前车道的车道宽度方向上的中央位置;以及碰撞回避辅助控制单元,被配置成在当检测到靠近车辆且在中途停止车道变更辅助控制时由进展状况检测单元检测的进展状况是车道变更的后期部分的情况下,执行碰撞回避辅助控制,所述碰撞回避辅助控制对自身车辆的取向进行控制,使得偏航角以紧急速度减小,偏航角是车道延伸的方向与自身车辆的取向方向之间的角度,所述紧急速度高于返回中央辅助控制改变偏航角的速度。

根据上述配置,可以通过识别车道来获取自身车辆相对于车道的位置关系。另外,自身车辆可以执行到目标车道的车道变更,而不需要驾驶员的方向盘操作。即使当车道变更辅助控制基于周围监视被允许并且开始时,在此之后也可能存在其他车辆异常靠近自身车辆的情况。根据上述配置,可以确保安全性,并且进一步将自身车辆移动到驾驶员的优选位置(先前车道的中央位置)。另外,可以迅速地防止自身车辆向目标车道的宽度方向中心侧移动,并且可以辅助与靠近车辆的碰撞的回避(有助于减少碰撞的可能性)。因此,可以增加便利性和安全性。

在该方面中,转向辅助系统还可以包括车道跟踪辅助控制单元,被配置成执行车道跟踪辅助控制,车道跟踪辅助控制基于车道信息对转向进行控制,使得自身车辆的行驶位置保持在车道中的在车道宽度方向上的常规位置,其中,车道变更辅助控制单元可以被配置成:当正在执行车道跟踪辅助控制时接收到车道变更辅助请求的情况下,停止车道跟踪辅助控制,以及开始车道变更辅助控制,并且碰撞回避辅助控制单元可以被配置成对转向进行控制,使得通过车道变更辅助控制增大的偏航角返回到在紧接开始车道变更辅助控制之前的先前的偏航角。

根据上述配置,可以在短时间内降低作为自身车辆在车道宽度方向上的速度的横向速度。由此,可以快速防止自身车辆向目标车道的宽度方向中心侧移动。

在该方面中,车道变更辅助控制单元可以被配置成以预定的计算周期计算第一目标受控变量,所述第一目标受控变量包括使用所述自身车辆执行所述车道变更的轨迹的目标曲率的前馈受控变量,以及基于第一目标受控变量来对转向进行控制,并且碰撞回避辅助控制单元可以被配置成计算与目标曲率的从开始车道变更辅助控制到开始碰撞回避辅助控制的积分值相对应的值,基于与积分值相对应的值来计算第二目标受控变量,以及在执行碰撞回避辅助控制的同时,基于第二目标受控变量来对转向进行控制。

根据上述配置,可以快速降低作为自身车辆在车道宽度方向上的速度的横向速度。

在该方面中,转向辅助系统还可以包括返回先前车道辅助控制单元,被配置成在撞回避辅助控制完成之后执行返回先前车道辅助控制,返回先前车道辅助控制对转向进行控制,使得自身车辆移动到先前车道的在先前车道的车道宽度方向上的中央位置。

根据上述配置,对转向进行控制,使得自身车辆返回到先前车道的在先前车道的车道宽度方向上的中央位置。因此,可以将自身车辆返回到更安全且对驾驶员优选的位置(先前车道的中央位置)。

在该方面中,进展状况检测单元可以被配置成确定在当前时间点处通过车道变更辅助控制进行的车道变更的进展状况是车道变更的前期部分还是车道变更的后期部分,在估计自身车辆位于先前车道中的情况下,确定进展状况是车道变更的前期部分,以及在估计自身车辆的至少一部分位于目标车道中的情况下,确定进展状况是车道变更的后期部分。

根据上述配置,可以适当地确定进展状况是车道变更的前期部分还是车道变更的后期部分。

在该方面中,进展状况检测单元可以被配置成:确定在当前时间点处通过车道变更辅助控制的车道变更的进展状况是车道变更的前期部分还是车道变更的后期部分,在估计所述自身车辆位于第一区域中的情况下,确定进展状况是车道变更的前期部分,第一区域处于车道变更方向上相对于确定位置与目标车道相反的一侧,以及在估计自身车辆位于第二区域中的情况下,确定所述进展状况是车道变更的后期部分,第二区域处于车道变更方向上相对于确定位置与第一区域相反的一侧。确定位置可以是位于先前车道的在先前车道的车道宽度方向上的中央位置与边界之间的特定位置,该边界位于先前车道和目标车道之间。

根据上述配置,在执行返回中央辅助控制的情况下,可以防止自身车辆的一部分位于目标车道上。因此,可以更适当地执行车道变更的前期部分和后期部分的确定。

在该方面中,进展状况检测单元可以被配置成将所述确定位置设定成使得随着所述自身车辆在所述车道宽度方向上的速度越高,所述边界和所述确定位置之间的距离越长。

根据上述配置,可以更适当地执行车道变更的前期部分和后期部分的确定。

在该方面中,周围监视单元可以被配置成在另一车辆对自身车辆的靠近程度超过阈值的情况下确定检测到靠近车辆,并且该阈值被设定为在车道变更的后期部分中与在车道变更的前期部分中相比对应于更高靠近程度的值。

作为靠近程度,例如可以使用从当前时间点到自身车辆与其他车辆之间的碰撞的预测值(预测时间)。阈值可以被设定为在与在车道变更的后期部分比在车道变更的前期部分更高的靠近程度相对应的值。因此,根据上述配置,在车道变更的前期部分,在检测到可能异常地靠近自身车辆的情况下,可以在充分确保安全的状态下以足够的时间结束车道变更辅助控制。另一方面,在车道变更的后期部分,可以防止不必要地执行碰撞回避辅助控制。也就是说,在车道变更的后期部分,可以防止不必要地中途停止车道变更辅助控制,并且可以提高便利性。

本发明的组成部分不限于由附图标记指定的实施方式。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义,在附图中,相同的附图标记表示相同的元件,以及其中:

图1是根据本发明的实施方式的转向辅助系统的示意性框图;

图2是示出周围传感器和相机传感器的附接位置的平面图;

图3是用于描述车道相关车辆信息的图;

图4是用于描述转向指示灯杆的操作的图;

图5是示出转向辅助控制例程的流程图;

图6是示出lca取消控制例程的流程图;

图7是示出lca靠近警告控制例程的流程图;

图8是示出显示装置上的lta画面和lca画面的图;

图9是示出目标轨迹的图;

图10是示出目标轨迹函数的图;

图11是示出显示装置上的lca取消画面的图;

图12是示出目标曲率的曲线图;

图13示出了显示装置上的lca靠近警告画面;

图14是示出目标轨迹和返回中央目标轨迹的图;

图15是示出目标轨迹和返回先前车道目标轨迹的图;

图16是示出自身车辆与另一车辆的靠近情形的图;以及

图17是示出根据修改的转向辅助控制例程的流程图。

具体实施方式

在下文中,将参考附图对根据本发明的实施方式的转向辅助系统进行描述。

根据本发明的实施方式的转向辅助系统应用于车辆(在下文中,也称为“自身车辆”以区别于另一车辆)。如图1所示,转向辅助系统包括驾驶辅助ecu10、电动转向ecu20、仪表ecu30、转向ecu40、发动机ecu50、制动ecu60以及导航ecu70。

这些ecu是各自包括作为主要部件的微型计算机的电子控制单元,并且通过控制器局域网(can)100彼此连接,使得信息可以相互发送和接收。在本说明书中,微型计算机包括cpu、rom、ram、非易失性存储器、接口i/f等。cpu通过执行存储在rom中的指令(程序或例程)来实现各种功能。ecu中的一些或全部可以集成在单个ecu中。

can100与检测车辆状态的多种车辆状态传感器80以及检测驾驶操作状态的多种驾驶操作状态传感器90连接。车辆状态传感器80包括检测车辆的行驶速度的速度传感器、检测车辆在前后方向上的加速度的前后加速度传感器、检测车辆在横向方向上的加速度的横向加速度传感器、检测车辆的偏航率的偏航率传感器等。

驾驶操作状态传感器90包括检测加速器踏板的操作量的加速器操作量传感器、检测制动踏板的操作量的制动操作量传感器、检测制动踏板是否被操作的制动开关、检测转向角的转向角传感器、检测转向扭矩的转向扭矩传感器、检测变速箱的变速位置的变速位置传感器等。

将由车辆状态传感器80和驾驶操作状态传感器90检测到的信息(称为传感器信息)发送至can100。在适当时,每个ecu可以使用发送至can100的传感器信息。在一些情况下,传感器信息是来自与特定ecu连接的传感器的信息,并且从特定ecu发送至can100。例如,加速器操作量传感器可以与发动机ecu50连接。在这种情况下,指示加速器操作量的传感器信息从发动机ecu50发送至can100。例如,转向角传感器可以与转向ecu40连接。在这种情况下,指示转向角的传感器信息从转向ecu40发送至can100。其他传感器也是如此。允许采用其中通过特定ecu之间的直接通信来交换传感器信息(不使用can100)的配置。

驾驶辅助ecu10是主要执行针对对驾驶员的驾驶辅助的控制装置,并且执行车道变更辅助控制、车道跟踪辅助控制和自适应巡航控制。如图2所示,驾驶辅助ecu10与中前方周围传感器11fc、右前方周围传感器11fr、左前方周围传感器11fl、右后方周围传感器11rr以及左后方周围传感器11rl连接。作为雷达传感器的周围传感器11fc、11fr、11fl、11rr、11rl仅在检测区域上彼此不同,并且基本上具有彼此相同的配置。在下文中,当不需要对其进行单独区分时,周围传感器11fc、11fr、11fl、11rr、11rl中的每个都被称为周围传感器11。

周围传感器11包括雷达发送接收单元和信号处理单元(未示出)。雷达发送接收单元辐射具有毫米波段的电波(在下文中,称为“毫米波”),并且接收由存在于辐射范围内的三维对象(例如,另一车辆、行人、自行车和建筑物)反射的毫米波(反射波)。每当经过预定时间时,信号处理单元基于所发送的毫米波与接收到的反射波之间的相位差、反射波的衰减水平、从毫米波的发送至反射波的接收之间的时间等来获取指示自身车辆与三维对象之间的距离、自身车辆与三维对象之间的相对速度、以及三维对象相对于自身车辆的相对位置(方向)等的信息(在下文中称为周围信息),并且将该信息提供至驾驶辅助ecu10。根据周围信息,可以检测自身车辆与三维对象之间的距离的前后方向分量和横向方向分量,以及自身车辆与三维对象之间的相对速度的前后方向分量和横向方向分量。

如图2所示,设置在车身前方的中心部的中前方周围传感器11fc检测存在于自身车辆前方区域中的三维对象。设置在车身的右前角部的右前方周围传感器11fr主要检测存在于自身车辆的右前方区域中的三维对象。设置在车身的左前角部的左前方周围传感器11fl主要检测存在于自身车辆的左前方区域中的三维对象。设置在车身的右后角部的右后方周围传感器11rr主要检测存在于自身车辆的右后方区域中的三维对象。设置在车身的左后角部的左后方周围传感器11rl主要检测存在于自身车辆的左后方区域中的三维对象。

在该实施方式中,周围传感器11是雷达传感器,但是也可以使用另一传感器,诸如例如间隙声纳和激光雷达(lidar)传感器来代替雷达传感器。

此外,驾驶辅助ecu10与相机传感器12连接。相机传感器12包括相机单元和车道识别单元,车道识别单元分析由相机单元拍摄并获得的图像数据并识别道路上的白线。相机传感器12(相机单元)拍摄自身车辆前方的视景。相机传感器12(车道识别单元)以预定计算周期向驾驶辅助ecu10重复提供关于所识别的白线的信息。

相机传感器12可以识别示出由白线划界的区域的车道,并且可以基于白线与自身车辆之间的位置关系检测自身车辆相对于车道的位置关系。例如,车道是由白线划界的区域。自身车辆的位置是自身车辆的重心的位置。另外,稍后描述的自身车辆的横向位置是指自身车辆的重心在车道宽度方向上的位置,自身车辆的横向速度是指自身车辆的重心在车道宽度方向的速度,并且自身车辆的横向加速度是指自身车辆的重心在车道宽度方向上的加速度。它们可以根据自身车辆相对于由相机传感器12检测到的白线的位置关系来评估。在本实施方式中,自身车辆的位置是重心的位置,但不一定限于重心的位置,并且可以采用预定的特定位置(例如,平面视图中的中央位置)。

如图3所示,相机传感器12确定在自身车辆所行驶的车道的左右白线wl之间的宽度方向中央位置处的车道中心线cl。车道中心线cl被用作稍后描述的车道跟踪辅助控制中的目标行驶线。另外,相机传感器12计算车道中心线cl的曲线的曲率cu。

相机传感器12计算自身车辆在由左右白线wl划界的车道上的位置和取向。例如,如图3所示,相机传感器12计算自身车辆c的重心点p与车道中心线cl之间在车道宽度方向上的距离dy(m),即,自身车辆c在车道宽度方向上偏离车道中心线cl的距离dy。距离dy被称为横向偏差dy。另外,相机传感器12计算车道中心线cl的方向与自身车辆c的取向方向之间的角度,即,自身车辆c的取向方向水平偏离车道中心线cl的方向的角度θy(弧度)。角度θy被称为偏航角θy。在车道弯曲的情况下,车道中心线cl也是弯曲。偏航角θy是指自身车辆c的取向方向偏离弯曲车道中心线cl的角度。另外,车道中心线cl沿着车道延伸的方向。在下文中,指示曲率cu、横向偏差dy和偏航角θy的信息(cu,dy,θy)被称为与车道相关的车辆信息。对于横向偏差dy和偏航角θy,相对于车道中心线cl的右方向或左方向由符号(正或负)指定。对于曲率cu,弯曲方向(右方向或左方向)由符号(正或负)指定。

不仅对于自身车辆的车道而且对于相邻车道,相机传感器12向驾驶辅助ecu10以预定的计算周期提供关于白线的信息,例如,检测的白线的类型(实线、虚线)、彼此相邻的左右白线之间的距离(车道宽度)、白线的形式。在白线是实线的情况下,禁止车辆执行跨白线的车道变更。另一方面,在白线是虚线的情况下(白线以规则间隔间断地形成),车辆被允许执行跨白线的车道变更。与车道相关的车辆信息(cu,dy,θy)和关于白线的信息统称为车道信息。

在该实施方式中,相机传感器12计算与车道相关的车辆信息(cu,dy,θy),但是替代地,驾驶辅助ecu10可以分析由相机传感器12输出的图像数据,并且可以获取车道信息。

相机传感器12可以基于图像数据检测存在于自身车辆的前方的三维对象,并且因此除了车道信息之外还可以通过计算来获取前方周围信息。在这种情况下,例如,转向辅助系统可以设置有对由中前方周围传感器11fc、右前方周围传感器11fr和左前方周围传感器11fl获取的周围信息以及由相机传感器12获取的周围信息进行合成并且以高检测精度生成前方周围信息的合成处理单元(未示出),并且可以将由合成处理单元生成的前方周围信息作为自身车辆的前方周围信息提供至驾驶辅助ecu10。

如图1所示,驾驶辅助ecu10与蜂鸣器13连接。蜂鸣器13在接收到来自驾驶辅助ecu10的蜂鸣器发声信号时发声。例如,在驾驶辅助ecu10通知驾驶员驾驶辅助状态或者引起驾驶员的注意的情况下,驾驶辅助ecu10使蜂鸣器13发声。

在该实施方式中,蜂鸣器13与驾驶辅助ecu10连接,但是可以与另一ecu例如仅被设置成用于通知的通知ecu(未示出)连接,并且可以被配置成通过通知ecu发声。在这种情况下,驾驶辅助ecu10向通知ecu发送蜂鸣器发声命令。

代替蜂鸣器13或除了蜂鸣器13之外,可以设置有提供振动以用于引起驾驶员的注意力的振动器。例如,振动器设置在方向盘中,并且通过振动方向盘来引起驾驶员的注意。

驾驶辅助ecu10基于从周围传感器11提供的周围信息、在相机传感器12的白线识别的基础上获得的车道信息、由车辆状态传感器80检测到的车辆状态、由驾驶操作状态传感器90检测到的驾驶操作状态等来执行车道变更辅助控制、车道跟踪辅助控制和自适应巡航控制。

驾驶辅助ecu10与由驾驶员操作的设定操作装置14连接。设定操作装置14是用于单独设定是否执行车道变更辅助控制、是否执行车道跟踪辅助控制、是否执行自适应巡航控制等的操作装置等的操作装置。驾驶辅助ecu10通过向设定操作装置14输入设定信号来确定是否执行控制。在这种情况下,当自适应巡航控制的执行未被选择时,执行自动设定使得车道变更辅助控制和车道跟踪辅助控制也不被执行。另外,当车道跟踪辅助控制的执行未被选择时,执行自动设定,使得车道变更辅助控制不被执行。

设定操作装置14具有在上述控制的执行时输入指示驾驶员的喜好的参数等的功能。

电动转向ecu20是用于电动转向装置的控制装置。在下文中,将电动转向ecu20称为epsecu20。epsecu20与马达驱动器21连接。马达驱动器21与转向马达22连接。转向马达22被并入车辆的未示出的“包括方向盘、与方向盘联接的转向轴、转向齿轮机构等的转向机构”。epsecu20利用设置在转向轴上的转向扭矩传感器检测由驾驶员向转向方向盘(未示出)输入的转向扭矩,并且基于转向扭矩来控制马达驱动器21的供能,以驱动转向马达22。通过辅助马达的驱动,向转向机构给予转向扭矩,并且辅助驾驶员的转向操作。

当epsecu20通过can100从驾驶辅助ecu10接收到转向命令时,epsecu20利用由转向命令指定的受控变量驱动转向马达22,并生成转向扭矩。转向扭矩是指不需要驾驶员的转向操作(方向盘操作)而通过来自驾驶辅助ecu10的转向命令给予转向机构的扭矩,与为促进驾驶员的转向操作而给予的转向辅助扭矩不同。

在检测到驾驶员的方向盘操作的转向扭矩并且转向扭矩高于阈值的情况下,epsecu20让驾驶员的方向盘操作优先并且生成用于促进方向盘操作的转向辅助扭矩,即使当epsecu20从驾驶辅助ecu10接收到转向命令时也是如此。

仪表ecu30与显示装置31以及左右转向指示灯32(其中每个是指转向指示灯并且也被称为转向灯)连接。显示装置31是例如设置在驾驶员座位前方的多信息显示器,并且除了仪表的测量值例如车速之外显示各种信息。例如,当仪表ecu30从驾驶辅助ecu10接收到与驾驶辅助状态相对应的显示命令时,仪表ecu30在显示装置31上显示由显示命令指定的画面。作为显示装置31,代替多信息显示器或除了多信息显示器之外,可以采用平视显示器(未示出)。在采用平视显示器的情况下,可以设置控制在平视显示器上显示的专用ecu。

仪表ecu30包括转向指示灯驱动电路(未示出)。当仪表ecu30通过can100接收到转向指示灯闪烁命令时,仪表ecu30使转向指示灯32对于由转向指示灯闪烁命令指定的方向(右或左)闪烁。当仪表ecu30使转向指示灯32闪烁时,仪表ecu30将指示转向指示灯32正在闪烁的转向指示灯闪烁信息发送至can100。因此,其他ecu可以知道转向指示灯32正在闪烁。

转向ecu40与转向指示灯杆41连接。转向指示灯杆41是用于使转向指示灯32执行(闪烁)的操作装置,并且设置在转向柱上。转向指示灯杆41被设置成能够在左转操作方向和右转操作方向中的每一个上围绕主轴(spindle)摆动两级行程(stroke)。

本实施方式中的转向指示灯杆41还用作驾驶员通过其请求车道变更辅助控制的操作装置。如图4所示,转向指示灯杆41被配置成能够在围绕主轴o的左转操作方向和右转操作方向中的每个方向上选择性地操作至第一行程位置p1l(p1r)和第二行程位置p2l(p2r),第一行程位置p1l是当转向指示灯杆41从中立位置pn转动第一角度θw1时的位置,第二行程位置p2l是当转向指示灯杆41从中立位置pn转动第二角度θw2(>θw1)时的位置。在转向指示灯杆41通过驾驶员的操纵杆操作被移动到第一行程位置p1l(p1r)的情况下,当来自驾驶员的操纵杆操作力被释放时,转向指示灯杆41返回到中立位置pn。在转向指示灯杆41通过驾驶员的操作杆操作被移动到第二行程位置p2l(p2r)的情况下,即使当操纵杆操作力被释放,转向指示灯杆41被锁定机构保持在第二行程位置p2l(p2r)。在转向指示灯杆41保持在第二行程位置p2l(p2r)的状态下通过方向盘的反向旋转使转向指示灯杆41返回到中立位置的情况下,或者在驾驶员执行转向指示灯杆41在中立位置方向上的返回操作的情况下,释放锁定机构的锁定,使得转向指示灯杆41返回到中立位置pn。

转向指示灯杆41包括仅当转向指示灯杆41的位置是第一行程位置p1l(p1r)时接通(生成接通信号)的第一开关411l(411r),以及仅当转向指示灯杆41的位置是第二行程位置p2l(p2r)时接通(生成接通信号)的第二开关412l(412r)。

转向ecu40基于来自第一开关411l(411r)和第二开关412l(412r)的接通信号来检测转向指示灯杆41的操作状态。在转向指示灯杆41处于第一行程位置p1l(p1r)的情况和转向指示灯杆41处于第二行程位置p2l(p2r)的情况中的每一种情况中,转向ecu40将包括指示操作方向(右或左)的信息的转向指示灯闪烁命令发送至仪表ecu30。

在转向ecu40检测到转向指示灯杆41已经持续保持在第一行程位置p1l(p1r)超过预设设定时间(车道变更请求决定时间:例如1秒)的情况下,转向ecu40将包括指示操作方向(右或左)的信息的车道变更辅助请求信号输出至驾驶辅助ecu10。因此,在驾驶员在驾驶期间想要车道变更辅助的情况下,驾驶员仅需要将转向指示灯杆41推至车道变更方向的第一行程位置p1l(p1r),并将保持该状态超过设定时间。该操作被称为车道变更辅助请求操作。

在该实施方式中,转向指示灯杆41用作驾驶员通过其请求车道变更辅助的操作装置,但是可以在方向盘等上设置专用车道变更辅助请求操作装置,代替转向指示灯杆41。

图1所示的发动机ecu50与发动机执行器51连接。发动机执行器51是用于改变内燃机52的操作状态的执行器。在该实施方式中,内燃机52是汽油燃料喷射火花点火多缸发动机并且包括用于调节进气量的节流阀。发动机执行器51至少包括用于改变节流阀的敞开程度的节流阀执行器。通过驱动发动机执行器51,发动机ecu50可以改变由内燃机52生成的扭矩。由内燃机52生成的扭矩通过未示出的变速箱传递至未示出的驱动轮。因此,通过控制发动机执行器51,发动机ecu50可以控制自身车辆的驱动力以改变加速状态(加速度)。

制动器ecu60与制动器执行器61连接。制动器执行器61设置在通过制动踏板上的踏力对工作流体加压的未示出的主缸和设置在左右前轮和左右后轮上的摩擦制动机构62之间的液压回路中。摩擦制动机构62包括固定至车轮的制动盘62a和固定至车身的制动钳62b。响应于来自制动ecu60的指令,制动执行器61调节提供至内置在制动钳62b中的轮缸的液压。通过使用液压驱动轮缸,制动执行器61将制动器垫按压到制动盘62a上,以生成摩擦制动力。因此,通过控制制动执行器61,制动ecu60可以控制自身车辆的制动力来改变减速状态(减速)。

导航ecu70包括:gps接收器71,其接收用于检测自身车辆的当前位置的gps信号;地图数据库72,在其中存储地图信息等;以及触摸面板(触摸面板显示器)73。导航ecu70基于gps信号指定自身车辆在当前时间点的位置,基于自身车辆的位置、存储在地图数据库72中的地图信息等执行各种计算过程,以及使用触摸面板73执行路线引导。

存储在地图数据库72中的地图信息包括道路信息。道路信息包括指示道路的位置和形状形式的参数(例如,道路的曲率半径或曲率、道路的车道宽度、车道的数目和每条车道的中心线的位置)。道路信息还包括能够区分道路是否是高速公路的道路类型信息。

要由驾驶辅助ecu10执行的控制处理

接下来,将对要由驾驶辅助ecu10执行的控制处理进行描述。在车道跟踪辅助控制和自适应巡航控制均被执行时接受车道变更辅助请求的情况下,驾驶辅助ecu10执行车道变更辅助控制。因此,首先将对车道跟踪辅助控制和自适应巡航控制进行描述。

车道跟踪辅助控制(lta,lanetracingassistcontrol)

车道跟踪辅助控制是如下控制:通过向转向机构给予转向扭矩来辅助驾驶员的转向操作使得自身车辆的位置保持在“自身车辆所行驶的车道”中的目标行驶线附近。在本实施方式中,目标行驶线是车道中心线cl,但也可以采用从车道中心线cl在车道宽度方向上偏移预定距离的线。因此,车道跟踪辅助控制可以被表示为如下控制:辅助转向操作使得自身车辆的行驶位置在车道中的车道宽度方向上保持在常规位置。

在下文中,车道跟踪辅助控制被称为lta。虽然lta有许多名称,但lta本身是众所周知的(例如,参见日本专利申请公报第2008-195402号、日本专利申请公报第2009-190464号、日本专利申请公报第2010-6279号和日本专利第4349210号)。因此,下面将简要描述lta。

在通过设定操作装置14的操作请求lta的情况下,驾驶辅助ecu10执行lta。在lta被请求的情况下,驾驶辅助ecu10以预定的计算周期基于上述与车道相关的车辆信息(cu,dy,θy)通过下面的表达式(1)计算目标转向角θlta*。

θlta*=klta1·cu+klta2·θy+klta3·dy+klta4·σdy...(1)

此处,klta1、klta2、klta3和klta4是控制增益。右侧的第一项是根据道路的曲率cu确定并且用作前馈分量的转向角分量。右侧的第二项是作为反馈分量以减小偏航角θy(以减小自身车辆的方向与车道中心线cl的偏差)的转向角分量。也就是说,右侧的第二项是通过偏航角θy的目标值为零的反馈控制来计算的转向角分量。右侧的第三项是用作反馈分量以减小自身车辆的位置在车道宽度方向上相对于车道中心线cl的间隙(位置偏差)的横向偏差dy的转向角分量。也就是说,右侧的第三项是通过横向偏差dy的目标值为零的反馈控制来计算的转向角分量。右侧的第四项是用作反馈分量以减小横向偏差dy的积分值σdy的转向角分量。也就是说,右侧的第四项是通过积分值σdy的目标值为零的反馈控制来计算的转向角分量。

例如,在车道中心线cl在左方向上弯曲的情况下,在自身车辆从车道中心线cl在右方向上横向偏移的情况下,或者在自身车辆相对于车道中心线cl在右方向上取向的情况下,目标转向角θlta*被设定成使得目标转向角θlta*是在左方向上的目标角度。另外,在车道中心线cl在右方向上弯曲的情况下,在自身车辆从车道中心线cl在左方向上横向偏移的情况下,或者在自身车辆相对于车道中心线cl在左方向上取向的情况下,目标转向角θlta*被设定成使得目标转向角θlta*是在右方向上的目标角度。因此,驾驶辅助ecu10使用分别对应于左方向和右方向的符号来执行基于上述表达式(1)的计算。

驾驶辅助ecu10将指示目标转向角θlta*的命令信号作为计算结果输出至epsecu20。epsecu20驱动并控制转向马达22,使得转向角跟随目标转向角θlta*。在该实施方式中,驾驶辅助ecu10将指示目标转向角θlta*的命令信号输出至epsecu20。然而,驾驶辅助ecu10可以计算给出目标转向角θlta*的目标扭矩,并且可以将指示目标扭矩的命令信号作为计算结果输出至epsecu20。

在存在自身车辆偏离车道的担心的情况下,驾驶辅助ecu10例如通过使蜂鸣器13发声来给出车道偏离警告。以上已经对lia的概要进行了描述。

自适应巡航控制(acc,adaptivecruisecontrol)

自适应巡航控制是如下控制:使自身车辆跟随在自身车辆的前方行驶的在前车辆,同时,在基于周围信息存在在前车辆的情况下自身车辆自身车辆同时保持预定距离作为在前车辆与自身车辆之间的车间距离,以及在不存在前方车辆的情况下使自身车辆以设定的恒定车速行驶。在下文中,自适应巡航控制被称为acc。acc本身是众所周知的(例如,参见日本专利申请公报第2014-148293号、日本专利申请公报第2006-315491号、日本专利第4172434号和日本专利第4929777号)。因此,下面将简要描述acc。

在通过设定操作装置14的操作请求acc的情况下,驾驶辅助ecu10执行acc。在acc被请求的情况下,驾驶辅助ecu10基于从周围传感器11提供的周围信息选择跟随对象车辆。例如,驾驶辅助ecu10确定在预设的跟随对象车辆的区域内是否存在其他车辆。

当在跟随对象车辆区域中存在其他车辆超过预定时间的情况下,驾驶辅助ecu10选择上述其他车辆作为跟随对象车辆,并且设定目标加速度以使得自身车辆跟随该跟随对象车辆同时保持预定的车间距离。在跟随对象车辆区域中不存在其他车辆的情况下,驾驶辅助ecu10基于设定的车速和检测到的车速(由速度传感器检测到的车速)设定目标加速度,使得自身车辆的车速与设定车速一致。

驾驶辅助ecu10使用发动机ecu50控制发动机执行器51,并且必要时使用制动ecu60来控制制动执行器61,使得自身车辆的加速度与目标加速度一致。在驾驶员在acc期间执行加速器操作的情况下,驾驶辅助ecu10让加速器操作优先,并且不执行用于保持前方车辆与自身车辆之间的车间距离的自动减速控制。以上对acc的概要进行了描述。

车道变更辅助控制(lca,lanechangeassistcontrol)

车道变更辅助控制是如下控制:通过在监视自身车辆的周围的同时向转向机构施加转向扭矩来辅助驾驶员的转向操作(车道变更操作),使得在通过监视自身车辆的周围确定可以自身车辆来安全地执行车道变更之后,自身车辆从自身车辆当前所行驶的车道移动到相邻车道。因此,通过车道变更辅助控制,可以在不需要驾驶员的转向操作(方向盘操作)的情况下变更自身车辆所行驶的车道。在下文中,车道变更辅助控制被称为lca。

与lta类似,lca是自身车辆在车道上的横向位置的控制,并且在执行lta和acc期间接受到车道变更辅助请求的情况下执行lca而不是lta。在下文中,将lta和lca统称为转向辅助控制,并且将转向辅助控制的状态称为转向辅助控制状态。

转向辅助控制是辅助驾驶员的转向操作的控制。因此,在转向辅助控制(lta、lca)的执行中,驾驶辅助ecu10生成用于转向辅助控制的转向力,使得让驾驶员的方向盘操作优先。因此,即使在转向辅助控制期间,驾驶员也可以通过驾驶员自己的方向盘操作使自身车辆沿预期方向移动。

图5示出了由驾驶辅助ecu10执行的转向辅助控制例程。在满足lta执行允许条件的情况下执行转向辅助控制例程。lta执行允许条件包括通过设定操作装置14选择lta的执行的条件、执行acc的条件、相机传感器12可以识别白线的条件等。

当转向辅助控制例程开始时,在步骤s11中,驾驶辅助ecu10将转向辅助控制状态设定为lta开启状态。lta开启状态是指执行lta的控制状态。

随后,在步骤s12中,驾驶辅助ecu10确定lca开始条件是否满足。

例如,在满足以下全部条件的情况下,lca开始条件满足。1.检测到车道变更辅助请求操作(车道变更辅助请求信号)。2.通过设定操作装置14选择lca的执行。3.转向指示灯操作方向上的白线(作为先前车道和目标车道之间的边界的白线)是虚线。4.基于周围的监视的lca执行确定的结果为肯定(未检测到妨碍车道变更的障碍物(其他车辆等),并且根据由周围传感器11获得的周围信息确定安全地执行车道变更)。5.道路是高速公路(从导航ecu70获取的道路类型信息指示高速公路)。6.自身车辆的车速处于允许lca的lca允许车速范围内。例如,在基于自身车辆与其他车辆之间的相对速度估计车道变更后适当地确保自身车辆与行驶在目标车道上的其他车辆之间的车间距离的情况下,条件4满足。lca开始条件不限于上述条件,并且可以任意设定。

在不满足lca开始条件的情况下,驾驶辅助ecu10将处理返回到步骤s11并继续lta的执行。

当在lta正被执行的同时满足lca开始条件(s12:是)时,在步骤s13中,驾驶辅助ecu10执行lca,代替lta。在这种情况下,驾驶辅助ecu10将转向辅助控制状态设定为lca前期部分状态。与lca相关的转向辅助控制状态分为lca前期部分状态和lca后期部分状态,并且在lca开始时被设定为lca前期部分状态。在将转向辅助控制状态设定为lca前期部分状态后,驾驶辅助ecu10将lca执行显示命令发送至仪表ecu30。由此,在显示装置31上显示lca的执行状态。

图8示出了在lta的执行期间要显示在显示装置31上的示例性画面31a(称为lta画面31a)和在执行lca期间要显示的示例性画面31b(称为lca画面31b)。在lta画面31a和lca画面31b两者上,显示自身车辆在左右白线之间行驶的图像。在lta画面31a上,虚拟墙壁gw显示在左右白线图像gwl的外部。通过墙壁gw,驾驶员可以识别自身车辆处于自身车辆正在被控制成在车道中行驶的状态。

另一方面,在lca画面31b上,墙壁gw的图像被清除,替代地,显示lca中的轨迹z。驾驶辅助ecu10根据转向辅助控制状态将显示装置31上要显示的画面在lta画面31a和lca画面31b之间切换。由此,驾驶员可以容易地确定转向辅助控制的执行状态是lta还是lca。

lca是仅辅助针对车道变更的驾驶员的转向操作的控制,并且驾驶员必须监视周围环境。因此,为了提示驾驶员监视周围,在lca画面31b上显示“立即检查周围环境”的消息gm。

在lca开始时,首先,在图5中所示的例程的步骤s14中,驾驶辅助ecu10计算目标轨迹。此处,将对lca中的目标轨迹进行描述。

在lca的执行中,驾驶辅助ecu10计算确定自身车辆的目标轨迹的目标轨迹函数。目标轨迹是用于在目标车道变更时间中将自身车辆从自身车辆当前所行驶的车道(被称为先前车道)移动到与先前车道相邻并且处于车道变更辅助请求方向上的车道(称为目标车道)上的宽度方向中央位置(被称为最终目标横向位置)的轨迹。例如,目标轨迹具有图9中所示的形式。

如下所述,目标轨迹函数是如下函数:其使用从lca的开始的时间点(即,满足lca开始条件时的时间点)起的经过时间t作为变量并计算相对于先前车道的车道中心线cl与经过时间t对应的自身车辆的横向位置的目标值(即,目标横向位置)。此处,自身车辆的横向位置是指相对于车道中心线cl自身车辆在车道宽度方向(也称为横向)上的重心位置。

目标车道变更时间与自身车辆在横向方向上从初始位置移动至最终目标横向位置的距离(在下文中称为必要横向距离)成比例地可变地设定,该初始位置是lca开始处的位置(在lca开始的时间点处自身车辆的横向位置)。作为示例,在车道宽度是3.5m(其为常规长度)的情况下,例如,目标车道变更时间被设定为8.0秒。在该示例中,在lca开始时,自身车辆位于先前车道的车道中心线cl上。目标车道变更时间与车道宽度的长度成比例地调节。因此,随着车道宽度变长,目标车道变更时间被设定为较大的值。另一方面,随着车道宽度变短,目标车道变更时间被设定为较小的值。

在lca开始时自身车辆的横向位置从先前车道的车道中心线cl移到车道变更侧的情况下,目标车道变更时间被设定为使得目标车道变更时间随着移位量(横向偏差dy)变大而减少。另一方面,在lca开始时自身车辆的横向位置从先前车道的车道中心线cl移位到与车道变更侧相反的一侧的情况下,目标车道变更时间被设定为使得目标车道变更时间随着移位量(横向偏差dy)变大而增加。例如,在移位量为0.5m的情况下,目标车道变更时间的增减调节量被设定为1.14秒(=8.0×0.5/3.5)。上述用于设定目标车道变更时间的值仅是示例,并且可以采用任意设定值。

在该实施方式中,通过以下表达式(2)中所示的目标轨迹函数y(t)来计算目标横向位置y。目标轨迹函数y(t)是将经过时间t用作变量的五次函数。

y(t)=c0+c1·t+c2·t2+c3·t3+c4·t4+c5·t5...(2)

目标轨迹函数y(t)被设定为允许自身车辆平稳地移动到最终目标横向位置的函数。

此处,系数c0、c1、c2、c3、c4、c5由lca开始时自身车辆的状态(初始横向状态量)和lca完成时自身车辆的目标状态(最终目标横向状态量)确定。

例如,如图10所示,目标轨迹函数y(t)是如下函数:其计算自身车辆相对于自身车辆c在当前时间点所正在行驶的车道(先前车道)的车道中心线cl与从lca开始的时间点(目标轨迹的计算的时间点)的经过时间t(也称为当前时间t)相对应的自身车辆c的目标横向位置y(t)。在图10中,车道是直线地形成。在车道形成为曲线的情况下,目标轨迹函数y(t)是如下函数,其计算自身车辆相对于形成为曲线的车道中心线cl的自身车辆的目标横向位置。

为了确定系数c0、c1、c2、c3、c4、c5,驾驶辅助ecu10设定如下目标轨迹计算参数。目标轨迹计算参数是以下七个参数(p1至p7)。

p1.在lca开始时间自身车辆相对于先前车道的车道中心线自身车辆的横向位置(称为初始横向位置)

p2.在lca开始时间自身车辆在横向方向上的速度(称为初始横向速度)

p3.在lca开始时间自身车辆在横向方向上的加速度(称为初始横向加速度)

p4.在lca完成时的时间点(称为lca完成时间)自身车辆相对于先前车道的车道中心线的自身车辆的目标横向位置(称为最终目标横向位置)

p5.在lca完成时间自身车辆在横向方向上的目标速度(称为最终目标横向速度)

p6.在lca完成时间自身车辆在横向方向上的目标加速度(称为最终目标横向加速度)

p7.作为执行lca期间的时间(从lca开始时间到lca完成时间的时间)的目标值的目标时间(称为目标车道变更时间)

如上所述,横向方向是车道宽度方向。因此,横向速度是指自身车辆在车道宽度方向上的速度,并且横向加速度是指自身车辆在车道宽度方向上的加速度。

设定七个目标轨迹计算参数的过程被称为初始化过程。在初始化过程中,目标轨迹计算参数设定如下。也就是说,初始横向位置被设定为等于在lca开始时间由相机传感器12检测到的横向偏差dy的值。初始横向速度被设定为由在lca开始时间处由速度传感器检测到的车速v乘以由相机传感器12检测到的偏航角θy的正弦值(sin(θy))而得到的值(v·sin(θy))。初始横向加速度被设定为通过将在lca开始时间由偏航率传感器检测到的偏航率γ(rad/s)乘以车速v所得的值(v·γ)。初始横向加速度可以被设定为上述初始横向速度的微分值。初始横向位置、初始横向速度和初始横向加速度统称为初始横向状态量。

该实施方式中的驾驶辅助ecu10将目标车道的车道宽度视为等于由相机传感器12检测到的先前车道的车道宽度。因此,最终目标横向位置被设定为等于先前车道的车道宽度(最终目标横向位置=先前车道的车道宽度)。此外,驾驶辅助ecu10将最终目标横向速度和最终目标横向加速度的值都设定为零。最终目标横向位置、最终目标横向速度和最终目标横向加速度统称为最终目标横向状态量。

如上所述,基于车道宽度(或先前车道的车道宽度)和lca开始时间自身车辆在横向方向上的移位量来计算目标车道变更时间。例如,通过以下表达式(3)计算目标车道变更时间tlen。

tlen=dini·a...(3)

此处,dini是自身车辆在横向方向上从lca开始位置(初始横向位置)移动至lca完成位置(最终目标横向位置)的必要距离。因此,当在lca开始时间处自身车辆位于先前车道的车道中心线cl上时,dini被设定为等于车道宽度的值,并且当自身车辆从先前车道的车道中心线cl移位时,dini为由于增加或减少车道宽度移位量而得到的值。a是常数(称为目标时间设定常数),其指示将自身车辆在横向方向上移动单位距离所花费的目标时间,并且例如设定为(8秒/3.5m=2.29秒/m)。在该示例中,在自身车辆在横向方向上移动的必要距离dini为例如3.5m的情况下,则目标车道变更时间tlen被设定为8秒。

目标时间设定常数a不限于上述值,并且可以任意设定。此外,例如,使用设定操作装置14,可以根据驾驶者的喜好从多个常数中选择目标时间设定常数a。替选地,目标车道变更时间可以是固定值。

驾驶辅助ecu10基于由目标轨迹计算参数的初始化过程评估的初始横向状态量、最终目标横向状态量和目标车道变更时间来计算由表达式(2)表示的目标轨迹函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5,并且确定目标轨迹函数y(t)。

根据由上述表达式(2)表示的目标轨迹函数y(t),自身车辆的横向速度y'(t)可以由以下表达式(4)表示,并且自身车辆的横向加速度y”(t)可以由以下的表达式(5)表示。

y'(t)=c1+2c2·t+3c3·t2+4c4·t3+5c5·t4...(4)

y”(t)=2c2+6c3·t+12c4·t2+20c5·t3...(5)

此处,当初始横向位置为y0、初始横向速度为vy0、初始横向加速度为ay0、最终目标横向位置为y1、最终目标横向速度为vy1、最终目标横向速度为ay1并且先前车道的车道宽度为w时,基于上述目标轨迹计算参数获得以下关系表达式。

y(0)=c0=y0...(6)

y'(0)=c1=vy0...(7)

y”(0)=2c2=ay0...(8)

y(tlen)=c0+c1·tlen+c2·tlen2+c3·tlen3+c4·tlen4+c5·tlen5=y1=w...(9)

y'(tlen)=c1+2c2·tlen+3c3·tlen2+4c4·tlen3+5c5·tlen4=vy1=0...(10)

y”(tlen)=2c2+6c3·tlen+12c4·tlen2+20c5·tlen3=ay1=0...(11)

因此,根据六个表达式(6)至(11),可以计算目标轨迹函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值。然后,将系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的计算值代入表达式(2),由此计算目标轨迹函数y(t)。驾驶辅助ecu10保持目标轨迹函数y(t)直至lca结束。在目标轨迹函数y(t)的计算的同时,驾驶辅助ecu10激活计时器(初始值:零),并开始对从lca开始的经过时间t进行计数。

在驾驶辅助ecu10以这种方式计算目标轨迹函数之后,驾驶辅助ecu10在随后的步骤s15中基于目标轨迹函数执行转向控制。将对转向控制进行具体描述。

首先,驾驶辅助ecu10计算在当前时间点处自身车辆的目标横向状态量。目标横向状态量包括作为自身车辆在车道宽度方向上的横向位置的目标值的目标横向位置、作为自身车辆在车道宽度方向上的速度(横向速度)的目标值的目标横向速度、以及作为自身车辆在车道宽度方向上的加速度(横向加速度)的目标值的目标横向加速度。横向速度和横向加速度统称为横向运动状态量,并且目标横向速度和目标横向加速度统称为目标横向运动状态量。

在这种情况下,驾驶辅助ecu10基于在步骤s14中确定的目标轨迹函数y(t)和当前时间t来计算在当前时间处的目标横向位置、目标横向速度和目标横向加速度。当前时间t为在步骤s14中确定目标轨迹函数y(t)之后的经过时间,并且等于从lca开始的经过的时间。在步骤s14中驾驶辅助ecu10计算出目标轨迹函数y(t)之后,驾驶辅助ecu10重置计时器并开始对从lca开始的经过时间t(=当前时间t)进行计数。通过将当前时间t代入目标轨迹函数y(t)来计算目标横向位置,通过将当前时间t代入由目标轨迹函数y(t)的一阶微分所得到的函数y'(t)来计算目标横向速度,以及通过将当前时间t代入由目标轨迹函数y(t)的二阶微分所得到的函数y”(t)来计算目标横向加速度。驾驶辅助ecu10读取由计时器测量的经过时间t,并且基于测量时间t和上述函数来计算目标横向状态量。

在下文中,当前时间处的目标横向位置由y*表示,当前时间处的目标横向速度由vy*表示,并且当前时间处的目标横向加速度由ay*表示。

随后,驾驶辅助ecu10计算作为关于用于改变自身车辆的取向的运动的目标值的目标偏航状态量。目标偏航状态量指示当前时间点处自身车辆的目标偏航角θy*、自身车辆的目标偏航率γ*和目标曲率cu*。目标曲率cu*是自身车辆的车道变更的轨迹的曲率,即车道变更的曲线分量的曲率,其不包含车道的曲线曲率。

驾驶辅助ecu10读取当前时间点处的车速v(由速度传感器检测到的当前车速),并使用以下表达式(12)、(13)、(14)基于车速v、目标横向速度vy*和目标横向加速度ay*来计算当前时间点处的目标偏航角θy*、目标偏航率γ*和目标曲率cu*。

θy*=sin-1(vy*/v)...(12)

γ*=ay*/v...(13)

cu*=ay*/v2...(14)

即,通过将目标横向速度vy*除以车速v所得到的值代入反正弦函数来计算目标偏航角θy*。通过将目标横向加速度ay*除以车速v来计算目标偏航率γ*。通过将目标横向加速度ay*除以车速v的平方来计算目标曲率cu*。

随后,驾驶辅助ecu10计算lca中的目标受控变量。在实施方式中,驾驶辅助ecu10计算目标转向角θlca*作为目标受控变量。使用以下表达式(15)基于如上所述计算出的目标横向位置y*、目标偏航角θy*、目标偏航率γ*、目标曲率cu*和曲率cu来计算目标转向角θlca*。

θlca*=klca1·(cu*+cu)+klca2·(θy*-θy)+klca3·(y*-y)+klca4·(γ*-γ)+klca5·σ(y*-y)...(15)

此处,klca1、klca2、klca3、klca4和klca5是控制增益。cu是当前时间点(在计算时)处由相机传感器12检测到的曲率。另外,y是当前时间点(在计算时)处由相机传感器12检测到的横向位置,即,对应于dy。另外,θy是当前时间点(在计算时)处由相机传感器12检测到的偏航角。另外,γ表示当前时间点处由偏航率传感器检测到的自身车辆的偏航率。作为γ,可以使用偏航角θy的微分值。

右侧的第一项是根据目标曲率cu*和曲率cu(车道曲线)的总和确定的前馈受控变量。klca1·cu*是用于车道变更的前馈受控变量,并且klca1·cu是用于自身车辆沿车道的曲线行驶的前馈受控变量。因此,由右侧的第一项所表达的受控变量基本上被设定为当以受控变量控制转向角时允许自身车辆沿着目标路线行驶的值。在这种情况下,控制增益klca1被设定为取决于车速v的值。例如,可以使用以下表达式(16)根据轴距l和稳定系数ksf(针对各个车辆确定的固定值)来设定控制增益klca1。此处,k是固定的控制增益。

klca1=k·l·(1+ksf·v2)...(16)

右侧的第二项至第五项是反馈受控变量。右侧的第二项是用作反馈分量以减小目标偏航角θy*和实际偏航角θy之间的偏差的转向角分量。右侧的第三项是用作反馈分量以减小目标横向位置y*与实际横向位置y之间的偏差的转向角分量。右侧的第四项是用作反馈分量以减小目标偏航率γ*与实际偏航率γ之间的偏差的转向角分量。右侧的第五项是用作反馈分量以减小目标横向位置y*和实际横向位置y之间的偏差的积分值σ(y*-y)的转向角分量。

目标转向角θlca*不限于利用五个转向角分量计算的目标转向角。可以在计算中使用转向角分量中的仅任意转向角分量,或者可以在计算中增加另一个转向角分量。例如,作为关于偏航运动的反馈受控变量,可以使用偏航角的偏差和偏航率的偏差中的一个。另外,可以排除使用目标横向位置y*与实际横向位置y之间的偏差的积分值σ(y*-y)的反馈受控变量。

在驾驶辅助ecu10计算目标受控变量之后,驾驶辅助ecu10将指示目标受控变量的转向命令发送至epsecu20。在该实施方式中,驾驶辅助ecu10计算目标转向角θlca*作为目标受控变量。然而,驾驶辅助ecu10可以计算给出目标转向角θlca*的目标扭矩,并且可以将指示目标扭矩的转向命令发送至epsecu20。以上已经进行了对步骤s15的过程的描述。

当epsecu20通过can100从驾驶辅助ecu10接收到转向命令时,epsecu20驱动并控制转向马达m22,使得转向角遵循目标转向角θlca*。

随后,在步骤s16中,驾驶辅助ecu10确定车道变更的进展状况是否是后期部分。

此处,将对车道变更的进展状况是前期部分还是后期部分的确定进行描述。驾驶辅助ecu10基于自身车辆的参考点(在本实施方式中为车辆的重心)的位置来检测车道变更的进展状况。当自身车辆参考点越靠近最终目标横向位置(目标车道上的宽度方向中央位置)时,车道变更的进展程度越高。驾驶辅助ecu10比较自身车辆的参考点的位置和预先设定的确定位置,由此确定车道变更的进展状况是车道变更的前期部分还是车道变更的后期部分。当自身车辆的参考点的位置(下文中也仅称为自身车辆的位置或横向位置)与确定位置位于与车道变更侧相反的一侧(即,在先前车道侧)时,驾驶辅助ecu10确定车道变更的进展状况是车道变更的前期部分。当自身车辆的横向位置与确定位置位于车道变更侧时,驾驶辅助ecu10确定为车道变更的进展状况为车道变更的后期部分。在本发明中驾驶辅助ecu10的检测车道变更的进展状况并且确定车道变更的进展状况是车道变更的前期部分还是车道变更的后期部分的功能单元对应于进展状况检测单元。

如下所述,在lca的执行期间,基于由周围传感器11获得的周围信息来监视周围车辆。在检测到当lca继续时可能异常靠近在目标车道上的自身车辆的另一车辆(也被称为靠近车辆)的情况下,停止lca。当可以防止自身车辆的一部分在先前车道之外时,靠近车辆不与自身车辆发生碰撞。与此同时,在自身车辆已经进入目标车道的情况下,必须避免自身车辆与靠近车辆之间的碰撞。

因此,该实施方式中的驾驶辅助ecu10掌握车道变更的进展状况,并且当在车道变更的前期部分和后期部分之间检测到靠近车辆时切换过程。因此,确定车道变更的进展状况是前期部分还是后期部分。基于由相机传感器12检测到的车道信息来执行车道变更的进展状况的确定。

示例性的前期-后期部分确定方法1

例如,在估计自身车辆的整个车身位于先前车道中的情况下,驾驶辅助ecu10确定车道变更的进展状况是前期部分。在估计自身车辆的车身的至少一部分超过先前车道而位于目标车道上的情况下,驾驶辅助ecu10确定车道变更的进展状况为后期部分。在这种情况下,可以基于由相机传感器12检测到的车道信息(具体地,车道宽度和横向偏差dy)和车身尺寸(具体地,车身宽度)来确定自身车辆在车道变更方向上的侧表面是否已经超过作为先前车道与目标车道的边界的边界白线而前往目标车道侧(例如车道变更方向上的轮胎已经通过边界白线)。

示例性的前期-后期部分确定方法2

如稍后所述,在车道变更的前期部分中检测到靠近车辆的情况下,中途停止lca,并执行转向控制以使得自身车辆返回(或移动)到先前车道在先前车道的车道宽度方向上的中央位置。转向控制被称为lca取消控制。即使当检测到靠近车辆并且执行了lca取消控制时,也存在由于响应控制的延迟、白线识别的延迟、周围监视中的识别的延迟、计算延迟等而自身车辆进入目标车道的担心。因此,考虑到由于由这些因素引起的延迟(由于从检测到靠近车辆的时间点到自身车辆的横向速度沿与车道变更方向相反的方向切换的时间点的延迟时间)而产生的过冲(在车道变更方向上的移动的横向方向距离),车道变更的进展状况可以在自身车辆的侧表面(轮胎)通过边界白线之前的较早时刻在前期部分和后期部分之间切换。

在这种情况下,可以基于将过冲考虑在内的前瞻横向位置dyf来确定自身车辆的侧表面是否已经超出边界白线而前往目标车道侧。自身车辆的横向速度越高,过冲越大。因此,可以通过以下表达式(17)来计算前瞻横向位置dyf,并且可以基于前瞻横向位置dyf来确定自身车辆的侧表面是否已经超出边界白线而前往目标车道侧。

dyf=dy+vy·tre...(17)

此处,dy表示当前时间点处的横向偏差,vy表示当前时间点处的横向速度,以及tre表示用于补偿响应延迟的预设时间(称为前瞻时间)。

在这种情况下,通过从相对于由相机传感器12检测到的自身车辆的横向位置在横向方向(相对于先前车道的中央靠近目标车道的方向)上偏移了根据横向速度vy设定的预定距离(vy·tre)的位置被视为自身车辆的横向位置(前瞻位置)。然后,确定自身车辆在前瞻位置处自身车辆的侧表面是否超出了边界白线。

示例性的前期-后期部分确定方法3

例如,可以将自身车辆被估计为不通过lca取消控制而进入目标车道的具体位置预先确定为确定点。例如,作为确定位置,采用dy=0.5m(固定值)。该确定位置是相对于车道中心线cl的车道变更侧上的位置。在这种情况下,当自身车辆的重心的位置没有超出从车道中心线cl向车道变更侧远离0.5m的位置时,即,当向车道变更侧的横向偏差dy为0.5m或更小时,确定为车道变更为前期部分,并且当向车道变更侧的横向偏差dy超过0.5m的情况下,确定为车道变更为后期部分。在该示例中,在车道宽度为3.5m并且自身车辆的车辆宽度为1.8m的情况下,例如当横向偏差dy为0.5m时,自身车辆的重心的中央位置和边界白线之间的距离为1.25m(=(3.5/2)-0.5),因此在车道变更侧的自身车辆的侧表面与边界白线之间的距离为0.35m(=1.25-(1.8/2))。因此,在该示例中,当过冲量为0.35m或更小时,可以通过lca取消控制来防止自身车辆进入目标车道。在使用该前期-后期部分确定方法的情况下,可以在考虑车道宽度和过冲量的情况下对确定位置进行确定。

换句话说,在示例性前期-后期部分确定方法2和示例性前期-后期部分确定方法3中,驾驶辅助ecu10被配置成将确定位置设定为如下特定位置:自身车辆在先前车道的中心的相对于先前车道与目标车道之间的边界的一侧以及自身车辆在先前车道的车道宽度方向上在边界的相对于先前车道的中央位置的一侧,在估计自身车辆位于从确定位置与车道变更方向相反的方向上的情况下确定进展状况是前期部分,以及在估计自身车辆位于从确定位置在车道变更方向上的情况下确定进展状况是后期部分。

在以下描述中,驾驶辅助ecu10使用示例性前期-后期部分确定方法2和示例性前期-后期部分确定方法3来确定车道变更的进展状况。

描述返回到图5中的转向辅助控制例程。由于在lca开始时的进展状况是前期部分,所以在步骤s16中作出“否”的确定。在这种情况下,在步骤s17中,驾驶辅助ecu10基于由周围传感器11获得的周围信息确定当自身车辆沿着目标轨迹执行车道变更时是否存在异常靠近自身车辆的另一车辆(可能与自身车辆碰撞的另一车辆)。

例如,驾驶辅助ecu10基于自身车辆与“在先前车道或与先前车道相邻的车道上存在的不同车辆”之间的相对速度以及自身车辆与其他车辆之间的距离来计算从当前时间点到其他车辆与自身车辆的碰撞的预测时间(碰撞时间ttc:距碰撞的时间)。驾驶辅助ecu10确定碰撞时间ttc是否等于大于前期部分阈值ttc1,并输出周围监视结果作为确定结果。当碰撞时间ttc等于大于前期部分阈值ttc1时,周围监视结果是“不存在靠近车辆”,并且当碰撞时间ttc小于前期部分阈值ttc1时,周围监视结果是“车辆正在靠近”。例如,前期部分阈值ttc1被设定为4秒。

此外,在步骤s17中,驾驶辅助ecu10可以确定在自身车辆的横向方向上是否存在另一辆车,并且可以在自身车辆的横向方向中存在另一辆车的情况下确定车辆正在靠近。此外,在步骤s17中,驾驶辅助ecu10可以基于与其他车辆之间的距离和相对速度来确定当自身车辆通过lca执行车道变更时自身车辆是否异常靠近存在于目标车道上的另一车辆,并且可以在自身车辆异常靠近其他车辆的情况下确定车辆正在靠近。

在步骤s17中周围监视结果为“不存在靠近车辆”(s17:是)的情况下,驾驶辅助ecu10将过程返回至步骤s15,并且在周围监视结果为“车辆正在靠近”(s17:否)的情况下,驾驶辅助ecu10将处理进行到步骤s30。此处,将对周围监视结果是“不存在靠近车辆”的情况进行描述。

当周围监视结果是“不存在靠近车辆”时,驾驶辅助ecu10以预定计算周期重复上述步骤s15至s17的过程。由此,lca继续,并且自身车辆朝向目标车道移动。

在过程的重复之后,在车道变更的进展状况是后期部分的情况下(s16:是),在步骤s18中,驾驶辅助ecu10将转向辅助控制状态设定为lca后期部分状态。lca控制内容本身在lca前期部分状态和lca后期部分状态之间没有区别,只要lca不会因检测到正在靠近的车辆而停止。换句话说,在通过检测到靠近车辆而停止lca的情况下,随后的处理根据在lca停止的时间点处车道变更的进展状况为lca前期部分状态还是lca后期部分状态而不同。

随后,在步骤s19中,驾驶辅助ecu10基于由周围传感器11获得的周围信息来确定当自身车辆沿着目标轨迹执行车道变更时是否存在异常靠近自身车辆的另一车辆(可能与自身车辆碰撞的另一车辆)。在这种情况下,类似于步骤s17,驾驶辅助ecu10计算碰撞时间ttc并确定是否存在异常靠近自身车辆的车辆。作为确定阈值,驾驶辅助ecu10使用后期部分阈值ttc2。即,当碰撞时间ttc等于或大于后期部分阈值ttc2时,驾驶辅助ecu10确定“不存在靠近车辆”,并且当碰撞时间ttc小于后期部分阈值ttc2时,驾驶辅助ecu10确定“车辆正在靠近”作为周围监视结果。

后期部分阈值ttc2被设定为与前期部分阈值ttc1相比更小的值。例如,后期部分阈值ttc2被设定为两秒。因此,在lca后期部分状态中,驾驶辅助ecu10在检测到与lca前期部分状态中相比具有更高的靠近程度的另一车辆的情况下确定“车辆正在靠近”。

当在步骤s19中周围监视结果是“不存在靠近车辆”时,驾驶辅助ecu10将处理进行到步骤s20,并且确定是否满足lca完成条件。在该实施方式中,当自身车辆的横向位置y达到最终目标横向位置y*时,lca完成条件满足。在lca完成条件不满足的情况下,驾驶辅助ecu10将处理返回至步骤s15,并且以预定计算周期重复上述步骤s15至s20的处理。因此,lca继续。

在lca的执行期间,计算取决于经过时间t的目标横向状态量(y*,vy*,ay*)。此外,基于计算的目标横向状态量(y*,vy*,ay*)和车速v来计算目标偏航状态量(θy*,γ*,cu*),并且基于计算的目标偏航状态量(θy*,γ*,cu*)来计算目标受控变量(θlca*)。每当计算出目标受控变量(θlca*)时,将指示目标受控变量(θlca*)的转向命令发送至epsecu20。因此,自身车辆沿着目标轨迹行驶。

当在lca的执行期间自身车辆的行驶位置从先前车道切换到目标车道时,将要从相机传感器12提供到驾驶辅助ecu10的与车道相关的车辆信息(cu,dy,θy)从关于先前车道的与车道相关的车辆信息切换到关于目标车道的与车道相关的车辆信息。因此,不可能在没有改变的情况下使用在lca开始时计算出的目标轨迹函数y(t)。当自身车辆所位于的车道被切换时,横向偏差dy的符号反转。因此,当驾驶辅助ecu10检测到要由相机传感器12输出的横向偏差dy的符号(正或负)的切换时,驾驶辅助ecu10将目标轨迹函数y(t)偏移先前车道的车道宽度w。由此,可以将基于先前车道的车道中心线cl计算出目标轨迹函数y(t)转换为基于目标车道的车道中心线cl计算出的目标轨迹函数y(t)。

在步骤s20中驾驶辅助ecu10确定lca完成条件满足的情况下,在步骤s21中驾驶辅助ecu10将转向辅助控制状态设定为lta开启状态。即,驾驶辅助ecu10结束lca,并重新开始lta。由此,执行转向控制,使得自身车辆沿着目标车道的车道中心线cl行驶。在步骤s21中驾驶辅助ecu10将转向辅助控制状态设定为lta开启状态之后,驾驶辅助ecu10使处理返回到步骤s11,并且继续上述转向辅助控制例程。

当lca完成并且将转向辅助控制状态被设定为lta开启状态时,将要在显示装置31上显示的画面从lca画面31b切换到lta画面31a,如图8所示。

驾驶辅助ecu10在从lca开始到转向辅助控制例程结束的时段内将用于使转向指示灯操作方向的转向指示灯32闪烁的命令发送至仪表ecu30。在lca开始之前,结合转向指示灯杆41至第一行程位置p1l(p1r)的操作,通过从转向ecu40发出的闪烁命令使转向指示灯32闪烁。即使在从转向ecu40发送的闪烁命令停止的情况下,仪表ecu30也在从驾驶辅助ecu10发送闪烁命令的同时继续转向指示灯32的闪烁。

接下来,将对在步骤s17中的周围监视结果为lca前期部分状态中的“车辆正在靠近”的情况进行描述。在周围监视结果为lca前期部分状态中的“车辆正在靠近”的情况下,驾驶辅助ecu10使处理进行到步骤s30,并且执行lca取消控制。图6是示出作为步骤s30的处理的lca取消控制例程的流程图。

在lca前期部分状态中,自身车辆存在于先前车道上。由此,当自身车辆未进入目标车道时,其他车辆(靠近车辆)不会异常靠近自身车辆。因此,在lca取消控制例程中,执行以下处理,使得自身车辆不进入目标车道。

首先,在步骤s31中,驾驶辅助ecu10将转向辅助控制状态设定为lca取消控制状态。当转向辅助控制状态被设定为lca取消控制状态时,lca结束。

随后,在步骤s32中,驾驶辅助ecu10计算自身车辆从当前位置(设定lca取消控制状态时自身车辆的位置)移动到先前车道在先前车道的车道宽度方向上的中央位置(在下文中,仅被称为中央位置)的目标轨迹。在下文中,目标轨迹被称为返回中央目标轨迹。表达式(2)中所示的函数y(t)也用于返回中央目标轨迹。表达返回中央目标轨迹的函数被称为返回中央目标轨迹函数y(t)。在返回中央目标轨迹函数y(t)的计算中,为了确定表达式(2)中所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5,返回中央目标轨迹计算参数被设定为如下。返回中央目标轨迹计算参数是以下七个参数(p11至p17)。

p11.当前时间点(设定lca取消控制状态时的时间)处自身车辆横向位置

p12.当前时间点(设定lca取消控制状态时)处自身车辆的横向速度

p13.当前时间点(设定lca取消控制状态的时间点)处自身车辆的横向加速度

p14.作为用于自身车辆的移动的横向位置的目标值的目标横向位置(本实施方式中的先前车道的中央位置;下文中称为返回中央完成目标横向位置)

p15.自身车辆移动到返回中央完成目标横向位置时自身车辆的目标横向速度(称为返回中央完成目标横向速度)

p16.自身车辆移动到返回中央完成目标横向位置时自身车辆的目标横向加速度(称为返回中央完成目标横向加速度)

p17.作为自身车辆从当前位置移动到返回中央目标横向位置所需的时间的目标值的目标时间(称为返回中央目标时间)

此处,当前时间点(设定lca取消控制状态的时间点)处自身车辆的横向位置由ycancel表示,当前时间点处的横向速度由vycancel表示,当前时间点处的横向加速度由aycancel表示,转向辅助控制状态设定为lca取消控制状态时的时间被重新设定为t=0,并且返回中央目标时间由tcancel表示。返回中央目标轨迹计算参数设定为y(0)=ycancel,y'(0)=vycancel,y”(0)=aycancel,y(tcancel)=0,y'(tcancel)=0,以及y”(tcancel)=0。

横向位置ycancel、横向速度vycancel和横向加速度aycancel是当前时间点处的检测值,并且可以通过与上述用于评估初始横向状态量的方法相同的方法来计算。也就是说,横向位置ycancel是当前时间点处的横向偏差dy。根据当前时间点处的车速v和当前时间点处的偏航角θy来计算横向速度vycancel(vycancel=v·sin(θy))。横向加速度aycancel是将当前时间点处的偏航率γ乘以当前时间点处的车速v所得到的值(v·γ)。此外,将y(tcancel)设定为返回中央完成目标横向位置,即先前车道的中央位置。表达返回中央完成目标横向速度的y'(tcancel)和表达返回中央完成目标横向加速度的y”(tcancel)都设定为零。

使用目标时间设定常数acancel通过以下表达式(18)计算返回中央目标时间tcancel,其中目标时间设定常数acancel被设定为与在lca开始时计算目标车道变更时间tlen时所使用的目标时间设定常数a相似的值。

tcancel=dcancel·acancel...(18)

此处,dcancel是自身车辆在横向方向上从在将转向辅助控制状态设定为lca取消控制状态时自身车辆的横向位置移动到返回中央完成目标横向位置(先前车道的中央位置)的必要距离。在lca取消控制状态下,因为自身车辆存在于先前车道上,因此不存在紧急情况。因此,自身车辆在横向方向上的移动速度可以与lca下的移动速度相似。因此,目标时间设定常数acancel被设定为与在lca的执行中的目标时间设定常数a相似的值。

基于返回中央目标轨迹计算参数的设定值,驾驶辅助ecu10通过与步骤s14相同的方法计算由表达式(2)表示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值。然后,驾驶辅助ecu10将计算出的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值代入表达式(2),从而计算返回中央目标轨迹函数y(t)。

在步骤s32中,与返回中央目标轨迹函数的计算的同时,驾驶辅助ecu10向驾驶员通知lca的取消(中途停止)。例如,驾驶辅助ecu10驱动蜂鸣器13以生成通知声音(例如,两声嘟嘟声),并向仪表ecu30发送lca取消通知命令。当仪表ecu30接收到lca取消通知命令时,仪表ecu30在显示装置31上显示lca取消画面31c,如图11所示。在lca取消画面31c中,直至此时被加亮显示的轨迹z(参见图8)变暗或被消除。由此,驾驶员识别出lca的结束。lca取消画面31c被显示直到lca取消控制状态结束。

随后,在步骤s33中,驾驶辅助ecu10基于在先前步骤s32中计算出的返回中央目标轨迹函数y(t)执行转向控制。在这种情况下,驾驶辅助ecu10重置计时器t(将计时器t归零然后开启计时器t),并且与步骤s15类似,根据在将转向辅助控制状态设定为lca取消控制状态之后的经过时间t计算目标横向运动状态量(y*,vy*,ay*)和目标偏航状态量(θy*,γ*,cu*)以及返回中央目标轨迹函数y(t),以计算最终目标转向角θcancel*。例如,通过用θcancel*替换表达式(15)的左侧,可以类似于θlca*计算目标转向角θcancel*。

在驾驶辅助ecu10计算目标受控变量(目标转向角θcancel*)之后,驾驶辅助ecu10将指示目标受控变量的转向命令发送至epsecu20。在该实施方式中,驾驶辅助ecu10计算目标转向角θcancel*作为目标受控变量。然而,驾驶辅助ecu10可以计算给出目标转向角θscancel*的目标扭矩,并且可以将指示目标扭矩的转向命令发送至epsecu20。

随后,在步骤s34中,驾驶辅助ecu10确定lca取消控制状态的结束条件是否满足。在这种情况下,当驾驶辅助ecu10通过上述转向控制检测到自身车辆的横向位置已经到达返回中央完成目标横向位置(先前车道的中央位置)时,驾驶辅助ecu10确定lca取消控制状态的结束条件满足。替选地,当驾驶辅助ecu10检测到lca取消控制状态持续长达特定预设时间(例如返回中央目标时间tcancel或作为比返回中央目标时间tcancel长的预定时间的时间)时,驾驶辅助ecu10可以确定lca取消控制状态的结束条件满足。

在驾驶辅助ecu10确定lca取消控制状态的结束条件不满足的情况下(s34:否),驾驶辅助ecu10使处理返回到步骤s33。因此,执行转向控制直到lca取消控制状态的结束条件满足。由此,自身车辆朝先前车道的中央位置行驶。

当lca取消控制状态的结束条件被满足作为处理的重复的结果时,驾驶辅助ecu10结束lca取消控制例程,并且使处理进行到主例程(转向辅助控制例程)的步骤s21。由此,转向辅助控制状态从lca取消控制状态切换到lta开启状态。在本发明中,驾驶辅助ecu10的执行lca取消控制例程的功能单元对应于返回中央辅助控制单元。

图14示出了当自身车辆c1在lca前期部分状态中靠近在目标车道上行驶的另一车辆c2时的返回中央目标轨迹。

接下来,将对在步骤s19中的周围监视结果是lca后期部分状态中的“车辆正在靠近”的情况(s19:否)进行描述。在周围监视结果为在lca后期部分状态中的“车辆正在靠近”的情况下,驾驶辅助ecu10使处理进行到步骤s40,并且执行lca靠近警告控制。图7是示出作为步骤s40的处理的lca靠近警告控制例程的流程图。

当lca前期部分状态中的周围监视结果是“不存在靠近车辆”时,在lca后期部分状态中通常没有检测到靠近车辆。然而,在lca的执行期间,可能存在其他车辆c2以意料不到的相对速度从目标车道后方快速靠近自身车辆c1的情况,如图16所示,其他车辆c3从更远地与目标车道相邻的车道(远离先前车道两车道的车道)进入目标车道并异常靠近自身车辆c1的情况等。另外,可能存在在周围传感器11的盲区中的另一车辆异常靠近自身车辆的情况。

因此,在步骤s40的lca靠近警告控制中,除了给驾驶员的警告之外,执行如下处理:在短时间内改变自身车辆的运动以使得自身车辆不移动到目标车道的宽度方向中心侧并且辅助与其他车辆的碰撞的回避。

当步骤s40中的lca靠近警告控制例程开始时,在步骤s41中驾驶辅助ecu10将转向辅助控制状态设定为lca靠近警告控制状态。当转向辅助控制状态设定为lca靠近警告控制状态时,lca结束。

随后,在步骤s42中,驾驶辅助ecu10计算用于将自身车辆的偏航角返回到在紧接lca的开始之前的状态的偏航角返回目标轨迹。

此处,将对偏航角返回目标轨迹进行描述。偏航角返回目标轨迹是指用于在尽可能短并且不会引起车辆的驾驶稳定性问题的时间内将自身车辆的偏航角调整为零的目标轨迹(换句话说,在尽可能短并且不会引起车辆的驾驶稳定性问题的时间内将自身车辆在车道变更方向上的横向速度调整为零的目标轨迹)。在紧接lca的开始之前,lta正被执行。因此,在lca开始时,偏航角被估计为接近于零的值。因此,驾驶辅助ecu10通过使在lca中生成的偏航角返回到在紧接lca的开始之前的状态来计算偏航角返回目标轨迹,该偏航角返回目标轨迹用于取消根据lca中的目标轨迹函数计算的目标横向速度vy*(通过将目标横向速度vy*调整为零)。

lca中的上述目标轨迹是指相对于从lca开始时间的经过时间的目标横向位置。另一方面,偏航角返回目标轨迹是指相对于从在lca后期部分状态中检测到靠近车辆的时间点的经过时间的目标曲率。要最终输出到epsecu20的目标受控变量被设定为如下值,其通过将目标曲率和由相机传感器12检测到的曲率(车道曲线的曲率)的总和乘以控制增益(这是用于将曲率转换成转向角的系数,并且可以是上述控制增益klca1)得到。

此处,将对用于将偏航角返回到在紧接lca的开始之前的状态的方法进行描述。lca中的目标受控变量由目标转向角θlca*表示。如以上表达式(15)所示,目标转向角θlca*包含根据目标曲率cu*计算的前馈控制项(klca1·cu*)。

目标曲率的变化对应于转向角的变化,并且可以被认为是偏航角的变化。因此,在lca后期部分状态中检测到靠近车辆的情况下,通过计算目标曲率cu*在从lca开始到检测到靠近车辆的时段中的积分值,可以使偏航角返回到在紧接lca的开始之前的状态,并且在符号的反转后,将与目标曲率cu*的积分值相对应的受控变量输出到epsecu20。

例如,如图12所示,在在时间t1处检测到靠近车辆的情况下,目标曲率cu*的从开始lca时的时间t0到时间t1的积分值对应于附图中的灰色部分的面积。因此,通过使与该面积相对应的前馈受控变量的符号反转(反转左右方向)并将命令发送至epsecu20,在前馈受控变量的输出完成时,可以将偏航角返回到在紧接lca的开始之前的状态。将目标曲率cu*的从时间t0到时间t1的积分值的符号(正或负)反转后所得到的值称为逆积分值。通过将逆积分值加到目标曲率cu*的从时间t0到时间t1的积分值上,可以将目标曲率cu*从lca开始的积分值调整为零。

在lca后期部分状态中检测到靠近车辆(可能异常地靠近在目标车道上的自身车辆的其他车辆)的情况下,自身车辆处于紧急状态,因为存在自身车辆的一部分已经进入目标车道的高可能性。因此,有必要在尽可能短的时间内使偏航角返回到零并使自身车辆平行于车道延伸的方向。与此同时,转向辅助系统的控制系统确定车辆的横向加速度(其是作用于车辆的横向加速度并且与车道宽度方向上的横向加速度不同)的大小的上限值和可以改变横向加速度的变化率的大小的上限(每单位时间的横向加速度的变化量的大小的上限)。

因此,驾驶辅助ecu10计算在时间t1之后的目标曲率cuemergency*,如图12中的粗线所示。使用最大值(cumax)和最大变化梯度(cu'max)来计算目标曲率cuemergency*。最大值(cumax)被设定为在转向辅助系统的控制系统中允许的车辆的横向加速度的上限。最大变化梯度(cu'max)是指目标曲率cuemergency*增加到最大cumax的变化梯度以及目标曲率cuemergency*从最大cumax减小到零的变化梯度。最大变化梯度(cu'max)被设定为在转向辅助控制系统中允许的上限。例如,最大值cumax被设定为车辆的横向加速度为0.2g(g:重力加速度)时的值。作用于车辆的横向加速度yg可以计算为由车速的平方(v2)乘以曲率(cu)所得到的值(yg=v2·cu)。因此,根据这个关系表达式,可以评估最大值cumax。最大值cumax和最大变化梯度cu'max的符号由逆积分值的符号确定。

驾驶辅助ecu10基于逆积分值的大小、目标曲率的最大值cumax和目标曲率的最大变化梯度cu’max来计算相对于从检测到靠近车辆时的时间点(图12中的时间t1)的经过时间t的目标曲率cuemergency*。在下文中,相对于经过时间t的目标曲率cuemergency*也被称为目标曲率函数cuemergency*(t)。目标曲率函数cuemergency*(t)确定自身车辆的目标轨迹。因此,目标曲率函数cuemergency*(t)对应于偏航角返回目标轨迹。

每当在lca的执行期间计算目标曲率cu*时,都可以通过对目标曲率cu*进行积分并且使积分值的符号反转来计算逆积分值。然而,在该实施方式中,如下计算逆积分值。

使用目标横向加速度ay*和车速v,可以由以下表达式(19)表示lca中的目标曲率cu*。

cu*=ay*/v2...(19)

因此,使用车速v和目标横向速度vy*,可以由以下表达式(20)表示从时间t0(即,经过时间t=0)到时间t1(即,经过时间t=t1)对目标曲率cu*进行积分得到的值。表达式(20)基于在lca的执行期间车速v可被认为是恒定的前提。

[式1]

因此,通过反转通过表达式(20)获得的积分值的符号来计算逆积分值。如上所述,当计算逆积分值时,可以基于逆积分值的大小、目标曲率的最大值cumax和目标曲率的最大变化梯度cu’max来计算相对于从当检测到靠近车辆的时间点的经过时间t的目标曲率cuemergency*。因此,在最大值cumax和最大变化梯度cu’max的限制下,驾驶辅助ecu10计算用于使目标曲率cu*从lca的开始时的积分值以最短时间返回到零的目标曲率cuemergency*。

以上已经对偏航角返回目标轨迹(目标曲率cuemergency*(t))的计算进行了描述。

在步骤s42中,在偏航角返回目标轨迹的计算的同时,驾驶辅助ecu10给出用于通知驾驶员中途停止lca和检测到靠近车辆的警告。例如,驾驶辅助ecu10驱动蜂鸣器13以产生警告声音(例如,四声嘟嘟声),并且向仪表ecu30发送lca靠近警告命令。警告声音被给出成使得注意程度最高。

当仪表ecu30接收到lca靠近警告命令时,仪表ecu30在显示装置31上显示lca靠近警告画面31d,如图13所示。在lca靠近警告画面31d中,直至此时被显示的轨迹z消除(参见图8),并且警告标记ga被显示为在白线图像gwl旁边在车道变更方向的一侧(在该示例中在右侧)上与白线图像gwl平行地闪烁。通过蜂鸣器13的发声和在显示装置31上显示的lca靠近警告画面31d,驾驶员可以识别出lca在中途停止并且其他车辆异常地靠近目标车道上的自身车辆。在这种情况下,警告消息可以通过语音通知生成。另外,可以通过振动器(未示出)的振动向驾驶员给出警告。lca靠近警告画面31d继续显示直到lca靠近警告控制状态的结束条件满足。

随后,在图7中所示的例程的步骤s43中,驾驶辅助ecu10基于在先前步骤s42中计算出的目标曲率函数cuemergency*(t)来执行转向控制。在这种情况下,驾驶辅助ecu10重置计时器t(将计时器t归零并且然后开启计时器t),并且由从在当在lca后期部分状态中检测到靠近车辆时的当前时间点的经过时间t和目标曲率函数cuemergency*(t)来计算当前时间点处的目标曲率cuemergency*。驾驶辅助ecu10由当前时间点处由相机传感器12检测的目标曲率cuemergency*和曲率cu来计算当前时间点处的目标转向角θemergency*。如以下表达式(21)所示,通过将目标曲率cuemergency*和由相机传感器12检测到的当前时间点处的曲率cu的总和乘以控制增益klca1来计算目标转向角θemergency*。

θemergency*=klca1·(cuemergency*+cu)...(21)

每当驾驶辅助ecu10计算出目标转向角θemergency*时,驾驶辅助ecu10将指示目标转向角θemergency*的转向命令发送至epsecu20。当epsecu20接收到转向命令时,epsecu20驱动并控制转向马达22,使得转向角遵循目标转向角θemergency*。在该实施方式中,驾驶辅助ecu10计算目标转向角θemergency*作为目标受控变量。然而,驾驶辅助ecu10可以计算给出目标转向角θemergency*的目标扭矩,并且可以将指示目标扭矩的转向命令发送至epsecu20。

在下文中,使用目标转向角θemergency*的转向控制被称为偏航角返回控制。在偏航角返回控制中,利用目标曲率cuemergency*和由相机传感器12检测到的曲率cu的总和,仅通过前馈控制项来控制转向角。即,不执行利用相机传感器12检测到的偏航角θy。

驾驶辅助ecu10可以保持刚好在检测到靠近车辆的时间点(时间t1)之前计算出的反馈受控变量(表达式(15)右侧的第二项至第五项)的值,并且可以在偏航角返回控制期间将所保持的值(固定值)添加到表达式(21)的右侧作为前馈受控变量的一部分。

随后,在步骤s44中,驾驶辅助ecu10确定偏航角返回控制是否完成。偏航角返回控制在目标曲率cuemergenty*变为零时的时刻(在图12中的时间t2)处完成。当偏航角返回控制没有完成时,驾驶辅助ecu10使处理返回到步骤s43,并且执行相同的处理。这些处理以预定的计算周期重复进行,从而偏航角以高速度减小。

偏航角也在自身车辆通过lca取消控制返回到先前车道的中央位置的情况下改变。然而,在偏航角返回控制的情况下,偏航角以比lca取消控制中的变化速度更高的速度(即,紧急速度)减小,原因是目标曲率最大值cumax和最大变化梯度cu'max的设定。

当作为重复处理的结果完成偏航角返回控制时(s44:是),驾驶辅助ecu10将处理进行到步骤s45。在这个时间点,偏航角已经减小到几乎为零。也就是说,自身车辆的横向速度几乎为零。因此,可以防止自身车辆向目标车道的宽度方向中心侧移动,并且可以辅助与靠近车辆的碰撞的回避。在本发明中,驾驶辅助ecu10的执行偏航角返回控制(s42至s44)的功能单元对应于碰撞回避辅助控制单元。

在步骤s45中,驾驶辅助ecu10计算自身车辆从当前位置(在完成偏航角返回控制时的自身车辆的位置)移动到先前车道的中央位置的目标轨迹。在下文中,目标轨迹被称为返回先前车道目标轨迹。表达式(2)中所示的函数y(t)也用于返回先前车道目标轨迹。表示返回先前车道目标轨迹的函数被称为返回先前车道目标轨迹函数y(t)。在计算返回先前车道目标轨迹函数y(t)时,为了确定表达式(2)中所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5,返回先前车道目标轨迹计算参数设定如下。返回先前车道目标轨迹计算参数是以下七个参数(p21至p27)。

p21.当前时间点(完成偏航角返回控制时的时间)处自身车辆的横向位置

p22.当前时间点(完成偏航角返回控制时的时间)处自身车辆的横向速度

p23.当前时间点(完成偏航角返回控制时的时间)处自身车辆的横向加速度

p24.作为自身车辆的移动的横向位置的目标值的目标横向位置(在本实施方式中的先前车道的中央位置;下文中称为返回先前车道完成目标横向位置)

p25.自身车辆移动到返回先前车道完成目标横向位置时自身车辆的目标横向速度(称为返回先前车道完成目标横向速度)

p26.自身车辆移动到返回先前车道完成目标横向位置时自身车辆的目标横向加速度(称为返回先前车道完成目标横向加速度)

p27.作为将自身车辆从当前位置移动到返回先前车道完成目标横向位置所需的时间的目标值的目标时间(称为返回先前车道目标时间)

此处,当前时间点(完成偏航角返回控制时的时间)处自身车辆的横向位置由yreturn表示,当前时间点处的横向速度由vyreturn表示,当前时间点处的横向加速度由ayreturn表示,完成偏航角返回控制时的时间重新设定为t=0,并且返回先前车道目标时间由treturn表示。返回先前车道目标轨迹计算参数被设定为y(0)=yreturn,y'(0)=vyreturn,y”(0)=ayreturn,y(treturn)=w(根据车道变更方向设定该符号),y'(treturn)=0,以及y”(treturn)=0。

横向位置yreturn、横向速度vyreturn和横向加速度ayreturn是当前时间点处的检测值,并且可以通过与上述用于评估初始横向状态量的方法相同的方法来计算。也就是说,横向位置yreturn是当前时间点处的横向偏差dy。根据当前时间点处的车速v和当前时间点处的偏航角θy来评估横向速度vyreturn(vyreturn=v·sin(θy))。横向加速度ayreturn是当前时间点处的偏航率γ乘以当前时间点处的车速v所得到的值(v·γ)。另外,将y(treturn)设定为返回先前车道完成目标横向位置,即先前车道的中央位置。在此情况下,在完成偏航角返回控制的时间点处,在相机传感器12输出关于先前车道的车道信息的情况下,将y(treturn)设定为零。表示返回先前车道完成目标横向速度的y'(treturn)和表示返回先前车道完成目标横向加速度的y”(treturn)两者都被设定为零。

使用目标时间设定常数areturn,通过以下表达式(22)来计算返回先前车道目标时间treturn,其中目标时间设定常数areturn被设定为与在lca的开始计算目标车道变更时间tlen时所使用的目标时间设定常数a类似的值。

treturn=dreturn·areturn...(22)

此处,dreturn是用于使自身车辆在横向方向上从完成偏航角返回控制时的时间处自身车辆的横向位置移动到返回先前车道完成目标横向位置(先前车道的中央位置)所需要的距离。在完成偏航角返回控制时的时间点处,避免与其他车辆发生碰撞。因此,自身车辆在横向方向上的位置移动的速度可以与lca中的移动速度相似。因此,在lca的执行中,目标时间设定常数areturn被设定为与目标时间设定常数a相似的值。

基于返回先前车道目标轨迹计算参数的设定值,驾驶辅助ecu10通过与步骤s14相同的方法计算由表达式(2)表示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值。然后,驾驶辅助ecu10将计算出的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值代入表达式(2),从而计算返回先前车道目标轨迹函数y(t)。

在驾驶辅助ecu10在步骤s45中计算出返回先前车道目标轨迹函数之后,驾驶辅助ecu10使处理进行到步骤s46。在步骤s46中,驾驶辅助ecu10基于在先前步骤s45中计算出的返回先前车道目标轨迹函数来执行转向控制。在这种情况下,驾驶辅助ecu10重置计时器t(将计时器t归零然后开启计时器t),并类似于步骤s15根据完成偏航角返回控制时的时间点的经过时间t和返回先前车道目标轨迹函数y(t)计算目标横向运动状态量(y*,vy*,ay*)和目标偏航状态量(θy*,γ*,cu*),以计算最终目标转向角θreturn*。例如,通过用θreturn*替换表达式(15)的左侧,可以计算目标转向角θreturn*。

在驾驶辅助ecu10计算目标受控变量(目标转向角θreturn*)之后,驾驶辅助ecu10将指示目标受控变量的转向命令发送至epsecu20。在该实施方式中,驾驶辅助ecu10计算目标转向角θreturn*作为目标受控变量。然而,驾驶辅助ecu10可以计算给出目标转向角θreturn*的目标扭矩,并且可以将指示目标扭矩的转向命令发送至epsecu20。

随后,在步骤s47中,驾驶辅助ecu10确定lca靠近警告控制状态的结束条件是否满足。在这种情况下,当驾驶辅助ecu10在步骤s46中通过转向控制检测到自身车辆的横向位置已经到达返回先前车道完成目标横向位置(先前车道的中央位置)时,驾驶辅助ecu10确定lca靠近警告控制状态的结束条件满足。替选地,当驾驶辅助ecu10检测到lca靠近警告控制状态持续长达特定预设时间时,驾驶辅助ecu10可以确定lca靠近警告控制状态的结束条件满足。

在驾驶辅助ecu10确定lca靠近警告控制状态的结束条件不满足的情况下(s47:否),驾驶辅助ecu10使处理返回至步骤s46。因此,执行步骤s46中的转向控制,直到lca靠近警告控制状态的结束条件满足。由此,自身车辆朝向先前车道的中央位置行驶。

当lca靠近警告控制状态的结束条件满足为作为重复处理的结果时,驾驶辅助ecu10结束lca靠近警告控制例程,并且使处理进行到主例程(转向辅助控制例程)的步骤s21。由此,转向辅助控制状态从lca靠近警告控制状态切换成lta开启状态。在本发明中,驾驶辅助ecu10的执行步骤s45至步骤s47的处理的功能单元对应于返回先前车道辅助控制单元。

图15示出了当自身车辆c1在lca后期部分状态下与其他车辆c3彼此靠近时的返回先前车道目标轨迹。

在实施方式中的上述转向辅助系统中,即使在基于周围监视而开始lca之后,周围监视继续。在检测到靠近车辆的情况下,lca中途停止,并且根据此时的车道变更的进展状况,切换此时后的转向辅助控制的模式。当在车道变更的前期部分检测到靠近车辆的情况下,辅助转向控制,使得自身车辆返回到先前车道的在先前车道的车道宽度方向上的中央位置。由此,在确保安全的同时,自身车辆返回到对于驾驶员的优选位置。因此,可以增加便利性。

在车道变更的后期部分检测到靠近车辆的情况下,向驾驶员给出靠近警告,并且控制转向角以使得自身车辆的偏航角快速返回到在紧接lca的开始之前的状态。在紧接lca的开始之前,lta正被执行。因此,偏航角减小到几乎为零。另外,在偏航角返回控制中,使用基于目标曲率cu*的积分值计算出的目标转向角θemergency*,仅通过前馈控制来控制转向角。

偏航角返回控制需要在尽可能短的时间内执行。例如,在使用相机传感器12的检测值而快速改变转向角并且相机传感器12的检测值错误的情况下,转向角沿错误的方向快速改变,并且给驾驶员不舒适的感觉。在使用由相机传感器12检测到的偏航角θy来执行反馈控制的情况下,在检测到车辆行为的变化的情况下设定目标受控变量,并且因此产生控制延迟。因此,在该实施方式中,通过基于目标曲率cu*的积分值的前馈控制,偏航角返回到在紧接lca的开始之前的状态,并且由此可以使偏航角快速地减小为零。由此,可以在短时间内降低自身车辆的横向速度。因此,可以快速地防止自身车辆向目标车道的宽度方向中心侧移动,并且可以辅助与靠近车辆的碰撞的回避(以辅助碰撞概率的降低)。前馈受控变量包括指示道路的曲线形状的曲率cu的分量(klca1·cu)。然而,该分量是用于使自身车辆沿着道路的形式行驶的受控变量,并且分量的变化非常平缓。因此,该分量对偏航角返回控制没有不利影响。

当完成了偏航角返回控制时,计算用于使自身车辆返回到先前车道的中央位置的返回先前车道目标轨迹,并且控制转向角以使得自身车辆沿返回先前车道目标轨迹移动。因此,可以将自身车辆返回到更安全并且对于驾驶员而言优选的位置。

关于用于车辆是否正在靠近的确定的碰撞时间ttc的阈值,后期部分阈值ttc2被设定为比前期部分阈值ttc1小的值。因此,在lca前期部分状态下,在检测到可能异常靠近自身车辆的其他车辆的情况下,可以在确保安全的状态下以足够的时间结束lca。另一方面,在lca后期部分状态下,可以防止不必要地执行用于碰撞回避的紧急操作辅助。因此,可以防止lca不必要地中途停止,并且可以增加便利性。

基于由相机传感器12检测到的横向偏差dy来执行车道变更的前期部分和后期部分的确定,并且可以适当且容易地执行。通过在考虑到由于lca取消控制中的响应延迟引起的过冲(自身车辆进入目标车道所经过的横向方向上的过冲)的情况下在自身车辆的侧表面通过边界白线之前的较早时刻处在车道变更的前期部分和后期部分之间切换车道变更的进展状况,可以更适当地执行lca取消控制状态和lca靠近警告控制状态之间的切换。具体地,考虑到自身车辆的横向速度,通过设定前期-后期部分切换位置(前期-后期部分确定条件),可以进一步适当地执行lca取消控制状态和lca靠近警告控制状态之间的切换。

在lca取消控制状态结束时和lca靠近警告控制状态结束时间时,与lca完成时间类似,自身车辆的目标横向速度和目标横向加速度被设定为零,因此自身车辆可以连续地沿着车道中心线cl稳定地行驶。

修改1

在该实施方式中,在偏航角返回控制中,通过使用逆积分值来执行将偏航角返回到在紧接lca的开始之前的状态的控制。然而,并不总是需要使用逆积分值。例如,在图7中所示的例程的步骤s42中,驾驶辅助ecu10利用转向辅助系统中允许的最大转向角来计算用于减小偏航角的目标转向角(绝对值)。在这种情况下,类似于上述实施方式,驾驶辅助ecu10可以基于目标曲率的最大值cumax和目标曲率的最大变化梯度cu'max来计算目标转向角。在步骤s43中,驾驶辅助ecu10将指示目标转向角的转向命令发送至epsecu20。

然后,在步骤s44中,驾驶辅助ecu10确定要由相机传感器12检测的偏航角θy是否变为零,或者偏航角θy的符号(正或负)是否已经反转。当偏航角θy变为零时或者当偏航角θy的符号已被反转时,驾驶辅助ecu10确定偏航角返回已完成(s44:是)。在配备有具有高清晰度的相机传感器12的情况下,优选应用修改1。

修改2

在上述实施方式和修改1中,在执行偏航角返回控制的情况下,驾驶辅助ecu10控制转向角以紧急速度减小偏航角。然而,并不总是需要控制转向角。驾驶辅助ecu10可以生成左右方向盘之间的制动力差,使得自身车辆执行偏航运动,从而可以以紧急速度减小偏航角。例如,驾驶辅助ecu10可以执行以下处理,代替图7中所示的步骤s42至s44的处理。

当驾驶辅助ecu10将转向辅助控制状态设定为lca靠近警告控制状态时(s41),驾驶辅助ecu10将偏航角返回控制命令发送至制动ecu60,并且向驾驶员给出警告。对驾驶员的警告与本实施方式中的步骤s42的处理相同。偏航角返回控制命令包括关于偏航角的返回的方向的信息。制动ecu60基于偏航角返回控制命令生成左右车轮之间的制动力差。在这种情况下,制动ecu60可以生成用于左右车轮两者的制动力,或者可以生成用于左右车轮中至少之一的制动力。由此,自身车辆执行偏航运动,使得偏航角(绝对值)减小。通过为偏航角返回控制设定的受控变量(即,为了碰撞回避而允许偏航角以紧急速度减小的受控变量)来控制制动力。

在驾驶辅助ecu10发送了偏航角返回控制命令之后,驾驶辅助ecu10确定由相机传感器12检测到的偏航角θy是否已经变为零,即,偏航角θy的符号(正或负)是否已经反转。当偏航角θy已经变为零时或者当偏航角θy的符号已经反转时,驾驶辅助ecu10停止向制动ecu60发送偏航角返回控制命令。由此,制动力丢失,并且偏航角返回控制结束。在驾驶辅助ecu10停止发送偏航角返回控制命令之后,驾驶辅助ecu10使处理进行到步骤s45。

另外,在修改2中,可以快速减小自身车辆的偏航角。类似于修改1,在配备有具有高分辨率的相机传感器12的情况下优选应用修改2。可以采用同时执行制动力的控制和转向角的控制的配置(例如,修改1)。

修改3

本实施方式中的lca靠近警告控制例程(s40)被分成用于使自身车辆返回到先前车道的偏航角返回控制(s42至s44)和控制过程(s45至s47),但是也可以在不分成它们的情况下执行。例如,在lca靠近警告控制例程(s40)中,排除步骤s42至s44的处理。替选地,在步骤s45中的在返回先前车道目标轨迹的计算中可以使用将返回先前车道目标时间treturn设定为用于避免碰撞的短时间的技术。此处,执行步骤s42中的向驾驶员的警告处理。

在这种情况下,在步骤s45中,驾驶辅助ecu10设定七个返回先前车道目标轨迹计算参数(p21至p27)。当转向辅助控制状态设定为lca靠近警告控制状态时,参数p21、p22、p23分别被设定为自身车辆的横向位置(p21)、横向速度(p22)和横向加速度(p23)。其他参数p24至p27以与实施方式相同的方式设定。

此处,当前时间点(设定lca靠近警告控制状态的时间)处自身车辆的横向位置由yreturn表示,当前时间点处自身车辆的横向速度由vyreturn表示,当前时间点处自身车辆的横向加速度由ayreturn表示,当转向辅助控制状态被设定为lca靠近警告控制状态时的时间被重新设定为t=0,并且返回先前车道目标时间由treturn表示。返回先前车道目标轨迹计算参数被设定为y(0)=yreturn,y'(0)=vyreturn,y'(0)=ayreturn,y(treturn)=w(该符号根据车道变更方向设定),y'(treturn)=0,以及y”(treturn)=0。

横向位置yreturn、横向速度vyreturn和横向加速度ayreturn是当前时间点处的检测值,并且可以通过与上述用于评估初始横向状态量的方法相同的方法来计算。此外,y(treturn)被设定为返回先前车道完成目标横向位置,即先前车道的中央位置。在此情况下,在转向辅助控制状态被设定为lca靠近警告控制状态时的时间点处相机传感器12输出关于先前车道的车道信息的情况下,将y(treturn)设定为零。表示返回先前车道完成目标横向速度的y'(treturn)和表示返回先前车道完成目标横向加速度的y”(treturn)两者都被设定为零。

为了碰撞回避,需要将参数p27的返回先前车道目标时间treturn设定为短时间。因此,使用针对碰撞回避设定的目标时间设定常数areturn,通过上述表达式(22)计算返回先前车道目标时间treturn。因此,目标时间设定常数areturn被设定为比在lca取消控制中使用的目标时间设定常数acancel小的值。另外,表达式(22)中的dreturn是自身车辆在横向方向上从在当转向辅助控制状态被设定为lca靠近警告控制状态时的时间处自身车辆的横向位置移动到返回先前车道完成目标横向位置(先前车道的中央位置)所需的距离。

基于返回先前车道目标轨迹计算参数的设定值,驾驶辅助ecu10通过与步骤s14相同的方法计算表达式(2)所示的函数y(t)的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值。然后,驾驶辅助ecu10将计算出的系数c0、c1、c2、c3、c4、c5的值代入表达式(2),从而计算返回先前车道目标轨迹函数y(t)。在步骤s45中驾驶辅助ecu10计算出返回先前车道目标轨迹函数之后,驾驶辅助ecu10使处理进行至步骤s46。

另外,在修改3中,在车道变更的后期部分中检测到靠近车辆的情况下,可以快速地减小自身车辆的偏航角。

修改4

在该实施方式中,在转向辅助控制状态被设定为lca靠近警告控制状态的情况下,同时开始用于碰撞避免的向驾驶员发出警告(s42)和转向辅助(s42、s43)。代替地,可以首先执行对驾驶员的警告,并且可以提示驾驶员执行方向盘操作。之后,在自身车辆与其他车辆之间的靠近程度进一步变高的情况下,可以结束lca,并且可以开始lca靠近警告控制。

图17示出了转向辅助控制程序的修改(修改部分)。当在步骤s19中驾驶辅助ecu10确定“车辆正在靠近”时(s19:否),在步骤s60中驾驶辅助ecu10向驾驶员发出警告。随后,在步骤s61中,驾驶辅助ecu10确定开始lca靠近警告控制的条件是否满足。在这种情况下,驾驶辅助ecu10确定碰撞时间ttc是否小于阈值ttcsteer。例如,在步骤s19中,阈值ttcsteer被设定为比后期部分阈值ttc2小的值。在碰撞时间ttc等于或大于阈值ttcsteer的情况下,驾驶辅助ecu10使处理进行到步骤s20。另一方面,在碰撞时间ttc小于阈值ttcsteer的情况下,驾驶辅助ecu10使处理进行到步骤s40。在修改中,可以进一步增加便利性。

以上已经描述了根据该实施方式和修改的转向辅助系统。然而,本发明不限于该实施方式和修改,并且可以在不脱离本发明的精神的情况下进行各种改变。

例如,在上述实施方式中,在lca靠近警告控制状态中,最终目标横向位置被设定为先前车道的中央位置。然而,最终目标横向位置并不总是需要被设定为先前车道的中央位置,并且例如可以被设定为先前车道中的任意横向位置。

另外,在上述实施方式中,可以基于由相机传感器12检测到的横向偏差dy来执行车道变更的前期部分和后期部分的确定,但是替代地,可以基于从lca开始所经过的时间来执行。例如,可以将自身车辆的横向位置到达具体位置的时间(从lca开始所经过的时间)设定为确定时间,并且可以基于从lca开始的经过时间是否已经到达确定时间来确定车道变更的进展状况是前期部分还是后期部分。

在上述实施方式中,lca的执行基于转向辅助控制状态是lta开启状态(lta正被执行的状态)的前提,但该前提不总是必需的。另外,acc正被执行的前提不是必需的。另外,在本实施方式中,在自身车辆所行驶的道路为高速公路的条件下执行lca。然而,并不总是需要提供该条件。

在上述实施方式中,通过相机传感器12识别车道。然而,可以由导航ecu70检测自身车辆相对于车道的位置关系。

在碰撞避免辅助控制被执行之后,可以适当地执行辅助用于将自身车辆移动到期望位置的转向操作的另一转向辅助控制。

偏航角的减小是指偏航角的绝对值的减小。在以紧急速度减小偏航角的情况下,例如,可以控制转向,使得偏航角减小,具有在转向辅助系统中允许最大转向角。另外,例如,通过使用车轮的制动力来控制自身车辆的方向,可以减小偏航角。“以比通过返回中央辅助控制改变偏航角的速度更高的紧急速度的减少”是指以紧急速度减小,该紧急速度比通过返回中央辅助控制改变偏航角的速度例如相对于平均速度而不是指在某个时间内的瞬时速度高。因此,可用在短时间内降低作为自身车辆在车道宽度方向上的速度的横向速度。当车道变更辅助控制开始时,偏航角增大以使自身车辆朝向目标车道行驶。碰撞回避辅助控制控制转向,使得由车道变更辅助控制增加的偏航角快速(以紧急速度)返回到在紧接变道辅助控制的开始之前的偏航角。

在执行车道跟踪辅助控制的同时,例如,在车道宽度方向上的常规位置可以是车道宽度方向上的中央位置。当车道变更辅助控制开始时,估计偏航角是接近于零的值。

目标曲率的变化对应于转向角的变化,并且可以被视为偏航角的变化。这意味着可以通过控制转向来调整偏航角至接近于在紧接车道变更辅助控制的开始之前的值的值以将随着时间改变的目标曲率的从车道变更辅助控制开始的积分值调整为零。因此,计算与目标曲率的从车道变更辅助控制开始到碰撞回避辅助控制开始的积分值相对应的值,并且计算基于与计算出的积分值对应的值的目标受控变量。然后,基于目标受控变量来控制转向。例如,可以基于由反转目标曲率的积分值的符号而得到的值来计算目标受控变量。目标曲率的积分值可以通过对目标曲率进行积分来评估,并且目标曲率的积分值可以例如通过计算由当车道变更辅助控制停止时自身车辆的横向速度(可以采用用于控制的目标横向速度)除以车速的平方所得到的值来计算。在紧接车道变更辅助控制的开始之前的偏航角是接近于零的值。因此,可以在短时间内将自身车辆的方向调整为接近车道延伸方向的方向。

可以通过基于车道信息检测自身车辆相对于车道的相对位置来执行进展状况的检测以及前期部分和后期部分的确定,或者可以通过基于从车道变更辅助控制开始所经过的时间估计自身车辆相对于车道的相对位置来执行。

另外,即使在检测到靠近车辆并且当自身车辆位于先前车道上时开始返回中央辅助控制的情况下,偏航角也不会立即变为接近零的值(即,存在控制延迟等),因此,自身车辆在一定程度上沿车道变更方向行驶。即,在返回中央辅助控制开始时,自身车辆的横向位置在车道变更方向上过冲。因此,可以在预先预测过冲量(当自身车辆在车道变更方向上移动时的横向移动距离)的同时执行前期部分和后期部分的确定。即,在自身车辆在车道变更侧的侧部到达先前车道与目标车道的边界之前,可以将车道变更的进展状况从前期部分提前切换到后期部分。

随着自身车辆在车道宽度方向上的速度越高,由于返回中央辅助控制的延迟而引起的过冲越大。因此,确定位置可以被设定成使得随着自身车辆在车辆宽度方向上的速度越高,边界与确定位置之间的距离越大。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1