專利名稱：基于移動對象的目標軌跡來支持移動對象的駕駛的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于設(shè)置移動對象的目標軌道(行駛軌跡)、以及用于基于所設(shè)置的目標軌道來支持移動對象的駕駛的設(shè)備。
背景技術(shù)：
本申請的申請人已經(jīng)提交了與日本專利申請No. 2008-203410相對應的美國專利申請No. 12/462,416。與日本專利申請公報No. 2010-036777相對應的美國專利申請的美國專利申請公報No. 2010/0036563公開了一種用于移動對象的行駛支持設(shè)備。行駛支持設(shè)備在移動對象周圍的區(qū)域上虛擬地設(shè)置多個參考點。具體地，行駛支持設(shè)備在移動對象預期移動于的道路上虛擬地設(shè)置多行規(guī)則間隔開的參考點。行駛支持設(shè)備將每個參考點關(guān)于移動對象的相對運動轉(zhuǎn)換成相應參考點在通過對移動對象的駕駛員的視網(wǎng)膜球體進行建模而形成的坐標系上的相對運動。每個參考點關(guān)于移動對象在該坐標系上的相對運動代表相應參考點關(guān)于移動對象的視覺相對運動，換言之，每個參考點相對于移動對象在駕駛員的視網(wǎng)膜上的運動信息。然后，行駛支持設(shè)備基于每個參考點關(guān)于移動對象的視覺相對運動來設(shè)置駕駛員的凝視點和移動對象的軌道(行駛軌跡)?；诿總€參考點關(guān)于移動對象的視覺相對運動(其對應于駕駛員對相應參考點的視覺識別)來設(shè)置移動對象的軌道允許對移動對象的軌道的控制；移動對象的受控軌道與駕駛員的感覺相匹配。這適當?shù)刂С至笋{駛員對移動對象的駕駛，而不造成駕駛員的不適。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，在上述專利公報中需要改進一點。在該專利公報中公開的行駛支持設(shè)備在移動對象正在行駛的道路上虛擬地設(shè)置多行規(guī)則間隔開的參考點作為移動對象的行駛軌跡的候選點，每行中的參考點垂直于道路的長度方向。行駛支持設(shè)備計算每個參考點關(guān)于移動對象的視覺相對運動。然后，行駛支持設(shè)備將所有參考點中具有最小視覺相對運動的一個參考點設(shè)置為凝視點，并將每行中的所有參考點中具有最小視覺相對運動的一個參考點確定為軌道點。行駛支持設(shè)備連接各行參考點中的軌道點一直到凝視點，以由此確定移動對象的軌道。上面闡述的行駛支持設(shè)備的軌道確定方法能夠在移動對象在道路中的彎道上在穩(wěn)態(tài)條件(恒定的轉(zhuǎn)彎半徑、恒定的轉(zhuǎn)向角以及恒定的速度)下轉(zhuǎn)彎的情況下確定移動對象的適當軌道。然而，在移動對象在道路中的彎道上以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎的情況下，每行參考點中的軌道點的位置可能橫向地平移。每行參考點中的軌道點的位置的橫向平移可能造成基于軌道點和凝視點確定的移動對象的軌道不平滑。因此，需要即使在移動對象以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎的情況下也適當?shù)卮_定移動對象的軌道。鑒于上面闡述的情況，本公開的一方面尋求提供用于支持移動對象的駕駛的設(shè)備，該設(shè)備被設(shè)計用于滿足上面闡述的這一需要。具體地，本公開的可替選方面旨在提供這樣的設(shè)備，其即使在移動對象以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎的情況下也適當?shù)卮_定移動對象的目標軌道。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于支持移動對象的駕駛的設(shè)備。該設(shè)備包括凝視點設(shè)置器、運動檢測器和旋度分量計算器。凝視點設(shè)置器設(shè)置移動對象的駕駛員的凝視點。運動檢測器檢測移動對象周圍的環(huán)境場關(guān)于移動對象的相對運動。旋度分量計算器將環(huán)境場的相對運動投影在坐標系中，并計算環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運動圍繞相應駕駛員向著凝視點的眼睛方向的每個旋轉(zhuǎn)分量，其中該坐標系是通過對移動對象的駕駛員的視網(wǎng)膜球體進行建模而形成的。該設(shè)備包括目標軌道設(shè)置器和支持器。目標軌道設(shè)置器將連接環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運動的一部分旋轉(zhuǎn)分量的等值線設(shè)置為移動對象的目標軌道，其中該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值。支持器基于由目標軌道設(shè)置器設(shè)置的移動對象的目標軌道來支持移動對象的駕駛。本申請的發(fā)明人已專注以下事實，S卩，當移動對象從道路的直部進入道路中的彎道時，所投影的相對運動的每個旋度分量依據(jù)道路形狀的變化和駕駛員凝視點的變化而動態(tài)地變化。具體地，如果道路向右彎曲從而使得駕駛員的凝視點被設(shè)置在道路的彎道上，則靠近道路右側(cè)的一些旋度分量的量值水平大于其余分量的量值水平，并且旋度分量的量值水平從道路右側(cè)向其左側(cè)逐漸減小。相反，如果道路向左彎曲從而使得駕駛員的凝視點被設(shè)置在道路的彎道上，則靠近道路左側(cè)的一些旋度分量的量值水平大于其余旋度分量的量值水平，并且旋度分量的量值水平從道路左側(cè)向其右側(cè)逐漸減小。如前所述，旋度分量的量值水平的分布依據(jù)道路形狀的變化和/或由道路形狀的變化導致的凝視點的變化而動態(tài)地變化。此外，旋度分量的量值水平的分布從道路的寬度方向上的一側(cè)向其另一側(cè)變化。因此，連接彼此相同的旋度分量的等值線適合于移動對象的目標軌道。因此，根據(jù)本公開的一方面，計算了環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運動圍繞相應駕駛員向著凝視點的眼睛方向的每個旋轉(zhuǎn)分量。將連接環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運動的一部分旋轉(zhuǎn)分量的等值線設(shè)置為移動對象的目標軌道；該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值。因此，即使在移動對象以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎的情況下，也可以基于等值線適當?shù)卮_定移動對象的目標軌道，這是因為旋度分量的量值水平的分布依據(jù)移動對象的轉(zhuǎn)彎半徑的變化而動態(tài)地變化。將考慮以下結(jié)合附圖的描述來進一步理解本公開的各方面的上述和/或其他特征和/或優(yōu)點。本公開的各方面在需要時可以包括和/或排除不同的特征和/或優(yōu)點。此外，本公開的各方面在需要時可以組合其他實施例的一個或多個特征。具體實施例的優(yōu)點和/或特征的描述不應被解釋為限制其他實施例或權(quán)利要求。


根據(jù)參考附圖對實施例的以下描述，本公開的其他方面將變得顯而易見，在附圖中圖1是根據(jù)本公開的實施例的駕駛支持設(shè)備的框圖2A是示意性示出根據(jù)實施例的將由圖1所示的駕駛支持ECU執(zhí)行的駕駛支持任務的流程圖；圖2B是示意性示出根據(jù)實施例的在車輛周圍的行駛環(huán)境場中的預定區(qū)域中設(shè)置的多個點的視圖；圖3A是示意性示出根據(jù)實施例的從凝視點徑向地擴展的散度分量的視圖；圖;3B是示意性示出根據(jù)實施例的圍繞凝視點旋轉(zhuǎn)的旋度分量的視圖；圖4A是示意性示出根據(jù)實施例的由駕駛支持E⑶設(shè)置的正交坐標系的X軸和Y 軸之間的關(guān)系的視圖；圖4B是示意性示出根據(jù)實施例的由駕駛支持E⑶設(shè)置的正交坐標系的視圖；圖4C是示意性示出根據(jù)實施例的由駕駛支持ECU定義的視網(wǎng)膜球體坐標系與正交坐標系之間的關(guān)系的視圖；圖5是示意性示出根據(jù)實施例的等值線的視圖；圖6是示意性示出根據(jù)實施例的當前軌道的曲率半徑大于目標軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向不足的傾向的視圖；圖7是示意性示出根據(jù)實施例的當前軌道的曲率半徑小于目標軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向過度的傾向(參見圖7)、在步驟S160中駕駛支持ECU 26減小協(xié)助扭矩的視圖；圖8是示意性示出根據(jù)實施例的當前軌道的曲率半徑之間的偏差大于目標軌道的曲率半徑之間的偏差的時刻的視圖；圖9是示意性示出根據(jù)實施例的由駕駛支持ECU定義的視網(wǎng)膜球體坐標系與正交坐標系之間的關(guān)系的視圖；圖10是示意性示出根據(jù)實施例的該多個點中的每個點的偏心角變化率的絕對值以及凝視點的視圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖來描述本發(fā)明的實施例。圖1示出了根據(jù)本公開的用于支持能夠在道路上行駛的例如機動車輛的車輛的駕駛的設(shè)備AP的結(jié)構(gòu)的示例；該車輛是各種移動對象的示例。安裝在車輛中的設(shè)備AP包括環(huán)境檢測器10、車輛運動檢測器16、駕駛支持電子控制單元(ECU) 26、轉(zhuǎn)向致動器觀、控制開關(guān)30和臉部圖像相機32。元件10、16、沘、30和32 中的每個都可通信地連接至駕駛支持ECU 26。環(huán)境檢測器10包括道路圖數(shù)據(jù)庫12和例如GPS接收器的當前位置傳感器14。道路圖數(shù)據(jù)庫(DB) 12在其中存儲道路圖數(shù)據(jù)。當前位置傳感器14可操作用于確定車輛的當前位置。環(huán)境檢測器10可操作用于基于存儲在道路圖數(shù)據(jù)庫12中的道路圖數(shù)據(jù)以及由當前位置傳感器14確定的車輛當前位置，來檢測車輛周圍的例如行駛區(qū)域的行駛環(huán)境場。 例如，環(huán)境檢測器10可操作用于將在車輛從當前位置向前移動的方向上延伸的道路的形狀測定為車輛周圍的行駛環(huán)境場。環(huán)境檢測器10還可操作用于將車輛周圍的檢測到的行駛環(huán)境場發(fā)送至駕駛支持E⑶26。車輛運動檢測器16包括橫向加速度傳感器18、豎直加速度傳感器20、速度傳感器22和偏航角速度傳感器24。橫向加速度傳感器18可操作用于測量車輛在車輛的橫向方向(寬度方向)上的運動量值，并將指示車輛的橫向方向上的測得的運動量值的信號輸出至駕駛支持ECU 26。豎直加速度傳感器20可操作用于測量車輛在車輛的豎直方向(高度方向)上的運動量值，并將指示車輛的豎直方向上的測得的運動量值的信號輸出至駕駛支持E⑶26。速度傳感器22可操作用于測量車輛的速度，并將指示測得的車輛速度的信號輸出至駕駛支持E⑶26。偏航角速度傳感器M可操作用于測量車輛的偏航角速度，并將指示測得的車輛偏航角速度的信號輸出至駕駛支持ECU 26 ；偏航角速度是車輛在其轉(zhuǎn)彎方向上的轉(zhuǎn)彎角的變化率?？刂崎_關(guān)30被設(shè)計成可由駕駛員操作。當被駕駛員接通時，控制開關(guān)30向駕駛支持ECU 26發(fā)送觸發(fā)信號以啟動駕駛支持任務。臉部圖像相機32可操作用于連續(xù)地拾取車輛的駕駛員的臉部圖像，并向駕駛支持E⑶沈連續(xù)地輸出由此連續(xù)拾取的臉部圖像。駕駛支持E⑶沈例如被設(shè)計為由例如CPU、包括例如可重寫ROM的ROM (只讀存儲器)、RAM(隨機存取存儲器)等的存儲介質(zhì)^a、I0(輸入和輸出)接口等構(gòu)成的普通微計算機電路。普通微計算機電路在本實施例中被限定為至少包括用于它的CPU和主存儲器。存儲介質(zhì)26a在其中預先存儲各種程序。駕駛支持E⑶沈包括作為功能模塊的虹膜檢測器^b、確定器^c、運動檢測器 26d、投影儀26e、計算器^f、目標軌道確定器沈8和控制器沈11。這些功能模塊可通過執(zhí)行包含在稍后描述的各種程序中的駕駛支持程序P來實施。虹膜檢測器26b可操作用于基于連續(xù)拾取的臉部圖像來檢測駕駛員的雙眼(至少一只眼睛)的虹膜的位置。確定器(凝視設(shè)置器)26c可操作用于基于虹膜的位置來確定駕駛員視線所指向的駕駛員凝視點的方向，從而基于所確定的駕駛員的凝視點的方向來設(shè)置駕駛員的凝視
點ο運動檢測器26d可操作用于基于車輛運動檢測器16的各傳感器的所測得的信號來檢測車輛周圍的環(huán)境場關(guān)于駕駛員的相對運動。假設(shè)車輛駕駛員靠近地觀察凝視點，則投影儀26e可操作用于將車輛周圍的環(huán)境場的相對運動投影在通過對駕駛員的視網(wǎng)膜球體進行建模而形成的三維坐標系中。計算器26f可操作用于計算車輛周圍的環(huán)境場的所投影的相對運動中的旋度分量；環(huán)境場中的旋度分量是環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運動圍繞相應駕駛員向著凝視點的眼睛方向的旋轉(zhuǎn)分量。即，計算器26f可操作用于獲得由駕駛員在視覺上識別出的環(huán)境場的相對流中的旋轉(zhuǎn)分量；環(huán)境場的相對流的旋轉(zhuǎn)分量各自關(guān)于駕駛員、圍繞凝視點相對地旋轉(zhuǎn)。 稍后將詳細描述如何計算旋轉(zhuǎn)分量。 目標軌道確定器26g可操作用于將連接彼此相同的旋轉(zhuǎn)分量并且在車輛前方延伸的等值(勢)線確定為車輛的目標軌道。 轉(zhuǎn)向致動器觀可操作用于產(chǎn)生用于協(xié)助駕駛員對車輛方向盤作出轉(zhuǎn)彎努力的協(xié)助扭矩。
控制器2 可操作用于基于由速度傳感器22和偏航角速度傳感器M測得的車輛速度和偏航角速度來計算例如當車輛在道路中的彎道上轉(zhuǎn)彎時的車輛的當前軌道、并控制轉(zhuǎn)向致動器洲調(diào)整協(xié)助扭矩以使得車輛的當前軌道與車輛的目標軌道基本上相匹配。接下來，在下文中將參考圖2A來描述將由駕駛支持ECU沈根據(jù)駕駛支持程序P 執(zhí)行的駕駛支持任務。例如，駕駛支持任務由駕駛支持ECU^響應于接收來自控制開關(guān)30 的觸發(fā)信號而啟動，并且只要觸發(fā)信號處于接通也即控制開關(guān)30處于接通就被循環(huán)地執(zhí)行。首先，在步驟SlOO中，駕駛支持E⑶沈捕捉從傳感器18、20、22和M輸出的測得的信號。接下來，在步驟SllO中，駕駛支持ECU沈?qū)B續(xù)拾取的臉部圖像執(zhí)行圖像處理， 以由此基于連續(xù)拾取的臉部圖像來檢測駕駛員雙眼的虹膜的位置。在步驟SllO之后，駕駛支持ECU 26基于虹膜的位置來確定駕駛員視線所指向的駕駛員凝視點的方向。在此實施例中，環(huán)境檢測器10配備有道路圖數(shù)據(jù)庫12和當前位置傳感器14。由于這個原因，在步驟S120中，駕駛支持E⑶沈基于存儲在道路圖數(shù)據(jù)庫12中的道路圖數(shù)據(jù)和由當前位置傳感器14確定的車輛當前位置來識別車輛周圍的行駛環(huán)境場，例如，在車輛從當前位置向前行駛的方向上延伸的道路的形狀。然后，在步驟S120中，駕駛支持ECU 沈在車輛周圍的識別出的行駛環(huán)境場中、基于所確定的駕駛員視線所指向的駕駛員凝視點的方向來設(shè)置駕駛員凝視點。在步驟S120之后，駕駛支持E⑶沈執(zhí)行上面在步驟S130中闡述的旋轉(zhuǎn)分量(旋度分量)計算過程。下文中將詳細描述如何執(zhí)行旋轉(zhuǎn)分量計算過程。首先，在步驟S130a中，駕駛支持ECU 26在識別出的行駛環(huán)境場中的預定區(qū)域 AL(例如駕駛員能夠在視覺上識別出的區(qū)域AL)中設(shè)置多個點P。換句話說，該多個點P代表車輛周圍的識別出的行駛環(huán)境場。由該多個點P的排列形成的形狀可以是矩陣圖案、同心圖案或同心橢圓圖案等。 例如，圖2B示意性地示出了行駛環(huán)境場中的區(qū)域AL中的該多個點P的矩陣圖案。注意到，可以這樣設(shè)置該多個點P，使得每個點P與車輛之間的位置關(guān)系持續(xù)恒定，或者它們可被固定地設(shè)置在行駛環(huán)境場中，使得每個點P與車輛之間的相對位置關(guān)系隨著車輛的行駛而變化。如果該多個點P被固定地設(shè)置在行駛環(huán)境場中從而使得每個點P 與車輛之間的相對位置關(guān)系隨著車輛的行駛而變化，則當車輛的近側(cè)的一些點P從區(qū)域AL 消失時，相應的點P被重新設(shè)置在車輛的遠側(cè)。這使得點P的數(shù)量維持恒定，而無論車輛如何行駛。在步驟S130a之后，在步驟S130b中，駕駛支持E⑶沈基于橫向加速度傳感器18、 豎直加速度傳感器20、速度傳感器22和偏航角速度傳感器M的測得的信號來檢測車輛的運動。然后，在步驟S130b中，駕駛支持ECU沈?qū)z測到的車輛運動轉(zhuǎn)換成行駛環(huán)境場關(guān)于車輛的相對運動，即，將檢測到的車輛運動轉(zhuǎn)換成每個點P關(guān)于車輛的相對運動，從而檢測每個點P關(guān)于車輛的相對運動。即，因為由駕駛員在視覺上識別出的行駛環(huán)境場(道路)的流(運動)是由駕駛員與行駛環(huán)境場之間的相對運動引起的，所以可以基于車輛的運動來檢測每個點P關(guān)于車輛的相對運動。在步驟S130b之后，在步驟S130c中，假設(shè)駕駛員靠近地觀察凝視點，則駕駛支持ECU 26將每個點P的相對運動投影在通過對車輛駕駛員的視網(wǎng)膜球體進行建模而形成的三維坐標系中；該三維坐標系將被稱作“視網(wǎng)膜球體坐標系”。然后，在步驟S130d中，駕駛支持E⑶沈計算每個點P的經(jīng)投影的相對運動的旋度分量；每個點P的經(jīng)投影的相對運動的旋度分量代表相應點P的經(jīng)投影的相對運動圍繞相應駕駛員向著凝視點的眼睛方向的旋轉(zhuǎn)分量。即，在步驟S130d中，計算器26e計算由駕駛員在視覺上識別出的環(huán)境場的相對流中的旋轉(zhuǎn)分量；環(huán)境場的相對流中的旋轉(zhuǎn)分量各自關(guān)于駕駛員、圍繞凝視點相對地旋轉(zhuǎn)。具體地，當車輛行駛時，車輛駕駛員通過在視覺上識別車輛周圍的環(huán)境場的流而在視覺上意識到車輛的運動。視覺可識別的環(huán)境場的流包括從凝視點徑向地擴展的散度分量(發(fā)散分量)(參見圖3A)和圍繞凝視點旋轉(zhuǎn)的旋度分量(旋轉(zhuǎn)分量)(參見圖:3B)。在步驟S130d中，駕駛支持E⑶沈利用以下過程來計算每個點P的旋度分量。首先，駕駛支持E⑶沈在存儲介質(zhì)^a中通過以下設(shè)置來定義正交坐標系將凝視點設(shè)置為目標點，將從車輛的當前位置(駕駛員的眼睛點位置)朝向目標點的方向設(shè)置為X軸，將垂直于X軸并且在車輛的橫向方向上延伸的方向設(shè)置為Y軸，以及將垂直于X軸和Y軸并且在車輛的豎直方向上延伸的方向設(shè)置為Z軸(參見圖4A)。接下來，如圖4B所示，駕駛支持E⑶沈獲得該多個點P的坐標(X，y, ζ)。如圖4C所示，與正交坐標系的原點距離為R的、具有坐標(X，y，ζ)的點A的相對運動被投影在視網(wǎng)膜球體坐標系中(參見步驟S130c)。注意到，正交坐標系中的點A被轉(zhuǎn)換成視網(wǎng)膜球體坐標系中的點(圖像)a(9，φ) ； θ代表由X軸和Y軸形成的XY平面上的相對于X軸的方位角，且Φ代表由X軸和Z軸形成的)(Ζ平面上的相對于X軸的仰角。然后，駕駛支持E⑶沈按照以下等式[1]來計算視網(wǎng)膜球體坐標系中的點A的經(jīng)
投影的相對運動的旋度分量Φ 這里，字母上方的點(·)代表時間微商“d/dt (時間)”。S卩，因為駕駛員向著凝視點的視線的方向被設(shè)置為X軸，所以可基于y和Z坐標以及車輛速度的y和Z軸分量將圍繞X軸的旋度(旋轉(zhuǎn))分量計算為由Y軸和ζ軸形成的H 平面中的車輛速度的量值?？苫趶臋M向加速度傳感器18輸出的測得的信號來獲得在車輛的橫向方向上延伸的Y軸方向上的車輛速度的y軸分量。類似地，可基于從豎直加速度傳感器20輸出的測得的信號來獲得在車輛的豎直方向上延伸的Z軸方向上的車輛速度的 ζ軸分量。在步驟S130d中，駕駛支持E⑶沈按照與點A相同的方式來計算每個點P的經(jīng)投影的相對運動的旋度分量。在完成對每個點P的經(jīng)投影的相對運動的旋度分量的計算之后，駕駛支持ECU 26 前進至步驟S140，并在步驟S140中基于計算出的各點P的經(jīng)投影的相對運動的旋度分量來確定車輛的目標軌道。在下文中將詳細描述在步驟S140中如何基于計算出的各點P的經(jīng)投影的相對運動的旋度分量來確定車輛的目標軌道。
本申請的發(fā)明人已專注以下事實，即，當車輛從道路的直部進入道路中的彎道時， 每個點P的經(jīng)投影的相對運動的旋度分量依據(jù)道路形狀的變化和駕駛員凝視點的變化而動態(tài)地變化。具體地，如果道路向右彎曲從而使得駕駛員的凝視點被設(shè)置在道路的彎道上 (參見圖5)，則靠近道路右側(cè)的一些點P的量值水平大于其余的點的量值水平，并且點P的量值水平從道路右側(cè)向其左側(cè)逐漸減小。相反，如果道路向左彎曲從而使得駕駛員的凝視點被設(shè)置在道路的彎道上，則靠近道路左側(cè)的一些點P的量值水平大于其余的點的量值水平，并且點P的量值水平從道路左側(cè)向其右側(cè)逐漸減小。注意到，在圖5中，示出了五條等值線，每條等值線連接旋度分量彼此相同的點。五條等值線中的每一條的厚度表明對應的量值水平。圖5清楚地表明，最靠近道路右側(cè)的等值線是五條等值線中最粗的，所以它在當中具有最高的量值水平。如前所述，點P的量值水平的分布依據(jù)道路形狀的變化和/或由道路形狀的變化導致的凝視點的變化而動態(tài)地變化。此外，點P的量值水平的分布從道路的寬度方向上的一側(cè)向其另一側(cè)變化。因此，連接旋度分量彼此相同的點的每條等值線是適合于車輛的目標軌道的。因此，在步驟S140中，駕駛支持ECU沈?qū)⑵渲幸粭l等值線確定為車輛的目標軌道。因此，即使車輛以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎，駕駛支持EOT^也基于等值線適當?shù)卮_定車輛的目標軌道，這是因為點P的量值水平的分布依據(jù)車輛的轉(zhuǎn)彎半徑的變化而動態(tài)地變化。優(yōu)選地，在步驟S140中，駕駛支持ECU沈?qū)⒌戎稻€當中從車輛前端延伸的一條等值線確定為車輛的目標軌道。這使得能夠支持維持當前軌道的車輛的駕駛。注意到，基于等值線確定的車輛的目標軌道是在視網(wǎng)膜球體坐標系中的。因此，為了容易地比較車輛的目標軌道與車輛的當前軌道，駕駛支持ECU 26將車輛在視網(wǎng)膜球體坐標系中的目標軌道轉(zhuǎn)換成車輛在正交坐標系中的目標軌道，該正交坐標系的一個軸(例如Y軸)與車輛的行駛方向?qū)R。圖6和7分別示出了被轉(zhuǎn)換至該正交坐標系中的目標軌道的兩個示例。在步驟S140之后，在步驟S150中，假設(shè)基于由對應的傳感器22和M當前測得的車輛速度和偏航角速度而定義的當前轉(zhuǎn)向條件隨時間保持不變，則駕駛支持ECU沈基于當前測得的車輛速度和偏航角速度來計算車輛的當前軌道?？商孢x地，當前軌道可以被定義為前一軌道的延伸。此外，除了基于偏航角速度之外或代替基于偏航角速度，駕駛支持 ECU沈可以基于方向盤的當前轉(zhuǎn)向角來計算當前軌道。在步驟S150之后，在步驟S160中，駕駛支持E⑶沈比較目標軌道與當前軌道，如果目標軌道與當前軌道不同，則駕駛支持E⑶沈控制車輛的軌道以使得當前軌道與目標軌道相匹配。具體地，在步驟S160中，駕駛支持E⑶沈調(diào)整協(xié)助扭矩以使得當前軌道與目標軌道基本上相匹配。例如，在步驟S160中，如果當前軌道的曲率半徑大于目標軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向不足的傾向(參見圖6)，則駕駛支持ECU沈增大協(xié)助扭矩。另一方面，在步驟S160中，如果當前軌道的曲率半徑小于目標軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向過度的傾向(參見圖7)，則駕駛支持ECU 26減小協(xié)助扭矩。接下來，在步驟S170中，駕駛支持ECU沈確定控制開關(guān)30是否關(guān)斷，換言之，沒
1有觸發(fā)信號從控制開關(guān)30輸入。駕駛支持ECU沈循環(huán)地執(zhí)行從步驟SlOO至S170的駕駛支持任務，直到步驟S170的確定為肯定(YEQ為止。當步驟S170的確定為肯定(YES) 時，駕駛支持ECU^結(jié)束駕駛支持任務。在步驟S160中，駕駛支持ECU 26可以改變車輛的轉(zhuǎn)向特性以由此控制車輛的軌道?？梢酝ㄟ^改變車輛的前后負荷平衡來改變轉(zhuǎn)向特性。將負荷平衡向前平移改進了轉(zhuǎn)向特性。因此，如圖6所示，如果當前軌道的曲率半徑大于目標軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向不足的傾向(參見圖6)，則駕駛支持ECU沈可以將負荷朝前輪側(cè)平移。另一方面，如果將負荷平衡向后輪側(cè)平移，則車輛的穩(wěn)定性提高。因此，如果當前軌道的曲率半徑小于目標軌道的曲率半徑從而使得車輛有轉(zhuǎn)向過度的傾向(參見圖7)，則駕駛支持ECU 26 可以將負荷朝車輛的后輪側(cè)平移。可以使用各種方法來平移車輛的前后負荷平衡。例如， 對驅(qū)動力和/或制動力的控制或者對穩(wěn)定性因數(shù)的管理可平移前后負荷平衡。注意到，在步驟S160中，考慮到控制延遲，如圖8所示，駕駛支持E⑶沈優(yōu)選地將當前軌道上的經(jīng)過N秒之后的車輛的未來位置與目標軌道上的經(jīng)過N秒之后的車輛的未來位置進行比較，并基于車輛在當前軌道上的未來位置與車輛在目標軌道上的未來位置之間的偏差來控制車輛的軌道。如前所述，根據(jù)本實施例的安裝于車輛中的駕駛支持設(shè)備AP被配置用于計算每個點P的相對運動中的旋度分量；每個點P的相對運動中的旋度分量代表相應點P的相對運動圍繞相應駕駛員向著凝視點的眼睛方向的旋轉(zhuǎn)分量。根據(jù)本實施例的駕駛支持設(shè)備AP 還被配置用于將連接旋度分量彼此相同的點的各條等值線中的一條確定為車輛的目標軌道。因此，即使車輛以變化的轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)彎，駕駛支持設(shè)備AP的配置也基于等值線適當?shù)卮_定車輛的目標軌道，這是因為點P的量值水平的分布依據(jù)車輛的轉(zhuǎn)彎半徑的變化而動態(tài)地變化。本公開不限于上面所闡述的實施例，而是能夠在本公開的范圍內(nèi)進行修改或變形。在本實施例中，駕駛支持設(shè)備AP配備有用于連續(xù)地拾取車輛駕駛員的臉部圖像的臉部圖像相機32，且駕駛支持設(shè)備AP被配置用于基于連續(xù)拾取的臉部圖像來檢測駕駛員雙眼的虹膜的位置，并基于虹膜的位置來設(shè)置駕駛員的凝視點。然而，本公開并不限于此配置。具體地，駕駛支持設(shè)備AP可以設(shè)有安裝于車輛上的前相機32a(參見圖1中的虛線)，并且可以被配置用于將設(shè)置于由前相機拾取的圖像中的多個點中的每一個的運動表示為矢量即光學流，并將具有最小光學流的一個點設(shè)置為凝視點。這是因為，基于心理學理論和其他發(fā)現(xiàn)以及經(jīng)驗知識，知道駕駛員凝視在駕駛員視野中移動最小的點。在這種情況下，確定器(凝視設(shè)置器)26c可計算該多個點中的每一個點處的光學流，或者可計算該多個點中的一些點處的光學流；被計算光學流的這些點被限制為存在于道路上。具有最小光學流的一個點可以被選擇作為該多個點中的一些點中的凝視點；作為凝視點的候選點的這些點被限制為存在于道路上。在步驟S120中，駕駛支持ECU沈可以將由車輛運動檢測器160檢測到的車輛運動轉(zhuǎn)換成行駛環(huán)境場關(guān)于車輛的相對運動，即，可以將檢測到的車輛運動轉(zhuǎn)換成設(shè)置在識別出的行駛環(huán)境場中的預定區(qū)域AL中的多個點P中的每一個點關(guān)于車輛的相對運動，由此檢測每個點P關(guān)于車輛的相對運動?；诿總€點P的相對運動，駕駛支持E⑶沈可以將具有最小的關(guān)于車輛的相對運動的一個點設(shè)置為凝視點。在該修改中，假設(shè)車輛駕駛員在車輛的行駛方向上觀察，則駕駛支持ECU沈可將每個點P的相對運動投影在通過對車輛駕駛員的視網(wǎng)膜球體進行建模而形成的視網(wǎng)膜球體坐標系中。然后，駕駛支持ECU沈計算每個點P的經(jīng)投影的相對運動的量；每個點P的被觀察到的相對運動的量。在與圖如對應的圖9中，通過以下設(shè)置來定義正交坐標系將車輛的行駛方向設(shè)置為Y軸，將垂直于Y軸并且在車輛的橫向方向上延伸的方向設(shè)置為X軸，以及將垂直于X 和Y軸并且在車輛的豎直方向上延伸的方向設(shè)置為Z軸。接下來，如圖9所示，駕駛支持 ECU 26獲得該多個點P的坐標(x, y，ζ)。如圖9所示，與正交坐標系原點距離為R的、具有坐標(x，y，z)的點A的相對運動被投影在視網(wǎng)膜球體坐標系中。注意到，正交坐標系中的點A被轉(zhuǎn)換成視網(wǎng)膜球體坐標系中的點(圖像)a(9，φ) ； θ代表由X軸和Y軸形成的XY平面上的相對于X軸的方位角， 且Φ代表由X軸和Z軸形成的)(Ζ平面上的相對于X軸的仰角。S卩，在步驟S120中，駕駛支持E⑶沈根據(jù)以下等式[2]計算圖像的偏心角ω的
絕對變化率來作為觀察到的運動
權(quán)利要求
1.一種用于支持移動對象的駕駛的設(shè)備，所述設(shè)備包括凝視點設(shè)置器，其用于設(shè)置所述移動對象的駕駛員的凝視點；運動檢測器，其用于檢測所述移動對象周圍的環(huán)境場關(guān)于所述移動對象的相對運動；旋度分量計算器，其用于將所述環(huán)境場的所述相對運動投影在坐標系中，所述坐標系是通過對所述移動對象的所述駕駛員的視網(wǎng)膜球體進行建模而形成的，并且計算所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運動圍繞相應駕駛員向著所述凝視點的眼睛方向的每個旋轉(zhuǎn)分量；目標軌道設(shè)置器，其用于將連接所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運動的一部分旋轉(zhuǎn)分量的等值線設(shè)置為所述移動對象的目標軌道，該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值；以及支持器，其基于由所述目標軌道設(shè)置器設(shè)置的所述移動對象的所述目標軌道來支持所述移動對象的駕駛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述移動對象是在道路上行駛的車輛，且所述運動檢測器被配置用于在所述環(huán)境場中、在所述車輛的行駛方向上的道路表面上設(shè)置多個點作為指示所述環(huán)境場的參數(shù)、并檢測所述多個點中的每個點關(guān)于所述移動對象的相對運動來作為所述移動對象周圍的所述環(huán)境場的所述相對運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述運動檢測器包括道路圖存儲單元，其用于存儲道路圖數(shù)據(jù)；當前位置檢測器，其用于檢測所述車輛的當前位置；以及車輛運動檢測器，其用于檢測所述車輛的橫向方向上的車輛運動、并且檢測所述車輛的豎直方向上的車輛運動，所述運動檢測器被配置用于基于所述道路圖數(shù)據(jù)和檢測到的所述車輛的所述當前位置來將所述車輛周圍的行駛環(huán)境場定義為所述車輛周圍的所述環(huán)境場、并基于檢測到的所述橫向方向上的車輛運動和檢測到的所述豎直方向上的車輛運動來在所述行駛環(huán)境場中檢測所述多個點中的每個點關(guān)于所述移動對象的所述相對運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述等值線被提供為多個，所述多個等值線中的每個等值線連接所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運動的相應一部分旋轉(zhuǎn)分量，該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值，且所述目標軌道設(shè)置器被配置用于選擇所述多個等值線中的一個等值線作為所述移動對象的所述目標軌道，所述多個等值線中的所述一個等值線從所述移動對象的前端沿著所述移動對象的行駛方向延伸到所述凝視點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述運動檢測器還包括位置檢測器，所述位置檢測器檢測存在于所述環(huán)境場中的靜止對象的位置來作為指示所述環(huán)境場的參數(shù)、并基于檢測到的所述靜止對象的位置來檢測所述環(huán)境場的所述相對運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述凝視點設(shè)置器被配置用于將所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運動的一點設(shè)置為所述凝視點，所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運動的該點與所述環(huán)境場的經(jīng)投影的所述相對運動的其他點相比具有最小的相對運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括拾取所述駕駛員的圖像的駕駛員相機，所述圖像包括所述駕駛員的至少一只眼睛，且所述凝視點設(shè)置器被配置用于分析所述圖像、并基于所述圖像的分析結(jié)果來設(shè)置所述凝視點。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括在所述車輛的行駛方向上連續(xù)地拾取圖像的前相機，且所述凝視點設(shè)置器被配置用于基于每個所拾取的圖像中的光學流來設(shè)置所述凝視點ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述支持器被配置用于基于所述移動對象的當前運動條件來計算所述移動對象的當前軌道、并基于所述移動對象的所述當前軌道與所述移動對象的所述目標軌道之間的比較結(jié)果來控制所述移動對象的軌道。
全文摘要
在用于支持移動對象的駕駛的設(shè)備中，旋度分量計算器將環(huán)境場的相對運動投影在通過對移動對象的駕駛員的視網(wǎng)膜球體進行建模而形成的坐標系中。旋度分量計算器計算環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運動圍繞相應駕駛員向著凝視點的眼睛方向的每個旋轉(zhuǎn)分量。目標軌道設(shè)置器將等值線設(shè)置為移動對象的目標軌道，所述等值線連接環(huán)境場的經(jīng)投影的相對運動的一部分旋轉(zhuǎn)分量，該部分旋轉(zhuǎn)分量具有相同的量值。
文檔編號B60W40/11GK102407849SQ201110249940
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者伊能寬, 戶塚誠司, 沢田護 申請人:株式會社電裝