中立点检测装置以及转向操纵控制系统的制作方法

本申请主张于2016年11月9日申请的日本申请第2016－218657号的优先权，并在此引用其全部内容。

本发明涉及应用于转向操纵控制系统的中立点检测装置。

背景技术：

以往，进行了检知描绘在道路上的行驶车道线，并以车辆不从车道脱离的方式控制转向操纵装置的车道脱离抑制控制。在该控制中，为了控制车辆沿着道路的曲率，利用转向操纵角传感器检测转向操纵装置的转向操纵角，并以转向操纵角成为目标值的方式进行反馈控制。

在像这样进行反馈控制的基础上转向操纵角传感器的中立点偏移的情况下，即在转向操纵角传感器的检测值与实际的转向操纵角偏移的情况下，担心以相对于道路的曲率成为过度的转向操纵角的方式进行控制，或者相对于道路的曲率成为过小的转向操纵角。

作为解决这样的课题的技术，有专利文献1所记载的中立点学习装置。在专利文献1所记载的中立点学习装置中，在横摆率传感器的检测值表示车辆处于前进的情况下，将转向操纵角传感器的检测值作为转向操纵角传感器的中立点。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：专利第3206532号

在专利文献1记载的中立点学习装置中，像在车道变更时等反复进行转向操纵操作那样的情况下，有尽管实际上进行转向操纵操作，但横摆率传感器的检测值暂时表示前进状态的情况。因此，转向操纵角传感器的中立点的检测精度降低。另外，横摆率传感器的检测值根据车辆的加减速状态、路面状况等而变化，所以即使横摆率传感器的检测值表示前进状态，车辆实际上也不一定前进。也就是说，在判定转向操纵角传感器的中立点时担心会产生误差。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供能够高精度地检测转向操纵角传感器的中立点的中立点检测装置。

本发明涉及的中立点检测装置应用于转向操纵控制系统，该转向操纵控制系统搭载于车辆，通过转向操纵角传感器获取所述车辆的转向操纵装置的转向操纵角作为检测值，并根据该检测值控制所述转向操纵装置，该中立点检测装置包括：直线判定部，判定所述车辆行驶的道路是否为直线；前进判定部，判定所述车辆是否沿着所述道路前进；转向操纵角获取部，获取所述转向操纵角传感器的检测值；以及检测部，在所述直线判定部判定所述道路为直线且所述前进判定部判定所述车辆沿着所述道路前进的情况下，基于所述转向操纵角获取部获取到的所述检测值，检测所述转向操纵角传感器的中立点。

在即使车辆行驶的道路为直线，车辆也未沿着道路前进的情况下，车道变更的中途，或者横穿道路那样的进行伴随转向操纵操作的驾驶的情况较多，而在求解转向操纵角传感器的中立点的基础上，转向操纵角传感器的检测值不稳定。另外，在道路为曲线的情况下，难以高精度地求出道路的曲率，并且，道路与车辆的相对角度的检知精度较低，所以难以进行车辆是否沿着道路行驶的判定。对于这点，在上述构成中，在道路为直线的情况下进行转向操纵角传感器的中立点的判定，所以能够高精度地进行车辆是否沿着道路前进的判定。而且，在车辆沿着该道路前进的情况下进行转向操纵角传感器的中立点的判定，所以能够在车辆不进行伴随转向操纵操作的行驶的情况下，进行转向操纵角传感器的中立点的判定。因此，能够进一步高精度地求出转向操纵角传感器的中立点。

附图说明

通过参照附图下述的详细的记述，本发明的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。该附图是，

图1是表示转向操纵控制系统的构成的图。

图2是表示车辆在道路的直线区间沿着道路行驶的情况的图。

图3示出图2的情况下的转向操纵角传感器的检测值，图3的(a)是没有误差的情况，图3的(b)是有误差的情况。

图4是表示车辆在道路的曲线区间沿着道路行驶的情况下的图。

图5示出图4的情况下的转向操纵角传感器的检测值，图5的(a)是没有误差的情况，图5的(b)是有误差的情况，

图6是表示道路为直线且车辆沿着道路处于行驶的情况的图，

图7是表示道路为直线且车辆未沿着道路处于行驶的情况的图，

图8是表示道路为曲线且车辆沿着道路处于行驶的情况的图，

图9是表示道路为曲线且车辆未沿着道路处于行驶的情况的图，

图10是表示中立点检测装置执行的处理的流程图。

具体实施方式

＜实施方式＞

本实施方式所涉及的具有中立点检测装置的转向操纵控制系统被搭载于车辆，并控制车辆的转向操纵装置。

如图1所示，转向操纵控制系统构成为包括中立点检测装置10、各种传感器装置21～23、以及转向操纵控制装置30。作为各种传感器装置，具备转向操纵角传感器21、拍摄装置22、以及车速传感器23。

转向操纵角传感器21安装在车辆的车厢内设置的方向盘的旋转轴，以检测该旋转轴的距离中立点θ0的旋转角作为转向操纵角θ。

拍摄装置22是ccd(电荷耦合器件)照相机、cmos(互补金属氧化物半导体)图像传感器、近红外线照相机等。拍摄装置22拍摄包含本车的行驶道路的周边环境，并生成表示该拍摄到的图像的图像数据。该拍摄装置22安装在车辆的车宽方向中央的规定高度，从俯瞰视点朝向车辆前方拍摄以规定的拍摄角度范围扩展的区域。

车速传感器23设置在将动力传递到车辆的车轮的旋转轴，并基于该旋转轴的旋转速度，计算车辆的速度亦即车速v。

转向操纵控制装置30使用转向操纵角传感器21的检测值，控制转向操纵装置。具体而言，在对转向操纵控制装置30输入车辆的前轮的角度的目标值，并计算与当前的前轮的角度之差。目标值是车辆沿着道路行驶所需要的角度，且是将从车速传感器23获取的车速v、曲率c作为变量求出的值。通过将转向操纵角θ除以总传动比求出当前的前轮的角度。

计算前轮的角度的目标值与当前的前轮的角度之差作为误差量，并根据该误差量，计算控制转向操纵装置所使用的反馈控制量。该反馈控制量是误差量的绝对值越大而越大的值，进行使转向操纵装置向使误差量接近零的方向旋转的控制。

此外，在通过转向操纵控制装置30控制转向操纵装置的基础上若通过转向操纵角传感器21检测出的转向操纵角θ与实际的转向操纵角之间产生偏差，则有即使进行反馈控制，前轮的角度的目标值与当前的前轮的角度之差也不收敛的情况。因此，在进行了反馈控制的情况下，作为能使前轮的角度的目标值与当前的前轮的角度之差充分地收敛的值，预先决定允许误差。例如在转向操纵角θ的值作为3°规定该允许误差。另外，也可以不针对转向操纵角θ的值规定，而针对前轮角规定该允许误差。

这样在转向操纵控制装置30控制转向操纵装置的基础上如果产生若转向操纵角传感器21的中立点θ0产生偏移，则有时难以控制转向操纵装置使车辆沿着行驶车道线行驶。

首先，如图2所示，对在道路上描绘的一对行驶车道线51、52为直线，车辆40沿着被该行驶车道线51、52划分的道路行驶情况进行说明。在转向操纵角传感器21的中立点θ0未产生偏移的情况下，即在中立点θ0为0°的情况下，如图3的(a)所示，转向操纵角θ被检测为0°。另一方面，在转向操纵角传感器21的中立点θ0产生偏移的情况下，例如在中立点θ0为20度的情况下，如图3的(b)所示，转向操纵角θ检测被为20°。

如图4所示，若在道路上描绘的一对行驶车道线51、52为曲线且车辆40沿着被该行驶车道线51、52划分的道路行驶，则根据道路的曲率c和车速v操作转向操纵装置。转向操纵角传感器21检测到的转向操纵角θ在转向操纵角传感器21的中立点θ0未产生偏移的情况下，即在中立点θ0为0°的情况下，如图5的(a)所示，转向操纵角θ被检测为45°。另一方面，在转向操纵角传感器21的中立点θ0产生偏移的情况下，例如在中立点θ0为20度的情况下，如图5的(b)所示，转向操纵角θ被检测为65°。

如以上说明的那样，在中立点θ0偏移的情况下，既有转向操纵角传感器21的检测值比实际的转向操纵角θ大的情况，也有比其小的情况。若转向操纵角传感器21的检测值比实际的转向操纵角θ大，则在进行操作装置的控制的基础上，难以达到需要的转向操纵角θ。另一方面，若转向操纵角传感器21的检测值比实际的转向操纵角θ小，则在进行转向操纵装置的控制的基础上，担心会成为比需要的转向操纵角θ大的转向操纵角θ。

因此，本实施方式涉及的转向操纵控制系统具备的中立点检测装置10检测中立点θ0，转向操纵控制装置30使用该中立点θ0的值进行控制。返回到图1的说明，中立点检测装置10具备直线判定部11以及前进判定部12。

直线判定部11判定车辆行驶的道路是否为直线。具体而言，基于从拍摄装置22获取到的图像的水平方向上的亮度变化率等，从图像数据提取作为车道线的候补的边缘点。对该提取出的边缘点进行哈夫变换，通过连接特征点识别车道线的形状，并将其作为车道线信息。然后，在识别出一对车道线的情况下，基于识别出的车道线信息求出与车道线的形状近似的圆弧的曲率半径r。然后，取该曲率半径的倒数，计算曲率c。此时，在求解曲率c的基础上，对一对车道线分别求出曲率c，并将其平均值作为道路的曲率c即可。

若像这样计算出曲率c，则判定曲率c是否比曲率阈值cth小。该曲率阈值cth是在车辆在曲率c为曲率阈值cth的道路上行驶的情况下，转向操纵角θ比允许误差小的值。直线判定部11在曲率c比曲率阈值cth小的情况下，判定为满足检测转向操纵角传感器21的中立点θ0的条件。

前进判定部12判定车辆40是否沿着道路前进。首先，为了计算车辆40的行进方向41与行驶车道线51、52所成的角度计算从拍摄装置22获取到的图像中的左右方向的中心线与行驶车道线51、52的角度。接着，将该角度换算为车辆40的行进方向41与行驶车道线51、52所成的角度然后，对从车速传感器23获取到的车速v乘以角度的正弦，计算向与道路正交的方向的速度亦即横向速度vy。此外，通过对车速v乘以角度的余弦求出向沿着道路的方向的速度亦即纵向速度vx。

前进判定部12对像这样计算出的横向速度vy、和速度阈值vyth进行比较。该速度阈值vyth是基于车辆40的行进方向41与行驶车道线51、52所成的角度比允许误差小的横向速度vy决定的值。即，从车速传感器23获取到的车速v的值越大，速度阈值vyth的值也越大。前进判定部12在横向速度vy比速度阈值vyth小的情况下，判定为满足检测转向操纵角传感器21的中立点θ0的条件。

图6示出直线判定部11判定出道路为直线，且前进判定部12判定为车辆40沿着道路前进的情况。此时，为了使车辆40沿着道路而使转向操纵装置工作，所以可以说是在检测转向操纵角传感器21的中立点θ0这方面较优选的场景。如图6所示，若车辆40沿着道路行驶，则纵向速度vx与车速v大致相等，横向速度vy取为接近零的值。即，横向速度vy比速度阈值vyth小，而前进判定部12判定为车辆40沿着道路前进。判定为满足检测中立点的条件。

图7示出直线判定部11判定出道路为直线且前进判定部12判定为车辆40未沿着道路前进的情况。对于图7所示那样的车辆40不沿着道路行驶的场景来说，例如在车道变更的中途，或者进行横穿道路那样的伴随转向操纵装置的操作的行驶的情况较多。即，在检测转向操纵角传感器21的中立点θ0的基础上，进行不优选的操作的可能性较高。如图7所示，若车辆40未沿着道路行驶，则车辆40与行驶车道线52的角度越小纵向速度vx越小，车辆40与行驶车道线52的角度越大横向速度vy越大。若横向速度vy比速度阈值vyth小，则前进判定部12判定为车辆40未沿着道路前进。

图8示出直线判定部11判定出道路不为直线且前进判定部12判定为车辆40沿着道路前进的情况。在道路不为直线的情况下，由于从俯瞰视点拍摄在道路描绘的行驶车道线51、52，所以难以高精度地进行曲率c的计算，另外，也有道路的曲率c不恒定的情况。即，也有计算出的曲率c与实际的曲率c产生差的可能性。除此之外，在求解转向操纵角传感器21的中立点θ0的基础上，需要判定车辆40是否沿着道路行驶，但在道路为曲线的情况下，难以高精度地求出车辆40与行驶车道线51、52的角度因此，在道路的曲率c比曲率阈值cth大的情况下，判定为不满足检测转向操纵角传感器21的中立点θ0的条件。

图9示出直线判定部11判定出道路为曲线，且前进判定部12判定为车辆40未沿着道路前进的情况。该情况下，车辆40在车道变更的中途，或者横穿道路。另外，难以高精度地求出道路的曲率c，车辆40与行驶车道线51、52的角度的精度也降低。因此，判定为不满足检测转向操纵角传感器21的中立点θ0的条件。

返回到图1的说明，转向操纵角获取部13每隔规定时间获取转向操纵角传感器21的检测值亦即转向操纵角θ，并将获取到的转向操纵角θ发送给中立点检测部14。中立点检测部14在直线判定部11判定出道路为直线且前进判定部12判定为车辆40沿着道路行驶的情况下，基于从转向操纵角获取部13获取到的转向操纵角θ，求出转向操纵角传感器21的中立点θ0。在求解该中立点θ0的基础上，既可以在规定期间，暂时存储检测出的转向操纵角θ的值并将检测出的转向操纵角θ的值的平均值作为中立点θ0，也可以将转向操纵角θ的瞬时值作为中立点θ0。然后，使检测出的中立点θ0的值存储于未图示的存储装置，并将中立点θ0的值发送给转向操纵角修正部15。

在转向操纵角修正部15中，从转向操纵角获取部13获取转向操纵角θ的值，并且从中立点检测部14获取转向操纵角传感器21的中立点θ0的值。然后，通过从转向操纵角θ减去中立点θ0，得到转向操纵角θ的修正值。得到的修正值被输入转向操纵控制装置30，转向操纵控制装置30使用该修正值进行转向操纵装置的反馈控制。

此外，也可以代替将转向操纵角修正部15设置于中立点检测装置10，而设置于转向操纵控制装置30。

参照图10的流程图对以上说明的中立点检测装置10执行的一系列的处理进行说明。每隔规定的控制周期反复执行图10的流程图所涉及的处理。

首先，在步骤s101中从拍摄装置22获取道路图像，在步骤s102中从车速传感器23获取车速v。接着在步骤s103中，基于获取到的道路图像计算道路的曲率c。在步骤s104中，计算车辆40的横向速度vy。具体而言，通过对车速v乘以车辆40的行进方向41与行驶车道线51、52所成的角度的正弦，计算横向速度vy。

若求出曲率c以及横向速度vy，则进入步骤s105，判定曲率c是否比曲率阈值cth小。在步骤s105进行了肯定判定的情况下，即在曲率c比曲率阈值cth小的情况下，进入步骤s106。在步骤s106中，判定横向速度vy是否比速度阈值vyth小。在步骤s106进行了肯定判定的情况下，即在横向速度vy比速度阈值vyth小的情况下，进入步骤s107。在步骤s107中，对计数器值t进行加法运算，接着在步骤s108中，判定计数器值t是否达到最大值tmax。在步骤s108中进行了否定判定的情况下，即在计数器值t未达到最大值tmax的情况下，直接结束一系列的处理。另一方面，在步骤s108进行了肯定判定的情况下，即在计数器值t达到最大值tmax的情况下，进入步骤s109。

在步骤s109中，使通过转向操纵角传感器21检测出的转向操纵角θ的值作为中立点θ0存储于存储装置。在该步骤s109的处理中，也可以在规定期间，例如在从计数器值t的计数开始到计数器值t达到最大值tmax为止的期间，暂时存储检测出的转向操纵角θ的值，并将检测出的转向操纵角θ的值的平均值作为中立点θ0。然后，进入步骤s110，将计数器值t复位，并结束一系列的处理。

另外，在步骤s105进行了否定判定的情况下、以及在步骤s106进行了否定判定的情况下，也进入步骤s110，将计数器值t复位，并结束一系列的处理。

另一方面，也可以在步骤s105以及步骤s106进行了否定判定的情况下，并不立即进入步骤s110，而在规定周期持续了否定判定的情况下，进入步骤s110。

根据上述构成，本实施方式所涉及的中立点检测装置10发挥以下的效果。

·在即使车辆40行驶的道路为直线，而车辆40也未沿着道路前进的情况下，车道变更的中途，或者横穿道路那样的进行伴随转向操纵操作的驾驶的情况较多，而在求解转向操纵角传感器21的中立点θ0的基础上，转向操纵角传感器21的检测值不稳定。另外，在道路为曲线的情况下，难以高精度地求出道路的曲率c，并且，道路与车辆40的相对角度的检知精度变低，所以难以进行车辆40是否沿着道路行驶的判定。对于这一点，在本实施方式中，在道路为直线的情况下进行转向操纵角传感器21的中立点θ0的判定，所以能够高精度地进行车辆40是否沿着道路前进的判定。而且，在车辆40沿着该道路前进的情况下进行转向操纵角传感器21的中立点θ0的判定，所以能够在车辆40进行不伴随转向操纵操作的行驶的情况下，进行转向操纵角传感器21的中立点θ0的判定。因此，能够进一步高精度地求出转向操纵角传感器21的中立点θ0。

·作为曲率阈值cth，使用在上述车辆在曲率c为曲率阈值cth的道路上行驶的情况下转向操纵角θ比允许误差小的值，所以即使基于曲率c比曲率阈值cth小并且曲率c不为零的道路进行了转向操纵角θ的中立点θ0的判定，也能够使中立点θ0比允许误差小。

·在判定道路是否为直线的基础上，判定曲率c是否比曲率阈值cth小，所以能够增加中立点θ0的获取机会。

·作为速度阈值vyth，使用车辆40的行进方向41与道路所成的角度比允许误差小的值，所以即使在横向速度vy比速度阈值vyth小并且横向速度vy不为零的情况下进行了转向操纵角θ的中立点θ0的判定，也能够使中立点θ0比允许误差小。

·在判定车辆40是否沿着道路前进的基础上，判定横向速度vy是否比速度阈值vyth小，所以能够增加中立点θ0的获取机会。

＜变形例＞

·在实施方式中，检测一对行驶车道线51、52进行道路是否为直线的判定。对于这点，也可以检测一条行驶车道线来进行道路是否为直线的判定。该情况下，若车辆40过于远离行驶车道线，则难以进行车辆40是否以沿着该行驶车道线的方式进行行驶的判定。因此，在车辆40与行驶车道线的横向的距离在规定距离以内的情况下，进行该行驶车道线是否为直线的判定、以及车辆40是否沿着行驶车道线前进的判定即可。

·在实施方式中，检测一对行驶车道线51、52求出道路的曲率c。对于这点，也可以检测设置在道边的护栏等结构物、道路与路肩或者人行道等的阶梯差等，并判定结构物、阶梯差等的车辆40侧的端部是否构成直线。另外，该情况下，也可以代替利用拍摄装置22检测结构物、阶梯差，而利用雷达装置等检测结构物、阶梯差。

·在实施方式中，检测一对行驶车道线51、52来求出道路的曲率c。对于这点，也可以使用车辆40具备的导航装置等所存储的地图数据所包含的道路的曲率c，进行道路是否为直线的判定。

·也可以使用根据gps信号等获取到的车辆40的位置信息、和存储于导航装置等的地图数据，进行车辆40是否沿着道路前进的判定。

·在实施方式中，通过判定横向速度vy是否比速度阈值vyth小，来判定车辆40是否沿着道路前进。对于这点，也可以通过判定车辆40的行进方向41与行驶车道线51、52所成的角度是否比角度阈值小，来判定车辆40是否沿着道路前进。

·在实施方式中，直线判定部11基于曲率c判定道路是否为直线。对于这点，也可以基于曲率c的倒数亦即曲率半径r判定道路是否为直线。该情况下，只要在曲率半径r比曲率半径阈值rth大的情况下，判定为道路为直线即可。此外，曲率半径阈值rth与曲率c同样地是基于转向操纵控制中的允许误差决定的值。

本发明依照实施例进行了记述，但应该理解本发明并不限定于该实施例、结构。本发明也包含各种变形例、同等范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、以及在它们中包含仅一要素、其以上或其以下的其它组合、方式也在本发明的范畴、思想范围内。