前方车辆选择设备的制作方法

前方车辆选择设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种前方车辆选择设备。前方车辆选择设备估计自身车辆正在行驶的道路的曲率，检测自身车辆的前方对象，并确定关于自身车辆的相对位置。基于该曲率和该相对位置，确定自身车道概率瞬时值。该瞬时值是前方对象出现在与自身车辆相同的车道中的概率。通过对瞬时值进行滤波计算来确定自身车道概率。基于自身车道概率来选择前方车辆。计算自身车辆到达前方对象的检测位置所需的车辆间时间。基于车辆间时间来改变滤波计算的特性，使得自身车道瞬时值的影响随着车辆间时间减小而增大。
【专利说明】前方车辆选择设备

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于选择在自身车辆前方行驶的车辆（前方车辆）的技术。

【背景技术】
[0002] 作为用于减轻置于正在驾驶车辆的驾驶员身上的操作负担的技术，车辆间控制设 备是公知的。车辆间控制设备检测正在自身车辆的前方行驶的车辆（前方车辆）。车辆间 控制设备对车辆速度等进行控制，以保持自身车辆和前方车辆之间的一定距离，使得自身 车辆能够自动地跟踪前方车辆。
[0003] 在这种类型的设备中，基于自身车辆的横摆角速度和车辆速度来确定自身车辆正 在行驶的道路的估计曲率半径。另外，使用雷达设备等来检测出现在自身车辆的前方的车 辆的位置。基于估计曲率半径和前方车辆的位置，针对每个检测到的前方车辆来确定自身 车道概率。自身车道概率表示该车辆出现在与自身车辆的估计行驶道路相同的车道中的概 率。基于自身车道概率来执行前方车辆的选择和选择的取消。
[0004] 然而，因为横摆角速度的检测值发生变化，所以针对估计曲率半径的计算结果也 发生变化。因此，为了抑制由变化导致的影响，对自身车道概率执行滤波计算。
[0005] 此外，在近距离处，优选地，滤波是弱的以保证响应性，使得关于并道车辆等能够 快速做出响应。然而，在远距离处，基于估计曲率半径确定的估计行驶道路的错误增加。当 自身车道概率的值显著改变时，伴随发生如下现象：前方车辆被频繁地设置和取消。因此， 优选地，滤波是强的以确保自身车道概率的稳定性。因此，滤波系数也取决于车辆间距离而 改变（例如，参照JP-B-3427815)。
[0006] 然而，驾驶员感觉车辆间距离是远还是近取决于车辆速度而不同。因此，在基于车 辆间距离来改变滤波特性的常规方法中，问题在于不能每个车辆速度下实现合适的滤波特 性。
[0007] 换言之，当滤波被设置为在80m(米）的车辆间距离附近变得更强时，该设置适合 于低速巡航期间驾驶员的感觉。然而，在高速巡航期间滤波增强的定时太早。因此，在高速 巡航期间驾驶员感觉到要求响应性的并道车辆的检测变得很慢。


【发明内容】

[0008] 因此期望提供如下技术：无论车辆速度如何，在适合于驾驶员的感觉的定时选择 前方车辆。
[0009] 示例性实施例提供了前方车辆选择设备，其包括曲率估计装置、对象位置检测装 置、瞬时概率计算装置、滤波计算装置、前方车辆选择装置、车辆间时间计算装置和滤波特 性设置装置。
[0010] 曲率估计装置估计自身车辆正在行驶的行驶道路的曲率。对象位置检测装置检测 前方对象。前方对象是出现在自身车辆前方的对象。对象位置检测装置针对每个前方对象 确定关于自身车辆的相对位置。瞬时概率计算装置基于由曲率估计装置估计的估计曲率 和由对象位置检测装置确定的相对位置，针对每个前方对象重复地确定自身车道概率瞬时 值。自身车道概率瞬时值是前方对象出现在与自身车辆相同的车道的概率的瞬时值。滤波 计算装置通过对由瞬时概率计算装置计算的自身车道概率瞬时值执行滤波计算来确定自 身车道概率。前方车辆选择装置基于由滤波计算装置确定的自身车道概率来选择前方车 辆。
[0011] 车辆间时间计算装置针对每个前方对象计算车辆间时间。车辆间时间表示自身车 辆到达前方对象的检测位置所需的时间。基于由车辆间时间计算装置确定的车辆间时间， 滤波特性设置装置改变滤波计算的特性，使得自身车道瞬时值的影响随着车辆间时间减小 而增大。
[0012] 在如上所述配置的本发明的前方车辆选择设备中，滤波计算的特性基于车辆间时 间而改变。因此，能够实现以下滤波计算：该滤波计算考虑取决于自身车辆速度而改变的各 种特性（例如，估计曲率半径的特性）。因此，在所有车辆速度下（换言之，无论车辆速度如 何），都能够在适合于驾驶员的感觉的定时选择前方车辆。
[0013] 另外，除上述前方车辆选择设备之外，还可以通过各种实施例来实现本发明。例 如，本发明可以由前方车辆选择设备作为其构成元件的系统来实现，或者由能够使计算机 用作配置前方车辆选择设备的每个装置的程序来实现。

【专利附图】

【附图说明】
[0014] 在附图中：
[0015] 图1是示出了包括适用于根据实施例的前方车辆选择设备的车辆间控制器的车 辆间控制系统的整体配置的框图；
[0016] 图2是由图1所示的车辆间控制器执行的前方车辆选择处理的流程图；
[0017] 图3是示出了用于在图2所示的步骤S160处根据车辆间时间来计算滤波常数的 滤波常数表的细节的图；
[0018] 图4是示出了在由图1所示的车辆间控制器执行的滤波处理前后自身车道概率的 改变的图；
[0019] 图5是该实施例中通过使滤波常数取决于车辆间时间来改变而实现的说明图效 果；以及
[0020] 图6是示出了图1所示的车辆间控制器的功能配置的框图。

【具体实施方式】
[0021] 在下文中将参照附图对应用本发明的实施例进行描述。
[0022] 如图1所示，车辆间控制系统1安装在汽车中。车辆间控制系统1对车辆速度进 行控制，以将到行驶在自身车辆的前方的车辆（前方车辆）的车辆间距离保持在合适的距 离。
[0023] 主要通过用作根据实施例的前方车辆选择设备的车辆间控制器4来配置车辆间 控制系统1。车辆间控制系统1还包括传感器组2、开关组3和电子控制单元（E⑶）组5。 传感器组2包括用于检测车辆周围的情况以及车辆的行为和状态的各种传感器。开关组3 包括用于将指令输入到车辆间控制器4的各种开关。ECU组5基于来自车辆间控制器4的 命令而执行各种控制操作。
[0024] 传感器组2至少包括雷达传感器21、横摆角速度传感器22、轮速传感器23和转向 传感器24。
[0025] 雷达传感器21朝自身车辆的前方区域输出激光，以便扫描预定角度范围。雷达传 感器21还检测激光的反射光。雷达传感器21基于激光到达对象并从对象返回所需的时间 量来确定距反射了激光的该对象的距离。另外，雷达传感器21基于当检测到反射光时激光 照射的方向来确定对象出现的方向。雷达传感器21不限于使用激光的雷达传感器。雷达 传感器21可以使用毫米波段或毫微米（micro-millimeter)波段无线电波、超声波等。
[0026] 横摆角速度传感器22基于车辆的横摆角速度而输出信号。
[0027] 轮速传感器23被附接至左前轮、右前轮、左后轮和右后轮中的每个轮上。每个轮 速传感器23输出脉冲信号，该脉冲信号具有在取决于轮轴的旋转的每个预定角度处形成 的边缘（脉冲边缘）。换言之，轮速传感器23输出具有基于轮轴的旋转速度的脉冲间隔的 脉冲信号。
[0028] 转向传感器24基于转向盘的相对转向角（转向角的改变量）或转向盘的绝对转 向角（参照当车辆直线向前行驶时的转向位置的实际转向角）而输出信号。
[0029] 开关组3至少包括控制许可开关31和控制模式选择开关32。
[0030] 控制许可开关31用于输入是否许可执行自适应巡航控制（ACC)。ACC是如下的已 知控制操作：当未出现前方车辆时，该控制操作使车辆能够以预定的设置速度行驶。ACC执 行如下的跟踪巡航：其中，当出现前方车辆时，保持预定的车辆间距离。
[0031] 控制模式选择开关32用于选择ACC控制模式。
[0032] E⑶组5至少包括引擎E⑶51、制动E⑶52和仪表E⑶53。
[0033] 引擎E⑶51控制引擎启动/停止、燃料喷射量、点火定时等。引擎E⑶51包括中 央处理单元（CPU)、只读存储器（ROM)、随机存取存储器（RAM)等。具体地，引擎E⑶51基 于来自用于检测加速器踏板的压下量的传感器的检测值而控制节流阀ACT。节流阀ACT是 用于打开和关闭设置在进气管中的节流阀的致动器（actuator)。另外，引擎ECU 51基于来 自车辆间控制器4的指令来控制节流阀ACT以增加和减小内燃机的驱动力。
[0034] 制动E⑶52控制自身车辆的制动。制动E⑶52包括CPU、ROM、RAM等。具体地， 制动ECU 52基于来自用于检测制动踏板的压下量的传感器的检测值来控制制动ACT。制 动ACT是用于打开和关闭设置在液压制动回路中的增压调节阀和减压调节阀的致动器。另 夕卜，制动ECU 52基于来自车辆间控制器4的指令来控制制动ACT以增大和减小自身车辆的 制动力。
[0035] 仪表E⑶53基于来自包括车辆间控制器4的车辆的每个单元的指令，执行设置在 车辆中的仪表显示器的显示控制。仪表E⑶53包括CPU、ROM、RAM等。具体地，仪表E⑶ 53在仪表显示器中显示车辆速度、引擎旋转速度、以及由车辆间控制器4执行的控制的控 制模式和执行状态。
[0036] 主要通过包括CPU、ROM、RAM等的已知微型计算机来配置车辆间控制器4。另外， 车辆间控制器4包括检测电路、模拟/数字（A/D)转换电路、输入/输出（1/0)接口、通信 电路等。检测电路和A/D转换电路检测从传感器组2输出的信号，并且将信号转换为数字 值。1/0接口接收来自开关组3的输入。通信电路与ECU组5进行通信。这些硬件配置是 常见的。因此，省略其详细描述。
[0037] 在车辆间控制器4中，CPU执行预先存储在存储器（例如，ROM)中的一个或更多 个程序，以执行如下面所详细描述的预定的前方车辆确定处理。因此，如图6所示，车辆间 控制器4能够用作前方车辆选择设备，该前方车辆选择设备包括：曲率估计单元41 (相当 于曲率估计装置）、对象位置检测单元42 (相当于对象位置检测装置）、瞬时概率计算单元 43 (相当于瞬时概率计算装置）、滤波计算单元44 (相当于滤波计算装置）、前方车辆选择单 元45 (相当于前方车辆选择装置）、车辆间时间计算单元46 (相当于车辆间时间计算装置） 和滤波特性设置单元47 (相当于滤波特性设置装置）。
[0038] 当控制许可开关31许可ACC时，车辆间控制器4周期性地（例如每IOOms (毫秒）） 执行前方车辆确定处理。另外，车辆间控制器4执行由控制模式选择开关32使用前方车辆 确定处理的确定结果来选择的车辆间控制处理。
[0039] 在这些处理当中，在车辆间控制处理中，车辆间控制器4 一般通过将增大和减小 加速器操作量的指令输出到引擎ECU 51来控制车辆速度。当使用加速器操作量不能支持 控制时，车辆间控制器4通过将制动命令输出到制动ECU 52来限制车辆速度。另外，车辆 间控制器4将各条ACC相关显示信息以及当满足预定条件时用于产生警报的命令输出到仪 表 ECU53。
[0040] 此处，将参照图2所示的流程图对由车辆间控制器4执行的前方车辆确定处理的 细节进行描述。在实施例中，使车辆间控制器4的CPU能够执行图2所示的前方车辆确定 处理的程序被预先存储在车辆间控制器4的存储器（例如，ROM)中。
[0041] 当开始前方车辆确定处理时，首先，在步骤S110,车辆间控制器4加载由雷达传感 器21检测的距离和角测量数据。
[0042] 在随后的步骤S120,车辆间控制器4将所加载的距离和角测量数据从由数据表示 的极坐标系转换至正交坐标系。基于所转换的数据，车辆间控制器4执行对象识别处理以 识别出现在自身车辆前方的对象。在对象识别处理中，车辆间控制器4对距离和角测量数 据进行聚类。然后，车辆间控制器4针对每个簇确定对象的中心位置坐标、对于自身车辆的 相对速度等。本文中所识别的对象在下文中被称为"目标"。车辆间控制器4执行步骤S120 处的处理操作，于是能够用作图6中的对象位置检测单元42。
[0043] 在随后的步骤S130,基于由横摆角速度传感器22检测的横摆角速度Y以及根据 来自轮速传感器23的检测结果计算的自身车辆速度V，根据下面的等式（1)来计算估计的 R。估计的R是自身车辆行驶曲线的曲率半径（曲率的倒数）。车辆间控制器4执行步骤 S130处的处理操作，于是能够用作图6中的曲率估计单元41。
[0044]

【权利要求】
1. 一种前方车辆选择设备，包括： 曲率估计装置，其估计自身车辆正在行驶的行驶道路的曲率； 对象位置检测装置，其检测所述自身车辆的前方对象，并且针对每个前方对象确定关 于所述自身车辆的相对位置； 瞬时概率计算装置，其基于由所述曲率估计装置估计的估计曲率和由所述对象位置检 测装置确定的相对位置，针对每个前方对象重复地确定自身车道概率瞬时值，所述自身车 道概率瞬时值是所述前方对象出现在与所述自身车辆相同的车道中的概率的瞬时值； 滤波计算装置，其通过对由所述瞬时概率计算装置计算的自身车道概率瞬时值执行滤 波计算来确定自身车道概率； 前方车辆选择装置，其基于由所述滤波计算装置确定的自身车道概率来选择前方车 辆； 车辆间时间计算装置，其针对每个前方对象计算车辆间时间，所述车辆间时间表示所 述自身车辆到达所述前方对象的检测位置所需的时间；以及 滤波特性设置装置，其基于由所述车辆间时间计算装置确定的车辆间时间来改变所述 滤波计算的特性，使得所述自身车道瞬时值的影响随着所述车辆间时间减小而增大。
2. 根据权利要求1所述的前方车辆选择设备，其中， 所述滤波计算装置通过下述方式在当前处理周期中确定所述自身车道概率的当前值： 执行所述滤波计算，以使用权重计算（i)所述自身车道概率瞬时值和（ii)由所述滤波计算 装置在先前处理周期中确定的所述自身车道概率的先前值的加权平均；并且所述滤波计算 装置基于所述车辆间时间来改变用于计算所述加权平均的所述权重。
3. 根据权利要求2所述的前方车辆选择设备，其中， 诵讨以下等式夹确宙所沭自身车道概率：
其中： P(t)是在当前处理周期中确定的所述自身车道概率的当前值； P(t-Ι)是在先前处理周期中确定的所述自身车道概率的先前值； 匕是所述自身车道概率瞬时值；以及 α是滤波常数，该滤波常数是用于计算所述加权平均的所述权重。
4. 根据权利要求3所述的前方车辆选择设备，其中： 当所述车辆间时间小于针对近距离的预定第一阈值时，所述滤波常数被设置为上限 值； 当所述车辆间时间大于针对远距离的预定第二阈值时，所述滤波常数被设置为下限 值；以及 当所述车辆间时间大于或等于所述第一阈值并且小于或等于所述第二阈值时，所述滤 波常数被设置为从所述上限值至所述下限值与所述车辆间时间的增大成比例地减小。
5. 根据权利要求4所述的前方车辆选择设备，其中， 通过以下等式来估计所述行驶道路的曲率： ψ w% * 麗Si _ r 其中： R是曲率半径，该曲率半径是所述行驶道路的曲率的倒数； V是所述自身车辆的速度；以及 Y是所述自身车辆的横摆角速度。
6. -种前方车辆选择方法，包括： 估计自身车辆正在行驶的行驶道路的曲率； 检测出现在所述自身车辆前方的对象，并且针对每个前方对象确定关于所述自身车辆 的相对位置； 基于所估计的曲率和所确定的相对位置，针对每个前方对象重复地确定自身车道概率 瞬时值，所述自身车道概率瞬时值是所述前方对象出现在与所述自身车辆相同的车道中的 概率的瞬时值； 通过对所计算的自身车道概率瞬时值执行滤波计算来确定自身车道概率； 基于所确定的自身车道概率来选择前方车辆； 针对每个前方对象计算车辆间时间，所述车辆间时间表示所述自身车辆到达所述前方 对象的检测位置所需的时间；以及 基于所确定的车辆间时间来改变所述滤波计算的特性，使得所述自身车道瞬时值的影 响随着所述车辆间时间减小而增大。
7. 根据权利要求6所述的前方车辆选择方法，其中： 通过下述方式确定当前处理周期中所述自身车道概率的当前值：执行所述滤波计算， 以使用权重计算（i)所述自身车道概率瞬时值和（ii)由滤波计算装置在先前处理周期中 确定的所述自身车道概率的先前值的加权平均；以及 基于所述车辆间时间来改变用于计算所述加权平均的所述权重。
8. 根据权利要求7所述的前方车辆选择方法，其中， 通过以下等式来确定所述自身车道概率：
其中： P(t)是在当前处理周期中确定的所述自身车道概率的当前值； P(t-Ι)是在先前处理周期中确定的所述自身车道概率的先前值； Pc是所述自身车道概率瞬时值；以及 α是滤波常数，该滤波常数是用于计算所述加权平均的所述权重。
9. 根据权利要求8所述的前方车辆选择方法，其中： 当所述车辆间时间小于针对近距离的预定第一阈值时，将所述滤波常数设置为上限 值； 当所述车辆间时间大于针对远距离的预定第二阈值时，将所述滤波常数设置为下限 值；以及 当所述车辆间时间大于或等于所述第一阈值并且小于或等于所述第二阈值时，将所述 滤波常数设置为从所述上限值至所述下限值与所述车辆间时间的增大成比例地减小。
10.根据权利要求9所述的前方车辆选择方法，其中， 通过以下等式来估计所述行驶道路的曲率：
其中： R是曲率半径，该曲率半径是所述行驶道路的曲率的倒数； V是所述自身车辆的速度；以及 Y是所述自身车辆的横摆角速度。
【文档编号】G08G1/16GK104517464SQ201410521277
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】须藤拓真, 胡桃沢仁, 野沢丰史, 波切达也 申请人:株式会社电装