操纵支援装置.pdf

本发明的目的在于提供一种操纵支援装置，该操纵支援装置在转弯入口上加大由操纵控制进行的操纵量，从而能够进行对行驶路的追踪性优异的操纵支援控制。本发明的操纵支援装置是基于车辆行驶的行驶路的形状来计算出操纵目标值，并根据其操纵目标值进行操纵支援的操纵支援装置(1)，其中，判定是否正行驶在行驶路的转弯入口中，在判定为行驶在转弯入口中的情况下，与转弯入口以外的行驶中的情况相比加大操纵目标值的变化。由此，能够加大在转弯入口上的方向盘转动的操纵量，从而能够抑制在转弯口上的方向盘转动的滞后。

1.  一种操纵支援装置，基于车辆行驶的行驶路的形状，计算出操纵目标值，并根据该操纵目标值进行操纵支援，其特征在于，具有：
判定单元，其判定是否行驶在上述行驶路上的转弯入口中；
操纵控制单元，其在由上述判定单元判定为行驶在转弯入口中的情况下，与转弯入口以外的行驶中的情况相比，缓和操纵目标值的变化限制。

2.  根据权利要求1所述的操纵支援装置，其特征在于，上述操纵控制单元，在上述行驶路的转弯方向和上述车辆的驾驶者的操纵方向一致的情况下，缓和上述操纵目标值的变化限制。

3.  根据权利要求1或2所述的操纵支援装置，其特征在于，上述操纵控制单元，根据行驶路的曲率变化率限制的缓和，来缓和上述操纵目标值的变化限制。

操纵支援装置
技术领域
本发明涉及进行车辆的操纵支援的操纵支援装置。
背景技术
以往，作为进行车辆的操纵支援的操纵支援装置，已知有如JP特开2001-10518号公报所记载的如下装置，即：通过摄像机拍摄车辆前方，基于所拍摄到的图像信息检测出行驶路以及相对行驶路的车辆位置，基于行驶路的形状运算出基本操纵辅助转矩，基于车辆位置运算出修正操纵辅助转矩，基于基本操纵辅助转矩和修正操作辅助转矩运算出输出操纵辅助转矩，基于该输出操纵辅助转矩来决定操纵执行机构(actuator)的操作量。该装置是不使用偏航角速度(yaw rate)而使用检测精度高的行驶路的形状参数和车辆的位置参数来进行操纵控制，以此提高控制精度的装置。
然而，在这种操作支援装置中，存在车辆行驶在转弯处且行驶到了该转弯的入口时，产生方向盘的转动滞后的情况。在该情况下，由于方向盘的转动滞后而车辆的行驶没有追踪行驶路，从而车辆的驾驶者感到不适。
发明内容
因此，本发明目的在于提供一种操纵支援装置，该操纵支援装置在转弯入口上加大操纵控制的操纵量，从而能够进行行驶路的追踪性优异的操纵支援控制。
即，本发明涉及的操纵支援装置中，基于车辆行驶的行驶路的形状，计算出操纵目标值，并根据该操纵目标值进行操纵支援，其特征在于，具有：判定单元，其判定是否行驶在上述行驶路上的转弯入口中；操纵控制单元，其在由上述判定单元判定为行驶在转弯入口中的情况下，与转弯入口以外的行驶中的情况相比，缓和操纵目标值的变化限制。
根据本发明，在判定为转弯入口的情况下，通过缓和操纵目标值的变化限制，能够加大在转弯入口上的方向盘转动的操纵量。由此，能够抑制在转弯入口上的方向盘转动的滞后。因此，车辆追踪行驶路而行驶，能够进行对行驶路的追踪性优异的操纵支援控制。
另外，在本发明涉及的操纵支援装置中，优选为，上述操纵控制单元，在上述行驶路的转弯方向和上述车辆的驾驶者的操纵方向一致的情况下，缓和上述操纵目标值的变化限制。此外，在本发明涉及的操纵支援装置中，优选为，上述操纵控制单元根据行驶路的曲率变化率限制的缓和，缓和上述操纵目标值的变化限制。
根据本发明，在转弯入口的行驶中加大由操纵控制进行的操纵量，能够进行对行驶路的追踪性优异的操纵支援控制。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的操纵支援装置的构成简要图。
图2是图1的操纵支援装置中的操纵支援控制的模块简要图。
图3是表示图1的操纵支援装置中的曲率变化率限制缓和处理的流程图。
图4是图1的操纵支援装置中所计算出的转弯曲率值的说明图。
图5是表示图1的操纵支援装置中的转弯入口判定处理的流程图。
图6是表示图1的操纵支援装置中的右转操纵判定处理的流程图。
图7是表示图1的操纵支援装置中的左转操纵判定处理的流程图。
图8是表示图1的操纵支援装置中的操纵支援控制下的车辆行驶的说明图。
具体实施方式
下面，参照附图，详细说明本发明的实施方式。此外，在附图的说明中对于相同的要素标上相同的符号，并省略重复说明。
图1是本发明的实施方式涉及的操纵支援装置的构成简要图。
如图1所示，本实施方式涉及的操纵支援装置1是将操纵转矩赋予车辆的操纵力传递系统来进行车辆的驾驶者的操纵支援的装置，例如，也可以用于进行车道保持(lane keep)控制，该车道保持是指将车辆的位置保持在作为行驶路的车道的中央位置上。车辆的操纵力传递系统是以转向轴3、齿轮部4、转向拉杆6为主要部件构成的。转向轴3连接在方向盘2上，将方向盘2的操纵力传递给齿轮部4以及转向拉杆6。
齿轮部4，将从转向轴3传递过来的操纵转矩变换成水平方向的力。作为齿轮部4，例如使用齿轮齿条(rack and pinion)式的齿轮。该齿轮部4接受辅助马达5的辅助力，而使转向拉杆6移动，并使转动轮7转动。
在齿轮部4上设有转矩传感器8。转矩传感器8作为检测方向盘2的操纵转矩的操纵转矩检测单元来发挥作用。作为该转矩传感器8，例如使用将扭杆(torsion bar)(未图示)配置在转向轴3和小齿轮轴(未图示)之间，根据操纵转矩，通过两个旋转传感器(未图示)来检测出扭杆的扭转的传感器。
马达5是辅助反向盘2的操纵力的马达，例如将与操纵转矩等相应的辅助力赋予给操纵力传递系统。图1中，作为马达5示出了对于齿条赋予辅助力的齿条辅助式的马达，但也可以是柱辅助式或其他形式的马达。
在操纵支援装置1上设有ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)20。ECU20是进行装置整体的控制处理的装置，例如由CPU、ROM、RAM、输入信号电路、输出信号电路、电源电路等构成。在操纵支援装置1上设有摄像机11。摄像机11是作为拍摄车辆前方的摄像装置来发挥作用的装置，例如使用CCD摄像机等。用摄像机11拍摄到的图像信息被输入到ECU20。
ECU20作为车辆位置检测单元来发挥作用，该车辆位置检测单元基于图像信息来检测相对行驶路(道路)的宽度方向的车辆位置。例如，ECU20对拍摄图像进行图像处理，识别出包含在图像信息中的白线，基于所识别出的该白线的形状、位置，来检测出相对行驶路的宽度方向的车辆位置。此时，将车辆从车道的中央位置的位置偏离称之为偏置(offset)。
另外，ECU20作为车辆方向检测单元来发挥作用，该车辆方向检测单元基于图像信息来检测出相对行驶路的白线的车辆方向。例如，ECU20对拍摄图像进行图像处理，识别出包含在图像信息中的白线，基于所识别出的该白线的延伸方向等检测出相对白线的车辆方向。
另外，ECU20作为转弯方向推定单元来发挥作用，该转弯方向推定单元基于图像信息推定出行驶路的转弯方向。例如，通过白线的延伸方向等推定出行驶路的转弯方向。该行驶路的转弯意味着行驶路以规定以上的曲率弯曲，并包括行驶路的拐角(corner)。
另外，ECU20作为操纵方向推定单元来发挥作用，该操纵方向推定单元基于车辆的驾驶者的操纵操作来推定出驾驶者的操纵方向。例如，ECU20作为驾驶者的操纵操作，检测出操纵转矩，基于操纵转矩的状态来推定出驾驶者的操纵方向。
另外，ECU20作为判定车辆正行驶在行驶路的转弯入口中的转弯入口判定单元来发挥作用。例如，基于通过图像处理推定出的转弯曲率值是否增加到规定以上来判定车辆是否正行驶在行驶路的转弯入口中。再有，ECU20作为操纵控制单元来发挥作用，该操纵控制单元在车辆正行驶在行驶路的转弯入口的情况下，与转弯入口行驶时以外的情况相比，加大操纵转矩的变化量。
在操纵支援装置1中设有车速传感器12。车速传感器12作为检测车辆的行驶速度的车速检测单元来发挥作用。作为该车速传感器12，例如使用车轮速度传感器。
图2是本实施方式涉及的操纵支援装置中的操纵支援控制的基本控制模块的简要图。
如图2所示，在操纵支援装置1中，通过摄像机11拍摄到的车辆前方的行驶路的图像信息被输入到ECU20中，基于该图像信息，检测出行驶路的曲率(R)、车辆位置(D)以及相对白线的车辆方向(θ)。行驶路的曲率是，例如通过抽取行驶路的白线并检测出该白线的曲率来算出的。此时，所计算出的曲率值，由于包含噪声，因此被进行过滤处理。通过该过滤处理，被抑制成曲率值的变化率不会变大。
车辆位置是车辆相对行驶路的宽度方向的位置。该车辆位置是，例如基于白线的检测状态而算出的。相对白线的车辆方向是，例如基于左右的白线的检测状态而算出的。
然后，行驶路的曲率、车辆位置以及车辆方向，分别被乘上规定的增益(G)之后，被用于目标横向加速度的计算。目标横向加速度是用于使车辆返回到车道中央所需的横向加速度。而且，通过在目标横向加速度上乘上规定系数，计算出车道保持所需的操纵转矩(辅助操纵力)。该操纵转矩被赋予给操纵机构。
另一方面，根据车辆的驾驶者的方向盘操纵力，电动动力转向装置(power steering)的执行机构(马达5)赋予辅助力。于是，从电动动力转向装置的执行机构向操纵机构被赋予方向盘操纵力以及辅助力。
而且，方向盘操纵力以及方向盘操纵的辅助力和用于维持车道的辅助操纵力等作为操纵力被赋予给操纵机构。于是，受到该操纵力，车辆的前进方向变化。
图3是本实施方式涉及的操纵支援装置1中的曲率变化率限制缓和处理的流程图。
该曲率变化限制缓和处理是设定(ON)或重置(OFF)曲率变化率限制缓和标志的处理。图3中的一连串控制处理，例如通过ECU20以规定的周期重复执行。
首先，如图3的S10所示，判断曲率变化率限制缓和标志是否被置为OFF。曲率变化率限制缓和标志是表示曲率变化率的限制是否被缓和的标志。
在S10中曲率变化率限制缓和标志为OFF的情况下，判定转弯入口标志是否为ON(S12)。转弯入口标志是表示行驶路是否为转弯入口的标志。在S12中转弯入口标志不为ON的情况下，结束控制处理。另一方面，在S12中转弯入口标志为ON的情况下，判断转弯曲率值的绝对值是否大于过滤后的曲率值的绝对值(S14)。过滤后的曲率值是加了噪声过滤器后的曲率值。
在S14中转弯曲率值的绝对值不大于过滤后的曲率值的绝对值的情况下，结束控制处理。另一方面，在S14中转弯曲率值的绝对值大于过滤后的曲率值的绝对值的情况下，判断行驶路的转弯方向和车辆的驾驶者的操纵方向是否一致(S16)。
行驶路的方向是，例如基于转弯的曲率是正还是负来判定。作为行驶路的曲率计算方法，例如从拍摄图像抽取行驶路的白线，计算出该白线的曲率，并基于该白线的曲率计算出行驶路的曲率。在该情况下，行驶路的曲率是向右方向的曲率为正，向左方向的曲率为负来计算出的。为此，在行驶路的曲率为正的情况下，被判断为转弯方向为右方向；在行驶路的曲率为负的情况下，被判断为转弯方向为左方向。
驾驶者的操纵方向是，例如基于右转操纵标志或者左转操纵标志来进行判断。右转操纵标志是表示操纵方向是否为右转的标志，在操纵方向为右转的情况下被置为ON；在不是右转的情况下被置为OFF。左转操纵标志是表示操纵方向是否为左转的标志，在操纵方向为左转的情况下被置为ON；在不是左转的情况下被置为OFF。
在行驶路的曲率为正且右转操纵标志为ON的情况下，被判断为行驶路的转弯方向和车辆的驾驶者的操纵方向一致。另一方面，在行驶路的曲率为正且右转操纵标志为OFF的情况下，被判断为行驶路的转弯方向和车辆的驾驶者的操纵方向不一致。
另外，在行驶路的曲率为负且左转操纵标志为ON的情况下，被判断为行驶路的转弯方向和车辆的驾驶者的操纵方向一致。另一方面，在行驶路的曲率为负且左转操纵标志为OFF的情况下，被判断为行驶路的转弯方向和车辆的驾驶者的操纵方向不一致
在S16中被判断为行驶路的转弯方向和车辆的驾驶者的操纵方向不一致的情况下，结束控制处理。另一方面，在S16中被判断为行驶路的转弯方向和车辆的驾驶者的操纵方向一致的情况下，曲率变化率限制缓和标志被置为ON，并限制缓和计时器开始计时(S18)。
通过该曲率变化率限制缓和标志被置为ON，在以规定的周期被重复计算出的行驶路的曲率值中，变化率的限制被缓和。即，降低曲率值的噪声的过滤器的噪声降低功能被缓和，其结果，允许曲率值的较大的变动。由此，能够计算出沿着行驶路的转弯的曲率值。
另外，在S10中曲率变化率限制缓和标志不为OFF的情况下，判断限制缓和计时器是否超过时间α，或者过滤后的转弯曲率值的绝对值是否超过β(S20)。时间α是预先设定在ECU20中的时间值。β是预先设定在ECU20中的曲率值。
在S20中限制缓和计时器超过时间α的情况下，或者过滤后的转弯曲率值的绝对值超过β的情况下，转移到S24。另一方面，在S20中限制缓和计时器不超过时间α的情况下，并且过滤后的转弯曲率值的绝对值不超过β的情况下，判断从转弯曲率值减去过滤后的转弯曲率值的值的绝对值是否小于ε(S22)。ε是预先设定在ECU20中的设定值。
在S22中判断为从转弯曲率值减去过滤后的转弯曲率值的值的绝对值不小于ε的情况下，结束控制处理。另一方面，在S22中判断为从转弯曲率值减去过滤后的转弯曲率值的值的绝对值小于ε的情况下，转移到S24。
在S24中，曲率变化率限制缓和标志被置为OFF，限制缓和计时器被重置。然后，结束控制处理。
通过该曲率变化率限制缓和标志被置为OFF，在以规定的周期被重复计算出的行驶路的曲率值中，变化率的限制不被缓和。即，维持降低曲率值的噪声的过滤器的噪声降低功能，其结果，抑制曲率值的较大的变动。
根据这种曲率变化率限制缓和处理，基于车辆正行驶在行驶路的转弯入口中的情况，将曲率变化率限制缓和标志置为ON，以此缓和行驶路的曲率值的变化率。因此，能够计算出转弯入口上的沿着行驶路的曲率值。
例如，如图4所示，通过本实施方式的曲率变化率限制缓和处理，在转弯入口上缓和曲率值的变化率，从而能够计算出沿着道路曲率(图4的点划线)的曲率(图4的实线：有本发明)。相对于此，在转弯入口上不缓和曲率值的变化率的情况下，不能计算出沿着道路曲率(图4的点划线)的曲率，从而变成曲率的上升滞后(图4的虚线：没有本发明)。
另外，在此情况下，若在转弯入口上计算出沿着行驶路的较大的曲率值，则根据该曲率值，能够将操纵目标值，例如操纵扭矩设定为较大的值。然后，随着操纵转矩变大，操纵量也变大，从而能够提高对转弯的追踪性。再有，在此基础上，通过操纵转矩的变化率变大而操纵量也变大，而提高对转弯的追踪性。
另外，根据曲率变化率限制缓和处理，在限制缓和之后经过规定时间的情况或者转弯曲率值变得比规定曲率值大的情况下(图3的S20)，将曲率变化率限制缓和标志置为OFF，曲率值的噪声降低过滤器的噪声降低功能被复原，从而能够抑制因噪声而计算出不正确的曲率值的情况。
图5是表示本实施方式涉及的操纵支援装置1中的转弯入口判定处理的流程图。
该转弯入口判定处理是判定车辆行驶的行驶路是否为转弯入口，并设定(ON)或者重置(OFF)转弯入口标志的处理。在图5中的一连串的控制处理是，例如通过ECU20以规定的周期被重复执行的处理。
首先，如图5的S30所示，判断过滤后的转弯曲率值的绝对值是否为过滤后的转弯曲率值的前一次值的绝对值以上、且当前的转弯曲率值和转弯曲率值的前一次值的曲率方向是否相同。即，判断车辆的行驶路的曲率值是否在相同的转弯方向上正在增加。
在S30中判断为过滤后的转弯曲率值的绝对值为过滤后的转弯曲率值的前一次值的绝对值以上、且当前的转弯曲率值和转弯曲率值的前一次值的曲率方向相同的情况下，转弯入口标志被置为ON(S32)。
另一方面，在S30中判断为过滤后的转弯曲率值的绝对值不为过滤后的转弯曲率值的前一次值的绝对值以上、且当前的转弯曲率值和转弯曲率值的前一次值的曲率方向不相同的情况下，转弯入口标志被置为OFF(S34)。然后，结束转弯入口判定处理。
根据这种转弯入口判定处理，能够判定行驶路是否为转弯入口。
此外，在本实施方式涉及的操纵支援装置1中，这种转弯入口判定处理是判定行驶路的转弯入口的方法的一例，也可以使用其他的方法进行转弯入口的判定。例如，也可以使用GPS系统检测出车辆位置，并基于行驶路的地图数据来判定转弯入口。
图6是表示本实施方式涉及的操纵支援装置1中的右转操纵判定处理的流程图。
该右转操纵判定处理是进行车辆的驾驶者是否正在进行右转操纵的判定的处理。在图6中的一连串的控制处理是，例如通过ECU20以规定的周期被重复执行。
首先，如图6的S40中所示，判定右转操纵标志是否被置为OFF。右转操纵标志是表示方向盘的操纵操作是否为右转的标志，在ON的情况下，表示右转；在OFF的情况下，表示不是右转。
在S40中判断为右转操纵标志未被置为OFF的情况下，判断操纵转矩是否小于转矩值τr_OFF(S42)。转矩值τr_OFF是预先设定在ECU20中的设定值，且被设定为正的值。操纵转矩使用通过转矩传感器8检测出的转矩值。该操纵转矩是，例如以右转操纵转矩为正，左转操纵转矩为负来被检测出的。
在S42中，操纵转矩不小于转矩值τr_OFF的情况下，判断为方向盘的右转操纵操作正在继续进行，结束右转操纵判定处理。另一方面，在S42中操纵转矩小于转矩值τr_OFF的情况下，右转操纵标志被置为OFF(S44)。
另外，在S40中判断为右转操纵标志被置为OFF的情况下，判断操纵转矩是否大于转矩值τr_ON(S46)。转矩值τrON是预先设定在ECU20中的设定值，并被设定为正的值且大于转矩值τr_OFF的值。
在S46中，操纵转矩不大于转矩值τr_ON的情况下，判断为方向盘的右转操纵操作没有在进行，结束右转操纵判定处理。另一方面，在S46中操纵转矩大于转矩值τr_ON的情况下，判定为进行了右转操纵，右转操纵标志被置为ON(S48)。然后，结束右转操纵判定处理。
根据这种右转操纵判定处理，基于方向盘的操纵转矩来能够判定车辆的驾驶者是否正在进行右转操纵。
图7是表示本实施方式涉及的操纵支援装置1中的左转操纵判定处理的流程图。
该左转操纵判定处理是进行车辆的驾驶者是否正在进行左转操纵的判定的处理。在图7中的一连串的控制处理是，例如通过ECU20以规定的周期被重复执行。
首先，如图7的S50中所示，判定左转操纵标志是否被置为OFF。左转操纵标志是表示方向盘的操纵操作是否为左转的标志，在ON的情况下表示左转，在OFF的情况下表示不是左转。
在S50中判断为左转操纵标志未被置为OFF的情况下，判断操纵转矩是否小于转矩值τl_OFF(S52)。转矩值τl_OFF是预先设定在ECU20中的设定值，且被设定为负的值。操纵转矩使用通过转矩传感器8检测到的转矩值。
在S52中，在操纵转矩不大于转矩值τl_OFF的情况下，判断为方向盘的左转操纵操作正在继续进行，结束左转操纵判定处理。另一方面，在S52中操纵转矩大于转矩值τl_OFF的情况下，左转操纵标志被置为OFF(S54)。
另外，在S50中判断为左转操纵标志被置为OFF的情况下，判断操纵转矩是否小于转矩值τl_ON(S56)。转矩值τl_ON是预先设定在ECU20中的设定值，并被设定为负的值且小于转矩值τl_OFF的值。
在S56中，操纵转矩不小于转矩值τl_ON的情况下，判断为方向盘的左转操纵操作没有在进行，结束左转操纵判定处理。另一方面，在S56中操纵转矩大于转矩值τl_ON的情况下，判定为进行了左转操纵，左转操纵标志被置为ON(S58)。然后，结束左转操纵判定处理。
根据这种左转操纵判定处理，基于方向盘的操纵转矩来能够判定车辆的驾驶者是否正在进行左转操纵。
如上所述，根据本发明涉及的操纵支援装置1，在车辆的行驶路为转弯入口的情况下，通过加大操纵目标值的变化量，能够加大在转弯入口上的转动方向盘的操纵量。由此，能够抑制转弯入口上的方向盘转动的滞后。因此，车辆追踪行驶路而行驶，能够进行对行驶路的追踪性优异的操纵支援控制。
例如，如图8所示，在行驶路70的转弯入口附近71上，通过加大车辆60的方向盘的转动量，防止车辆60脱离车道中央位置。因此，能够实现车辆60的行驶路的转弯入口上的追踪性的提高。另外，能够抑制驾驶者对车辆60产生不适感。
另外，根据本实施方式涉及的操纵支援装置1，由于能够抑制转弯入口上的操纵开始上升的滞后，因此能够实现操纵支援控制下的车辆的乘坐的舒适性以及车辆稳定性的提高。
此外，上述的实施方式是表示本发明涉及的操纵支援装置的一例。本发明涉及的操纵支援装置并不限定于此种，在不改变各权利要求项所记载的宗旨的情况下，可以改变实施方式涉及的操纵支援装置或者也可以适用于其他的装置中。例如，在本实施方式中，虽然对适用于进行车辆操纵的驾驶者的操纵辅助的装置中的情况进行了说明，但是也可以是适用于进行自动操纵的装置中。另外，在本实施方式中，对于在计算出行驶路的曲率时通过缓和曲率变化率的限制来缓和操纵目标值的变化限制的情况进行了说明，但是也可以通过缓和行驶路的转弯R的变化率、操纵转矩(例如，进行操纵辅助的马达5的电流量)来缓和操纵目标值的变化限制。
产业上的可利用性
本发明中，通过在转弯入口的行驶中加大操纵控制的操纵量，来能够进行对行驶路的追踪性优异的操纵支援控制。