JP2000122719A

JP2000122719A - 車両走行制御装置

Info

Publication number: JP2000122719A
Application number: JP10292506A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Okamura; 宏樹岡村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-10-14
Filing date: 1998-10-14
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】そこで、本発明の課題は、運転者の運転感覚に
できるだけ近い状態での走行状態を実現できるような車
両走行制御装置を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するため、本発明に係る車
両走行制御装置は、道路形状獲得手段にて獲得された情
報に基づいて車両前方の路上第一の地点に向けての操舵
操作の予測量を演算する操舵予測量演算手段と、上記第
一の地点より車両に近い車両前方近傍の第二の地点で予
測される当該車両の道路との相対関係に基づいて操舵の
補正量を演算する操舵補正量演算手段と、上記操舵予測
量演算手段にて演算された操舵操作の予測量と上記操舵
補正量演算手段にて演算された補正量に基づいて実際の
操舵量を演算する操舵量演算手段と備え、その演算され
た操舵量に基づいて車両の操舵制御を行うように構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の走行状態を
制御する車両走行制御装置に係り、詳しくは、できるだ
け人の運転感覚に近い状態にて車両の走行制御を行える
ようにした車両走行制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、特開平９−１２８０３９
に開示されるような自動走行車両の走行制御装置が提案
されている。この従来の走行制御装置では、道路に所定
間隔（例えば、１メートル間隔）で敷設した磁気発生源
（磁気マーカ）を車両側に設けたセンサで検出し、その
検出情報に基づいて操舵制御を行うようにしている。具
体的には、各磁気マーカから発生される磁界の強度に基
づいて車両の道路に対する横方向位置を検出し、その検
出された横方向位置に基づいて、各磁気発生源の配列で
定まる軌道から逸脱しないように車両の操舵制御が行わ
れるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、運転者が操
舵操作、アクセル操作、ブレーキ操作によって車両の走
行制御を行う場合は、一般に、ある程度遠方の道路状況
（例えば、カーブ道路の形状等）を認識したうえで、そ
の道路状況に応じて各操作量を予測する。そして、その
予測量での操作を行いつつ、現状の車両の走行状態が、
「道路や車線からはみ出さない」、「道路や車線の中央
を走行する」等の望みにあったものとなるように各操作
量を細かく修正するようにしている。このような運転操
作を行うことにより、例えば、カーブが連続する道路で
あっても、車両がスムーズに走行できるようになる。

【０００４】しかし、上述したような従来の走行制御装
置では、車両の現在の横方向位置が予め設定した軌道か
らずれている場合に、それを補正するように操舵制御を
行うだけである。即ち、車両の現在の状況（軌道からの
ずれ）にのみに基づいて走行制御がなされている。この
ため、予め設定した軌道に対する車両のふらつきが発生
し易く、運転者の運転感覚に近い状態での走行になり難
い。

【０００５】そこで、本発明の課題は、運転者の運転感
覚にできるだけ近い状態での走行状態を実現できるよう
な車両走行制御装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載された本願発明に係る車両走行制御
装置は、車両前方の道路形状に関する情報を獲得する道
路形状獲得手段と、道路形状獲得手段にて獲得された情
報に基づいて車両前方の路上第一の地点に向けての操舵
操作の予測量を演算する操舵予測量演算手段と、上記第
一の地点より車両に近い車両前方近傍の第二の地点で予
測される当該車両の道路との相対関係に基づいて操舵の
補正量を演算する操舵補正量演算手段と、上記操舵予測
量演算手段にて演算された操舵操作の予測量と上記操舵
補正量演算手段にて演算された補正量に基づいて実際の
操舵量を演算する操舵量演算手段と備え、該操舵量演算
手段にて演算される操舵量に基づいて車両の操舵制御を
行うように構成される。

【０００７】このような車両走行制御装置では、車両前
方の路上第一の地点に向けた操舵操作の予想量が車両前
方の道路形状に関する情報に基づいて演算される。この
ように予想量を車両前方の道路形状に基づいて演算する
ことは、運転者が車両の遠方地点を見て、その認識され
る道路形状（曲がり具合等）に基づいて操舵操作の操作
量を予測することに対応する。また、車両近傍の第二の
地点で予測される当該車両の道路との相対関係に基づい
て操舵の補正量が演算される。このようにして補正量を
演算することは、運転者が現状の車両走行状態を見て
（現時点直後の車両の状況を予測して）細かく操舵量を
補正することに対応する。そして、このように演算され
た操舵操作量の予測量と補正量に基づいて実際の操舵量
が演算され、この操舵量に基づいて車両の操舵制御がな
される。

【０００８】上記道路形状獲得手段は、カメラ等のよう
に車両前方の道路形状を直接的に取得するものであって
も、また、ＧＰＳ等から得られる車両の走行位置に基づ
いて地図情報から当該車両前方の道路形状を間接的に取
得するものであってもよい。上記第一の地点は、運転者
が車両運転中に操舵操作のために実際に見る遠方地点に
基づいて定められ、また、第二の地点は、安定に走行す
るために運転者が実際の運転に際して車両の走行状態を
予測可能な地点に基づいて定められる。この上記第一の
地点及び第二の地点は、車速に依存し、また、車両が走
行する道路の幅に依存する。即ち、車速が大きくなれ
ば、運転者はより遠くの地点（第一の地点）の状況を見
て運転操作の予測を行うようになり、また、走行する道
路の幅が狭くなれば、比較的近い地点（第一の地点）の
状況を見てその運転操作の予測を行うようになる。ま
た、運転者は、車速が大きくなれば、より遠くの地点
（第二の地点）での車両の走行状態を予測するようにな
り、走行する道路の幅が狭くなれば、比較的近い地点
（第二の地点）での車両の走行状態を予測するようにな
る。

【０００９】上述したように上記第一地点及び第二の地
点は車速に依存する。しかし、第一の地点及び第二の地
点に車両が達すると予測される時間は、車速に応じて大
きく変動しない。これは、運転者の感覚的にもっている
運転操作に必要な時間的な余裕は車速によって大きく変
動しないからであると推察される。このような事情を考
慮し、上記第一及び第二の地点を容易に特定できるとい
う観点から、本発明は、請求項２に記載されるように、
上記のような車両走行制御装置において、上記操舵予測
量演算手段は、現時点から第一の時間経過後に予測され
る車両の走行地点に基づいて定められる地点を第一の地
点とし、その第一の地点に向けての操舵操作の予測量を
演算するようにすると共に、上記操舵補正量演算手段
は、現時点から上記第一の時間より短い第二の時間後に
予測される走行地点を第二の地点とし、その第二の地点
での当該車両の道路との相対関係に基づいて操舵の補正
量を演算するように構成することができる。

【００１０】上記第一の時間及び第二の時間は、運転者
が種々の車速で走行する車両を運転する際の視点の位置
等から実験的に定められる。また、上述したように上記
第一の地点及び第二の地点は、車両が走行する道路の幅
に依存するので、これら第一の時間及び第二の時間もま
た車両が走行する道路の幅に依存する。実際の運転にお
いては、運転者は、遠方地点の道路形状を見て操舵操作
の予測をしてから、その予測量に基づいて実際にステア
リングホイールの操作を行うまでに余裕（遅れ）があ
る。このような時間を考慮して、更に運転者の感覚に合
った走行制御ができるという観点から、本発明は、請求
項３に記載されるように、上記各車両走行制御装置にお
いて、操舵量演算手段は、操舵予測量演算手段にて演算
される操舵操作の予測量を所定時間遅延させて出力する
遅延手段を有し、該遅延手段から出力される操舵操作の
予測量と操舵補正量演算手段にて演算される操舵の補正
量とに基づいて実際の操舵量を演算するように構成する
ことができる。

【００１１】遅延手段によって遅らされる上記所定時間
は、例えば、運転者の実際の運転パターンから実験的に
定められるものである。車両前方の第一の地点について
取得された情報がそのまま操舵量に反映されることがよ
り容易な操舵操作につながるという観点から、本発明
は、請求項４に記載されるように、上記各車両走行制御
装置において、上記操舵予測量演算手段は、車両の進行
方向に対する当該車両の現地点から上記第一の地点に向
かう方向を演算する第一の演算手段と、車両の進行方向
に対する上記第一の地点における道路の接線方向を演算
する第二の演算手段とを有し、上記第一の演算手段にて
演算された方向と、上記第二の演算手段にて演算された
方向に基づいて操舵操作の予測量を演算するように構成
することができる。

【００１２】このような車両走行装置では、第一の演算
手段にて演算される車両の現地点から第一の地点に向か
う方向が当該車両前方の第一の地点を特定するための情
報であり、また、その第一の地点における道路の接線方
向は、第一の地点での道路形状を特定するための情報で
ある。これらの情報に基づいて操舵操作の予測量が演算
される。

【００１３】上記操舵補正量演算手段が操舵の補正量を
演算するための基礎となる第二の地点で予測される当該
車両の道路との相対関係は、例えば、第二の地点におけ
る車両の道路に対する進行方向及び第二の地点における
当該車両の道路に対する横方向位置として表すことがで
きる。このような場合において上記操舵補正演算手段を
実現するという観点から、本発明は、請求項５に記載さ
れるように、上記各車両走行制御装置において、上記操
舵補正量演算手段は、上記第二の地点における車両の道
路に対する進行方向に基づいて第一の補正量を演算する
第一の補正量演算手段と、上記第二の地点における車両
の道路に対する横方向位置に基づいて第二の補正量を演
算する第二の補正量演算手段とを有し、上記第一の補正
量と第二の補正量に基づいて操舵の補正量を演算するよ
うに構成することができる。

【００１４】運転者は、車両前方の道路形状に応じて車
速に関する運転操作（アクセル操作、ブレーキ操作）。
例えば、カーブの急な地点や、路幅の狭い地点に近づい
てくると、車速が小さくなるような運転操作を行い、ま
た、カーブの終了地点や、路幅が広くなる地点が近づい
てくると、車速を大きくするような運転操作を行う。こ
のような事情を更に走行制御に反映させるという観点か
ら、本発明は、請求項６に記載されるように、上記各車
両走行制御装置において、更に、道路形状獲得手段にて
獲得された情報に基づいて車両の前方第三の地点での道
路形状を表す道路形状情報を演算する道路形状演算手段
と、該道路形状演算手段にて演算される道路形状情報及
び現時点での車速に基づいて制御目標車速を演算する目
標車速演算手段とを有し、該目標車速演算手段にて演算
された目標車速を用いて車速制御を行うように構成する
ことができる。

【００１５】このような車両走行制御装置では、車両前
方の第三の地点での道路形状及び現時点での車速に基づ
いて目標車速が演算され、その目標車速となるように車
速制御が行われる。上記道路形状演算手段にて演算され
るべき道路形状情報は、運転者の現時点の車速に関する
運転操作に影響を与える道路形状に関する情報であっ
て、カーブ道路の曲がりの程度、路幅、上り坂、下り坂
等に関する情報を含むことができる。

【００１６】また、第三の地点は、上述した第一の地点
と同様に、運転者が車両運転中に車速に関する運転操作
のために実際に見る遠方地点に基づいて定められる。通
常、運転者は、車両前方の道路のカーブの曲がりの程度
がきつくなると、減速させ、また、カーブの曲がりの程
度が緩くなると、加速するような運転操作を行う。その
ような運転者の運転操作に基づいた車速制御に近づける
という観点から、本発明は、請求項７に記載されるよう
に、上記車両走行制御装置において、上記道路形状演算
手段は、上記第三の地点を含む所定範囲における道路の
曲率変化を道路形状情報として演算すると共に、上記目
標車速演算手段は、上記演算される曲率変化が正である
場合に、減速されるように目標車速を演算する減速目標
車速演算手段と、上記演算される曲率変化が負である場
合に、加速されるように目標車速を演算する加速目標車
速演算手段とを有するように構成することができる。

【００１７】道路の曲率変化が正である場合は、曲率が
増加することであり、道路の曲がりの程度が急になる場
合である。このような地点が車両前方にあると、減速さ
れるように車速制御が行われる。一方、道路の曲率変化
が負である場合は、曲率が減少することであり、道路の
曲がりの程度が緩やかになる場合である。このような地
点が車両前方にあると、加速するように車速制御が行わ
れる。

【００１８】上記のように曲率変化が正となる場合に
は、道路の曲がり程度が急になる場合であるが、このよ
うな場合であっても、その曲がり程度自体が小さければ
（道路半径が大きければ）、運転者は、特に減速させず
にその地点を通過するように運転操作を行う場合があ
る。このような場合の運転操作に基づいた車速制御を実
現させるという観点から、本発明は、請求項８に記載さ
れるように、上記車両走行制御装置において、上記道路
形状演算手段は、更に、上記所定範囲における道路半径
を演算すると共に、上記目標車速演算手段は、更に、上
記演算される曲率半径が正である場合に、上記演算され
た道路半径が所定の基準半径値以上であるか否かを判定
する判定手段と、上記演算された道路半径が基準半径値
以上であると上記判定手段が判定した場合には、現在の
車速が維持されるような目標車速を出力する維持目標車
速演算手段とを有するように構成することができる。

【００１９】このような車両走行制御装置では、前方地
点の道路半径が基準半径値以上であれば、曲がりの程度
が急になる場合であっても、現在の車速が維持されるよ
うな車速制御が行われる。上記基準半径値は、運転者が
車速を維持できる程度の道路半径として実験的に定めら
れる。

【００２０】通常、運転者は、車速が予測されなけれ
ば、操舵操作に関する道路形状の情報を得るために、ど
の程度遠方の視線を移してよいか判断できない。即ち、
車速制御は、車両の操舵に先行して行われることが好ま
しい。このような事情を考慮すると、車速制御を行うた
めに必要な道路形状情報は、操舵に必要な道路形状に関
する情報を取得すべき車両前方地点より更に遠方より取
得することが好ましいと考えられる。このような観点か
ら、本発明は、請求項９に記載されるように、上記各車
両走行制御装置において、上記第三の地点は、車両から
上記第二の地点以降の地点であるとすることができる。

【００２１】また、操舵制御及び車速制御に係る処理時
間を短縮できるという観点から、本発明は、請求項１０
に記載されるように、上記車両走行制御装置において、
上記第三の地点は、上記第二の地点とすることができ
る。このような車両走行制御装置では、操舵制御に必要
な情報を得るための車両前方地点と車速制御に必要な情
報を得るための車両前方地点を別々に特定する必要がな
くなり、その分、必要な処理時間を短縮することができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本発明の実施の一形態に係る車両
走行制御装置は、例えば、図１に示すように構成され
る。図１において、制御ユニット１０は、車輪速センサ
１１からの車速に対応した車輪速パルス、ヨーレートセ
ンサ１２からの車体ヨー角の変化信号、更にＧＰＳユニ
ット２１からの車両の位置情報を入力している。制御ユ
ニット１０には、更に、記録ユニット２０が接続されて
いる。この記憶ユニット２０には、道路地図情報を格納
したＣＤ−ＲＯＭ等媒体がセットされており、車両の走
行位置に対応した道路地図情報が記憶ユニット２０から
制御ユニット１０に提供されるようになっている。

【００２３】制御ユニット１０は、上述したような車輪
速センサ１１、ヨーレートセンサ１２、ＧＰＳユニット
２１からの各検出情報及び記憶ユニット２０からの道路
地図情報に基づいてアクセルアクチュエータ３０、ブレ
ーキアクチュエータ３５及びステアリングアクチュエー
タ４０を制御する。このアクセルアクチュエータ３０及
びブレーキアクチュエータ３５の制御によって車両の速
度制御がなされ、ステアリングアクチュエータ４０の制
御によって車両の操舵制御がなされる。

【００２４】制御ユニット１０は、例えば、図２に示す
手順に従って、車両の速度制御を行う。図２において、
制御ユニット１０は、まず、車輪速センサ１１からの車
輪速パルスに基づいて演算される車速Ｖ（ｔ）を取得す
る（Ｓ１）。このように現時点の車速Ｖ（ｔ）が取得さ
れると、遠方先読み時間Ｔｆｆ及びこの車速Ｖ（ｔ）を
用いて、車両前方の運転者が注視していると見込まれる
車両前方の比較的遠方の地点までの距離Ｌｆｆが演算さ
れる（Ｌｆｆ＝Ｖ（ｔ）×Ｔｆｆ）（Ｓ２）。運転者
は、車両を運転する際に比較的遠方の道路状況を見なが
ら運転操作を行っている。上記遠方先読み時間Ｔｆｆ
は、運転者が車両を運転する際に見ている遠方地点に車
両が達するまでに要すると予測される時間に相当し、例
えば、４秒程度に設定される。

【００２５】上記のようにして、車両前方の比較的遠方
の地点までの距離Ｌｆｆが演算されると、ＧＰＳユニッ
ト２１からの検出情報に基づいて得られる車両の現在位
置と上記演算された距離Ｌｆｆとに基づいて車両前方の
地点（以下、遠方先読み地点という）が特定される。そ
して、その地点を含む道路地図情報が記憶ユニット２０
から読み出され、その道路地図情報に基づいて、当該遠
方先読み地点での道路の曲率変化ｆ（ｔ）が演算される
（Ｓ３）。

【００２６】この曲率変化ｆ（ｔ）は、例えば、図５に
示すように、上記遠方先読み地点を含む微小領域におい
て道路の曲率ρ（ｔ＋Δｔ）の絶対値とρ（ｔ）の絶対
値の差として演算される（ｆ（ｔ）＝｜ρ（ｔ＋Δｔ）
｜−｜ρ（ｔ）｜）。次いで、当該遠方先読み地点での
上記曲率変化の絶対値の総和がＦ（ｔ）として演算され
る（Ｆ（ｔ）＝∫｜ｆ（ｔ）｜dt）（Ｓ４）。このＦ
（ｔ）値は、道路半径Ｒに相当する。

【００２７】上記のようにして、車両前方の遠方先読み
地点での道路の曲率変化ｆ（ｔ）及び道路半径Ｒに相当
するＦ（ｔ）値が演算されると、この曲率変化ｆ（ｔ）
が正の値であるか否かが判定される（Ｓ５）。この曲率
変化ｆ（ｔ）が正の値である場合は、道路のカーブ度合
いがきつくなることを意味し、その値が負である場合
は、道路のカーブ度合いが緩くなることを意味する。

【００２８】ここで、曲率変化ｆ（ｔ）が正の値である
と判定されると（Ｓ５で、ＹＥＳ）、更に、上記Ｆ
（ｔ）値が基準値Ｆref 以上であるか否かが判定され
る。この基準値Ｆref は、特に減速を行わなくても済む
ような道路のカーブ半径（例えば、Ｒ＝８０メートル）
に相当する値に設定される。上記Ｆ（ｔ）値が基準値Ｆ
refに達していない場合は、上記遠方先読み地点での道
路のカーブ半径が、現時点で減速することを考慮しなく
てもよい程度であるとして、取得された車速Ｖ（ｔ）が
次の目標車速Ｖ（ｔ＋Δｔ）として設定される（Ｓ
９）。

【００２９】また、一方、上記Ｆ（ｔ）値が基準値Ｆre
f 以上である場合は、上記遠方先読み地点での道路カー
ブ半径が、現時点で減速しなければならない程度である
として、取得された車速Ｖ（ｔ）から減速されるよう
に、目標車速Ｖ（ｔ＋Δｔ）が、Ｖ（ｔ＋Δｔ）＝Ｖ（ｔ）−Ａ１＊ｆ（ｔ）のように演算され、設定される（Ｓ７）。Ａ１は正の値
の定数であり、実験的に定められる。いま、曲率変化ｆ
（ｔ）が正の値であるので、目標車速Ｖ（ｔ＋Δｔ）
は、現時点で取得された車速Ｖ（ｔ）より小さくなる
（減速）。

【００３０】更に一方、上記のようにして演算された曲
率変化ｆ（ｔ）が正の値でないと判定されると（Ｓ５
で、ＮＯ）、更に、この曲率変化ｆ（ｔ）が負の値であ
るか否かが判定される（Ｓ８）。ここで、この曲率変化
ｆ（ｔ）が負の値であると判定されると、道路のカーブ
の度合い緩くなることから、現時点での車速Ｖ（ｔ）か
ら加速されるように、目標車速Ｖ（ｔ＋Δｔ）が、Ｖ（ｔ＋Δｔ）＝Ｖ（ｔ）−Ａ２＊ｆ（ｔ）のように演算され、設定される（Ｓ１０）。Ａ２は正の
定数であり、実験的に定められる。いま、曲率変化ｆ
（ｔ）が負の値であるので、目標車速Ｖ（ｔ＋Δｔ）
は、現時点で取得された車速Ｖ（ｔ）より大きくなる
（加速）。

【００３１】更に、上記曲率変化ｆ（ｔ）が正の値で
も、負の値でもない場合（Ｓ８で、ＮＯ）、即ち、曲率
変化ｆ（ｔ）がゼロの場合は、道路のカーブ半径が変化
しないとして、現在時点での車速Ｖ（ｔ）が維持される
ように、目標車速Ｖ（ｔ＋Δｔ）がＶ（ｔ＋Δｔ）＝Ｖ（ｔ）として設定される（Ｓ９）。

【００３２】上記のように、遠方先読み地点での曲率変
化ｆ（ｔ）及びその絶対値の総和として演算されるＦ
（ｔ）値とに基づいて目標車速Ｖ（ｔ＋Δｔ）が設定さ
れると、制御ユニット１０は、取得される車速Ｖ（ｔ）
が目標車速Ｖ（ｔ＋Δｔ）となるようにアクセルアクチ
ュエータ３０及びブレーキアクチュエータ３５の制御を
行う（Ｐ１００）。

【００３３】上記のような車速制御では、遠方先読み地
点での道路の曲率変化ｆ（ｔ）が正の値となって、道路
のカーブの程度がきつくなる場合には減速制御、該曲率
変化ｆ（ｔ）が負の値となって、道路カーブの程度が緩
くなる場合には加速制御がそれぞれ行われる。また、遠
方先読み地点での曲率変化ｆ（ｔ）がゼロ（変化がな
い）の場合や、その曲率変化ｆ（ｔ）が正の値であって
も、道路のカーブ半径が所定値以下であるような緩やか
なカーブ路の場合では、減速制御は行われず、現在の車
速が維持されるようになる。このような車速制御の切換
えの条件としての曲率変化ｆ（ｔ）とその絶対値の総和
Ｆ（ｔ）の状態は、例えば、図６に示すようになる。

【００３４】制御ユニット１０は、上述したような手順
に従って、車両の速度制御を行っているが、更に、図３
及び図４の手順に従って操舵制御を行う。図３におい
て、制御ユニット１０は、車輪速センサ１１からの車輪
速パルスに基づいて演算される現時点での車速Ｖ（ｔ）
を取得すると（Ｓ２１）、前述の処理と同様に、現地点
から遠方先読み地点までの距離Ｌｆｆ（＝Ｖ（ｔ）×Ｔ
ｆｆ）を演算する（Ｓ２２）。その後、制御ユニット１
０は、記憶ユニット２０に格納された道路地図情報とＧ
ＰＳユニット２１から得られる車両の現在位置、更に、
上記のように演算された遠方先読み地点までの距離Ｌｆ
ｆに基づいて、遠方先読み地点での道路形状を特定する
情報として角度αを演算する（Ｓ２３）。

【００３５】この角度αは、図７に示すように、現時点
の車両１００（ｔ）から遠方先読み地点に対応した道路
のカーブ内側側端点Ｐ（ｔ＋Ｔｆｆ）に向かう方向と、
現在の車両の進行方向とのなす角度として定義される。
更に、上記遠方先読み地点での道路の方向βがその地点
での道路形状を特定する情報として演算される（Ｓ２
４）。この方向βは、遠方先読み地点に対応した道路の
カーブ内側側端点Ｐ（ｔ＋Ｔｆｆ）での接線方向として
定義される。

【００３６】上記のように車両１００（ｔ）から見た遠
方先読み地点に対応した点Ｐ（ｔ＋Ｔｆｆ）への方向α
と、その点Ｐでの接線方向βとが演算されると、それら
を用いて定義される操舵量（以下、ＦＦ操舵制御量とい
う）θ（Ｎ）が、 θ（Ｎ）＝α＋β に従って演算される（Ｓ２５）。そして、このＦＦ操舵
制御量θ（Ｎ）がバッファ内に格納される（Ｓ２６）。
その後、バッファから既に格納されたＦＦ操舵制御量θ
（Ｎ−ｎ_D）が読み出される（Ｓ２７）。

【００３７】人間の情報認知、操作の処理速度はコンピ
ュータほど速くなく、そのため、運転者は遠方地点の情
報に基づいた予測、その予測に基づいた操作をフィード
フォワード制御に従っておこなっている。上記のように
演算されたＦＦ操舵制御量θ（Ｎ）は、遠方先読み地点
の道路形状（角度α、βにて特定）から予測される操舵
制御量でありフィードフォワード制御量である。

【００３８】また、運転者が予測量を得てから実際に操
作するまでには遅れ（余裕）があり、その遅れ時間Ｄを
考慮するために、バッファーからは、今回から更にｎ_D
番目前に演算されたＦＦ操舵制御量θ（Ｎ−ｎ_D）が読
み出されるようになっている（ステップＳ２６、Ｓ２
７）。上記のようにして遠方先読み地点での道路形状に
応じて予測される操舵操作の予測量であるＦＦ操舵制御
量θ（Ｎ−ｎ_D）が演算されると、制御ユニット１０で
の処理は、図４に示す処理に以降する。この図４に示す
処理では、車両の比較的近傍地点において車両の道路に
対する相対関係を予測し、その状態に基づいて操舵の補
正量を演算するものである。

【００３９】図４において、上記のように取得した現時
点での車速Ｖ（ｔ）と、近傍先読み時間Ｔｆｂ及びこの
車速Ｖ（ｔ）を用いて、運転者が車両と道路との相対関
係の予測できる地点として定められる地点までの距離Ｌ
ｆｂが演算される（Ｌｂｆ＝Ｖ（ｔ）×Ｔｆｂ）（Ｓ３
１）。運転者は、運転する際に、車両の近傍地点での車
両の状態（向き等）を予測し、その状態に基づいて操舵
を細かく補正している。上記近傍先読み時間Ｔｆｂは、
運転者が車両と道路との相対関係を予測できる地点に当
該車両が達するまでに要すると予測される時間に相当
し、例えば、１−２秒程度に設定される。

【００４０】上記のようにして、車両前方の車両近傍地
点までの距離Ｌｆｂが演算されると、制御ユニット１０
は、ヨーレートセンサ１２からの検出信号に基づいて演
算される車両のヨー角（向き）Ｙ（ｔ）を取得する（Ｓ
３２）。そして、ＧＰＳユニット２１から得られる車両
の現在位置、取得された車両の向きＹ（ｔ）及び上記の
ように演算された距離Ｌｆｂを用いて、車両が現在位置
から上記向きＹ（ｔ）にて距離Ｌｆｂだけ進んだ地点
（以下、近傍先読み地点という）が特定される。そし
て、記憶ユニット２０に格納された道路地図情報、車両
の向きＹ（ｔ）に基づいて近傍先読み地点における車両
１００（ｔ＋Ｔｆｂ）の道路に対する方向が演算される
（Ｓ３３）。具体的には、図７に示すように、車両１０
０（ｔ＋Ｔｆｂ）の向きＹ（ｔ）と当該近傍先読み地点
での道路の接線方向との間の角度ｂが演算される。

【００４１】このように、予想される近傍先読み地点で
の車両１００（ｔ＋Ｔｆｂ）の道路に対する向きｂが演
算されると、その方向ｂを用いて操舵の第一の補正量
（以下、車両方向修正量）Δθ１が、 Δθ１＝Ｋ１＊ｂのように演算される（Ｓ３４）。ここで、Ｋ１は定数で
あり、ステアリングギア比（例えば、１９．５）に設定
される。この車両方向修正量Δθ１は、近傍地点で予測
される車両の向く方向に基づいて決められる操舵の補正
量である。

【００４２】次に、制御ユニット１０は、道路地図情報
に基づいて上記近傍先読み地点における車両１００（ｔ
＋Ｔｆｂ）の道路横方向位置を演算する（Ｓ３５）。こ
の横方向位置は、例えば、図７に示すように、右側路側
端から車両１００（ｔ＋Ｔｆｂ）までの距離ｈｒと左側
路側端から車両１００（ｔ＋Ｔｆｂ）まで距離ｈｌにて
特定される。更に、このように演算された横方向位置に
関する情報ｈｒ、ｈｌに基づいて操舵の第二の補正量
（以下、車両位置修正量）Δθ２が、 Δθ２＝Ｋ２＊（ｒｅｍ)² ｒｅｍ値＝（道路端までの余裕値）−（ｈｌまたはｈ
ｒ）のように演算される（Ｓ３６）。この道路端までの余裕
値は、想定する走行軌跡に依存しており、例えば、道路
端から０．６メートルから道路端側に近寄らない走行軌
跡を想定すれば、（道路端までの余裕値）は、０．６メ
ートルとなる。また、Ｋ２は所定の定数であり、右辺が
負の値の時には、ｒｅｍ値は強制的にゼロに設定され
る。

【００４３】この車両位置修正量Δθ２は、近傍地点で
予測される車両の道路上での横方向位置に基づいて決め
られる操舵の補正量である。上記のようにして、車両方
向修正量Δθ１及び車両位置修正量Δθ２が演算される
と、それらの修正量Δθ１、Δθ２を加算して最終的な
操舵の補正量Δθ（＝Δθ１＋Δθ２）が演算される
（Ｓ３７）。この補正量Δθ（以下、ＦＢ操舵制御量と
いう）は、運転者が近傍地点で予測する車両の道路に対
する相対関係（方向、位置）に基づいて決められた操舵
の補正量である。運転者は、現時点直後の車両の位置、
方向を修正するために操舵のフィードバック制御をおこ
なうと考えられる。上記のように演算されたＦＢ操舵制
御量Δθは、車両近傍地点で予測される車両の道路に対
する相対関係に基づいて決められた操舵制御量であり、
フィードバック制御量である。

【００４４】前述したように演算されたＦＦ操舵制御量
θ（Ｎ−ｎ_D）とＦＢ操舵制御量Δθに基づいて最終的
な操舵制御量θが θ＝θ（Ｎ−ｎ_D）＋Δθ に従って演算される（Ｓ３８）。そして、制御ユニット
１０は、このように演算された操舵制御量θに基づいて
ステアリングアクチュエータ４０を制御する（Ｐ２０
０）。以下同様に、上述したステップ（図３に示すＳ２
１乃至Ｓ２７及び図４に示すＳ３１乃至３８）の処理及
び操舵制御（Ｐ２００）が繰り返し実行される。

【００４５】図３及び図４の手順に従って処理が行われ
る結果、比較的遠方地点の道路形状に基づいて予測され
る操舵の操作量であるＦＦ操舵制御量と、比較的車両近
傍地点で予測される車両と道路との相対関係に基づいて
決められる補正量であるＦＢ操舵制御量とに基づいて操
舵制御が行われる。従って、実際の運転者の操作感覚に
より近い状態での操舵制御となる。

【００４６】なお、図１に示す車両走行制御装置の機能
システム構成は、例えば、図８に示すように表される。
即ち、車両前方の比較的遠方（Ｅｆ）の道路形状（例え
ば、曲率変化、道路半径）に基づいて、目標車速Ｖ（ｔ
＋Δｔ）が決定され（Ｓ１００）、その目標車速Ｖ（ｔ
＋Δｔ）となるように車速が制御される。また、車両前
方の比較的遠方（Ｅｆ）の道路形状（例えば、方向α及
びβ）に基づいて、操舵量θが決定され（Ｓ２００）
れ、また、車両の比較的近傍（Ｅｎ）にて予測される車
両の道路に対する相対関係（例えば、方向ｂ、横方向位
置ｈｒ、ｈｌ）に基づいて操舵の補正量Δθが決定され
る（Ｓ２５０）。そして、上記操舵量θを遅延時間Ｄだ
け遅延させて補正量Δθと加算して、最終的な操舵制御
量を決定し、その操舵制御量にて車両の操舵制御を行
う。

【００４７】例えば、図９に示すような形状の道路を走
行する場合における、操舵角（deg)、車両横変移
（ｍ）、走行速度（ｍ／ｓｅｃ）のシミュレーション結
果を図１０及び図１１に示す。図１０に示す結果は、幅
６メートルの道路を想定し、遠方先読み時間Ｔｆｆ＝４
秒、近傍先読み時間Ｔｆｂ＝１．８秒、遅延時間Ｄ（ｎ
_Dに対応）＝０．５秒に設定した場合を示している。ま
た、図１１に示す結果は、幅３メートルの道路を想定
し、遠方読み出し時間Ｔｆｆ、近傍先読み時間Ｔｆｂ及
び遅延時間Ｄは、上記幅６メートルの道路の場合と同様
（Ｔｆｆ＝４秒、Ｔｆｂ＝１．８秒、Ｄ＝０．５秒）で
ある。なお、図１０及び図１１において、（ａ）の特性
線I（細線）は、ＦＦ操舵制御量を表し、特性線II（破
線）は、ＦＢ操舵制御量を表し、特性線III（太線）
は、最終的な操舵制御量（操舵出力）を表している。

【００４８】図１０に示す幅６メートルの道路の場合、
カーブ出入り口でＦＢ制御操舵量（II）がおおきく、こ
れは、実際の運転者が曲率変化の大きい部分の手前で注
意を払うことに対応している。また、図１１に示す幅３
メートルの道路の場合、ＦＢ操舵制御量（II）が道路幅
６メートルの場合に比しておおきく、これは、運転者が
広い道路より狭い道で遠方より手前に注意を多く払うこ
とに対応する。

【００４９】図１２（ａ）及び（ｂ）は、幅６メートル
の道路を想定し、遠方先読み時間Ｔｆｆ＝３．２秒、近
傍先読み時間Ｔｆｂ＝０．５秒、遅延時間Ｄ＝１．４秒
の場合における操舵量の変化及び車速（走行速度）の変
化を表している。図１２（ａ）における特性線I（細
線）は、人間のステアリング操作による操舵制御の状態
を表し、特性線II（太線）は、上記条件での操舵制御の
シミュレーションの結果を表している。また、図１２
（ｂ）における特性III（細線）は、人間のアクセル、
ブレーキ操作による車速制御の状態を表し、特性線IV
（太線）は、上記条件での車速制御のシミュレーション
結果を表している。

【００５０】また、図１３及び図１４は、幅３メートル
の道路と幅４メートルの道路を上述したような操舵制御
にて走行した場合の走行軌跡のシミュレーション結果を
表している。上記各場合において、遠方先読み時間Ｔｆ
ｆ＝４．０秒、近傍先読み時間Ｔｆｂ＝０．５秒、遅延
時間Ｄ＝１．８秒での操舵制御が行われ、その走行軌跡
は、各道路上の曲線Ｑ１、Ｑ２のようになる。

【００５１】図１２（ｃ）及び（ｄ）は、幅３メートル
の道路を想定し、遠方先読み時間Ｔｆｆ＝２．８秒、近
傍先読み時間Ｔｆｂ＝０．３秒、遅延時間Ｄ＝１．０秒
の場合における操舵量の変化及び車速の変化を表してい
る。図１２（ｃ）における特性線I（細線）は、人間の
ステアリング操作による操舵制御の状態を表し、特性線
II（太線）は、上記条件での車速制御のシミュレーショ
ンの結果を表している。また、図１２（ｄ）における特
性III（細線）は、人間のアクセル、ブレーキ操作によ
る車速制御の状態を表し、特性線IV（太線）は、上記条
件での車速制御のシミュレーション結果を表している。

【００５２】上記のシミュレーション結果から、上記の
ように道路幅毎に設定した各条件（Ｔｆｆ、Ｔｆｂ、
Ｄ）での走行制御（操舵制御、速度制御）は、人間の運
転操作による走行制御と比較的良く一致するものとな
る。また、その走行軌跡のシミュレーション結果から、
その走行軌跡も、従来のように予め定められた横位置
（例えば、道路中央位置）に制御されるのではなく、実
際の運転者の運転操作に基づいた走行軌跡に近いものと
なる。

【００５３】図１５は、被験者による車両の運転を再現
させて、そのときに被験者がどこを見ているかをポイン
トした場合に、そのポイントされた地点に対応する先読
み時間（遠方先読み時間Ｔｆｆに対応）を表している。
試験では、先読み時間をランダムに５つ（１秒、２秒、
３秒、４秒、５秒）設定した。この図１３に示す結果に
よれば、初期値が何れの値であっても、先読み時間は、
３秒程度に落ち着くことが分かる。なお、図１３におい
て、時間１０秒から２０秒の間で、先読み時間が一時的
に上昇するが、これは、車速が急激に減少したためと考
えられる。

【００５４】上記の結果から、遠方先読み時間Ｔｆｆ
は、２．５秒から４秒程度に設定することが好ましい。
また、より好ましくは、遠方読み出し時間は、２．８秒
から３．２秒の範囲に設定される。上記例において、記
憶ユニット２０に格納された道路地図情報から道路形状
に関する情報を取得する制御ユニット１０の機能が道路
形状獲得手段に対応し、図３に示す各ステップＳ２１乃
至Ｓ２６での処理が、操舵予測量演算手段に対応し、図
４に示す各ステップＳ３１乃至Ｓ３７での処理が、操舵
補正量演算手段に対応する。また、図３に示すステップ
Ｓ２７での処理及び図４に示すステップＳ３８での処理
が操舵量演算手段に対応する。

【００５５】図３に示すステップＳ２７での処理が遅延
手段に対応する。図３に示すステップＳ２３での処理が
第一の演算手段に対応し、図３に示すステップＳ２４で
の処理が第二の演算手段に対応しする。また、第４図に
示すステップＳ３３及びＳ３４での処理が第一の補正量
演算手段に対応し、ステップＳ３５及びＳ３６での処理
が第二の補正量演算手段に対応する。

【００５６】図２に示すステップＳ１乃至Ｓ４での処理
が請求項６に記載の道路形状演算手段に対応し、ステッ
プＳ５乃至Ｓ１０での処理が目標車速演算手段に対応す
る。また、ステップＳ５乃至Ｓ７での処理が減速目標車
速演算手段に対応し、ステップＳ５、Ｓ８、Ｓ１０での
処理が加速目標車速演算手段に対応する。更に、ステッ
プＳ６での処理が判定手段に対応し、Ｓ９での処理が維
持目標車速演算手段に対応する。

【００５７】

【発明の効果】以上、説明してきたように、各請求項１
乃至１０記載の本発明によれば、車両前方の地点での道
路形状から得られる情報に基づいて車両の走行状態を制
御するようにしているので、運転者の運転感覚により近
い状態での走行状態を実現できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る車両走行制御装置
を示すブロック図である。

【図２】図１に示す車両走行制御装置の制御ユニットに
て実行される車速制御に係る処理の手順を示すフローチ
ャートである。

【図３】図１に示す車両走行制御装置の制御ユニットに
て実行される操舵制御に係る処理の手順を示すフローチ
ャート（その１）である。

【図４】図１に示す車両走行制御装置の制御ユニットに
て実行される操舵制御に係る処理の手順を示すフローチ
ャート（その２）である。

【図５】道路の曲率変化ｆ（ｔ）の演算手法を示す図で
ある。

【図６】道路の曲率変化ｆ（ｔ）とその総和を表すＦ
（ｔ）値と車両加減速との関係を示す図である。

【図７】操舵制御に用いられる車両の遠方先読み地点と
近傍先読み地点における情報を示す図である。

【図８】図１に示す車両走行制御装置の機能システム構
成を示すブロック図である。

【図９】図１に示す車両走行制御装置を搭載した車両が
走行するものとして設定される道路の一例を示す図であ
る。

【図１０】図９に示す道路を走行する車両の走行状態の
シミュレーション結果（その１）を示す図である。

【図１１】図９に示す道路を走行する車両の走行状態の
シミュレーション結果（その２）を示す図である。

【図１２】図１に示す車両走行制御装置による操舵制御
及び車速制御のシミュレーション結果と人間による制御
状態とを示す図である。

【図１３】図１に示す走行車両制御装置による操舵制御
に基づいた走行軌跡のシミュレーション結果の一例を示
す図である。

【図１４】図１に示す走行車両制御装置による操舵制御
に基づいた走行軌跡のシミュレーション結果の他の例を
示す図である。

【図１５】運転者が運転に際して車両前方の遠方先読み
地点に対応した遠方先読み時間の推移の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０制御ユニット１１車輪速センサ１２ヨーレートセンサ２０記憶ユニット２１ＧＰＳユニット３０アクセルアクチュエータ３５ブレーキアクチュエータ４０ステアリングアクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ６２Ｄ 113:00 Ｆターム(参考） 3D032 CC08 CC20 DA22 DA24 DA33 DA81 DA87 DA90 DC09 DC34 DD17 DD18 EB04 FF01 FF07 GG01 3D041 AA31 AA69 AB01 AC30 AD00 AD47 AD51 AE00 AE04 AE41 AF00 AF01 AF09 3D044 AA21 AA45 AB01 AC00 AC26 AC31 AC56 AD00 AD04 AD21 AE07 AE14 AE21 AE27 5H301 AA03 AA10 BB20 CC03 CC06 CC08 DD01 DD07 DD17 EE31 FF08 FF11 FF15 GG09 GG14 GG16 HH03 HH15 QQ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両前方の道路形状に関する情報を獲得す
る道路形状獲得手段と、道路形状獲得手段にて獲得された情報に基づいて車両前
方の路上第一の地点に向けての操舵操作の予測量を演算
する操舵予測量演算手段と、上記第一の地点より車両に近い車両前方近傍の第二の地
点で予測される当該車両の道路との相対関係に基づいて
操舵の補正量を演算する操舵補正量演算手段と、上記操舵予測量演算手段にて演算された操舵操作の予測
量と上記操舵補正量演算手段にて演算された補正量に基
づいて実際の操舵量を演算する操舵量演算手段と備え、
該操舵量演算手段にて演算される操舵量に基づいて車両
の操舵制御を行うようにした車両走行制御装置。
【請求項２】請求項１記載の車両走行制御装置におい
て、上記操舵予測量演算手段は、現時点から第一の時間経過
後に予測される車両の走行地点に基づいて定められる地
点を第一の地点とし、その第一の地点に向けての操舵操
作の予測量を演算するようにすると共に、上記操舵補正量演算手段は、現時点から上記第一の時間
より短い第二の時間後に予測される走行地点を第二の地
点とし、その第二の地点での当該車両の道路との相対関
係に基づいて操舵の補正量を演算するようにした車両走
行制御装置。
【請求項３】請求項１または２記載の車両走行制御装置
において、操舵量演算手段は、操舵予測量演算手段にて演算される
操舵操作の予測量を所定時間遅延させて出力する遅延手
段を有し、該遅延手段から出力される操舵操作の予測量
と操舵補正量演算手段にて演算される操舵の補正量とに
基づいて実際の操舵量を演算するようにした車両走行制
御装置。
【請求項４】請求項１乃至３いずれか記載の車両走行制
御装置において、上記操舵予測量演算手段は、車両の進行方向に対する当
該車両の現地点から上記第一の地点に向かう方向を演算
する第一の演算手段と、車両の進行方向に対する上記第一の地点における道路の
接線方向を演算する第二の演算手段とを有し、上記第一の演算手段にて演算された方向と、上記第二の
演算手段にて演算された方向に基づいて操舵操作の予測
量を演算するようにした車両走行制御装置。
【請求項５】請求項１乃至４いずれか記載の車両走行制
御装置において、上記操舵補正量演算手段は、上記第二の地点における車
両の道路に対する進行方向に基づいて第一の補正量を演
算する第一の補正量演算手段と、上記第二の地点における車両の道路に対する横方向位置
に基づいて第二の補正量を演算する第二の補正量演算手
段とを有し、上記第一の補正量と第二の補正量に基づいて操舵の補正
量を演算するようにした車両走行制御装置。
【請求項６】請求項１乃至５いずれか記載の車両走行制
御装置において、更に、道路形状獲得手段にて獲得された情報に基づいて
車両の前方第三の地点での道路形状を表す道路形状情報
を演算する道路形状演算手段と、該道路形状演算手段にて演算される道路形状情報及び現
時点での車速に基づいて制御目標車速を演算する目標車
速演算手段とを有し、該目標車速演算手段にて演算され
た目標車速を用いて車速制御を行うようにした車両走行
制御装置。
【請求項７】請求項６記載の車両走行制御装置におい
て、上記道路形状演算手段は、上記第三の地点を含む所定範
囲における道路の曲率変化を道路形状情報として演算す
ると共に、上記目標車速演算手段は、上記演算される曲率変化が正
である場合に、減速されるように目標車速を演算する減
速目標車速演算手段と、上記演算される曲率変化が負である場合に、加速される
ように目標車速を演算する加速目標車速演算手段とを有
する車両走行制御装置。
【請求項８】請求項７記載の車両走行制御装置におい
て、上記道路形状演算手段は、更に、上記所定範囲における
道路半径を演算すると共に、上記目標車速演算手段は、更に、上記演算される曲率半
径が正である場合に、上記演算された道路半径が所定の
基準半径値以上であるか否かを判定する判定手段と、上記演算された道路半径が基準半径値以上であると上記
判定手段が判定した場合には、現在の車速が維持される
ような目標車速を出力する維持目標車速演算手段とを有
する車両走行制御装置。
【請求項９】請求項６乃至８いずれか記載の車両走行制
御装置において、上記第三の地点は、車両から上記第二の地点以降の地点
であるとした車両走行制御装置。
【請求項１０】請求項９記載の車両走行制御装置におい
て、上記第三の地点は、上記第二の地点と同じ地点とした車
両走行制御装置。