專利名稱：用于控制運動物體的速度的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于控制運動物體的速度的設(shè)備。
背景技術(shù)：
日本專利申請公開文獻NO.H05-270368公開了一種用于控制車輛速度以自動保持速度極限值的速度控制系統(tǒng)。該速度控制系統(tǒng)包括多個收發(fā)器、接收器、速度檢測器、比較儀、和制動控制器。這多個收發(fā)器位于車用車道上。每個收發(fā)器傳遞與車用速度極限值相關(guān)聯(lián)的信號。接收器安裝在待控制的車輛中，并且接收從收發(fā)器傳遞的信號以產(chǎn)生與速度極限值相關(guān)聯(lián)的第一信號。速度檢測器產(chǎn)生與行駛中的受控車輛的速度相關(guān)聯(lián)的第二信號。比較儀將第一信號與第二信號相比較，并且制動控制器接收比較的結(jié)果，并將第三信號發(fā)給受控車輛的制動器。 特別地，在行駛中的受控車輛的速度高于速度極限值的情況下，制動控制器致動制動器以將受控車輛的速度降低至等于或小于速度極限值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在上述專利公開文獻中存在待解決的問題點。特別地，在該專利公開文獻中所公開的速度控制系統(tǒng)控制車輛的待基于由條例所規(guī)定的速度限制值進行控制的速度。為此，在前述專利公開文獻中所公開的速度控制系統(tǒng)將受控車輛的速度控制成等于或低于速度限制值，而不考慮受控車輛所行駛的道路的形狀，例如直道或彎道。然而，在受控車輛在彎曲的道路上以與在直線道路上相同的速度行駛的情況下， 受控車輛的乘員可感到受控車輛的速度過快。這會導(dǎo)致乘員感到不舒服和/或恐懼。在相關(guān)技術(shù)中，由于難于以具體值來掌握駕駛員的速度感，因此，難于控制駕駛員的速度感?？紤]到上述情況，本公開的一方面試圖提供用于獲取運動物體的駕駛員的速度感而作為具體值的獲取裝置。本公開的替代方面試圖提供用于控制運動物體的速度的設(shè)備，所述設(shè)備設(shè)計成滿足如上所述的這種要求。特別地，本公開的另一方面旨在提供這種用于在控制運動物體的速度過程中減小運動物體的乘員的不舒適感或恐懼感的設(shè)備。本公開的發(fā)明人已經(jīng)注意到，在運動物體運動的同時，運動物體的駕駛員在視覺上能夠通過視覺上識別出運動物體周圍的環(huán)境場的場流而獲知運動物體的運動。能夠被視覺識別出的環(huán)境場的場流包括從駕駛員的注視點放射狀擴展的散度分量(發(fā)散分量)；和圍繞注視點旋轉(zhuǎn)的旋度分量(旋轉(zhuǎn)分量)。本公開的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，各個散度分量均與駕駛員的速度感緊密相關(guān)。即，散度分量隨著車輛的速度的增大而增大，并隨著車輛的速度的降低而減小。此外，作為環(huán)境場的相對場流的一種因素的各個散度分量的特征在于，隨著相對于車輛的距離的縮短而增大，并且隨著相對于車輛的距離的增大而減小。在作為運動物體示例的車輛轉(zhuǎn)向的情況下，由于除了車輛的向前運動之外，出現(xiàn)車輛的旋轉(zhuǎn)運動，因此，只要轉(zhuǎn)向車輛的速度在轉(zhuǎn)向前是恒定的，則各個散度分量就由于車輛的旋轉(zhuǎn)運動而增加。此外，在改變車輛所行進的路面的坡度的情況下，由于除了車輛的向前運動之外，出現(xiàn)車輛的豎直運動，因此，只要轉(zhuǎn)向車輛的速度在轉(zhuǎn)向前是恒定的，則各個散度分量就增大。根據(jù)基于該發(fā)現(xiàn)的本發(fā)明的一個方面，提供了一種獲取運動物體的駕駛員的速度感的獲取裝置。該獲取裝置包括注視點設(shè)定器，其設(shè)定運動物體的駕駛員的注視點；運動檢測器，其檢測運動物體周圍的環(huán)境場相對于運動物體的相對運動；和發(fā)散分量計算器。該發(fā)散計算器將環(huán)境場的相對運動投影到坐標(biāo)系中。該坐標(biāo)系通過模擬運動物體的駕駛員的視網(wǎng)膜球體而形成。該發(fā)散計算器計算環(huán)境場的投影的相對運動的從注視點放射狀擴展的各個發(fā)散分量。該獲取裝置包括速度感計算器，速度感計算器基于由發(fā)度分量計算器計算出的環(huán)境場的投影的相對運動的從注視點放射狀擴展的發(fā)散分量來計算駕駛員的速度感。本公開的該方面使得駕駛員的速度感能夠被明確地掌握住。這使得能夠容易地控制駕駛員的速度感以減小駕駛員因駕駛員的速度感而不舒服感或恐懼感。本公開的多個方面的上述和/或其它特征、和/或優(yōu)點將在考慮結(jié)合附圖進行的下列說明的情況下得到進一步的理解。本公開的多個方面可在適用的情況下包括和/或排除不同的特征、和/或優(yōu)點。此外，本公開的多個方面可在適用的情況下結(jié)合其它實施方式的一個或多個特征。對于特定實施方式的特征和/或優(yōu)點進行的說明不應(yīng)該被理解為對其它實施方式或權(quán)利要求進行限定。


本公開的其它方面將通過參照附圖對實施方式進行的如下說明而變得明白，附圖中圖1是根據(jù)本公開的實施方式的速度控制設(shè)備的框圖；圖2A是示意性地示出了將要由根據(jù)本實施方式的示于圖1中的速度控制ECU執(zhí)行的速度控制任務(wù)的流程圖；圖2B是示意性地示出了根據(jù)本實施方式的設(shè)定在車輛周圍的行駛環(huán)境場中的預(yù)定區(qū)域中的多個點的視圖；圖3是示意性地示出圖2A的步驟SllO中的駕駛員的速度感的計算過程的流程圖，所述計算過程作為子程序；圖4A是示意性地示出了根據(jù)本實施方式的從注視點放射狀擴展的散度分量的視圖；圖4B是示意性地示出了根據(jù)本實施方式的圍繞注視點旋轉(zhuǎn)的旋度分量的視圖；圖5A是示意性地示出了由根據(jù)本實施方式的速度控制ECU設(shè)定的直角坐標(biāo)系的 X軸與Y軸之間的關(guān)系的視圖；圖5B是示意性地示出了由根據(jù)本實施方式的速度控制ECU設(shè)定的直角坐標(biāo)系的視圖；圖5C是示意性地示出了由根據(jù)本實施方式的速度控制ECU限定的直角坐標(biāo)系與視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系之間的關(guān)系的視圖。圖6A是示意性地示出了用于計算根據(jù)本實施方式的散度分量的總和的方法；圖6B是示意性地示出了用于計算根據(jù)本實施方式的散度分量的總和的方法；圖7是示意性地示出了具有連續(xù)彎道的道路的視圖，以便驗證散度分量的總和適當(dāng)?shù)厥境隽烁鶕?jù)本實施方式的駕駛員的速度感；圖8是根據(jù)本發(fā)明將在熟練的駕駛員駕駛車輛期間的散度分量的總和(FOG)的計算值示意性地示出為實線并將在同一道路上以勻速駕駛同一車輛期間的散度分量的總和的計算值示意性地示出為長短交替的虛線的視圖；圖9是示意性地示出了由根據(jù)本實施方式的速度控制ECU限定的直角坐標(biāo)系與視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系之間的關(guān)系的視圖；并且圖10是示意性地示出了注視點與根據(jù)本實施方式的多個點中的每個點的偏心角變化率的絕對值的視圖。
具體實施例方式下文中，將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進行描述。圖1示出了用于控制諸如機動車輛之類的車輛的速度的設(shè)備AP的結(jié)構(gòu)的示例，該車輛能夠在根據(jù)本公開的道路上行駛；該車輛是多種運動物體的示例。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、速度控制 ECU(電子控制單元)沈、驅(qū)動力控制執(zhí)行器觀、制動控制執(zhí)行器30、控制開關(guān)32和面部圖像攝像機；34。每個元件10、16、觀、30、32和；34都與速度控制EOT^以可通信的方式相連。環(huán)境檢測器10包括道路地圖數(shù)據(jù)庫12和諸如GPS接收器之類的當(dāng)前位置傳感器 14。道路地圖數(shù)據(jù)庫(DB) 12中存儲道路地圖的數(shù)據(jù)。當(dāng)前位置傳感器14操作從而確定車輛的當(dāng)前位置。環(huán)境檢測器10操作從而基于存儲在道路地圖數(shù)據(jù)庫12中的道路地圖數(shù)據(jù)和車輛的由當(dāng)前位置傳感器14所確定的當(dāng)前位置來檢測車輛周圍的諸如行駛區(qū)域之類的行駛環(huán)境場。例如，環(huán)境檢測器10操作從而將車輛從當(dāng)前位置沿向前運動的方向行駛的道路的形狀測量為車輛周圍的行駛環(huán)境場。環(huán)境檢測器10同樣操作從而將檢測到的車輛周圍的行駛環(huán)境場發(fā)送到速度控制EOT^。車輛運動檢測器16包括橫向加速度傳感器18、豎向加速度傳感器20、速度傳感器 22和橫擺率傳感器對。橫向加速度傳感器18操作從而測量車輛沿車輛的橫向(寬度方向)的運動幅度， 并將表示測量到的沿車輛橫向的運動幅度的信號輸出至速度控制EC似6。豎向加速度傳感器20操作從而測量車輛沿車輛的豎直方向(高度方向)的運動幅度，并將表示測量到的沿車輛的豎直方向的運動幅度的信號輸出至速度控制EC似6。速度傳感器22操作從而測量車輛的速度，并將表示測量到的車輛的速度的信號輸出至速度控制EOT^。橫擺率傳感器M操作從而測量車輛的橫擺率，并將表示測量到的車輛的橫擺率的信號輸出至速度控制EC似6 ；該橫擺率是車輛在其行駛方向上的轉(zhuǎn)向角度的變化率?？刂崎_關(guān)32被設(shè)計成能夠由駕駛員操作。當(dāng)被駕駛員開啟時，控制開關(guān)32將用以起動速度控制任務(wù)的觸發(fā)信號發(fā)送至速度控制EOT^。
面部圖像攝像機34操作從而連續(xù)獲取車輛駕駛員的面部圖像，并將因此連續(xù)獲取的面部圖像輸出至速度控制EOT^。速度控制EC似6被設(shè)計成例如標(biāo)準(zhǔn)的微機電路，該標(biāo)準(zhǔn)的微機電路包括例如CPU、 包括諸如可改寫的ROM(只讀存儲器)之類的ROM和RAM(隨機存取存儲器)等在內(nèi)的存儲介質(zhì)^a、10(輸入和輸出)界面等。標(biāo)準(zhǔn)的微機電路在本實施方式中被限定為至少包括 CPU和用于該CPU的主存儲器。存儲介質(zhì)^a中預(yù)先存儲有多種程序。速度控制EOT^包括作為功能模塊的計算器^b、存儲單元26c和控制器^d。這些功能模塊可通過執(zhí)行包括在隨后所述的多種程序中的速度控制程序P來實現(xiàn)。計算器26b操作從而基于連續(xù)獲取的面部圖像來計算表示駕駛員的速度感的參數(shù)。存儲單元26c操作從而在存儲介質(zhì)^a中存儲在駕駛員利用控制開關(guān)32指示速度控制ECU^開始控制車輛的時刻所計算的參數(shù)值；該數(shù)值在存儲介質(zhì)中被存儲為目標(biāo)值?？刂破?6d操作從而利用驅(qū)動力控制執(zhí)行器觀和制動控制執(zhí)行器30控制車輛的速度，從而使計算的參數(shù)值與該目標(biāo)值相匹配。在使用帶有內(nèi)燃機(簡稱為發(fā)動機)的車輛的情況下，可使用用于調(diào)整進入到發(fā)動機中的進氣氣流的節(jié)氣門和用于調(diào)整將要被噴射到發(fā)動機中的燃料量的噴射器中的每一個而作為驅(qū)動力控制執(zhí)行器觀。在使用利用電動馬達作為動力源的電動車輛的情況下， 可將用于控制從電池供給到電動馬達以控制電動馬達的輸出的控制器作為驅(qū)動力控制執(zhí)行器沘。作為制動力控制執(zhí)行器30，在安裝于車輛中的ABS (防抱死制動系統(tǒng))或VSC (車輛穩(wěn)定性控制)系統(tǒng)中使用的液壓系統(tǒng)被設(shè)計成用于產(chǎn)生制動壓力，以經(jīng)由用于各個車輪的制動器將制動力液壓地施加于對應(yīng)車輪，從而使得對應(yīng)車輪的旋轉(zhuǎn)減速或停止。用于控制車輛的變速器的檔位以產(chǎn)生制動力的控制器作為制動力控制執(zhí)行器30。在車輛是電動車輛的情況下，通常用作驅(qū)動器的電動馬達用作發(fā)電機，該發(fā)電機在減速的車輛可被用作制動力控制器30的期間將其動能轉(zhuǎn)換為電能。然后，在下文中將參照圖2A對待被速度控制ECU^根據(jù)速度控制程序P執(zhí)行的速度控制任務(wù)進行說明。例如，速度控制任務(wù)由速度控制EC似6周期性地執(zhí)行。首先，速度控制EOT^在步驟SlOO中捕獲從傳感器18、20、22和M輸出的測量信號并捕獲從面部圖像傳感器34連續(xù)獲取的面部圖像。然后，速度控制EC似6在步驟SllO中基于所捕獲到的測量信號和所捕獲到的連續(xù)的面部圖像，計算表示駕駛員的速度感的參數(shù)。在下文中將參照圖3將表示駕駛員的速度感的參數(shù)的計算過程作為步驟SllO的子程序進行描述。參照圖3，速度控制EOT^在步驟S200中執(zhí)行連續(xù)獲取的面部圖像的圖像處理，從而基于連續(xù)獲取的面部圖像來檢測駕駛員的雙眼虹膜的位置。在步驟S200之后，速度控制EOT^在步驟S210中基于虹膜的位置確定駕駛員的視線所指向的駕駛員的注視點的方向。在該實施方式中，環(huán)境檢測器10裝配有道路地圖數(shù)據(jù)庫12和當(dāng)前位置傳感器14。為此，在步驟S120中，速度控制EC似6基于存儲在道路地圖數(shù)據(jù)庫12中的道路地圖數(shù)據(jù)和由當(dāng)前位置傳感器14所確定的車輛的當(dāng)前位置來識別車輛周圍的行駛環(huán)境場，例如車輛從當(dāng)前位置沿向前行進的方向行駛的道路的形狀。隨后，在步驟S210中，速度控制EC似6 基于所確定的駕駛員的視線所指向的駕駛員的注視點的方向、在識別出的車輛周圍的行駛環(huán)境場中設(shè)定駕駛員的注視點。在步驟S210之后，速度控制EC似6在步驟S220中執(zhí)行發(fā)散分量(散度分量)計算過程。下文中將詳細說明如何執(zhí)行發(fā)散分量計算過程。首先，速度控制ECU^在步驟S220a中在識別出的行駛環(huán)境場中的諸如駕駛員可視覺識別出的區(qū)域AL之類的預(yù)定區(qū)域AL中設(shè)定多個點P。即，這多個點P表示識別出的車輛周圍的行駛環(huán)境場。優(yōu)選地，預(yù)定區(qū)域AL可被設(shè)定為位于車輛前方的道路上的區(qū)域；該區(qū)域是能夠由駕駛員通過車輛的風(fēng)擋玻璃看到的。這是由于車輛的駕駛員通過經(jīng)由風(fēng)擋玻璃觀看位于車輛前方的環(huán)境場獲得速度感。由這多個點P的排列所形成的形狀可以是矩陣圖案、同心圖案、同心的橢圓形圖案等。例如，圖2B示意性地示出了位于行駛環(huán)境場中的區(qū)域AL中的多個點P的矩陣圖案。注意，這多個點P可被設(shè)定成使得各個點P與車輛之間的位置關(guān)系是連續(xù)恒定的， 或者它們可被固定地設(shè)定在行駛環(huán)境場中從而使各個點P與車輛之間的相對位置關(guān)系隨著車輛的行進而變化。在將這多個點P固定地設(shè)定在行駛環(huán)境場中從而使各個點P與車輛之間的相對位置關(guān)系隨著車輛的行進而變化的情況下，當(dāng)車輛近側(cè)處的某些點P從區(qū)域AL 消失時，可將對應(yīng)的點P重新設(shè)定于車輛的遠側(cè)處。這以與車輛的行進無關(guān)的方式將點P 的數(shù)量保持為恒定。在步驟S220a之后，速度控制肌似6在步驟S220b中基于橫向加速度傳感器18、 豎向加速度傳感器20、速度傳感器22和橫擺率傳感器M的測量信號檢測車輛的運動。隨后，在步驟S220b中，速度控制EC似6將檢測到的車輛運動轉(zhuǎn)換成行駛環(huán)境場相對于車輛的相對運動，即，將檢測到的車輛運動轉(zhuǎn)換成各個點P相對于車輛的相對運動，由此檢測各個點P相對于車輛的相對運動。即，由于可由駕駛員視覺識別出的行駛環(huán)境場(道路)的場流(運動)源自駕駛員與行駛環(huán)境場之間的相對運動，因此，能夠基于車輛運動檢測各個點 P相對于車輛的相對運動。在步驟S220b之后，速度控制EOT^在步驟S220c中將各個點P的相對運動投影到三維坐標(biāo)系中，該三維坐標(biāo)系通過假設(shè)駕駛員靠近地觀察注視點來模擬車輛駕駛員的視網(wǎng)膜球體而形成；該三維坐標(biāo)系將被稱之為“視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系”。隨后，速度控制EOT^在步驟S220d中計算各個點P的投影的相對運動的散度分量；各個點P的投影的相對運動的散度分量表示對應(yīng)點P的投影的相對運動的從注視點放射狀擴展的發(fā)散分量。即，速度控制ECU^在步驟S22d中計算由駕駛員視覺識別出的環(huán)境場的相對場流中的發(fā)散分量；在步驟S22d中的環(huán)境場的相對場流的各個發(fā)散分量從駕駛員的注視點放射狀地相對發(fā)散。特別地，在車輛行駛的同時，車輛駕駛員通過在視覺上識別出車輛周圍的環(huán)境場的場流而在視覺上察覺到車輛的運動。環(huán)境場在視覺上能夠識別出的場流包括從注視點放射狀擴展的散度分量(發(fā)散分量)(參見圖4A)和圍繞注視點旋轉(zhuǎn)的旋度分量(旋轉(zhuǎn)分量) (參見圖4B)。
散度分量隨著車輛速度的增加而增大，并隨著車輛速度的降低而減小。由此，各個散度分量與駕駛員的速度感緊密相關(guān)。作為環(huán)境場的相對場流的一個因素的各個散度分量的特征在于，隨著相對于車輛的距離的縮短而增大，并且隨著相對于車輛的距離的增大而減小。在車輛轉(zhuǎn)向的情況下，由于除了車輛的向前運動之外，出現(xiàn)車輛的旋轉(zhuǎn)運動，因此，只要轉(zhuǎn)向車輛的速度在轉(zhuǎn)向前是恒定的，那么各個點P的投影的相對運動的各個散度分量就由于車輛的旋轉(zhuǎn)運動而增加。 此外，在改變車輛所行進的路面坡度的情況下，由于除了車輛的向前運動之外，出現(xiàn)車輛的豎直運動，因此，只要轉(zhuǎn)向車輛的速度在轉(zhuǎn)向前是恒定的，那么各個點P的投影的相對運動的各個散度分量就增大。在步驟S220d中，速度控制EOT^利用如下過程計算各個點P的散度分量。首先，速度控制EC似6通過將注視點設(shè)定為目標(biāo)點、將從車輛的當(dāng)前位置(駕駛員的視點位置)朝向目標(biāo)點的方向設(shè)定為X軸、將正交于X軸并且在車輛的橫向方向上延伸的方向設(shè)定為Y軸、并將正交于X軸和Y軸并在車輛的豎直方向上延伸的方向設(shè)定為Z軸來在存儲介質(zhì)^a中限定直角坐標(biāo)系(參見圖5A)。隨后，如圖5B中所示，速度控制EC似6 獲得多個點P的坐標(biāo)(x、y、z)。如圖5C中所示，將與直角坐標(biāo)系的原點相距距離R的具有坐標(biāo)(x、y、z)的點A的相對運動投影到視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系中(參見步驟S220c)。注意，直角坐標(biāo)系中的點A被轉(zhuǎn)變成視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系中的點(圖像)α (θ，φ) ;θ表示在由X軸與Y軸形成的XY平面上相對于X軸的方位角，并且Φ表示由X軸和Z軸形成的)(Ζ平面上相對于X軸的仰角。隨后，速度控制EC似6在下列等式[1]中計算視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系中的點A的投影的相對運動的散度分量f
xR — xR τΛ t=J4FT7 [1]式[1]中字母上方的點(·)表示時間導(dǎo)數(shù)‘d/dt (時間)。S卩，由于駕駛員的視線指向注視點的方向被設(shè)定為X軸，因此可以基于車輛速度的X軸分量、車輛速度的R方向分量、三維坐標(biāo)(x、y、z)的對應(yīng)點和距離R計算從注視點放射狀擴展的散度分量。車輛速度的R方向分量可通過結(jié)合車輛速度在車輛的前向和后向上的分量、車輛速度在車輛的橫向上的分量、以及車輛速度在車輛速度的豎直方向上的分量來獲得。車輛速度在車輛的前向和后向上的分量可基于從車輛速度傳感器22輸出的測量信號獲得，車輛速度在車輛的橫向上的分量可通過從橫向加速度傳感器18輸出的測量信號獲得。同樣，車輛速度在車輛的豎直方向上的分量可基于從豎向加速度傳感器20輸出的測量信號獲得。速度控制ECU^在步驟S220d中以與點A相同的方式計算各個點P的投影的相對運動的散度分量。在完成各個點P的投影的相對運動的散度分量的計算之后，速度控制EC似6進入步驟S230，并在步驟S230中基于相應(yīng)點P的投影的相對運動的計算出的散度分量來確定表示駕駛員的速度感的參數(shù)。注意，當(dāng)車輛行進(運動)時，車輛駕駛員基于代替環(huán)境場中的一個點的場流的環(huán)境場的總場流來識別車輛的運動。由此，根據(jù)本實施方式的速度控制EC似6被編程為在步驟S230中來計算相應(yīng)點P的投影的相對運動的散度分量的總和而作為表示駕駛員的速度感的參數(shù)。例如，在步驟S230中，速度控制EC似6將通量計算應(yīng)用在矢量分析(微積分學(xué)) 中，以獲得相應(yīng)點P的投影的相對運動的散度分量的總和。特別地，如圖6A中所示，速度控制EC似6在例如存儲介質(zhì)^a中圍繞注視點建立閉環(huán)，并根據(jù)下列等式[2]獲得流出圓形環(huán)路的通量
通量=iL· · ndl [2]式[2]中，1表示閉環(huán)，f表示閉環(huán)1周圍的閉合線積分，/&表示閉環(huán)1中的矢量
場，H是從閉環(huán)1向外的法向矢量，dl表示閉環(huán)1的無窮小的單元體(微分)，并且通量表示越過閉環(huán)1的矢量場的散度。隨后，為了獲得由駕駛員視覺識別的散度分量的總和，速度控制ECU^在步驟 S230中根據(jù)如下等式[3]計算積分半徑從0至rn的變量r的全通量，從而計算相應(yīng)點P的
投影的相對運動的散度分量的總和而作為表示駕駛員速度感的參數(shù)
散度通量=\jfdlv*ndldr [3]
廠=0式[3]中，rn表示覆蓋預(yù)定區(qū)域AL的閉環(huán)1的半徑的變量r的值；閉環(huán)1的半徑的變量r的為0的值表示注視點。結(jié)果，能夠計算作為相應(yīng)點P的投影的相對運動的散度分量的總和的表示駕駛員的速度感的參數(shù)。為了驗證散度分量的總和適當(dāng)?shù)厥境隽笋{駛員的速度感，從而使得基于該散度分量的總和來控制車輛的速度是有效的，熟練駕駛員在圖7中所示的帶有連續(xù)彎道的道路上駕駛安裝有根據(jù)本實施方式的設(shè)備AP的車輛，并且在駕駛車輛期間，連續(xù)計算散度分量的總和(FOD)。注意圖7中所示的道路部分地起伏行進。圖8將散度分量的FOG的計算值示出為如實線所示的曲線。相反，在同一道路上勻速駕駛同一車輛期間，連續(xù)計算散度分量的總和(FOD)的計算值以被繪制成如以長短交替的虛線示出的曲線。圖8清楚地表明了在勻速駕駛車輛時，散度分量的總和(FOD)根據(jù)道路的諸如在彎道和/或起伏的區(qū)段處的形狀而波動。這是因為，如上所述，在車輛于該道路的彎道處行進的情況下，由于除了車輛的向前運動之外，出現(xiàn)車輛的旋轉(zhuǎn)運動，因此，只要轉(zhuǎn)向車輛的速度在轉(zhuǎn)向前是恒定的，則各個點P的投影的相對運動的各個散度分量就由于車輛的旋轉(zhuǎn)運動而增加。此外，在車輛所行進的路面坡度發(fā)生變化的情況下，由于除了車輛的向前運動之外，出現(xiàn)車輛的豎直運動，因此，只要轉(zhuǎn)向車輛的速度在轉(zhuǎn)向前是恒定的，則各個點P的投影的相對運動的各個散度分量就增大。任一諸如駕駛員和乘客之類的乘員的速度感在車輛勻速行駛期間以相同的散度分量總和(FOD)波動趨勢波動。相反，當(dāng)由熟練的駕駛員駕駛的車輛在同一道路的每個彎道處或每個起伏部分處
行進時，盡管降低了車輛的速度，但散度分量的總和(FOD)是大致恒定的，而與道路形狀無
關(guān)。那時，任一諸如駕駛員和乘客之類的乘員的速度感在車輛由熟練的人員駕駛期間同樣 10是大致恒定的。這些驗證的結(jié)果表明，散度分量的總和(FOD)適當(dāng)?shù)厥境隽笋{駛員的速度感，并且期望這種熟練的駕駛員在散度分量的總和是自動恒定的、換言之、駕駛員的速度感是自動恒定的情況下駕駛車輛。為此，根據(jù)本實施方式的速度控制EC似6被構(gòu)造成將車輛的速度控制成保持散度分量的總和恒定。這使得甚至是不熟練的駕駛員也能以與熟練的駕駛員相同的方式控制車輛的速度。在控制車輛速度期間，不管道路的形狀如何變化，駕駛員的速度感均大致保持恒定，從而能夠降低車輛的各個乘員的不舒適感或恐懼感。 在完成步驟S230中的操作后，即，在于步驟SllO中計算駕駛員的速度感的參數(shù)之后，速度控制EOT^從子程序返回至圖2A中所示的主程序，并且在步驟S120中判斷是否通過駕駛員的對控制開關(guān)32的開啟操作而從控制開關(guān)32發(fā)出速度控制啟動信號。一旦判定并未從控制開關(guān)32發(fā)出速度控制啟動信號(步驟S120中為否)，速度控制ECU^就返回步驟S100，并重復(fù)步驟S100、S110和S120中的操作，直到在步驟S120中的判斷是肯定的。由此，一旦判定從控制開關(guān)32發(fā)出了速度控制啟動信號(步驟S120中為是)，就在步驟S130中，速度控制ECU^在存儲介質(zhì)^a中將存儲在步驟SllO中計算出的表示駕駛員的速度感的參數(shù)的散度分量的總和存儲為速度控制目標(biāo)值(駕駛員的目標(biāo)速度感)。如上所述，在圖2A中所示的速度控制任務(wù)中，速度控制EC似6反復(fù)計算表示駕駛員的速度感的參數(shù)，并在存儲介質(zhì)2隊中，將表示駕駛員的速度感的參數(shù)存儲為速度控制的在開啟控制開關(guān)32的時刻的目標(biāo)值。這使得能夠?qū)Ⅰ{駛員在駕駛員開啟控制開關(guān)32時的速度感設(shè)定為速度控制目標(biāo)值。注意，速度控制ECU^可計算表示駕駛員在開啟控制開關(guān)32后的速度感的參數(shù)，并可將計算參數(shù)存儲在存儲介質(zhì)中。在步驟S130之后，速度控制EOT^在與步驟SlOO相同的過程中捕獲從傳感器18、 20、22和M輸出的測量信號，并捕獲從面部圖像傳感器32連續(xù)獲取的面部圖像。隨后，在步驟S150中，速度控制EOT^在基本與步驟Sl 10相同的過程中(步驟S200至S230)基于所捕獲的測量信號和所捕獲的連續(xù)的面部圖像計算表示駕駛員的速度感的參數(shù)。即，在步驟S150中，速度控制ECU^計算表示駕駛員的當(dāng)前速度感的當(dāng)前參數(shù)。在步驟S150中，考慮到控制延時，由于當(dāng)前假設(shè)車輛的速度在N秒的過程期間是恒定的，因此速度控制EC似6 可計算表示經(jīng)過N秒過后在車輛的將來位置處時駕駛員的速度感的參數(shù)。在步驟S150后，速度控制ECU^在步驟S160中計算表示駕駛員的當(dāng)前(或自當(dāng)前時起在N秒之后處于車輛的將來位置處時)的速度感的參數(shù)與表示駕駛員的速度感的參數(shù)的目標(biāo)值之間的偏差。即，在步驟S160中，速度控制ECU^計算駕駛員的當(dāng)前速度感與駕駛員的目標(biāo)速度感之間的偏差。隨后，速度控制EC似6在步驟S170中基于計算出的參數(shù)偏差(計算出的速度感偏差)計算車輛的速度指令值。例如，存儲介質(zhì)^a中存儲有信息I，該信息被設(shè)計為例如地圖、程序和/或函數(shù)； 該信息F表示用于車輛速度指令值補償?shù)淖兞颗c參數(shù)偏差的變量之間的關(guān)系。該信息I可已經(jīng)基于通過試驗和/或利用設(shè)備AP和車輛或它們的等效計算機模型進行的模擬獲得的數(shù)據(jù)所確定。特別地，速度控制EC似6在步驟S170中參照將參數(shù)偏差的計算值用作關(guān)鍵值的信息I，以便基于該參照的結(jié)果而選取出與參數(shù)偏差的計算值相對應(yīng)的用于車輛速度指令值的補償值。在步驟S170之后，速度控制EC似6在步驟S180中基于補償值對當(dāng)前設(shè)定的車輛速度指令值進行補償，由此計算車輛速度的新指令值。由此，在步驟S180中，速度控制 ECU26基于所計算出的車輛速度指令值來執(zhí)行對于車輛速度的控制。例如，速度控制ECU^ 控制驅(qū)動力控制執(zhí)行器觀和/或制動控制執(zhí)行器30，從而使車輛速度當(dāng)前值與所計算出的車輛速度指令值大致匹配。隨后，速度控制EOT^在步驟S190中判斷控制開關(guān)32是否關(guān)閉，換言之，是否并未從控制開關(guān)32輸入觸發(fā)信號。在步驟S190的判斷是肯定的(是)之前，速度控制EC似6 周期性地執(zhí)行從S140至S190的速度控制任務(wù)。當(dāng)步驟S190的判斷是肯定的(是)，速度控制EC似6終止該速度控制任務(wù)。如上所述，根據(jù)本實施方式的速度感獲取裝置(計算器沈幻被構(gòu)造成基于相應(yīng)點 P的投影的相對運動的散度分量計算駕駛員的速度感。該構(gòu)造使得駕駛員的速度感能夠被明確地掌握。這使得能夠容易地控制駕駛員的速度感以降低駕駛員因駕駛員的速度感而造成的不舒適感或恐懼感。此外，根據(jù)本實施方式的速度控制設(shè)備AP被構(gòu)造成計算相應(yīng)點P的投影的相對運動的散度分量的總和作為表示駕駛員的速度感的參數(shù)，并且控制車輛的速度，從而使相應(yīng)點P的投影的相對運動的散度分量的總和大致保持恒定。該構(gòu)造使得甚至是不熟練的駕駛員也能以與熟練的駕駛員相同的方式在無論道路形狀如何改變均將駕駛員的速度感大致保持恒定的情況下控制車輛的速度。由此，能夠降低駕駛員的不舒適感或恐懼感。根據(jù)本實施方式的速度控制設(shè)備AP適于自動調(diào)整車輛的速度，從而使駕駛員在駕駛員不操作加速器踏板AC的情況下得到勻速的感覺。此外，速度控制設(shè)備AP可在駕駛員操作加速器踏板AC期間執(zhí)行車輛速度控制。在該變型中，速度控制設(shè)備AP可被構(gòu)造成用于在步驟SlSOa中控制驅(qū)動力控制執(zhí)行器觀和 /或制動控制執(zhí)行器30，從而使得車輛速度當(dāng)前值與所計算出的車輛速度指令值和基于加速器踏板AC的操作的駕駛員預(yù)期車輛速度值中的任一個大致匹配。該變型將車輛的速度控制為使得受控速度等于或低于通過速度控制設(shè)備AP獲得的、作為其上限值的車輛速度指令值，這使得能夠改善車輛速度控制的安全性。與常規(guī)的自動巡航系統(tǒng)一樣，速度控制設(shè)備AP可設(shè)有加速/減速開關(guān)SW (參見圖 1，如由虛線所示)。響應(yīng)于駕駛員對于加速/減速開關(guān)SW的操作，速度控制ECU26d的控制器26d將車輛的速度增大/減低例如預(yù)定值。在該變型中，速度控制設(shè)備AP可被構(gòu)造成每當(dāng)車輛速度因駕駛員操作加速/減速開關(guān)SW而改變時就執(zhí)行步驟SlOO至S130中的操作， 從而將散度分量的總和更新為駕駛員的目標(biāo)速度感。該變型可將車輛的速度控制為使得在駕駛員操作加速/減速開關(guān)SW之后，駕駛員能夠得到對應(yīng)于車輛的受控速度的速度感。根據(jù)本實施方式的速度控制EC似6被構(gòu)造成用于響應(yīng)于接收到用于啟動速度控制的指令而在存儲介質(zhì)26a中，將相應(yīng)點P的投影的相對運動的散度分量的總和存儲為速度控制目標(biāo)值，但本公開并不限于該構(gòu)造。特別地，速度控制EOT^可被構(gòu)造成用于僅在車輛在道路上直線向前行駛時，接收用于啟動速度控制的指令。該變型可將車輛的速度，控制為使得即使在車輛于拐彎等處轉(zhuǎn)向的情況下，駕駛員的速度感也與駕駛員在車輛于道路上直線向前行駛時所獲得的速度感(目標(biāo)速度感)大致匹配。這即使是在車輛于拐角處轉(zhuǎn)向時，也可進一步降低駕駛員的不舒適感或恐懼感。本公開并不限定于上述實施方式，并且可在本公開的范圍內(nèi)進行修改或變形。在該實施方式中，速度控制設(shè)備AP裝配有面部圖像攝像機34，以便連續(xù)獲取車輛駕駛員的面部圖像，并且速度控制設(shè)備AP被構(gòu)造成基于連續(xù)獲取的面部圖像來檢測駕駛員的雙眼虹膜的位置，并可基于虹膜的位置來設(shè)定駕駛員的注視點。然而，本公開并不限于該構(gòu)造。特別地，速度控制設(shè)備AP可設(shè)有安裝在車輛上的前部攝像機34a(參見圖1中的虛線)，并且可被構(gòu)造成用于將設(shè)定在通過前部攝像機獲得的圖像中的多個點中的每個的運動表現(xiàn)為矢量——即光流，并將具有最小光流的一點設(shè)定為數(shù)值點。這是因為，基于心理學(xué)理論和其它研究結(jié)果以及經(jīng)驗知識，駕駛員知道凝視于在駕駛員的視域中運動最少的一點。在這種情況下，速度控制EC似6可在步驟S220b中計算這多個點中的每個點處的光流， 或者可計算這多個點中的某些點處的光流；這些計算出光流的點被限定成位于道路上。在這多個點中的某些點中具有最小光流的一點可被選擇成注視點；作為注視點的候選點的這些點被限定成位于道路上。在步驟S210中，速度控制EOT^可將通過車輛運動檢測器160檢測到的車輛運動轉(zhuǎn)換成行駛環(huán)境場相對于車輛的相對運動，即，可將檢測到的車輛運動轉(zhuǎn)換成在識別出的行駛環(huán)境場中的預(yù)定范圍AL中設(shè)定的多個點P中的每個相對于車輛的相對運動，由此檢測各個點P相對于車輛的相對運動。基于該各個點P的相對運動，速度控制ECU^可將相對于車輛具有最小相對運動的一點設(shè)定為注視點。在該變型中，假定車輛駕駛員沿車輛的行進方向進行觀察，速度控制ECU^可將各個點P的相對運動投影在視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系中，該視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系通過模擬車輛駕駛員的視網(wǎng)膜球體而形成。隨后，速度控制EC似6計算各個點P的投影的相對運動的量；所觀察到的各個點P的相對運動的量。在與圖5C相對應(yīng)的圖9中，通過將車輛的行進方向設(shè)定為Y軸、將正交于該Y軸并且在車輛的橫向方向上延伸的方向設(shè)定為X軸、并將正交于X軸和Y軸并在車輛的豎直方向上延伸的方向設(shè)定為Z軸來限定直角坐標(biāo)系。隨后，如圖9中所示，速度控制EC似6獲得多個點P的坐標(biāo)(x、y、z)。如圖9中所示，將與直角坐標(biāo)系的原點相距距離R的具有坐標(biāo)(x、y、z)的點A的相對運動投影到視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系中。注意，直角坐標(biāo)系中的點A被轉(zhuǎn)變成視網(wǎng)膜球形坐標(biāo)系中的點(圖像)α (θ , Φ) ； θ表示在由X軸與Y軸形成的XY平面上相對于X軸的方位角，并且Φ表示由X軸和Z軸形成的)(Ζ平面上相對于X軸的仰角。S卩，在步驟S210中，速度控制EOT^根據(jù)下列等式[4]計算圖像的偏心角ω的絕對變化率而作為觀察到的運動
權(quán)利要求
1.一種用于獲取運動物體的駕駛員的速度感的獲取裝置，所述獲取裝置包括 注視點設(shè)定器，所述注視點設(shè)定器設(shè)定所述運動物體的所述駕駛員的注視點；運動檢測器，所述運動檢測器檢測所述運動物體周圍的環(huán)境場相對于所述運動物體的相對運動；發(fā)散分量計算器，所述發(fā)散分量計算器將所述環(huán)境場的所述相對運動投影到坐標(biāo)系中，所述坐標(biāo)系通過模擬所述運動物體的所述駕駛員的視網(wǎng)膜球體而形成，并計算所述環(huán)境場的投影的相對運動的從所述注視點放射狀擴展的各個發(fā)散分量；以及速度感計算器，所述速度感計算器基于由所述發(fā)散分量計算器計算出的所述環(huán)境場的投影的相對運動的從所述注視點放射狀擴展的發(fā)散分量來計算所述駕駛員的速度感。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取裝置，其中，所述速度感計算器包括總和計算器，所述總和計算器計算所述環(huán)境場的投影的相對運動的至少多個發(fā)散分量的總和而作為所述駕駛員的速度感，所述至少多個發(fā)散分量包括在包含有所述注視點的預(yù)定區(qū)域中。
3.一種用于運動物體的速度控制設(shè)備，所述設(shè)備包括注視點設(shè)定器，所述注視點設(shè)定器設(shè)定所述運動物體的駕駛員的注視點； 運動檢測器，所述運動檢測器檢測所述運動物體周圍的環(huán)境場相對于所述運動物體的相對運動；發(fā)散分量計算器，所述發(fā)散分量計算器將所述環(huán)境場的相對運動投影到坐標(biāo)系中，所述坐標(biāo)系通過模擬所述運動物體的所述駕駛員的視網(wǎng)膜球體而形成，并計算所述環(huán)境場的投影的相對運動的從所述注視點放射狀擴展的各個發(fā)散分量；以及總和計算器，所述總和計算器計算所述環(huán)境場的投影的相對運動的至少多個發(fā)散分量的總和，所述至少多個發(fā)散分量包括在包含有所述注視點的預(yù)定區(qū)域中；和控制器，所述控制器將所述運動物體的速度控制成使得所述環(huán)境場的投影的相對運動的至少多個發(fā)散分量的總和大致保持恒定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的速度控制設(shè)備，其中，所述運動檢測器構(gòu)造成將多個點設(shè)定在所述預(yù)定區(qū)域中，并檢測所述多個點中的每個點相對于所述運動物體的相對運動而作為所述運動物體周圍的所述環(huán)境場的相對運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的速度控制設(shè)備，其中，所述運動物體具有風(fēng)擋玻璃，并且所述預(yù)定區(qū)域設(shè)定為由所述駕駛員通過所述運動物體的風(fēng)擋玻璃能夠觀察到的區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的速度控制設(shè)備，其中，所述運動物體是在道路上行進的車輛， 所述運動檢測器包括道路地圖存儲單元，所述道路地圖存儲單元中存儲道路地圖的數(shù)據(jù)； 當(dāng)前位置檢測器，所述當(dāng)前位置檢測器檢測所述車輛的當(dāng)前位置；和車輛運動檢測器，所述車輛運動檢測器檢測所述車輛在所述車輛的橫向上的運動，并檢測所述車輛在所述車輛的豎直方向上的運動，所述運動檢測器構(gòu)造成將基于所述道路地圖的數(shù)據(jù)和檢測到的所述車輛的當(dāng)前位置的所述車輛周圍的行駛環(huán)境場限定為所述車輛周圍的所述環(huán)境場；并且基于檢測到的所述車輛在橫向上的運動和檢測到的所述車輛在豎直方向上的運動檢測所述多個點中的每個點相對于所述行駛環(huán)境場中的所述運動物體的相對運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的速度控制設(shè)備，其中，所述運動檢測器進一步包括位置檢測器，所述位置檢測器檢測在所述環(huán)境場中存在的靜止物體的位置而作為表示所述環(huán)境場的參數(shù)，并基于檢測到的所述靜止物體的位置檢測所述環(huán)境場的相對運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的速度控制設(shè)備，其中，所述注視點設(shè)定器構(gòu)造成將所述環(huán)境場的投影的相對運動的點設(shè)定為所述注視點，所述環(huán)境場的投影的相對運動的所述點與所述環(huán)境場的投影的相對運動的其它點相比具有最小相對運動。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的速度控制設(shè)備，進一步包括駕駛員攝像機，所述駕駛員攝像機獲取所述駕駛員的圖像，所述圖像包括駕駛員的至少一只眼睛，并且所述注視點設(shè)定器構(gòu)造成用于分析所述圖像并基于對所述圖像的分析結(jié)果設(shè)定所述注視點。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的速度控制設(shè)備，進一步包括前部攝像機，所述前部攝像機連續(xù)獲取在所述車輛的行進方向上的圖像，并且所述注視點設(shè)定器構(gòu)造成基于每個獲取的圖像中的光流來設(shè)定所述注視點。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的速度控制設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造成響應(yīng)于由所述運動物體的所述駕駛員輸入指令的時刻而啟動所述運動物體的速度控制；將在所述運動物體的所述駕駛員輸入指令時由所述總和計算器計算出的所述環(huán)境場的投影的相對運動的所述至少多個發(fā)散分量的總和的值設(shè)定為目標(biāo)值；并將所述運動物體的速度控制成使得在計算所述目標(biāo)值之后由所述總和計算器計算出的所述環(huán)境場的投影的相對運動的所述至少多個發(fā)散分量的總和的值與所述目標(biāo)值大致匹配。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的速度控制設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造成在啟動所述運動物體的所述速度控制之后，每當(dāng)所述駕駛員輸入用于改變所述車輛的速度的指令時，所述控制器就更新所述目標(biāo)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的速度控制設(shè)備，其中，所述控制器構(gòu)造成將所述運動物體的速度調(diào)整至第一值，在所述第一值處，所述環(huán)境場的投影的相對運動的所述至少多個發(fā)散分量的總和大致保持恒定，當(dāng)在啟動所述運動物體的速度控制之后由所述駕駛員操作用于將所述運動物體的速度調(diào)整至第二值的速度調(diào)整構(gòu)件時，所述控制器構(gòu)造成用于將所述車輛的速度調(diào)整為所述第一值與所述第二值中的一個，所述第一值與所述第二值中的所述一個小于所述第一值與所述第二值中的另一個。
全文摘要
一種用于獲取運動物體的駕駛員的速度感的獲取裝置，在這種獲取裝置中，注視點設(shè)定器設(shè)定駕駛員的注視點，并且運動檢測器檢測運動物體周圍的環(huán)境場相對于該運動物體的相對運動。發(fā)散分量計算器將環(huán)境場的相對運動投影到坐標(biāo)系中。該坐標(biāo)系通過模擬運動物體的駕駛員的視網(wǎng)膜球體而形成。該發(fā)散分量計算器計算環(huán)境場的投影的相對運動的從注視點放射狀擴展的各個發(fā)散分量。速度感計算器基于由發(fā)散分量計算器計算出的環(huán)境場的投影的相對運動的從注視點放射狀擴展的發(fā)散分量來計算駕駛員的速度感。
文檔編號B60W10/06GK102371995SQ20111024994
公開日2012年3月14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