JP2001034341A

JP2001034341A - 車両状態量推定装置及びその装置を用いた車両操舵制御装置

Info

Publication number: JP2001034341A
Application number: JP11205285A
Authority: JP
Inventors: Makoto Aso; 誠麻生
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-07-19
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、磁気マーカなどを設置した所
定のチェックポイントにて状態量を観測する周期が長く
なっても、より正確な車両の状態量の推定ができるよう
な車両状態量推定装置を提供することである。【解決手段】上記課題は、車両が走行路上に離散的に設
定されたチェックポイントに達するごとに、第一の状態
量を観測値として取得し、該観測値を用いて所定のアル
ゴリズムに従って車両の状態量の推定値を演算する第一
の推定演算手段と、所定周期ごとに自立的に検出される
第二の状態量を観測値として取得し、前回得られた推定
値を用いると共に該観測値を用いて所定のアルゴリズム
に従って車両の状態量の推定値を演算する第二の推定演
算手段とを備え、該第二の推定演算手段は、上記第一の
推定演算手段にて車両の状態量の推定値が得られるごと
に、前回の推定値に代えて上記第一の推定演算手段にて
得られた推定値を用いるように構成した車両状態量推定
装置にて達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行する車両の運
動状態を表す状態量を推定する車両状態量推定装置に係
り、詳しくは、車両の運動状態をモデル化してその状態
量を演算することにより実際の車両の状態量を推定する
ようにした車両状態量推定装置に関する。また、本発明
は、その車両状態量推定装置を用いた車両操舵制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両を自動操舵制御にて予め定め
た道路上を運行させる車両運行システムが提案されてい
る。この車両運行システムでは、路面の車両走行軌道に
沿って所定間隔にてマーカ（磁気マーカ）が設置され、
車両が各マーカを通過するごとに車両に搭載したマーカ
センサから出力されるマーカと当該車両との相対的な位
置関係を反映した検出信号に基づいて当該車両の車両走
行軌道からの横変位を検出している。そして、このマー
カ通過ごとに検出される横変位に基づいて車両が車両走
行軌道から外れないように操舵制御を行っている。

【０００３】このような車両運行システムにおいて、よ
り精度の高い操舵制御を実現するために、従来、カルマ
ンフィルタを用いて操舵制御に必要な車両のヨー運動及
び横運動の状態を表す状態量を推定する手法が提案され
ている（「ＬＱ制御を用いた車両の自動追従走行の検
討」社団法人自動車技術会学術講演前刷集972 1997-
5）。

【０００４】この手法では、車両がマーカ上を通過する
ごとに得られる横変位の観測値を用いて車両のヨー運動
及び横運動を表す状態量として定義された４つの状態変
数（ヨーレート、ヨー角、横変位速度、横変位）の推定
値がカルマンフィルタによって演算される。このよう
に、カルマンフィルタを用いて横変位の観測値が得られ
るごとに車両の運動状態を表した状態量を繰り返し推定
すると、その推定値は、横変位を測定する系（マーカセ
ンサ等）に定常的に含まれてくる雑音（測定雑音）や車
両の制御系に定常的に含まれてくる雑音( システム雑
音) が除去された本来得られるべき車両の状態量に収束
してゆく。即ち、より正確な状態量を得ることができ
る。その結果、より精度の高い操舵制御を実現すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、路上に設置
するマーカの間隔は、狭ければ狭いほど横変位の観測周
期が短くなって、より正確な状態量を推定することがで
き、結果としてより高い精度の操舵制御が可能となる。
しかし、マーカの設置間隔を狭くすると、路上に設置す
べきマーカの数が多くなり、その分コストがかさむ。即
ち、マーカの設置コストと、得られる推定量の正確性及
び操舵制御の精度とはトレードオフの関係にある。

【０００６】また、車両が比較的高速で走行する場合に
は、マーカ通過の周期が短くなって、上記と同様に横変
位の観測周期が短くなる。この場合も、より正確な状態
量を推定でき、より高い精度での操舵制御が可能とな
る。しかし、例えば、コスト面を考慮してマーカの設置
間隔を比較的広くした場合、車両を低速にて走行させる
場合、あるいは、マーカの検出抜けが発生した場合で
は、マーカを通過してから次のマーカを通過するまでの
間も、操舵制御を行う必要性からある周期で車両の状態
量を推定して、その推定値を操舵制御に反映させる必要
がある。

【０００７】このような場合、従来のカルマンフィルタ
を用いて車両の状態量を推定する手法では、車両のマー
カ通過時に観測された横変位に基づいて車両の状態量を
推定した後に、車両が次のマーカを通過するまでの間、
そのマーカ通過時に観測された横変位を固定的に用いて
車両の状態量を繰り返し推定している。このように、マ
ーカ通過時に測定された横変位をその通過後も固定的に
用いて車両の状態量をカルマンフィルタによって推定演
算すると、車両の実際の横変位と異なる横変位( 以前の
観測値) に基づいて車両の状態量が推定されるため、推
定される車両の状態量の正確性が低下する。このため、
車両のマーカ間での操舵制御の精度が劣化する。

【０００８】そこで、本発明の第一の課題は、磁気マー
カなどを設置した所定のチェックポイントにて状態量を
観測する周期が長くなっても、より正確な車両の状態量
の推定ができるような車両状態量推定装置を提供するこ
とである。また、本発明の第二の課題は、そのような車
両状態量推定装置を用いた車両操舵制御装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第一の課題を解決す
るため、本発明は、請求項１に記載されるように、車両
の運動状態を表す所定状態量を観測し、車両の運動状態
をモデル化して上記所定状態量を含む車両の状態量を当
該観測値を用いて推定する車両状態量推定装置におい
て、車両が走行路上に離散的に設定されたチェックポイ
ントに達するごとに、第一の状態量を観測値として取得
し、該観測値を用いて所定のアルゴリズムに従って車両
の状態量の推定値を演算する第一の推定演算手段と、所
定周期ごとに自立的に検出される第二の状態量を観測値
として取得し、前回得られた推定値を用いると共に該観
測値を用いて所定のアルゴリズムに従って車両の状態量
の推定値を演算する第二の推定演算手段とを備え、該第
二の推定演算手段は、上記第一の推定演算手段にて車両
の状態量の推定値が得られるごとに、前回の推定値に代
えて上記第一の推定演算手段にて得られた推定値を用い
るようにし、上記第二の推定演算手段にて得られた車両
の状態量の推定値を当該車両状態量推定装置の出力値と
するように構成される。

【００１０】このような車両状態量推定装置では、第一
の推定演算手段は、チェックポイントに達するごとに、
第一の状態量の観測値を用いて所定のアルゴリズムに従
って車両の状態量の推定値を演算する。また、第二の推
定演算手段は、所定周期ごとに自律的に検出される第二
の状態量の観測値を用いると共に前回の推定値を所定の
アルゴリズムに従って車両の状態量の推定値を演算す
る。そして、第二の推定演算手段は、上記第一の推定演
算手段にて推定値が得られるごとに、その推定値を用い
て車両の状態量の新たな推定値を演算する。その結果、
第二の推定演算手段での推定値の演算周期を短くした場
合であっても、第一の推定演算手段にて推定値が得られ
るごとに、第二の推定演算手段にて前回得られた推定値
が当該第一の推定演算手段にて得られた推定値にリセッ
トされるので、第二の推定演算手段にて得られる推定値
の正確性は、各チェックポイントで第一の推定演算手段
にて得られる推定値の正確性に近いものに維持すること
ができる。即ち、各チェックポイント間においても、各
チェックポイントで得られる推定値と略同等の正確性を
有する推定値を得ることができる。

【００１１】上記第一の推定演算手段が推定値を演算す
るアルゴリズム、及び第二の推定演算手段が推定値を演
算するアルゴリズムは特に限定されない。これらのアル
ゴリズムは、繰り返し演算することによって推定値が求
めるべき真の値に収束するものであることが好ましい。
また、上記チェックポイントの検出手法についても特に
限定されず、車両が何らかの手段にて検出しても( 例え
ば、走行距離) 、また、外部からの情報に基づいて検出
するようにしてもよい。

【００１２】更に、推定すべき車両の運動状態を表す状
態量は、特に限定されないが、その状態量で制御しよう
とする制御対象に依存する。例えば、操舵角を制御対象
とした場合、その操舵角に影響を与える車両のヨー運動
や横運動を表す状態量（例えば、ヨー角、ヨーレート、
横変位速度、横位置）が推定すべき状態量となる。チェ
ックポイントの検出と第一の状態量の観測がまとめてで
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、第一の推定演算手段は、車両の走行すべき軌道
に沿って離散的に配列された被検出体が検出されたとき
をチェックポイントとして認識するようにし、該第一の
状態量は、車両と被検出体との車両横方向における相対
的位置関係に対応した状態量を含むように構成すること
ができる。

【００１３】上記第二の推定演算手段は、具体的に、請
求項３に記載されるように、上記第二の状態量として車
両のヨーレートを用いるように構成することができる。
上記第一の推定演算手段及び第二の推定演算手段を容易
に構成できるという観点から、本発明は、請求項４に記
載されるように、上記各車両状態量推定装置において、
上記第一の推定演算手段及び第二の推定演算手段は、カ
ルマンフィルタにて構成することができる。

【００１４】正確性の高い推定値が確実に得られるとい
う観点から、本発明は、請求項５に記載されるように、
上記各車両状態量推定装置において、上記第一の推定演
算手段にて得られる車両の状態量の推定値が収束した値
であると見込まれるか否かを評価する評価手段を有し、
当該推定値が収束した値であると見込まれると当該評価
手段が評価した場合に、第二の推定演算手段が、第一の
推定演算手段にて得られた推定値を用いるように構成す
ることができる。

【００１５】このような車両状態量推定装置では、第一
の推定手段にて得られた推定値が収束した値である見込
まれる一定の評価がえられたときに、その推定値が第二
の推定演算手段にて前回得られた推定値の代わりに用い
られる。上記評価がより簡単にできるという観点から、
本発明は、請求項６に記載されるように、上記車両状態
量推定装置において、上記評価手段は、連続した所定数
のチェックポイントにて第一の推定演算手段が推定値の
演算を行っているか否かに基づいて当該推定値が収束し
た値であると見込まれるか否かの評価を行うように構成
することができる。

【００１６】上記所定数は、第一の推定演算手段にて得
られる推定値が収束すると見込まれる処理回数を予め調
べて決定することができる。上記第二の課題を解決する
ため、本発明係る車両操舵制御装置は、請求項７に記載
されるように、上記車両状態量推定装置と、該車両状態
量推定装置の第二の推定演算手段からの出力値に基づい
て操舵系における操舵アクチュエータに対する制御信号
を生成する制御信号生成手段とを備えるように構成され
る。

【００１７】このような車両操舵制御装置では、周期的
に得られる車両の状態量の推定値に基づいて制御信号が
生成され、当該周期にて該制御信号によって操舵アクチ
ュエータが駆動される。

【００１８】

【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
状態量推定装置は、カルマンフィルタを用いて車両の状
態量、特に、車両の横方向に係る運動状態（ヨー運動及
び横運動）を表す状態量を推定する。具体的には、この
車両の横方向に係る運動状態を表す状態量として、例え
ば、ヨーレート、ヨー角、横変位速度及び横位置( 横変
位) を推定している。

【００１９】その推定手法について、図１を用いて簡単
に説明する。図１において、車両１００は、例えば、磁
気マーカが離散的に設置された軌道に沿って走行するよ
うに操舵制御される。車両１００の横方向に係る運動状
態は、操舵角、車輪速度、道路曲率などの因子に影響さ
れる。その運動状態を表す状態量（ヨーレート、ヨー
角、横変位速度、横位置）のうち、ヨーレートがヨーレ
ートセンサからの検出信号に基づいて自律的に観測さ
れ、横位置がマーカセンサによって磁気マーカが検出さ
れるごとにその検出信号に基づいて観測される。

【００２０】カルマンフィルタ２００は、上記のような
操舵角、車輪速度、道路曲率などの因子に影響される車
両１００の運動状態をモデル化し、これらの因子及び上
記のように観測された横位置及びヨーレート、更に前回
の推定値を用いてヨーレート、ヨー角、横変位速度及び
横位置の推定値を演算する。実際に観測されるヨーレー
ト及び横位置には、ヨーレートセンサやマーカセンサの
雑音成分( 測定雑音)が定常的に含まれ、更に、車両１
００固有の雑音成分（システム雑音）も含まれる。これ
に対して、カルマンフィルタ２００によって状態量（ヨ
ーレート、ヨー角、横変位速度及び横位置）の各推定値
を繰り返し演算することによって、当該状態量の各推定
値は上記雑音成分が除かれた真の値に収束してゆく。

【００２１】上記のようなカルマンフィルタを用いた車
両状態量推定装置を用いた車両の操舵制御装置は、例え
ば、図２に示すように構成される。図２において、車輪
速センサ１１、舵角センサ１２、ヨーレートセンサ１３
及びマーカセンサ１４が制御ユニット（ＥＣＵ）５０に
接続されている。車輪速センサ１１は、走行する車両の
車輪の回転速度( 車両速度に対応) に応じたパルス信号
を検出信号として出力する。舵角センサ１２は、操舵輪
（前輪）の操舵角度に応じた検出信号を出力する。ヨー
レートセンサ１３は、走行中の車両のヨーレートに応じ
た検出信号を出力する。マーカセンサ１４は、軌道に沿
って離散的に設置された各磁気マーカ( レーンマーカ)
上を車両が通過するごとに、その磁気マーカとの車両横
方向における相対的な位置関係に応じた検出信号を出力
する。

【００２２】また、メモリユニット２０には、車両の走
行する道路の形状（曲率、バンク角等）に係る地図情報
が予め格納されており、制御ユニット５０は、メモリユ
ニット２０からこの地図情報を必要に応じて読み出す。
制御ユニット５０は、上述したようなカルマンフィルタ
の機能及び車両操舵制御の機能を有している。このカル
マンフィルタの機能により、車両の横方向に係る運動状
態を表す状態量（ヨーレート、ヨー角、横変位速度、横
位置）の推定演算が行われ、車両操舵制御の機能によ
り、推定演算された状態量に基づいて操舵角が演算さ
れ、その操舵角に応じた操舵制御信号が出力される。

【００２３】このように制御ユニット５０から出力され
る操舵制御信号は、駆動回路３１に供給される。駆動回
路３１は、この操舵制御信号に基づいて操舵系に設けら
れた操舵アクチュエータ３２を駆動する。制御ユニット
５０は、例えば、図３及び図４に示す手順での処理を並
列的に実行している。図３に示す手順での処理は、磁気
マーカが検出されるごとにカルマンフィルタの機能に従
って車両の状態量の推定値を演算している。以下、この
カルマンフィルタの機能を距離軸カルマンフィルタとい
う。また、図４に示す手順での処理は、所定周期ごとに
カルマンフィルタの機能に従って車両の状態量の推定値
を演算している。以下、このカルマンフィルタの機能を
時間軸カルマンフィルタという。

【００２４】図３において、車両の走行中にマーカセン
サ１４からの出力に基づいて、磁気マーカ( レーンマー
カ) が検出されたか否かが判定される（Ｓ１）。車両が
磁気マーカ上を通過する際に磁気マーカが検出されたと
判定されると、マーカセンサ１４からの検出信号に基づ
いて車両の横位置Ｄが演算される（Ｓ２）。また、ヨー
レートセンサ１３からの検出信号に基づいた検出ヨーレ
ートγy が取得される（Ｓ３）。

【００２５】このように取得された横位置Ｄ及び検出ヨ
ーレートγy を用いて距離軸カルマンフィルタにより車
両の状態量の推定値が演算される。この距離軸カルマン
フィルタは、状態変数：ｘv （η、η’、θ、γ）^-1 影響因子：ｕv （δ、ｋ、α）^-1 観測量：ｙv （Ｄ、γy ）^-1 システム雑音：ｗv （ｗ１〜ｗ７）^-1 観測雑音：ｖv （ｖ１、ｖ２）^-1 と定義したときに、次に示す連立方程式を解くことによ
り、車両の状態量としての状態変数ｘv を得る。具体的
には、車両の状態量としての横位置η、横変位速度
η’、ヨー角θ、ヨーレートγの推定値が得られる。

【００２６】なお、添え字「v 」は、ベクトルを表す(
以下、同様) 。

【００２７】

【数１】

【００２８】

【数２】

【００２９】上記連立方程式において各変数は、次のよ
うに定義される。なお、上記数式１における（ｄｘv ／
ｄｓ）は、状態変数ｘv の距離ｓでの微分を表す。 η：車両重心の横位置 η’：車両重心の横変位速度( 車両重心の横位置微分) θ：道路接線方向に対するヨー角 γ：ヨーレート δ：操舵角( 舵角センサ１２により検出) ｋ：道路曲率（地図情報より取得） α：バンク角( 地図情報から取得) Ｄ：横位置（観測値） γy ：ヨーレート( 観測値) ｗ１〜ｗ７：状態量、入力のシステム雑音ｖ１：マーカセンサノイズｖ２：ヨーレートセンサノイズＶ：車速（車輪速センサ１１により検出）ｇ：重力加速度Ａ１＝（−１／ｍ）（Ｋf ＋Ｋr ）Ａ２＝（−１／ｍ）（Ｋf ・ｌf −Ｋr ・ｌr ）Ａ３＝（−１／Ｉ）（Ｋf ・ｌf −Ｋr ・ｌr ）Ａ４＝（−１／Ｉ）（Ｋf ・ｌf²＋Ｋr ・ｌr²）ｍ：車両質量Ｉ：ヨー慣性質量Ｋf 、Ｋr ：前・後輪のコーナリングパワーｌf 、ｌr ：重心と前・後輪との間の距離上記各変数は、図５に示すような座標系において定義さ
れる。即ち、曲率ｋの軌道Ｒの接線ξと垂直な方向ηに
車両１００( 二輪モデル) の重心Ｇが位置するように車
両１００と軌道Ｒとの関係が設定される。そして、重心
Ｇを原点とした車両前後左右方向の座標系ｘ−ｙにて重
心Ｇと前・後車輪との距離ｌf 、ｌr が定義される。ま
た、状態量としてのヨーレートγは、重心Ｇ回りのヨー
レートとして定義される。横位置Ｄは、上記方向ηにお
ける軌道Ｒからマーカセンサ( 車両先端に設置) までの
距離として定義される。状態量としてのヨー角θは、軌
道Ｒの接線方向ξと車両の前後方向ｘとのなす角度とし
て定義される。

【００３０】上記のような連立方程式を解くことによ
り、車両の状態量（ヨー角θ、ヨーレートγ、横変位速
度η’、横位置η）の推定値が得られると、磁気マーカ
がいままで連続してＮ回読み落としなく検出できていた
か否かが判定される（Ｓ５）。ここで、磁気マーカが連
続してＮ回読み落としなく検出できていた場合、上記の
ように演算された車両の状態量の推定値が後述するよう
な時間軸カルマンフィルタでの処理に渡される（Ｓ
６）。以後、磁気マーカが検出されるごとに同様の処理
（Ｓ２〜Ｓ６）が繰り返し実行される。

【００３１】なお、距離軸カルマンフィルタでの処理に
て推定値を繰り返し演算する過程で、上記数式１に示す
微分方程式を解く際に前回得られた推定値が用いられ
る。一方、磁気マーカが連続してＮ回読み落としなく検
出でいていないと判定された場合（Ｓ５でＮＯ）、推定
値は時間軸カルマンフィルタでの処理に渡されることな
く上述した処理（Ｓ１〜Ｓ４）が繰り返し実行される。

【００３２】このステップＳ５での処理は、距離軸カル
マンフィルタでの処理により得られた推定値が本来得ら
れるべき状態量に十分収束しているか否かを判定するも
のである。即ち、連続してＮ回磁気マーカが検出される
ことにより、距離軸カルマンフィルタでの処理が連続し
て繰り返しＮ回実行されれば、得られた状態量の推定値
は、本来得られるべき状態量に十分収束したとみなせ
る。この判定基準となるＮ回は、例えば、得られる推定
値の分散がセンサノイズ以下となるための処理回数に基
づいて予め定められる。例えば、磁気センサを２メート
ル間隔で設置し、車速を時速３０キロメートルと想定し
た場合、十分収束したとみなせる推定値が得られるため
の距離軸カルマンフィルタでの連続繰り返し処理回数Ｎ
は、８回程度に定められる。

【００３３】上記のように磁気マーカが検出されるごと
に、車輪速センサ１１、舵角センサ１２、ヨーレートセ
ンサ１３、マーカセンサ１４からの検出信号及びメモリ
ユニット２０からの地図情報に基づいて車両の横運動を
表す状態量としてのヨー角θ、ヨーレートγ、横変位速
度η’及び横位置ηの推定値が距離カルマンフィルタに
よって演算さされる。

【００３４】一方、上記距離カルマンフィルタでの処理
と並列的に、図４に示す手順に従って、時間軸カルマン
フィルタでの処理が実行される。図４において、所定時
間が経過したか否かが判定され（Ｓ１１）、該所定時間
が経過したと判定されると、ヨーレートセンサ１３から
の検出信号に基づいた検出ヨーレートγy が取得される
（Ｓ１２）。この検出ヨーレートγy が取得されると、
前述した距離軸カルマンフィルタにて得られた状態量の
推定値が提供されたか否かが判定される（Ｓ１３）。

【００３５】距離軸カルマンフィルタでの処理にて得ら
れた推定値の提供がない場合、上記取得された検出ヨー
レートγy を用いると共に、前回の演算で得られた推定
値を用いて時間軸カルマンフィルタでの処理によって車
両の状態量の推定値が演算される（Ｓ１４）。この時間
軸カルマンフィルタは、状態変数：ｘv （η、η’、θ、γ）^-1 影響因子：ｕv （δ、ｋ、α）^-1 観測量：ｙ（γy ）システム雑音：ｗv （ｗ１〜ｗ７）^-1 観測雑音：ｖと定義したときに、次に示す連立方程式を解くことによ
り、車両の状態量としての状態変数ｘv を得る。

【００３６】

【数３】

【００３７】

【数４】

【００３８】上記連立方程式において各変数は、前述し
たものと同様に定義される。なお、上記数式３における
（ｄｘv ／ｄｔ）は、状態変数ｘv の時間ｔでの微分を
表す。一方、前述した距離軸カルマンフィルタでの処理
にて得られた推定値の提供を受けた場合には（Ｓ１３で
ＹＥＳ）、その推定値を上記数式３の微分方程式を解く
際に用いて上記連立方程式を解くことにより、状態量
（ヨー角θ、ヨーレートγ、横変位速度η’、横位置
η）の推定値が演算される（Ｓ１５）。

【００３９】上記のようにして時間軸カルマンフィルタ
での処理により状態量の推定値が演算されると、その推
定値を用いて制御すべき操舵角δが次式に従って演算さ
れる（Ｓ１６）。

【００４０】

【数５】

【００４１】なお、上記数式５において、Ｋη、Ｋ
η’、Ｋθ、Ｋγは、定数、θtargetは目標ヨー角、γ
targetは目標ヨーレート、σf は、フィードフォワード
操舵角である。このフィードフォワード操舵角δf は、
車両モデル、道路曲率、バンク角、車速などに基づいて
決定される。この制御すべき操舵角δが演算されると、
その操舵角δに基づいた操舵制御信号が制御ユニット５
０から駆動回路３１に出力される（Ｓ１７）。そして、
駆動回路３１は、この操舵制御信号に従って操舵アクチ
ュエータ３２を駆動する。以後、上記処理（Ｓ１１〜Ｓ
１７）が繰り返し実行される。

【００４２】上述した図４に示す手順に従った処理にお
けるステップＳ１１にて判定される一定時間は、例え
ば、５０ミリ秒程度に設定される。即ち、略５０ミリ秒
ごとに時間軸カルマンフィルタでの処理が実行される。
上述した例において、例えば、磁気マーカが２メートル
ごとに設置され、車両１００が時速３０キロメートルに
て走行する場合を想定すると、図３に示す手順に従って
実行される距離軸カルマンフィルタでの処理は、約２４
０ミリ秒ごとに実行される。また、図４に示す手順に従
って実行される時間軸カルマンフィルタでの処理が５０
ミリ秒ごとに実行されると、時間軸カルマンフィルタで
の処理が約５回繰り返されるごとに、１回の割合で、距
離軸カルマンフィルタでの処理が行われる。

【００４３】この場合、距離軸カルマンフィルタでの処
理により、各磁気マーカ位置での横位置η、ヨーレート
γ等の状態量の推定値は、順次本来得られるべき状態量
の値に収束していく。このような距離軸カルマンフィル
タでの処理により状態量の推定値が得られるごとに、そ
の推定値を時間軸カルマンフィルタでの処理における前
回得られた推定値として用いるようにしているため、検
出されるヨーレートを用いて操舵制御に最も影響を与え
る横位置を含む状態量を時間軸カルマンフィルタによっ
て推定したとしても、その状態量の推定値の正確性を維
持することができる。即ち、磁気マーク間での状態量の
推定値の正確性を維持することができる。その結果、よ
り高い精度での車両の操舵制御が可能となる。

【００４４】なお、上記例において、図３に示すステッ
プＳ４での処理が第一の推定演算手段に対応し、図４に
示すステップＳ１４、Ｓ１５での処理が第二の推定演算
手段に対応する。また、図３に示すステップＳ５での処
理が評価手段に対応する。

【００４５】

【発明の効果】以上、説明してきたように、請求項１乃
至６記載の発明によれば、第二の推定演算手段にて得ら
れる推定値の正確性は、各チェックポイントで第一の推
定演算手段にて得られる推定値の正確性に近いものに維
持することができ、各チェックポイント間においても、
各チェックポイントで得られる推定値と略同等の正確性
を有する推定値を得ることができる。そのため、磁気マ
ーカなどを設置した所定のチェックポイントにて状態量
を観測する周期が長くなっても、より正確な車両の状態
量の推定ができるような車両状態量推定装置を実現する
ことができる。

【００４６】また、請求項７記載の発明によれば、その
ような車両状態量推定装置を用いた車両操舵制御装置を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】カルマンフィルタを用いた手法を説明するため
のブロック図である。

【図２】本発明の実施の一形態に係る車両状態量推定装
置が適用される車両操舵制御装置の構成を示すブロック
図である。

【図３】距離軸カルマンフィルタを用いた処理の手順を
示すフローチャートである。

【図４】時間軸カルマンフィルタお用いた処理の手順を
示すフローチャートである。

【図５】モデル化した車両に対して設定される座標系及
び各変数の定義を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D032 CC20 CC30 DA03 DA22 DA24 DA27 DA32 DA33 DA81 DA84 DA88 DB03 DC09 DC10 DC11 DD02 DD08 DD18 GG01 5H301 AA03 AA09 AA10 BB05 BB20 CC03 CC06 EE06 EE13 GG14 GG16 HH01 HH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の運動状態を表す所定状態量を観測
し、車両の運動状態をモデル化して上記所定状態量を含
む車両の状態量を当該観測値を用いて推定する車両状態
量推定装置において、車両が走行路上に離散的に設定されたチェックポイント
に達するごとに、第一の状態量を観測値として取得し、
該観測値を用いて所定のアルゴリズムに従って車両の状
態量の推定値を演算する第一の推定演算手段と、所定周期ごとに自立的に検出される第二の状態量を観測
値として取得し、前回得られた推定値を用いると共に該
観測値を用いて所定のアルゴリズムに従って車両の状態
量の推定値を演算する第二の推定演算手段とを備え、該第二の推定演算手段は、上記第一の推定演算手段にて
車両の状態量の推定値が得られるごとに、前回の推定値
に代えて上記第一の推定演算手段にて得られた推定値を
用いるようにし、上記第二の推定演算手段にて得られた車両の状態量の推
定値を当該車両状態量推定装置の出力値とした車両状態
量推定装置。
【請求項２】請求項１記載の車両状態量推定装置におい
て、上記第一の推定演算手段は、車両の走行すべき軌道に沿
って離散的に配列された被検出体が検出されたときをチ
ェックポイントとして認識するようにし、該第一の状態
量は、車両と被検出体との車両横方向における相対的位
置関係に対応した状態量を含む車両状態量推定装置。
【請求項３】請求項１または２記載の車両状態量推定装
置において、上記第二の推定演算手段は、上記第二の状態量として車
両のヨーレートを用いた車両状態量推定装置。
【請求項４】請求項１乃至３いずれか記載の車両状態量
推定装置において、上記第一の推定演算手段及び第二の推定演算手段は、カ
ルマンフィルタにて構成される車両状態量推定装置。
【請求項５】請求項１乃至４いずれか記載の車両状態量
推定装置において、上記第一の推定演算手段にて得られる車両の状態量の推
定値が収束した値であると見込まれるか否かを評価する
評価手段を有し、当該推定値が収束した値であると見込まれると当該評価
手段が評価した場合に、第二の推定演算手段が、第一の
推定演算手段にて得られた推定値を用いるようにした車
両状態量推定装置。
【請求項６】請求項５記載の車両状態量推定装置におい
て、上記評価手段は、連続した所定数のチェックポイントに
て第一の推定演算手段が推定値の演算を行っているか否
かに基づいて当該推定値が収束した値であると見込まれ
るか否かの評価を行うようにした車両状態量推定装置。
【請求項７】請求項１記載乃至６いずれか記載の車両状
態量推定装置と、該車両状態量推定装置の第二の推定演算手段からの出力
値に基づいて操舵系における操舵アクチュエータに対す
る制御信号を生成する制御信号生成手段とを備えた車両
操舵制御装置。