專利名稱：配置有用于輔助系統(tǒng)操作員的輔助控制器的系統(tǒng)、控制操作輔助裝置、控制操作輔助方法 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輔助操作員控制操作受控對象的控制操作輔助裝置和控制操作輔助方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，如日本特開平9-1565 號公報所公開的，已公知以下的車輛操作輔助裝置該車輛操作輔助裝置檢測車輛的前進方向方位角和該車輛所行駛的道路的切線方向方位角，并且生成趨向于使所檢測到的前進方向方位角和切線方向方位角之間的偏差減小的轉(zhuǎn)向力矩，由此生成在車輛不偏離道路的方向上的轉(zhuǎn)向力。傳統(tǒng)的車輛操作輔助裝置被配置為僅基于控制時點的前進方向方位角和切線方向方位角之間的偏差來輸出轉(zhuǎn)向控制，而不考慮駕駛員的車輛操作狀態(tài)和車輛周邊的環(huán)境。因而，根據(jù)傳統(tǒng)的車輛操作輔助裝置，輸出不適合于駕駛員的車輛操作狀態(tài)(駕駛強度)和車輛周邊的環(huán)境的轉(zhuǎn)向控制。這有時使得駕駛員對轉(zhuǎn)向控制產(chǎn)生不適感或不便感。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種配置有用于輔助系統(tǒng)操作員的輔助控制器的系統(tǒng)， 包括系統(tǒng)狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述系統(tǒng)的操作狀態(tài)有關(guān)的信息；理想狀態(tài)生成單元， 其至少根據(jù)由所述系統(tǒng)狀態(tài)檢測單元檢測到的系統(tǒng)狀態(tài)來生成所述系統(tǒng)的理想狀態(tài)；理想輸入計算單元，其計算用以使所述系統(tǒng)按照由所述理想狀態(tài)生成單元生成的理想狀態(tài)操作的理想輸入；系統(tǒng)輸入接口，其將操作員控制動作轉(zhuǎn)換成所述系統(tǒng)的控制信號；以及差計算單元，其計算由所述理想輸入計算單元計算出的理想輸入和所述系統(tǒng)輸入接口提供給所述系統(tǒng)的實際控制信號之間的差；其中，所述系統(tǒng)輸入接口包括所述輔助控制器，并且所述輔助控制器根據(jù)由所述差計算單元計算出的差來確定與將所述操作員控制動作轉(zhuǎn)換成所述系統(tǒng)的控制信號有關(guān)的至少一個轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而輔助操作員操作所述系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種輔助操作員控制操作操縱器從而控制受控對象的控制操作輔助裝置，包括受控對象狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述受控對象的狀態(tài)有關(guān)的信息；操縱器狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述操縱器的狀態(tài)有關(guān)的信息；環(huán)境狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述受控對象周邊的控制操作環(huán)境的狀態(tài)有關(guān)的信息；理想互動生成單元，其根據(jù)由所述受控對象狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述受控對象的狀態(tài)有關(guān)的信息和由所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述控制操作環(huán)境的狀態(tài)有關(guān)的信息，生成所述受控對象和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)；理想操縱器阻抗生成單元，其根據(jù)由所述理想互動生成單元生成的、 所述受控對象和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)來生成所述操縱器的理想阻抗；操縱器阻抗控制器輔助系統(tǒng)，其基于由所述理想操縱器阻抗生成單元生成的理想操縱器阻抗來控制所述操縱器的阻抗，以產(chǎn)生所期望的所述受控對象和環(huán)境之間的互動動態(tài)；理想操縱器控制信號生成單元，其根據(jù)由所述理想互動生成單元生成的、所述受控對象和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)來生成理想操縱器控制信號；操縱器控制信號差計算單元，其計算由所述理想操縱器控制信號生成單元生成的理想操縱器控制信號和由所述操縱器狀態(tài)檢測單元檢測到的所述操縱器的狀態(tài)之間的差；操作精度估計單元，其根據(jù)由所述理想互動生成單元生成的、所述受控對象和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)來估計控制操作所述受控對象所需的精度；控制差阻抗生成單元，其根據(jù)由所述操作精度估計單元估計出的所需的精度來生成控制差阻抗； 以及致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)，其基于由所述操縱器控制信號差計算單元計算出的差的大小和由所述控制差阻抗生成單元生成的控制差阻抗來控制由致動器產(chǎn)生的附加力矩，以輔助所述操作員控制操作所述操縱器，從而實現(xiàn)所需的操作精度。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，根據(jù)與車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息和與車輛操作環(huán)境有關(guān)的信息，生成操作目標(biāo)對象的理想控制路徑；計算用以使所述操作目標(biāo)對象沿著所生成的理想控制路徑操作的操作系統(tǒng)的控制歷史，作為理想控制信號；計算所計算出的理想控制信號和與所述車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息之間的差；基于所計算出的差的大小控制所述操作系統(tǒng)，以輔助操作員操作所述操作系統(tǒng)；根據(jù)與所述車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息和/或與所述車輛操作環(huán)境有關(guān)的信息，估計對所述操作目標(biāo)對象進行的車輛操作所需的準(zhǔn)確度；以及，隨著所估計出的準(zhǔn)確度變高而提高對所述操作系統(tǒng)的控制水平。本發(fā)明的第一方面的系統(tǒng)狀態(tài)檢測單元對應(yīng)于本發(fā)明的第二方面的受控對象狀態(tài)檢測單元、操縱器狀態(tài)檢測單元和環(huán)境狀態(tài)檢測單元以及本發(fā)明的第三方面的車輛操作狀態(tài)檢測單元和環(huán)境狀態(tài)檢測單元。本發(fā)明的第一方面的理想狀態(tài)生成單元對應(yīng)于本發(fā)明的第二方面的理想互動生成單元以及本發(fā)明的第三方面的理想控制路徑生成單元。本發(fā)明的第一方面的輔助控制器對應(yīng)于本發(fā)明的第二方面的致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)以及本發(fā)明的第三方面的操作系統(tǒng)輔助控制器。本發(fā)明的第一方面的理想輸入計算單元對應(yīng)于本發(fā)明的第二方面的理想操縱器阻抗生成單元以及本發(fā)明的第三方面的理想控制信號計算單元。本發(fā)明的第一方面的系統(tǒng)輸入接口單元對應(yīng)于本發(fā)明的第二方面的操縱器阻抗控制器輔助系統(tǒng)和理想操縱器控制信號生成單元以及本發(fā)明的第三方面的理想控制信號計算單元。本發(fā)明的第一方面的差計算單元對應(yīng)于本發(fā)明的第二方面的操縱器控制信號差計算單元以及本發(fā)明的第三方面的差計算單元。本發(fā)明的第二方面的操作精度估計單元對應(yīng)于本發(fā)明的第三方面的操作系統(tǒng)輔助控制器。本發(fā)明的第二方面的控制差阻抗生成單元對應(yīng)于本發(fā)明的第三方面的操作精度估計單元。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的控制操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛操作輔助控制處理的流程的流程圖。圖5是圖4所示的步驟Sl中用于檢測環(huán)境中的車輛位置和朝向的處理的解釋圖。圖6是圖4所示的步驟S2中用于生成車輛在直線路線上行駛時的目標(biāo)行駛點位的生成處理的解釋圖。圖7是圖4所示的步驟S2中用于生成車輛在曲線路線上行駛時的目標(biāo)行駛點位的生成處理的解釋圖。圖8是示出車輛所行駛的道路的道路寬度和轉(zhuǎn)向操作所需的準(zhǔn)確度之間的關(guān)系的一個示例的圖。圖9是示出圖4所示的步驟S8的處理所使用的力矩輸出規(guī)則的一個示例的圖。圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的車輛操作輔助控制處理的流程的流程圖。圖12是圖11所示的步驟S15中用于生成車輛的目標(biāo)行駛路徑的生成處理的解釋圖。圖13是示出駕駛員的駕駛負(fù)荷和轉(zhuǎn)向操作所需的準(zhǔn)確度之間的關(guān)系的一個示例的圖。圖14是圖11所示的步驟S15中用于生成車輛的目標(biāo)行駛路徑的生成處理的變形例的解釋圖。圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖16是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的車輛操作輔助控制處理的流程的流程圖。圖17的(a)、(b)和(c)是分別示出轉(zhuǎn)向操作所需的準(zhǔn)確度與車輛周邊的照明、天氣以及車輛的行駛時段之間的關(guān)系的一個示例的圖。圖18是示出轉(zhuǎn)向操作所需的準(zhǔn)確度和生成目標(biāo)行駛路徑時所設(shè)置的目標(biāo)行駛點位的數(shù)量之間的關(guān)系的一個示例的圖。圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的車輛操作輔助控制處理的流程的流程圖。圖21是圖20所示的步驟S44中生成和校正目標(biāo)行駛點位的處理的解釋圖。圖22是示出圖20所示的步驟S50的處理所使用的力矩輸出規(guī)則的一個示例的圖。圖23是示出駕駛員的駕駛技術(shù)和圖21所示的距離Ltl之間的關(guān)系的一個示例的圖。圖M是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖25是示出根據(jù)本發(fā)明第五實施例的車輛操作輔助控制處理的流程的流程圖。圖沈是示出圖25所示的步驟S71的處理所使用的力矩輸出規(guī)則的一個示例的圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的控制操作輔助裝置系統(tǒng)輔助操作員的用于控制受控對象的控制操作。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的控制操作輔助裝置包括環(huán)境狀態(tài)檢測單元101、受控對象狀態(tài)檢測單元102、理想互動生成單元103、理想操縱器控制信號生成單元104、操作精度估計單元105、理想操縱器阻抗生成單元106、操縱器控制信號差計算單元107、控制差阻抗生成單元108、致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)109、操縱器阻抗控制器輔助系統(tǒng)110、致動器111、 操縱器112和操縱器狀態(tài)檢測單元113。環(huán)境狀態(tài)檢測單元101檢測與受控對象114周邊的控制操作環(huán)境的狀態(tài)有關(guān)的信息。受控對象狀態(tài)檢測單元102檢測與受控對象114的狀態(tài)有關(guān)的信息。理想互動生成單元103根據(jù)與由受控對象狀態(tài)檢測單元102檢測到的與受控對象114的狀態(tài)有關(guān)的信息和由環(huán)境狀態(tài)檢測單元101檢測到的與控制操作環(huán)境的狀態(tài)有關(guān)的信息，生成受控對象114 和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)(ideal interaction dynamics)。理想操縱器控制信號生成單元104根據(jù)由理想互動生成單元103生成的受控對象 114和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)，來生成理想操縱器控制信號。操作精度估計單元105根據(jù)由理想互動生成單元103生成的受控對象114和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)，來估計控制操作受控對象114所需的精度。理想操縱器阻抗生成單元106根據(jù)由理想互動生成單元103生成的受控對象114 和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)，生成操縱器112的理想阻抗。操縱器控制信號差計算單元107 計算由理想操縱器控制信號生成單元生成的理想操縱器控制信號和由操縱器狀態(tài)檢測單元113檢測到的操縱器112的狀態(tài)之間的差?？刂撇钭杩股蓡卧?08根據(jù)由操作精度估計單元105估計出的所需的精度，生成控制差阻抗。致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)109基于由操縱器控制信號差計算單元107計算出的差的大小和由控制差阻抗生成單元108生成的控制差阻抗來控制由致動器111產(chǎn)生的附加力矩，從而輔助操作員控制操作操縱器112達到所需的操作精度。操縱器阻抗控制器輔助系統(tǒng)110基于由理想操縱器阻抗生成單元106生成的理想操縱器阻抗來控制操縱器112的阻抗，從而產(chǎn)生期望的受控對象114和環(huán)境之間的互動動態(tài)。以下將參考附圖來解釋根據(jù)本發(fā)明的第一至第五實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)。在以下實施例中，對于由操作員操作的受控對象，假定為車輛。然而，本發(fā)明不限于這些實施例，并且總體上可以應(yīng)用于控制時涉及人的操作受控對象，例如超遠距離的無人駕駛車輛控制(天空或太空中的UAV)，(遠距離(over distance)或大規(guī)模(in size))遠程操作手術(shù)，航空和飛行模擬，工廠工人/舞蹈演員/運動員以及(遠距離或大規(guī)模)(微) 裝配。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于無人駕駛車輛控制時，本發(fā)明中的操作員輔助裝置、操作員、受控對象、控制輸入信號、控制輸入輪廓(profile)、受控對象和環(huán)境之間的理想互動、操縱器致動器、環(huán)境以及對受控對象和環(huán)境之間的互動的約束分別對應(yīng)于遠程操作輔助裝置、遠程操作員、遠程受控車輛、操縱器輸出信號、控制輸入輪廓、遠控車輛的理想3D軌跡、操縱桿致動器、道路狀況(天氣狀況、靜態(tài)和動態(tài)對象的位置)以及相對于靜態(tài)或動態(tài)對象的 TTC (限制區(qū)域、通信時間延遲)。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于遠程操作手術(shù)時，本發(fā)明中的操作員輔助裝置、操作員、受控對象、控制輸入信號、控制輸入輪廓、受控對象和環(huán)境之間的理想互動、操縱器致動器、環(huán)境以及對受控對象和環(huán)境之間的互動的約束分別對應(yīng)于手術(shù)輔助裝置、外科醫(yī)生、機器人手術(shù)裝置、操縱器輸出信號、操縱器輸出輪廓、遠控手術(shù)裝置的理想布置和施力(exertedforce)、觸感手套致動器、易損組織的部位(抓具移動的液體的特性、需要進行手術(shù)的組織的部位)以及相對于靜態(tài)或動態(tài)對象的TTC (限制區(qū)域、通信時間延遲)。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于航空和飛行模擬時，本發(fā)明中的操作員輔助裝置、操作員、受控對象、控制輸入信號、控制輸入輪廓、受控對象和環(huán)境之間的理想互動、操縱器致動器、環(huán)境以及對受控對象和環(huán)境之間的互動的約束分別對應(yīng)于飛行器飛行輔助裝置、飛行員、飛行器/直升飛機、操縱桿信號、操縱桿輸出輪廓、飛行器的理想3D軌跡、操縱桿致動器、到地面的距離和禁區(qū)(降落區(qū)的位置和方位、到其它位面的距離)以及相對于靜態(tài)或動態(tài)對象的 TTC (限制區(qū)域、通信時間延遲)。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于工廠工人/舞蹈演員/運動員時，本發(fā)明中的操作員輔助裝置、 操作員、受控對象、控制輸入信號、控制輸入輪廓、受控對象和環(huán)境之間的理想互動、操縱器致動器、環(huán)境以及對受控對象和環(huán)境之間的互動的約束分別對應(yīng)于身體移動輔助裝置(觸感服裝)、工廠工人/舞蹈演員/運動員、人體、身體移動控制信號(對身體的壓力、肢體力矩和位置控制信號)、身體移動輪廓、肢體的理想施力或理想肢體移動路徑(各剛性體相互分離但受到約束)、觸感服裝或身體移動支持服裝(壓力和致動器)、對象的位置(這些對象的特性、良好地進行肢體移動所需的肌肉動作輪廓、與需要操縱的對象的接觸力)以及相對于靜態(tài)或動態(tài)對象的TTC(限制區(qū)域、通信時間延遲)。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于(微)裝配時，本發(fā)明中的操作員輔助裝置、操作員、受控對象、控制輸入信號、控制輸入輪廓、受控對象和環(huán)境之間的理想互動、操縱器致動器、環(huán)境以及對受控對象和環(huán)境之間的互動的約束分別對應(yīng)于裝配輔助裝置、裝配人員、遠控抓具、操縱器輸出信號、操縱器輸出輪廓、遠控抓具的理想布置和施力、觸感手套致動器(觸覺主控器)、對象的位置(這些對象的特性、與需要操縱的對象的接觸力)以及相對于靜態(tài)或動態(tài)對象的TTC (限制區(qū)域、通信時間延遲)。第一實施例首先，參考圖2至圖9來解釋根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)。車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛操作輔助裝置1安裝在作為受控對象的車輛上，并且如圖2所示包括作為主要部分的車輛操作狀態(tài)檢測裝置2、環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3、目標(biāo)行駛點生成電路4、理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5、差計算電路6、操作精度估計電路7和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8。車輛操作狀態(tài)檢測裝置2與圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的車輛操作狀態(tài)檢測部件11 相對應(yīng)。車輛操作狀態(tài)檢測裝置2包括諸如GPS (Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))、速度傳感器、地磁傳感器、加速度傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器等的各種傳感器，并且檢測車輛的位置、速度、前進方向角、加速度及轉(zhuǎn)向角。環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3與圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的環(huán)境狀態(tài)檢測部件12相對應(yīng)。環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3包括配置在車輛的前部和側(cè)部的攝像裝置、激光雷達、超聲波傳感器、導(dǎo)航裝置和粗糙度傳感器等，并且檢測存在于車輛周邊的障礙物、車輛所行駛的道路的曲率輪廓、道路寬度和粗糙度以及與車輛相鄰的運動物體。目標(biāo)行駛點生成電路4、理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5、差計算電路6和操作精度估計電路7分別與圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的理想控制路徑生成部件13、理想控制信號計算部件14、差計算部件15和操作精度估計部件16相對應(yīng)。通過由安裝在車輛上的微計算機執(zhí)行控制程序來實現(xiàn)這些電路的功能(操作)。后面將說明各個電路的功能。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8與圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的操作系統(tǒng)輔助控制單元17 相對應(yīng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8由已知的被配置用于車輛的轉(zhuǎn)向的電動轉(zhuǎn)向機構(gòu)或助力機構(gòu)構(gòu)成，并且執(zhí)行控制以輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作，后面將詳細(xì)說明。具有這種結(jié)構(gòu)的車輛操作輔助裝置1執(zhí)行以下所示的車輛操作輔助控制處理，以輸出適合于駕駛員的車輛操作的狀態(tài)或車輛周邊的環(huán)境的車輛操作輔助控制。以下參考圖 4所示的流程圖來解釋車輛操作輔助裝置1執(zhí)行車輛操作輔助控制處理時的操作。車輛操作輔助控制處理圖4所示的流程圖開始于車輛的點火開關(guān)從斷開狀態(tài)切換至接通狀態(tài)時，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟Si的處理。針對各預(yù)定的控制周期重復(fù)執(zhí)行車輛操作輔助控制處理。在步驟Sl的處理中，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測車輛在該車輛正在行駛的行車道內(nèi)的位置。更具體地，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3從由配置在車輛的橫向側(cè)部的攝像裝置拍攝到的車輛橫向方向上的視頻提取邊緣圖像，以提取車輛的行車道的左車道標(biāo)記k和右車道標(biāo)記 Lk(參見圖幻。環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3根據(jù)所提取出的左車道標(biāo)記U和右車道標(biāo)記Lk計算行車道的中心線L。(參見圖5)，以計算所計算出的中心線L。和車輛A的行駛位置Ptl之間的水平方向距離ln(參見圖5)。由此，步驟Sl的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S2的處理。在步驟S2的處理中，目標(biāo)行駛點生成電路4根據(jù)當(dāng)前車輛位置計算車輛將來應(yīng)通過的目標(biāo)行駛點位。更具體地，目標(biāo)行駛點生成電路4經(jīng)由環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3獲得車輛前部方向上的視頻，并且從所獲得的視頻提取邊緣圖像以檢測行車道的中心線L。的線條形狀(曲率R)。然后，目標(biāo)行駛點生成電路4基于與所檢測到的線條形狀有關(guān)的信息設(shè)置目標(biāo)行駛點位。在本實施例中，目標(biāo)行駛點生成電路4在當(dāng)車輛行駛在直線路線上時和當(dāng)車輛行駛在曲線路線上時之間改變目標(biāo)行駛點位的設(shè)置方法。也就是說，如圖6所示，當(dāng)車輛行駛在直線路線上時，目標(biāo)行駛點生成電路4將在車輛A的當(dāng)前位置Ptl前方H[m]的位置設(shè)置為目標(biāo)行駛點位P。另一方面，如圖7所示，當(dāng)車輛行駛在曲線路線上時，目標(biāo)行駛點生成電路4計算在通過車輛A的當(dāng)前位置Ptl處的曲線路線的內(nèi)側(cè)上的、諸如車道標(biāo)記等的車道邊界線(在圖7所示的例子中為右車道標(biāo)記Lk) 的切線Lp等，并將計算出的切線Lp與行車道的中心線L。相交的點設(shè)置為目標(biāo)行駛點位P。 由此，步驟S2的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S3的處理。在步驟S3的處理中，理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5計算用以到達通過步驟S2的處理計算出的目標(biāo)行駛點位P的理想轉(zhuǎn)向角§。更具體地，理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5將由車輛操作狀態(tài)檢測裝置2和環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測到的信息輸入至理想轉(zhuǎn)向角g的值為 2-G- υ . (v/L) (ν表示車輛速度，且G表示車輛的轉(zhuǎn)向增益)的駕駛員模型中，由此計算用以到達通過步驟S2的處理計算出的目標(biāo)行駛點位P的理想轉(zhuǎn)向角其中，u表示由連接當(dāng)前車輛位置Ptl和目標(biāo)行駛點位P的矢量與車輛前進方向形成的角。由此，步驟S3的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S4的處理。在步驟S4的處理中，車輛操作狀態(tài)檢測裝置2檢測當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向角S。由此，步驟S4的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S5的處理。在步驟S5的處理中，差計算電路6計算通過步驟S3的處理計算出的理想轉(zhuǎn)向角 §和通過步驟S4的處理檢測到的當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向角S之間的差δ (=§-S)。由此，步驟S5的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S6的處理。在步驟S6的處理中，操作精度估計電路7估計在由環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測到的車輛周邊的駕駛環(huán)境的狀態(tài)下所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”。通常，在諸如行車路線的道路寬度窄時、行車路線擁擠時、車輛駛?cè)肭€路線時和行車路線的表面粗糙度低時等的行駛場景中，轉(zhuǎn)向操作所需的準(zhǔn)確度高。另一方面，在諸如車輛正行駛在長直線路線或快速路上時等的行駛場景中，轉(zhuǎn)向操作所需的準(zhǔn)確度低。因此，在本實施例中，操作精度估計電路7預(yù)先保持示出行駛場景和轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度之間的對應(yīng)關(guān)系的映射圖，并且參考該映射圖來估計所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度。更具體地，操作精度估計電路7預(yù)先保持圖8所示的、示出車輛所行駛的道路的道路寬度和所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度之間的對應(yīng)關(guān)系的映射圖，并且從該映射圖讀取與由環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測到的行車路線的道路寬度相對應(yīng)的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度，以估計所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度。由此，步驟S6的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S7的處理。在步驟S7的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8基于以下數(shù)據(jù)改變后面所述的步驟 S8的處理所使用的力矩輸出規(guī)則通過步驟Sl的處理檢測到的、車輛的行車道的中心線Lc 和車輛A的行駛位置之間的水平方向距離In ；通過步驟S5的處理計算出的理想轉(zhuǎn)向角§和當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向角S之間的差δ ；以及通過步驟S6的處理估計出的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”。在本實施例中，力矩輸出規(guī)則是以下的助力機構(gòu)中的力矩輸出規(guī)則該助力機構(gòu)用于生成如圖9中的實線L1所示的大小與理想轉(zhuǎn)向角§和當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向角S之間的差δ的大小成比例的力矩，并且力矩T可表示為T = KX δ，其中，K表示比例常數(shù)。比例常數(shù)K是水平方向距離In和轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”之間的函數(shù)，并且例如被表示為公式K = F(ln，a) = IlnIXaXIV也就是說，所生成的力矩根據(jù)水平方向距離In的大小和轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”而變化。更具體地，比例常數(shù)K隨著水平方向距離In和轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”增大而增大，并且力矩輸出規(guī)則如圖9中的虛線L2所示變化。另一方面，比例常數(shù)K隨著水平方向距離In和轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”減小而減小，并且力矩輸出規(guī)則如圖9 中的虛線L3所示變化。由此，步驟S7的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S8 的處理。在步驟S8的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8執(zhí)行控制以生成方向盤的轉(zhuǎn)向力矩。在第一實施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8具有電動馬達作為用于生成轉(zhuǎn)向力的機構(gòu)， 并且根據(jù)在步驟S7的處理中設(shè)置的力矩輸出規(guī)則來執(zhí)行馬達控制。結(jié)果，駕駛員經(jīng)由方向盤感覺到疊加在該方向盤上的轉(zhuǎn)向力矩。在本實施例中，對被編寫為力矩輸出規(guī)則的、針對駕駛員的轉(zhuǎn)向操作的排斥力(repulsive force)進行控制。相反，可以對針對駕駛員不操作的感應(yīng)力(induction force)進行控制。由此，步驟S8的處理完成，并且一系列的車輛操作輔助控制處理結(jié)束。如通過這些解釋顯而易見，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛操作輔助裝置1，目標(biāo)行駛點生成電路4根據(jù)當(dāng)前車輛位置計算車輛將來應(yīng)通過的目標(biāo)行駛點位，理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5計算用以到達目標(biāo)行駛點位P的理想轉(zhuǎn)向角§ ,并且差計算電路6計算理想轉(zhuǎn)向角 g和當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向角S之間的差δ。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8基于計算出的差δ的大小控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以輔助駕駛員的車輛操作。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)理想駕駛狀態(tài)向駕駛員提供與差S的大小相對應(yīng)的轉(zhuǎn)向操作輔助，并由此可以輸出適合于駕駛員對車輛進行的車輛操作的狀態(tài)和車輛周邊的環(huán)境的車輛操作輔助控制。在傳統(tǒng)的車輛操作輔助裝置中，放大輔助控制量，以恢復(fù)從向駕駛員提供車輛操作輔助起到駕駛員采取控制動作為止的時間延遲，結(jié)果，有時產(chǎn)生分歧的系統(tǒng)。然而，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛操作輔助裝置1，如上所述，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8基于理想轉(zhuǎn)向角§和當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向角S之間的差δ的大小控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因而與傳統(tǒng)的車輛操作輔助裝置不同，本發(fā)明可以抑制產(chǎn)生分歧的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛操作輔助裝置1，操作精度估計電路7估計在由環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測到的車輛周邊的駕駛環(huán)境的狀態(tài)下所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”，當(dāng)估計出的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”越高時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8提高對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制水平。因而，可以向駕駛員提供與當(dāng)前駕駛環(huán)境中所需的轉(zhuǎn)向操作精度一致的車輛操作輔助。根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛操作輔助裝置1，理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5將由車輛操作狀態(tài)檢測裝置2和環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測到的信息輸入至理想轉(zhuǎn)向角§的值為 2-G- υ . (v/L) (ν表示車輛速度，且G表示車輛的轉(zhuǎn)向增益)的駕駛員模型中，由此計算理想轉(zhuǎn)向角其中，u表示由連接當(dāng)前車輛位置Ptl和目標(biāo)行駛點位P的矢量與車輛的前進方向形成的角。因而，利用通過考慮到駕駛員的轉(zhuǎn)向特性所獲得的控制路徑，可以輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作。根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車輛操作輔助裝置1，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8控制被編寫為力矩輸出規(guī)則的、抵抗駕駛員的轉(zhuǎn)向操作的排斥力的水平，以控制對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制水平，因而，可以通過駕駛員經(jīng)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)識別出的力矩變化來向該駕駛員提供轉(zhuǎn)向操作輔助。第二實施例接著，參考圖10至圖14來解釋根據(jù)本發(fā)明第二實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)。車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)如圖10所示，除了根據(jù)第一實施例的車輛操作輔助裝置1中的車輛操作狀態(tài)檢測裝置2、環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3、差計算電路6和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8以外，根據(jù)本發(fā)明第二實施例的車輛操作輔助裝置20還包括可行駛區(qū)域計算電路21、近似行駛區(qū)域生成電路 22、目標(biāo)行駛路徑生成電路23、操作信號預(yù)測電路M和車輛操作負(fù)荷估計裝置25。可行駛區(qū)域計算電路21、近似行駛區(qū)域生成電路22、目標(biāo)行駛路徑生成電路23、 操作信號預(yù)測電路M和車輛操作負(fù)荷估計裝置25分別對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的可移動區(qū)域計算部件、近似控制區(qū)域計算部件、理想控制路徑生成部件、操作信號預(yù)測部件和車輛操作負(fù)荷估計部件。通過由安裝在車輛上的微計算機執(zhí)行控制程序來實現(xiàn)這些功能。后面將說明各個組件的功能。具有這種結(jié)構(gòu)的車輛操作輔助裝置20執(zhí)行以下所示的車輛操作輔助控制處理，以輸出適合于駕駛員對車輛進行的車輛操作的狀態(tài)或車輛周邊的環(huán)境的車輛操作輔助控制。以下參考圖11所示的流程圖來解釋車輛操作輔助裝置20執(zhí)行車輛操作輔助控制處理時的操作。車輛操作輔助控制處理圖11所示的流程圖開始于將車輛的點火開關(guān)從斷開狀態(tài)切換至接通狀態(tài)時，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟Sll的處理。針對各預(yù)定的控制周期重復(fù)執(zhí)行車輛操作輔助控制處理。在步驟Sll的處理中，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3計算行車道的中心線Lc和車輛A的當(dāng)前位置Ptl之間的水平方向距離ln(參見圖5)以及行車道的道路寬度WJ參見圖12)。由此，步驟Sll的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S12的處理。在步驟S12的處理中，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3判斷在車輛所行駛的行車道上是否存在障礙物。如圖12所示，當(dāng)存在障礙物時，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測從車輛A的當(dāng)前位置 P。到障礙物0的距離ξ以及該障礙物的寬度I。由此，步驟S12的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S13的處理。在步驟S13的處理中，可行駛區(qū)域計算電路21計算行車道區(qū)域內(nèi)車輛可以行駛的區(qū)域。更具體地，如圖12所示，可行駛區(qū)域計算電路21根據(jù)在步驟Sll和S12的處理中檢測到的車輛A的行車道的寬度I、到障礙物0的距離ξ和該障礙物的寬度Wtj來計算可行駛區(qū)域禮。由此，步驟S13的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S14的處理。在步驟S14的處理中，近似行駛區(qū)域生成電路22在通過步驟S13的處理計算出的可行駛區(qū)域R1內(nèi)近似地生成與行車道相對應(yīng)的行駛區(qū)域。更具體地，近似行駛區(qū)域生成電路22預(yù)先保持各自具有預(yù)定道路寬度的曲線路線和直線路線的模板，并且如圖12所示，確定當(dāng)在可行駛區(qū)域Rl內(nèi)應(yīng)用曲線路線模板和直線路線模板的組合時提供最大區(qū)域的曲線路線模板和直線路線模板的組合(在圖12所示的例子中，為曲線路線模板I K1、RK2、RK3和Rk4 與直線路線模板I^si的組合)作為近似行駛區(qū)域。由此，步驟S14的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S15的處理。在步驟S15的處理中，目標(biāo)行駛路徑生成電路23計算車輛在通過步驟S14的處理生成的近似行駛區(qū)域中行駛時的路線作為目標(biāo)行駛路徑。更具體地，如圖12所示，目標(biāo)行駛路徑生成電路23計算按照根據(jù)公式S’ = GXHX ν估計出的理想轉(zhuǎn)向角S’行駛的路線作為目標(biāo)行駛路徑，其中，T表示在車輛A的當(dāng)前位置Ptl前方H米的近似行駛區(qū)域的中心點，并且ν表示由連接車輛A的當(dāng)前位置Ptl和中心點T的矢量與車輛本身的前進方向形成的角。在第二實施例中，H的值為15[m]，并且G的值為0.15。然而，期望G的值根據(jù)車輛類型、駕駛員和環(huán)境狀態(tài)而變化。由此，步驟S15的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S16的處理。在步驟S16的處理中，操作信號預(yù)測電路M利用由車輛操作狀態(tài)檢測裝置2檢測到的信息來計算經(jīng)過了 1秒之后、車輛在路線內(nèi)的左右方向位置和前進方向角。在第二實施例中，對于左右方向位置，采用通過步驟S14的處理計算出的近似行駛區(qū)域中的左右方向位置，更具體地，采用車輛在用于實現(xiàn)通過步驟S15的處理計算出的目標(biāo)行駛路徑的理想轉(zhuǎn)向角S’維持了 1秒時到達的位置。前進方向角是車輛在通過步驟S15的處理計算出的目標(biāo)行駛路徑上的前進方向角，更具體地，是車輛在用于實現(xiàn)通過步驟S15的處理計算出的目標(biāo)行駛路徑的理想轉(zhuǎn)向角S’維持了 1秒時轉(zhuǎn)動的角度。由此，步驟S16的處理完成， 并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S17的處理。在步驟S17的處理中，差計算電路16計算通過步驟S16的處理計算出的左右方向位置和前進方向角相對于通過步驟S15的處理計算出的目標(biāo)行駛路徑的差。更具體地，差計算電路16計算經(jīng)過了 1秒之后、車輛的車輛位置和目標(biāo)行駛路徑之間的相對距離以計算位置差d，并且計算經(jīng)過了 1秒之后、車輛的前進方向角和目標(biāo)行駛路徑之間的相對角度， 以計算前進方向角的差Φ。由此，步驟S17的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S18的處理。在步驟S18的處理中，車輛操作負(fù)荷估計裝置25估計駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL。 在第二實施例中，車輛操作負(fù)荷估計裝置25使用在應(yīng)用本申請的發(fā)明時已知的轉(zhuǎn)向熵 (steering entropy)方法來估計駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL。然而，可以使用駕駛員的諸如心率等的生理征候(physiological barometer)來估計駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL。駕駛員的車輛操作負(fù)荷WJ逭著所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”越大而越大，并且如圖13所示與轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”具有相關(guān)性。由此，步驟S18的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S19的處理。在步驟S19的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8基于通過步驟S17的處理計算出的位置差d和前進方向角的差Φ以及通過步驟S18的處理估計出的駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL，來改變力矩輸出規(guī)則。在第二實施例中，力矩輸出規(guī)則表達為公式T = KlX (K2Xd+K3X Φ)。該公式中的比例常數(shù)Kl是駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL的函數(shù)，例如被寫為Kl =F(WL) =bXWL。也就是說，在第二實施例中，所生成的力矩T根據(jù)駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL的大小而變化。更具體地，所生成的力矩隨著駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL(= 所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度)變大而變大。另一方面，所生成的力矩隨著駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL(=所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度)變小而變小。由此，步驟S19的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S20的處理。在步驟S20的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8執(zhí)行控制以生成方向盤的轉(zhuǎn)向力矩。由此，步驟S20的處理完成，并且一系列的車輛操作輔助控制處理結(jié)束。如通過這些解釋顯而易見，根據(jù)本發(fā)明第二實施例的車輛操作輔助裝置20，操作信號預(yù)測電路M計算經(jīng)過了 1秒之后、車輛的左右方向位置和前進方向角，并且差計算電路6計算左右方向位置和前進方向角相對于目標(biāo)行駛路徑的差。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使在存在障礙物的行駛環(huán)境中，也可以向駕駛員提供與該駕駛員的感覺一致的轉(zhuǎn)向操作輔助。根據(jù)本發(fā)明第二實施例的車輛操作輔助裝置20，車輛操作負(fù)荷估計裝置25估計駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL，并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8與車輛操作負(fù)荷WL成比例地提高對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制水平。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，駕駛員的車輛操作負(fù)荷WL越高，方向盤中傳遞至該駕駛員的轉(zhuǎn)向力矩越大。因而，可以向駕駛員提供抑制了由超常的駕駛負(fù)荷引起的轉(zhuǎn)向操作延遲或轉(zhuǎn)向操作不平穩(wěn)的車輛操作輔助。在步驟S15的處理中，目標(biāo)行駛路徑生成電路23計算在按照通過公式S’ = GXHX ν估計出的理想轉(zhuǎn)向角S’行駛時的路線作為目標(biāo)行駛路徑。然而，還可以計算出例如在按照通過公式S’ = G1X ξ 1+G2X ξ 2估計出的理想轉(zhuǎn)向角S’行駛時的路線作為目標(biāo)行駛路徑。如圖14所示，該公式中的參數(shù)I1表示由車輛A的當(dāng)前前進方向和經(jīng)過了 1秒之后在中心線L。上的位置P1形成的角。參數(shù)ξ 2表示由切線Lp和車輛A的前進方向形成的角，其中切線Lp外切在車輛A前方的曲線路線的內(nèi)邊緣LK。期望該公式中的參數(shù)&和(；2 根據(jù)車輛、駕駛員和行駛環(huán)境而變化。第三實施例接著，參考圖15至圖18來解釋根據(jù)本發(fā)明第三實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)。車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)如圖15所示，除了根據(jù)第一實施例的車輛操作輔助裝置1中的車輛操作狀態(tài)檢測裝置2、環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3、理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5、差計算電路6、操作精度估計電路7 和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8以外，根據(jù)本發(fā)明第三實施例的車輛操作輔助裝置30還包括天氣判斷裝置31、時段判斷裝置32和目標(biāo)行駛點生成/校正電路33。天氣判斷裝置31對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的天氣判斷部件。天氣判斷裝置31包括雨傳感器和照明傳感器，并且判斷駕駛并操作車輛時的天氣。時段判斷裝置32對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的時段判斷部件。時段判斷裝置32包括諸如時鐘等的測量裝置，并且判斷駕駛并操作車輛時的時段。目標(biāo)行駛點生成/校正電路33對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的理想控制路徑生成部件。 通過由安裝在車輛上的微計算機執(zhí)行控制程序來實現(xiàn)目標(biāo)行駛點生成/校正電路33的功能。后面將說明目標(biāo)行駛點生成/校正電路33的功能。具有這種結(jié)構(gòu)的車輛操作輔助裝置30執(zhí)行以下所示的車輛操作輔助控制處理， 以輸出適合于駕駛員對車輛進行的車輛操作的狀態(tài)或車輛周邊的環(huán)境的車輛操作輔助控制。以下參考圖16所示的流程圖來解釋車輛操作輔助裝置30執(zhí)行車輛操作輔助控制處理時的操作。車輛操作輔助控制處理圖16所示的流程圖開始于將車輛的點火開關(guān)從斷開狀態(tài)切換至接通狀態(tài)時，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S31的處理。針對各預(yù)定的控制周期重復(fù)執(zhí)行車輛操作輔助控制處理。步驟S31的處理與圖4所示的步驟Sl的處理相同，因而以下將省略對該處理的說明，并且從步驟S32的處理開始說明。在步驟S32的處理中，天氣判斷裝置31判斷車輛周邊的天氣，并且時段判斷裝置 32判斷當(dāng)前時段。更具體地，當(dāng)雨傳感器檢測到雨滴時，天氣判斷裝置31判斷出車輛周邊的天氣為雨天。時段判斷裝置32通過將當(dāng)前時段分割成早晨、白天、傍晚和夜間來進行判斷。由此，步驟S32的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S33的處理。在步驟S33的處理中，目標(biāo)行駛點生成/校正電路33基于步驟S32的處理結(jié)果生成并校正目標(biāo)行駛點位。更具體地，目標(biāo)行駛點生成/校正電路33基于通過步驟S31的處理檢測到的當(dāng)前車輛位置，計算在車輛前進方向上的車道中心位置作為車輛將來應(yīng)通過的目標(biāo)行駛點位。隨后，當(dāng)通過步驟S32的處理判斷出的天氣表示雨天或者由此判斷出的時段表示夜間時，目標(biāo)行駛點生成/校正電路33將計算出的目標(biāo)行駛點位校正為前方Hl [m] 的車道中心位置。當(dāng)天氣為晴天并且時段為早晨或傍晚時，目標(biāo)行駛點生成/校正電路33 將計算出的目標(biāo)行駛點位校正為前方H2(>H1) [m]的車道中心位置。在另一情況下，當(dāng)天氣為晴天并且時段為白天時，目標(biāo)行駛點生成/校正電路33將計算出的目標(biāo)行駛點位校正為前方H3(>H2)[m]的車道中心位置。由此，步驟S33的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S34的處理。在步驟S34的處理中，理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5計算用以到達通過步驟S33的處理計算出的目標(biāo)行駛點位的理想轉(zhuǎn)向角§。更具體地，理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5將由車輛操作狀態(tài)檢測裝置2和環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測到的信息輸入至以下的駕駛員模型中，由此計算用以到達通過步驟S33的處理計算出的目標(biāo)行駛點位的理想轉(zhuǎn)向角在該駕駛員模型中，理想轉(zhuǎn)向角§的值為2· G”· υ · (v/L) (ν表示車輛速度，并且G”表示車輛的轉(zhuǎn)向增益)，其中，u表示由連接當(dāng)前車輛位置Ptl和目標(biāo)行駛點位P的矢量與車輛前進方向形成的角。當(dāng)通過步驟S32判斷出的天氣為雨天或者由此判斷出的時段為夜間時，轉(zhuǎn)向增益G” 為Gl ；當(dāng)天氣為晴天并且時段為早晨或傍晚時，轉(zhuǎn)向增益G”為G2(<G1)；以及當(dāng)天氣為晴天并且時段為夜間時，轉(zhuǎn)向增益G”為G3( < G2)。由此，步驟S34的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S35的處理。在步驟S35的處理中，車輛操作狀態(tài)檢測裝置2檢測當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向角S。由此，步驟S35的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S36的處理。在步驟S36的處理中，差計算電路6計算通過步驟S34的處理計算出的理想轉(zhuǎn)向角§和通過步驟S35的處理檢測到的當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向角S之間的差S(=§-S)。由此，步驟S36 的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S37的處理。在步驟S37的處理中，操作精度估計電路7估計通過步驟S32的處理判斷出的車輛周邊的天氣和當(dāng)前時段所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”。通常，如圖17的(a)、(b)和(c)所示，轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”與車輛周邊的天氣、照明和車輛行駛的時段相關(guān)。因此，在第三實施例中，操作精度估計電路7預(yù)先保持圖17的(a)、(b)和(c)所示的映射圖，并且從這些映射圖讀出與通過步驟S32的處理判斷出的車輛周邊的天氣和當(dāng)前時段相對應(yīng)的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”，以估計所需的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”。由此，步驟S37的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S38的處理。在步驟S38的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8基于以下改變力矩輸出規(guī)則通過步驟S31的處理檢測到的車輛的行車道的中心線Lc和車輛A的行駛位置之間的水平方向距離In ；通過步驟S36的處理計算出的理想轉(zhuǎn)向角§和當(dāng)前車輛轉(zhuǎn)向角S之間的差δ ；以及通過步驟S37的處理估計出的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”。由此，步驟S38的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S39的處理。在步驟S39的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8執(zhí)行控制以生成方向盤的轉(zhuǎn)向力矩。由此，步驟S39的處理完成，并且一系列的車輛操作輔助控制處理結(jié)束。如通過這些解釋顯而易見，根據(jù)本發(fā)明第三實施例的車輛操作輔助裝置30，天氣判斷裝置31判斷車輛操作時的天氣，并且時段判斷裝置32判斷車輛操作時的時段。當(dāng)天氣判斷裝置31判斷出天氣惡劣和/或時段判斷裝置32判斷出夜間時段時，目標(biāo)行駛點生成 /校正電路33根據(jù)所判斷出的天氣和時段校正目標(biāo)行駛點位的位置，并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8提高對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制水平。這使得可以向駕駛員提供更平穩(wěn)的車輛操作輔助。在本實施例中，目標(biāo)行駛點生成/校正電路33通過一個處理僅計算一個目標(biāo)行駛點位。然而，可以通過一個處理按時間順序計算出多個目標(biāo)行駛點位。在這種情況下，如圖 18所示，目標(biāo)行駛點生成/校正電路33可以根據(jù)通過步驟S37的處理計算出的轉(zhuǎn)向操作準(zhǔn)確度“a”來改變所計算出的目標(biāo)行駛點位的數(shù)量。第四實施例接著，參考圖19至圖23來解釋根據(jù)本發(fā)明第四實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)。車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)除了根據(jù)第一實施例的車輛操作輔助裝置1中的車輛操作狀態(tài)檢測裝置2、環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3、差計算電路6和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8以及根據(jù)第二實施例的車輛操作輔助裝置20中的操作信號預(yù)測電路M以外，根據(jù)本發(fā)明第四實施例的車輛操作輔助裝置40還包括駕駛技術(shù)估計裝置41、目標(biāo)行駛點生成/校正電路42和無目的駕駛檢測裝置 43。駕駛技術(shù)估計裝置41對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的車輛操作技術(shù)估計部件。駕駛技術(shù)估計裝置41利用在應(yīng)用本申請的發(fā)明時已知的、用于根據(jù)駕駛員轉(zhuǎn)向操作時的修正轉(zhuǎn)向的頻率來估計駕駛員的駕駛技術(shù)的技術(shù)來估計駕駛員的駕駛技術(shù)。目標(biāo)行駛點生成/校正電路42對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的理想控制路徑生成部件。通過由安裝在車輛上的微計算機執(zhí)行控制程序來實現(xiàn)目標(biāo)行駛點生成/校正電路42的功能(操作)。后面將說明目標(biāo)行駛點生成/校正電路42的功能。無目的駕駛檢測裝置43對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的無目的操作駕駛檢測部件。無目的駕駛檢測裝置43利用在應(yīng)用本申請的發(fā)明時已知的、用于根據(jù)駕駛員轉(zhuǎn)向操作時未實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的時間長度及其生成頻率來檢測無目的駕駛的技術(shù)來估計駕駛員的無目的駕駛。具有這種結(jié)構(gòu)的車輛操作輔助裝置40執(zhí)行以下所示的車輛操作輔助控制處理， 以輸出適合于駕駛員對車輛進行的車輛操作的狀態(tài)或車輛周邊的環(huán)境的車輛操作輔助控制。以下參考圖20所示的流程圖來解釋車輛操作輔助裝置40執(zhí)行車輛操作輔助控制處理時的操作。車輛操作輔助控制處理圖20所示的流程圖開始于將車輛的點火開關(guān)從斷開狀態(tài)切換至接通狀態(tài)時，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S41的處理。針對各預(yù)定的控制周期重復(fù)執(zhí)行車輛操作輔助控制處理。步驟S41和S42的處理與圖11所示的步驟Sll和S12的處理相同，因而將省略對這些處理的說明。從步驟S43的處理開始說明。在步驟S43的處理中，駕駛技術(shù)估計裝置41估計駕駛員的駕駛技術(shù)。在本實施例中，經(jīng)由配置在車輛操作狀態(tài)檢測裝置2中的轉(zhuǎn)向角傳感器檢測到的修正轉(zhuǎn)向的頻率越高，駕駛技術(shù)估計裝置41估計駕駛員的駕駛技術(shù)越低。由此，步驟S43的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S44的處理。在步驟S44的處理中，目標(biāo)行駛點生成/校正電路42基于通過步驟S43的處理估計出的駕駛員的駕駛技術(shù)來生成并校正目標(biāo)行駛點位。更具體地，如圖21所示，目標(biāo)行駛點生成/校正電路42計算車輛A在其到達障礙物0的位置時可以行駛的路線寬度的中間位置P1作為目標(biāo)行駛點位。當(dāng)通過步驟S43的處理估計出駕駛員的駕駛技術(shù)高時，目標(biāo)行駛點生成/校正電路42將目標(biāo)行駛點位的位置校正為盡可能接近障礙物0。也就是說，如圖21所示，當(dāng)車輛A位于相對于行車道的中央僅偏移了距離ω的位置Ptl時，為了使車輛 A在其行駛距離Ljm]的期間到達位置P1，該車輛需在左右方向上剛好移動了距離ζ (="+ff0/2)。當(dāng)通過步驟S43的處理估計出駕駛技術(shù)高時，目標(biāo)行駛點生成/校正電路42從距離ζ中減去距離σ以獲得使得盡可能接近障礙物的目標(biāo)行駛點位，并且設(shè)置在與位置 P0相距(L0/2, ζ /2)處的點的位置P2作為從位置P0到達位置P1的中間點。由此，步驟S44 的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S45的處理。在步驟S45的處理中，理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5計算用以到達通過步驟S44的處理計算出的目標(biāo)行駛點位的理想轉(zhuǎn)向角§。更具體地，理想轉(zhuǎn)向信號計算電路5將由車輛操作狀態(tài)檢測裝置2和環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測到的信息輸入至在車輛A從位置Ptl向位置 P2移動的過程中的理想轉(zhuǎn)向角§的值為GX (L0/2) X ( ζ /2) (G表示車輛的轉(zhuǎn)向增益)的駕駛員模型中，或者輸入至在車輛A從位置P2向位置P1移動的過程中的理想轉(zhuǎn)向角g的值為-GX (L0/2) X ( ζ /2)的駕駛員模型中，由此計算用以到達通過步驟S44的處理計算出的目標(biāo)行駛點位的理想轉(zhuǎn)向角§。由此，步驟S45的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S46的處理。在步驟S46的處理中，操作信號預(yù)測電路M利用由車輛操作狀態(tài)檢測裝置2檢測到的信息來計算經(jīng)過了 1秒之后、車輛的左右方向位置和前進方向角。該處理與圖11所示的步驟S16的處理相同，因而將省略對該處理的詳細(xì)說明。由此，步驟S46的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S47的處理。在步驟S47的處理中，差計算電路6計算通過步驟S46的處理計算出的左右方向位置和前進方向角相對于按照通過步驟S45的處理計算出的理想轉(zhuǎn)向角§行駛的路線的差。該處理與圖11所示的步驟S17的處理相同，因而將省略對該處理的說明。由此，步驟 S47的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S48的處理。在步驟S48的處理中，無目的駕駛檢測裝置43判斷駕駛員是否進行無目的駕駛。 更具體地，當(dāng)經(jīng)由配置在車輛操作狀態(tài)檢測裝置2中的轉(zhuǎn)向角傳感器檢測到的轉(zhuǎn)向頻率小時，無目的駕駛檢測裝置43判斷為駕駛員進行無目的駕駛。由此，步驟S48的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S49的處理。在步驟S49的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8基于步驟S48的判斷處理的結(jié)果來改變力矩輸出規(guī)則。在本實施例中，如圖22中的實線L1所示，力矩輸出規(guī)則是用于生成與車輛的理想轉(zhuǎn)向角忌和當(dāng)前轉(zhuǎn)向角S之間的差δ的大小成比例的力矩的助力機構(gòu)中的力矩輸出規(guī)則?？梢詫⒘豑表示為Τ = ΚΧδ，其中，K表示比例常數(shù)。當(dāng)檢測到駕駛員的無目的駕駛時，力矩輸出規(guī)則如由圖22所示的比例常數(shù)比比例常數(shù)K大的虛線L2所示變化，結(jié)果輸出比通常大的力矩。由此，步驟S49的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S50的處理。在步驟S50的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8執(zhí)行控制以生成方向盤的轉(zhuǎn)向力矩。由此，步驟50的處理完成，并且一系列的車輛操作輔助控制處理結(jié)束。如通過這些解釋顯而易見，根據(jù)本發(fā)明第四實施例的車輛操作輔助裝置40，駕駛技術(shù)估計裝置41估計駕駛員的駕駛技術(shù)。當(dāng)駕駛員的駕駛技術(shù)低時，目標(biāo)行駛點生成/校正電路42校正目標(biāo)行駛點位，并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8提高對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制水平。 因而，可以將為了引導(dǎo)并輔助駕駛員而生成的目標(biāo)行駛點位校正為適合駕駛員的駕駛技術(shù)的目標(biāo)行駛點位，結(jié)果，可以通過適合駕駛員的駕駛技術(shù)的目標(biāo)行駛路徑來向駕駛員提供車輛操作輔助。根據(jù)本發(fā)明第四實施例的車輛操作輔助裝置40，當(dāng)無目的駕駛檢測裝置43檢測到駕駛員的無目的駕駛時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8增加方向盤中傳遞至駕駛員的轉(zhuǎn)向力矩，因而，可以向駕駛員提供抑制了由無目的駕駛引起的轉(zhuǎn)向延遲或轉(zhuǎn)向不平穩(wěn)的車輛操作輔助。在步驟S44的處理中，距離Ltl是固定值。然而，如圖23所示，距離Ltl可以根據(jù)駕駛員的駕駛技術(shù)的高低而變化。第五實施例最后，參考圖M至圖沈來解釋根據(jù)本發(fā)明第五實施例的車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)。車輛操作輔助裝置的結(jié)構(gòu)如圖M所示，除了根據(jù)第一實施例的駕駛操作輔助裝置1中的車輛操作狀態(tài)檢測裝置2、環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3、差計算電路6和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8以及根據(jù)第二實施例的駕駛操作輔助裝置20中的目標(biāo)行駛路徑生成電路23和操作信號預(yù)測電路M以外，根據(jù)本發(fā)明第五實施例的車輛操作輔助裝置50還包括車道改變意圖估計裝置51、并道意圖判斷裝置52和轉(zhuǎn)向歷史存儲電路53。車道改變意圖估計裝置51對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的車道改變意圖估計部件。車道改變意圖估計裝置51使用在應(yīng)用本申請的發(fā)明時已知的模式匹配方法來估計相對于在車輛前方行駛的在前車輛的車輛間距離或相對速度，并且利用根據(jù)轉(zhuǎn)彎信號的打開/關(guān)閉估計駕駛員的行車道改變意圖的技術(shù)來估計駕駛員的行車道改變意圖。并道意圖判斷裝置52對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的并道意圖估計部件。并道意圖判斷裝置52包括導(dǎo)航裝置，并且當(dāng)車輛在并道行車道上行駛且轉(zhuǎn)彎信號打開時判斷為駕駛員意圖并道。轉(zhuǎn)向歷史存儲電路53對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)向角歷史存儲部件。轉(zhuǎn)向歷史存儲電路53由諸如ROM等的非易失性存儲裝置構(gòu)成，并且存儲以往行車道改變或并道時轉(zhuǎn)向角的時間順序變化(chronological change)。具有這種結(jié)構(gòu)的車輛操作輔助裝置50執(zhí)行以下所示的車輛操作輔助控制處理， 以輸出適合于駕駛員對車輛進行的車輛操作的狀態(tài)或車輛周邊的環(huán)境的車輛操作輔助控制。以下參考圖25所示的流程圖來解釋車輛操作輔助裝置50執(zhí)行車輛操作輔助控制處理時的操作。車輛操作輔助控制處理圖25所示的流程圖開始于將車輛的點火開關(guān)從斷開狀態(tài)切換至接通狀態(tài)時，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S61的處理。針對各預(yù)定的控制周期重復(fù)執(zhí)行車輛操作輔助控制處理。步驟S61的處理與圖11所示的步驟Sll的處理相同，因而將省略對該處理的說明，并且從步驟S62的處理開始說明。在步驟S62的處理中，車道改變意圖估計裝置51判斷駕駛員是否具有行車道改變意圖。當(dāng)判斷結(jié)果表示駕駛員具有行車道改變意圖時，車道改變意圖估計裝置51使車輛操作輔助控制處理進入步驟S65的處理。另一方面，當(dāng)駕駛員不具有行車道改變意圖時，車道改變意圖估計裝置51使車輛操作輔助控制處理進入步驟S63的處理。在步驟S63的處理中，并道意圖判斷裝置52判斷駕駛員是否意圖并入并道行車道上。當(dāng)判斷結(jié)果表示駕駛員具有并道意圖時，并道意圖判斷裝置52使車輛操作輔助控制處理進入步驟S65的處理。另一方面，當(dāng)駕駛員不具有并道意圖時，并道意圖判斷裝置52使車輛操作輔助控制處理進入步驟S64的處理。在步驟S64的處理中，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測與車輛所行駛的車道相鄰的車道的擁擠程度。更具體地，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3利用激光雷達或超聲波傳感器來檢測與車輛所行駛的車道相鄰的車道上是否存在車輛，并且檢測在預(yù)定時間內(nèi)檢測到的車輛的數(shù)量作為擁擠程度。由此，步驟S64的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S67的處理。在步驟S65的處理中，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測車輛將要駛?cè)氲鸟側(cè)胲嚨赖膿頂D程度。更具體地，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3利用激光雷達或超聲波傳感器來檢測駛?cè)胲嚨郎鲜欠翊嬖谲囕v，并且檢測在預(yù)定時間內(nèi)檢測到的車輛的數(shù)量作為擁擠程度。由此，步驟S65的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S66的處理。在步驟S66的處理中，目標(biāo)行駛路徑生成電路23獲得存儲在轉(zhuǎn)向歷史存儲電路53 中的、與以往車道改變或并道時轉(zhuǎn)向角的時間順序變化有關(guān)的信息。通常，當(dāng)改變車道或并道時，駕駛員按照固定的時間順序變化進行轉(zhuǎn)向操作。因此，在第五實施例中，轉(zhuǎn)向歷史存儲電路53中保持以往車道改變或并道時轉(zhuǎn)向角的時間順序變化作為轉(zhuǎn)向歷史，并且目標(biāo)行駛路徑生成電路23根據(jù)需要獲得相關(guān)的轉(zhuǎn)向角的時間順序變化作為轉(zhuǎn)向歷史。由此，步驟S66的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S67的處理。在步驟S67的處理中，目標(biāo)行駛路徑生成電路23生成目標(biāo)行駛路徑，即生成當(dāng)沒有檢測到車道改變且沒有檢測到并道意圖時的目標(biāo)行駛路徑以及生成當(dāng)檢測到車道改變和并道意圖至少之一時的目標(biāo)行駛路徑。更具體地，當(dāng)沒有檢測到車道改變且沒有檢測到并道意圖時，目標(biāo)行駛路徑生成電路23生成按照理想轉(zhuǎn)向角S = GXHX ν行駛的路線作為目標(biāo)行駛路徑，其中，T表示車輛前方H[m]的位置處行車道的中心點，并且ν表示由連接當(dāng)前車輛位置和中心點T的矢量與車輛前進方向形成的角。另一方面，當(dāng)檢測到車道改變和并道意圖至少之一時，目標(biāo)行駛路徑生成電路23生成按照通過步驟S66的處理獲得的以往的轉(zhuǎn)向歷史行駛的路線作為目標(biāo)行駛路徑。由此，步驟S67的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S68的處理。 在步驟S68的處理中，操作信號預(yù)測電路M利用由車輛操作狀態(tài)檢測裝置2檢測到的信息來計算經(jīng)過了 1秒之后、車輛在路線內(nèi)的左右方向位置和前進方向角。該處理與圖11所示的步驟S16的處理相同，因而將省略對該處理的詳細(xì)說明。由此，步驟S68的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S69的處理。在步驟S69的處理中，差計算電路6計算通過步驟S68的處理計算出的左右方向位置和前進方向角相對于通過步驟S67的處理生成的目標(biāo)行駛路徑的差。該處理與圖11 所示的步驟S17的處理相同，因而將省略對該處理的說明。由此，步驟S69的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S70的處理。在步驟S70的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8基于通過步驟S64和S65的處理檢測到的擁擠程度改變力矩輸出規(guī)則。如由圖沈中的實線L1所示，第五實施例中的力矩輸出規(guī)則是用于生成與通過步驟S69的處理計算出的差δ的大小成比例的力矩的助力機構(gòu)中的輸出規(guī)則，并且可以將力矩T表示為T = KX δ，其中，K表示比例常數(shù)。比例常數(shù)K隨著擁擠程度變大而變大，并且力矩輸出規(guī)則如圖沈中的虛線L2所示變化。另一方面，比例常數(shù)K隨著擁擠程度變小而變小，并且力矩輸出規(guī)則如圖沈中的虛線L3所示變化。由此，步驟S70的處理完成，并且車輛操作輔助控制處理進入步驟S71的處理。在步驟S71的處理中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8執(zhí)行控制以生成方向盤的轉(zhuǎn)向力矩。由此，步驟S71的處理完成，并且一系列的車輛操作輔助控制處理結(jié)束。如通過這些解釋顯而易見，根據(jù)本發(fā)明第五實施例的車輛操作輔助裝置50，環(huán)境狀態(tài)檢測裝置3檢測與車輛所行駛的車道相鄰的車道以及車輛將要駛?cè)氲鸟側(cè)胲嚨赖膿頂D程度，并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助控制裝置8隨著擁擠程度變大而提高對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制水平。 因而，即使在駕駛員很可能產(chǎn)生不平穩(wěn)轉(zhuǎn)向的情況下，也可以向駕駛員提供輔助以使轉(zhuǎn)向操作平穩(wěn)。根據(jù)本發(fā)明第五實施例的車輛操作輔助裝置50，當(dāng)估計出駕駛員的車道改變意圖或并道意圖時，目標(biāo)行駛路徑生成電路23生成基于以往的轉(zhuǎn)向歷史行駛的路線作為目標(biāo)行駛路徑，因而，即使在駕駛員之間偏差大的轉(zhuǎn)向的情況下，也可以提供與駕駛員的感覺一致的車輛操作輔助。產(chǎn)業(yè)上的可利用件本申請可應(yīng)用于輔助操作員控制操作受控對象的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種配置有輔助控制器的系統(tǒng)，所述輔助控制器用于輔助所述系統(tǒng)的操作員，所述系統(tǒng)包括系統(tǒng)狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述系統(tǒng)的操作狀態(tài)有關(guān)的信息； 理想狀態(tài)生成單元，其至少根據(jù)由所述系統(tǒng)狀態(tài)檢測單元檢測到的系統(tǒng)狀態(tài)來生成所述系統(tǒng)的理想狀態(tài)；理想輸入計算單元，其計算用以使所述系統(tǒng)按照由所述理想狀態(tài)生成單元生成的理想狀態(tài)操作的理想輸入；系統(tǒng)輸入接口，其將操作員控制動作轉(zhuǎn)換成所述系統(tǒng)的控制信號；以及差計算單元，其計算由所述理想輸入計算單元計算出的理想輸入和所述系統(tǒng)輸入接口提供給所述系統(tǒng)的實際控制信號之間的差；其中，所述系統(tǒng)輸入接口包括所述輔助控制器，并且所述輔助控制器根據(jù)由所述差計算單元計算出的差來確定與將所述操作員控制動作轉(zhuǎn)換成所述系統(tǒng)的控制信號有關(guān)的至少一個轉(zhuǎn)換參數(shù)，從而輔助所述操作員操作所述系統(tǒng)。
2.一種控制操作輔助裝置，其輔助操作員控制操作操縱器從而控制受控對象，所述控制操作輔助裝置包括受控對象狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述受控對象的狀態(tài)有關(guān)的信息； 操縱器狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述操縱器的狀態(tài)有關(guān)的信息； 環(huán)境狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述受控對象周邊的控制操作環(huán)境的狀態(tài)有關(guān)的信息； 理想互動生成單元，其根據(jù)由所述受控對象狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述受控對象的狀態(tài)有關(guān)的信息和由所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到的環(huán)境狀態(tài)，生成所述受控對象和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)；理想操縱器阻抗生成單元，其根據(jù)由所述理想互動生成單元生成的、所述受控對象和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)來生成所述操縱器的理想阻抗；操縱器阻抗控制器輔助系統(tǒng)，其基于由所述理想操縱器阻抗生成單元生成的理想操縱器阻抗來控制所述操縱器的阻抗，以產(chǎn)生所期望的所述受控對象和環(huán)境之間的互動動態(tài)；理想操縱器控制信號生成單元，其根據(jù)由所述理想互動生成單元生成的、所述受控對象和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)來生成理想操縱器控制信號；操縱器控制信號差計算單元，其計算由所述理想操縱器控制信號生成單元生成的理想操縱器控制信號和由所述操縱器狀態(tài)檢測單元檢測到的所述操縱器的狀態(tài)之間的差；操作精度估計單元，其根據(jù)由所述理想互動生成單元生成的、所述受控對象和環(huán)境之間的理想互動動態(tài)來估計控制操作所述受控對象所需的精度；控制差阻抗生成單元，其根據(jù)由所述操作精度估計單元估計出的所需的精度來生成控制差阻抗；以及致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)，其基于由所述操縱器控制信號差計算單元計算出的差的大小和由所述控制差阻抗生成單元計算出的差阻抗來控制由致動器產(chǎn)生的附加力矩，以輔助所述操作員控制操作所述操縱器，從而實現(xiàn)所需的操作精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，還包括理想控制路徑生成單元，所述理想控制路徑生成單元根據(jù)由所述受控對象狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述受控對象的狀態(tài)有關(guān)的信息和由所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到的環(huán)境狀態(tài)來生成所述受控對象的理想控制路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，還包括理想操縱器控制信號生成單元，所述理想操縱器控制信號生成單元生成用以控制所述受控對象沿著由所述理想控制路徑生成單元生成的理想控制路徑行駛的控制信號輪廓，作為所述理想操縱器控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，還包括控制信號預(yù)測單元， 所述控制信號預(yù)測單元基于由所述受控對象狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述受控對象的狀態(tài)有關(guān)的信息，預(yù)測與預(yù)定將來時間之后的控制操作狀態(tài)有關(guān)的信息，其中，所述操縱器控制信號差計算單元計算由所述理想操縱器控制信號生成單元生成的預(yù)定將來時間之后的理想操縱器控制信號和由所述控制信號預(yù)測單元預(yù)測出的與預(yù)定將來時間之后的控制操作狀態(tài)有關(guān)的信息之間的差。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述理想操縱器控制信號計算單元使用以下的操作員模型所述操作員模型用于根據(jù)由所述受控對象狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述受控對象的狀態(tài)有關(guān)的信息和由所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述控制操作環(huán)境的狀態(tài)有關(guān)的信息來計算所述理想操縱器控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述受控對象狀態(tài)檢測單元檢測所述受控對象的方位、速度、前進方向角、加速度和操縱器值至少之一， 作為與所述受控對象的狀態(tài)有關(guān)的信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測以下的至少之一作為與所述控制操作環(huán)境的狀態(tài)有關(guān)的信息存在于所述受控對象周邊的障礙物；所述受控對象所行駛的路徑的曲線-直線隔離帶、寬度和粗糙度；以及與所述受控對象相鄰的運動體。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)適應(yīng)所述受控對象的力輸出規(guī)則以控制所述受控對象，并且控制添加至所述操作員控制操作所述操縱器的力的水平，編寫為所述力輸出規(guī)則，以控制對所述控制操作的輔助水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)適應(yīng)所述受控對象的力輸出規(guī)則以控制所述受控對象，編寫為所述力輸出規(guī)則，以控制對所述控制操作的輔助水平。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)控制添加至所述操作員控制操作所述操縱器的力的水平，以控制對所述控制操作的輔助水平。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至11中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，還包括用于估計所述操作員的控制操作負(fù)荷的控制操作負(fù)荷估計單元，其中，所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)隨著由所述控制操作負(fù)荷估計單元估計出的控制操作負(fù)荷變大而提高對所述控制操作的輔助水平。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述力輸出規(guī)則是所述致動器的力矩輸出規(guī)則。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)根據(jù)由所述控制差阻抗生成單元生成的控制差阻抗來改變所述力矩輸出規(guī)則。
15.根據(jù)權(quán)利要求2至14中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，還包括可動區(qū)域計算單元，其根據(jù)由所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述控制操作環(huán)境的狀態(tài)有關(guān)的信息，計算所述受控對象能夠移動的區(qū)域的寬度；以及近似控制區(qū)域計算單元，其利用多個曲線區(qū)域和直線區(qū)域來近似由所述可動區(qū)域計算單元計算出的可動區(qū)域，其中當(dāng)所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到位于所述受控對象周邊的障礙物時，所述理想互動生成單元生成在由所述近似控制區(qū)域計算單元近似出的區(qū)域內(nèi)的理想互動路徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求2至15中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，還包括用于估計所述操作員的控制操作技術(shù)的控制操作技術(shù)估計單元，其中，所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)隨著由所述控制操作技術(shù)估計單元估計出的所述操作員的控制操作技術(shù)變小而提高對所述控制操作的輔助控制水平。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，還包括控制條件判斷單元和/或時段判斷單元，所述控制條件判斷單元判斷進行所述控制操作時的控制條件，所述時段判斷單元判斷進行所述控制操作時的時段，其中，當(dāng)所述控制條件判斷單元判斷出控制條件惡劣時和/或當(dāng)所述時段判斷單元判斷出時段為夜間時，所述理想互動生成單元適應(yīng)所生成的理想控制路徑，并且所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)提高對所述控制操作的輔助水平。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，還包括檢測所述操作員的降級操作的降級操作檢測單元，其中，當(dāng)所述降級操作檢測單元檢測到所述操作員的降級操作時，所述理想互動生成單元校正所生成的理想控制路徑，并且所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)提高對所述控制操作的輔助水平。
19.根據(jù)權(quán)利要求2至18中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)隨著由所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述受控對象相鄰的運動體的數(shù)量變大而提高對所述控制操作的輔助水平。
20.根據(jù)權(quán)利要求2至19中任一項所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，所述受控對象是車輛，所述控制操作輔助裝置還包括車道改變意圖估計單元和第一轉(zhuǎn)向角輪廓存儲單元，所述車道改變意圖估計單元估計所述操作員的車道改變意圖，所述第一轉(zhuǎn)向角輪廓存儲單元存儲以往車道改變時由所述受控對象狀態(tài)檢測單元檢測到的與車輛的轉(zhuǎn)向角的時間順序變化有關(guān)的信息，并且當(dāng)所述車道改變意圖估計單元估計出所述操作員的車道改變意圖時，所述理想操縱器控制信號生成單元參考存儲在所述第一轉(zhuǎn)向角輪廓存儲單元中的、與所述車輛的轉(zhuǎn)向角的時間順序變化有關(guān)的信息來生成以往車道改變時所述車輛的轉(zhuǎn)向輪廓作為所述理想操縱器控制信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制操作輔助裝置，其特征在于，還包括并道意圖估計單元，其估計所述操作員的并道意圖；以及第二轉(zhuǎn)向角輪廓存儲單元，其存儲以往并道時由所述受控對象狀態(tài)檢測單元檢測到的與轉(zhuǎn)向角的時間順序變化有關(guān)的信息，其中當(dāng)所述并道意圖估計單元估計出所述操作員的并道意圖時，所述理想操縱器控制信號生成單元參考存儲在所述第二轉(zhuǎn)向角輪廓存儲單元中的、與所述車輛的轉(zhuǎn)向角的時間順序變化有關(guān)的信息來生成以往并道時所述車輛的轉(zhuǎn)向輪廓作為所述理想操縱器控制信號，并且當(dāng)所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到預(yù)定數(shù)量或更多的車輛行駛在并道車道上時，所述致動器力矩控制器輔助系統(tǒng)提高對所述控制操作的輔助水平。
22.—種控制操作輔助方法，用于輔助操作員用以控制受控對象的控制操作，所述控制操作輔助方法包括根據(jù)與所述操作員的控制操作狀態(tài)有關(guān)的信息和與所述受控對象周邊的控制操作環(huán)境有關(guān)的信息來生成所述受控對象的理想控制路徑的步驟；計算用以使所述受控對象沿著所生成的理想控制路徑操作的操作系統(tǒng)的控制輪廓作為理想控制信號的步驟；計算所計算出的理想控制信號和與所述控制操作狀態(tài)有關(guān)的信息之間的差的步驟； 基于所計算出的差的大小控制所述操作系統(tǒng)以輔助所述操作員操作所述操作系統(tǒng)的步驟；以及根據(jù)與所述控制操作狀態(tài)有關(guān)的信息和/或與所述控制操作環(huán)境有關(guān)的信息來估計控制操作所述受控對象所需的準(zhǔn)確度的步驟，其中在輔助所述操作員操作的步驟中，隨著所估計出的準(zhǔn)確度變高而提高對所述操作系統(tǒng)的輔助水平。
23.一種駕駛操作輔助裝置，其輔助操作員對操作目標(biāo)對象進行的車輛操作，所述駕駛操作輔助裝置包括車輛操作狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述操作員的車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息； 環(huán)境狀態(tài)檢測單元，其檢測與所述操作目標(biāo)對象周邊的車輛操作環(huán)境有關(guān)的信息； 理想控制路徑生成單元，其根據(jù)由所述車輛操作狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息和由所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述車輛操作環(huán)境有關(guān)的信息， 生成所述操作目標(biāo)對象的理想控制路徑；理想控制信號計算單元，其計算用以使所述操作目標(biāo)對象沿著由所述理想控制路徑生成單元生成的理想控制路徑操作的操作系統(tǒng)的控制歷史，作為理想控制信號；差計算單元，其計算由所述理想控制信號計算單元計算出的理想控制信號和由所述車輛操作狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息之間的差；操作系統(tǒng)輔助控制器，其基于由所述差計算單元計算出的差的大小控制所述操作系統(tǒng)，以執(zhí)行用于輔助所述操作員操作所述操作系統(tǒng)的控制；以及操作精度估計單元，其根據(jù)由所述車輛操作狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息和/或由所述環(huán)境狀態(tài)檢測單元檢測到的與所述車輛操作環(huán)境有關(guān)的信息， 估計針對所述操作目標(biāo)對象進行的車輛操作所需的準(zhǔn)確度，其中隨著由所述操作精度估計單元估計出的準(zhǔn)確度變高，所述操作系統(tǒng)輔助控制器提高對所述操作系統(tǒng)的控制水平。
24.一種駕駛操作輔助方法，用于輔助操作員對操作目標(biāo)對象進行的車輛操作，所述駕駛操作輔助方法包括根據(jù)與所述操作員的車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息和與所述操作目標(biāo)對象周邊的車輛操作環(huán)境有關(guān)的信息來生成所述操作目標(biāo)對象的理想控制路徑的步驟；計算用以使所述操作目標(biāo)對象沿著所生成的理想控制路徑操作的操作系統(tǒng)的控制歷史作為理想控制信號的步驟；計算所計算出的理想控制信號和與所述車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息之間的差的步驟； 基于所計算出的差的大小控制所述操作系統(tǒng)以輔助所述操作員操作所述操作系統(tǒng)的步驟；以及根據(jù)與所述車輛操作狀態(tài)有關(guān)的信息和/或與所述車輛操作環(huán)境有關(guān)的信息來估計對所述操作目標(biāo)對象進行的車輛操作所需的準(zhǔn)確度的步驟，其中在輔助所述操作員操作的步驟中，隨著所估計出的準(zhǔn)確度變高而提高對所述操作系統(tǒng)的控制水平。
全文摘要
目標(biāo)行駛路徑生成電路根據(jù)當(dāng)前受控對象位置計算將來該受控對象可以行駛的目標(biāo)行駛路徑，理想控制信號計算電路計算用以沿著目標(biāo)行駛路徑P行駛的控制大小以及差計算電路計算理想控制大小和當(dāng)前控制大小S之間的差δ。操作系統(tǒng)輔助控制器基于所計算出的差δ的大小、操作員的控制操作狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)和所需的操作精度控制操作系統(tǒng)，以輔助操作員的控制操作。這樣，可以向操作員提供作為相對于理想控制狀態(tài)的差δ的大小、操作員的控制操作狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)和所需的操作精度的函數(shù)的控制操作輔助，因而，可以輸出適合于以操作員的狀態(tài)、環(huán)境和受控對象為特征的條件的控制操作輔助控制。
文檔編號B60W40/02GK102171084SQ200880131359
公開日2011年8月31日 申請日期2008年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者D·阿賓克, E·R·波爾, F·范德赫爾姆, R·范帕森, 馬克·穆德爾, 高田祐史, 麥克斯·穆德爾 申請人:代爾夫特理工大學(xué), 日產(chǎn)自動車株式會社, 熵控制股份有限公司