JP2001350521A - 車両の自動操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 横滑り発生時および横滑り回復後の乗り心地
を改善する。 【解決手段】 車両を車線に沿って走行させるように操
舵角を制御するコントローラー６を備えた車両の自動操
舵装置に、車両の横滑りを検出するコントローラー６を
備え、コントローラー６は、車両の横滑りが検出された
ときは操舵角の切り増しを行わない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両が車線に沿っ
て走行するように自動的に操舵を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両前方の道路をカメラで撮像して画像
処理により道路の白線を検出し、白線検出結果に基づい
て車両を車線に沿って走行させるための目標操舵角を演
算し、目標操舵角にしたがって操舵を行う車両の自動操
舵装置が知られている（例えば、特開平０７−０８１６
０２号公報参照）。この種の車両の自動操舵装置では、
走行車線に対する自車位置の偏差が小さくなるような目
標操舵角を演算している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の車両の自動操舵装置では、走行車線に対する自
車位置の偏差が小さくなるような目標操舵角を演算して
いるので、曲線路を走行中にペイント部や水たまりなど
の滑りやすい路面で車両が瞬間的に横滑りを起こし、走
行車線に対する自車位置の偏差が増加すると、操舵角を
増加させる方向、つまり切り増し方向に制御が働くこと
になる。そのため、横滑り時に切り増し操舵が行われる
ことになり、乗員に違和感を与えるという問題がある。
また、滑りやすい路面を通過した直後には、切り増しし
た状態で操舵輪のグリップが回復して車両横方向への加
速度が大きくなり、乗り心地が悪くなるという問題があ
る。

【０００４】本発明の目的は、横滑り発生時および横滑
り回復後の乗り心地を改善することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明の一実施の形態の構
成を示す図１に対応づけて本発明を説明すると、 （１） 請求項１の発明は、車両を車線に沿って走行さ
せるように操舵角を制御する操舵制御手段６を備えた車
両の自動操舵装置に適用される。そして、車両の横滑り
を検出する横滑り検出手段６を備え、操舵制御手段６
は、車両の横滑りが検出されたときは操舵角の切り増し
を行わない。 （２） 請求項２の車両の自動操舵装置は、車両前方を
撮像する撮像手段１と、車両前方の撮像画像を処理して
道路の基準線を検出する画像処理手段５とを備え、横滑
り検出手段６によって、画像処理手段５による基準線検
出結果に基づいて走行車線に対する自車位置の偏差を検
出し、偏差検出値に基づいて車両の横滑りを検出するよ
うにしたものである。 （３） 請求項３の車両の自動操舵装置は、横滑り検出
手段６によって、偏差検出値の単位時間当たりの変化量
が所定値以上の場合に横滑り発生と判定するようにした
ものである。

【０００６】上述した課題を解決するための手段の項で
は、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を
用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定され
るものではない。

【０００７】

【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、車両
の横滑りが検出されたときは操舵角の切り増しを行わな
いようにしたので、横滑り発生時の切り増しによって乗
員に違和感を与えることがなく、また、横滑り回復後に
切り増し状態で操舵輪のグリップが回復して車両横方向
への加速度が大きくなることが防止され、横滑り発生時
および横滑り回復後の乗り心地を改善することができ
る。 （２） 請求項２の発明によれば、車両前方の撮像画像
を処理して道路の基準線を検出し、基準線検出結果に基
づいて走行車線に対する自車位置の偏差を検出し、偏差
検出値に基づいて車両の横滑りを検出するようにしたの
で、車両を車線に沿って走行させるための撮像手段と画
像処理手段を横滑り検出のために兼用することができ、
横滑り検出のために専用の検出センサーを装備する必要
がなく、装置のコストを低減できる上に、装置のメイン
テナンス性を向上させることができる。 （３） 請求項３の発明によれば、偏差検出値の単位時
間当たりの変化量が所定値以上の場合に横滑り発生と判
定するようにしたので、ゆっくりとした横滑り、すなわ
ちタイヤがグリップ力を失わない程度の横滑りであれ
ば、本来の制御が実行されて偏差を小さくすることがで
きるため、乗員に制御を行わないことによる違和感を与
えることがない。

【０００８】

【発明の実施の形態】《発明の第１の実施の形態》図１
は発明の第１の実施の形態の構成を示す図である。カメ
ラ１は、例えば車室内の天井部のルームミラー近傍に、
撮像光学系の光軸と車両前後方向の車体中心線（車幅中
心を通る線）とが一致するように設置され、車両前方の
道路を撮像する。なお、カメラの取り付け位置はこの実
施の形態に限定されないが、カメラの撮像光学系の光軸
と車両前後方向の車体中心線とが一致するように取り付
けるのが望ましく、そうすることによって走行車線に対
する車両位置の偏差αや偏角βの演算処理が容易にな
る。

【０００９】車速センサー２は車速ｖを検出し、舵角セ
ンサー３はステアリングの操舵角θを検出する。また、
起動スイッチ４は自動操舵制御を開始させるためのスイ
ッチである。画像処理回路５はカメラ１で撮像された画
像を処理し、道路の基準線に相当する白線を検出する。
なお、画像処理による道路の基準線の検出方法について
はすでに公知であるから説明を省略する。

【００１０】コントローラー６はＣＰＵ６ａとメモリ６
ｂなどの周辺部品から構成され、車両前方道路の基準線
の検出結果に基づいて車両を車線に沿って走行させるた
めの目標操舵角θ^*を演算し、舵角センサー３の操舵角
検出値θが目標操舵角θ^*に一致するように駆動回路７
を制御して操舵アクチュエーター８を駆動する。これに
より、操舵輪が目標操舵角θ^*にしたがって転舵され
る。なお、操舵アクチュエーター８にはＤＣモーターな
どを用い、電動パワーステアリングを構成する。

【００１１】図２は第１の実施の形態の操舵制御プログ
ラムを示すフローチャートであり、図３は横滑り判定ル
ーチンを示すフローチャートである。これらのフローチ
ャートにより、第１の実施の形態の動作を説明する。コ
ントローラー６のＣＰＵ６ａは、起動スイッチ４が投入
されると所定時間ごとにこの操舵制御プログラムを実行
する。

【００１２】ステップ１において、カメラ１により撮像
した車両前方道路の画像を画像処理回路５へ取り込む。
この原画像は、図４ａに示すように、路面から高さｈの
位置に取り付けられたカメラ１から自車の所定距離前方
を見下ろした鳥瞰図である。続くステップ２では、画像
処理回路５により原画像を図４ｂに示すような道路上方
から見た平面視画像に変換する。

【００１３】ステップ３において、目標操舵角θ^*を演
算するのに必要な走行車線に対する車両位置の偏差αを
算出する。この明細書では、走行車線の中心線に沿って
車両を走行させるものとし、走行車線の中心と車幅方向
の車体中心とのずれ量を偏差αと定義する。

【００１４】図５により、偏差αの算出方法を説明す
る。車両の現在位置における偏差αを算出するために、
図４ｂに示す平面視画像の中の下端または下端近傍にお
いて偏差αを算出する。なお、平面視画像の下端が最も
車両に近い地点である。

【００１５】図５において、左側通行の路側部分に当た
る道路左端の白線を基準線１１とし、この基準線１１か
ら車線幅の半分だけ右に寄った位置を走行車線の中心１
２とする。この実施の形態では走行車線中心１２と車幅
方向の車体中心１３とのずれ量を偏差αと定めており、
またカメラ１の光軸と車体中心１３の延長線とが一致す
るようにカメラ１を設置しているので、図４ｂに示す平
面視画像の下端の中央が車体中心１３と一致し、平面視
画像下端の中央と平面視画像上の車線中心１２との距離
を偏差αとして算出すればよい。

【００１６】図５に示す例では、車両１４がＡ位置から
Ｂ位置まで移動する間は、車両１４が車線中心１２上を
移動しており、車線中心１２と車幅方向の車体中心１３
とが一致する。ところが、車両１４がＢ位置からＣ位置
まで移動する間は、車両１４が車線中心１２から外れ、
車線中心１２と車幅方向の車体中心１３との間に偏差α
が発生している。

【００１７】偏差算出後の図２のステップ４において、
目標操舵角θ^*を次式により算出する。

【数１】θ^*＝Ｋo・α ・・・（１） ここで、Ｋoは偏差αから操舵角θへの換算係数であ
る。

【００１８】次に、ステップ５で図３に示す横滑り判定
ルーチンを実行し、車両の横滑りを検出する。図５は、
曲線路において車線中心１２上を走行していた車両１４
が横滑りを起こし、車線左側の路側に接近した状態を示
す。横滑りとは、車両が操舵輪による操舵力を失うこと
である。Ａ位置からＢ位置までは車両１４に横滑りが発
生しておらず、車両１４は車線中心１２に沿って移動
し、偏差αは発生しない。このとき、道路左端の基準線
（白線）１１と車体中心１３の延長線との交点はＤ点か
らＥ点へ移動していく。

【００１９】ところが、Ｂ位置からＣ位置までの間では
車両１４に横滑りが発生し、車両１４が車線中心１２か
ら基準線（白線）１１の方に移動して偏差αが発生す
る。またこのとき、道路左端の基準線（白線）１１と車
体中心１３の延長線との交点は移動せず、ほぼ一定点に
固定される。

【００２０】図３のステップ１１において、今回の操舵
制御プログラム実行時に求めた偏差αをメモリ６ｂに記
憶されている前回の値と比較する。ステップ１２で、偏
差αの前回値から今回値までの変化量が所定値以上か、
つまり偏差αの単位時間当たりの変化量が所定値以上か
否かを確認する。偏差αの単位時間当たりの変化量が所
定値以上で偏差αが急に増加した場合はステップ１３へ
進み、車両に横滑りが発生していると判断し、その判断
結果をメモリ６ｂに保存する。一方、偏差αの単位時間
当たりの変化量が所定値より少ない場合はステップ１４
へ進み、車両には横滑りが発生していないと判断し、そ
の判断結果をメモリ６ｂに保存する。ステップ１５にお
いて、偏差αの前回値を記憶するメモリ６ｂのアドレス
に偏差αの今回値を記憶し、偏差前回値を更新する。そ
の後、図２のステップ６へリターンする。

【００２１】図２のステップ６で横滑り判定結果を確認
し、横滑りが発生しているときはステップ７へ進み、発
生していないときはステップ９へ進む。まず、横滑りが
発生していないときは、ステップ９で今回の操舵制御プ
ログラム実行時に求めた目標操舵角θ^*を駆動回路７へ
出力し、操舵アクチュエーター８を駆動制御する。続く
ステップ１０で、目標操舵角θ^*の前回値を記憶するメ
モリ６ｂのアドレスに目標操舵角θ^*の今回値を記憶
し、目標操舵角前回値を更新する。

【００２２】一方、車両に横滑りが発生しているとき
は、ステップ７で、今回の操作制御プログラム実行時に
求めた目標操舵角θ^*がその前回値に対して切り増しか
どうかを確認する。つまり、目標操舵角θ^*の今回値が
前回値と同じ転舵方向であって、ステアリングの中立位
置からの操舵量が前回値よりも大きい場合は切り増しと
判断し、ステップ８へ進む。ステップ８では、横滑り時
のステアリングの切り増しを避けるために、メモリ６ｂ
に記憶されている目標操舵角θ^*の前回値を駆動回路７
へ出力し、操舵アクチュエーター８を駆動制御する。

【００２３】なお、今回得られた目標操舵角θ^*が切り
増しでない場合はステップ９へ進み、今回求めた目標操
舵角θ^*を駆動回路７へ出力し、操舵アクチュエーター
８を駆動制御する。続くステップ１０で、目標操舵角θ
^*の前回値を記憶するメモリ６ｂのアドレスに目標操舵
角θ^*の今回値を記憶し、目標操舵角前回値を更新す
る。

【００２４】《発明の第２の実施の形態》上述した第１
の実施の形態では、走行車線に対する車両位置の偏差α
を求め、偏差αに基づいて目標操舵角θ^*を演算すると
ともに車両の横滑り判定を行い、車線逸脱防止制御を行
う例を示したが、走行車線に対する車両位置の偏差αと
偏角βを求め、偏差αと偏角βとに基づいて目標操舵角
θ^*を演算するとともに、偏差αに基づいて車両の横滑
り判定を行い、車線逸脱防止制御を行う第２の実施の形
態を説明する。なお、この第２の実施の形態の構成は図
１に示す構成と同様であり、図示と説明を省略する。

【００２５】図６は、第２の実施の形態の操舵制御プロ
グラムを示すフローチャートである。なお、図２に示す
処理と同様な処理を行うステップに対しては同一のステ
ップ番号を付して相違点を中心に説明する。ステップ１
でカメラ１により撮像した車両前方道路の画像を画像処
理回路５へ取り込み、続くステップ２で画像処理回路５
により原画像を図４ｂに示すような平面視画像に変換す
る。

【００２６】ステップ３’において、目標操舵角θ^*を
演算するのに必要な走行車線に対する車両位置の偏差α
と偏角βを算出する。上述したように偏差αは走行車線
中心と車幅方向の車体中心とのずれ量であり、その算出
方法は第１の実施の形態で説明した算出方法と同じであ
る。一方、偏角βは、屈曲した道路中心線の接線と車幅
方向の車体中心の延長線とがなす角である。

【００２７】ここで、図７によりこの実施の形態の偏角
βの算出方法を説明する。図７は車両１４の前方道路の
平面視画像である。左側通行の路側部分に当たる道路左
端の白線１１上の、車両１４に近い地点Ｆと車両１４か
ら遠い地点Ｇとを結ぶ直線１５と、車幅方向の車体中心
の延長線１３ａとのなす角を偏角βとして算出する。

【００２８】偏差αと偏角βを算出した後のステップ
４’で、目標操舵角θ^*を算出する。今、図７に示すよ
うに、車両１４から所定距離Ｋ離れた地点Ｈで偏角βが
算出されたとすると、偏角βが比較的小さい場合は道路
の曲率半径Ｒと距離Ｋと偏角βとの間には近似的に次の
関係が成立する。

【数２】 Ｒ・β＝Ｋ ・・・（２） この（２）式により道路の曲率半径Ｒを推定することが
できる。

【００２９】次に、目標操舵角θ^*は、車両１４のスタ
ビリティーファクターをＡ、ホイールベースをＷＢ、偏
角βに関わる係数をＫ1とすると、次式により表され
る。

【数３】 θ^*＝Ｋ1・（１＋Ａ・ｖ²）・（ＷＢ／Ｒ）＋Ｋo・α ・・・（３） この（３）式に上記（２）式の曲率半径Ｒを代入する
と、目標操舵角θ^*は、

【数４】 θ^*＝Ｋ１・（１＋Ａ・ｖ²）・（ＷＢ／Ｋ）・β＋Ｋo・α ・・・（４） で表される。つまり、道路の曲率半径Ｒを用いずに偏差
α、偏角βおよび車速ｖに基づいて目標操舵角θ^*を算
出することができる。

【００３０】目標操舵角θ^*の算出後、ステップ５、６
において、上述したように車両１４に横滑りが発生して
いるかどうかを判定し、横滑りが発生しているときはス
テップ７’へ進み、発生していないときはステップ９’
へ進む。

【００３１】横滑りが発生していないときは、ステップ
９’で今回の操舵制御プログラム実行時に求めた目標操
舵角θ^*を駆動回路７へ出力し、操舵アクチュエーター
８を駆動制御する。続くステップ１０’で、目標操舵角
θ^*の前回値を記憶するメモリ６ｂのアドレスに目標操
舵角θ^*の今回値を記憶し、目標操舵角前回値を更新す
る。

【００３２】一方、車両に横滑りが発生しているとき
は、ステップ７’で、今回の操作制御プログラム実行時
に求めた目標操舵角θ^*がその前回値に対して切り増し
かどうかを確認する。つまり、目標操舵角θ^*の今回値
が前回値と同じ転舵方向であって、ステアリングの中立
位置からの操舵量が前回値よりも大きい場合は切り増し
と判断し、ステップ８’へ進む。ステップ８’では、横
滑り時のステアリングの切り増しを避けるために、メモ
リ６ｂに記憶されている目標操舵角θ^*の前回値を駆動
回路７へ出力し、操舵アクチュエーター８を駆動制御す
る。

【００３３】なお、今回得られた目標操舵角θ^*が切り
増しでない場合はステップ９’へ進み、今回求めた目標
操舵角θ^*を駆動回路７へ出力し、操舵アクチュエータ
ー８を駆動制御する。続くステップ１０’で、目標操舵
角θ^*の前回値を記憶するメモリ６ｂのアドレスに目標
操舵角θ^*の今回値を記憶し、目標操舵角前回値を更新
する。

【００３４】このように、車両の横滑りが検出されたと
きは操舵角の切り増しを行わないようにしたので、横滑
り発生時の切り増しによって乗員に違和感を与えること
がなく、また、横滑り回復後に切り増し状態で操舵輪の
グリップが回復して車両横方向への加速度が大きくなる
ことが防止され、横滑り発生時および横滑り回復後の乗
り心地を改善することができる。また、車両前方の撮像
画像を処理して道路の基準線に相当する白線を検出し、
白線検出結果に基づいて走行車線に対する自車位置の偏
差αを検出し、偏差αに基づいて車両の横滑りを検出す
るようにしたので、横滑り検出のために専用の検出セン
サーを装備する必要がなく、装置のコストを低減できる
上に、装置のメインテナンス性を向上させることができ
る。さらに、偏差αの単位時間当たりの変化量が所定値
以上の場合に横滑り発生と判定するようにしたので、通
常の操舵制御や走行条件に起因したわずかな偏差の変化
を横滑り発生と誤認することが避けられる。

【００３５】以上の実施の形態の構成において、カメラ
１が撮像手段を、画像処理回路５が画像処理手段を、コ
ントローラー６が操舵制御手段および横滑り検出手段を
それぞれ構成する。

【００３６】なお、上述した一実施の形態では車両前方
を撮像した画像を処理して道路の基準線に相当する白線
を検出し、白線検出結果に基づいて車両を車線に沿って
走行させるための目標操舵角を演算し、操舵角検出値が
目標操舵角に一致するように操舵制御を行う例を示した
が、道路に沿って磁気などの車両を誘導するための信号
を発生する装置を設置し、その誘導信号により車両を車
線に沿って走行させるための操舵角を制御する自動操舵
装置に対しても本発明を適用することができ、同様な効
果を得ることができる。

【００３７】また、上述した一実施の形態では道路の白
線を基準線として説明したが、道路の基準線は白線に限
定されず、例えば黄線であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態の構成を示す図である。

【図２】 第１の実施の形態の操舵制御プログラムを示
すフローチャートである。

【図３】 横滑り判定ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図４】 カメラで撮像した車両前方道路の原画像
（ａ）と、画像処理により変換した平面視画像（ｂ）を
示す図である。

【図５】 偏差αの算出方法を説明するための図であ
る。

【図６】 第２の実施の形態の操舵制御プログラムを示
すフローチャートである。

【図７】 偏角βの算出方法を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ カメラ ２ 車速センサー ３ 舵角センサー ４ 起動スイッチ ５ 画像処理回路 ６ コントローラー ６ａ ＣＰＵ ６ｂ メモリ ７ 駆動回路 ８ 操舵アクチュエーター

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２６ Ｂ６０Ｒ 21/00 ６２６Ｇ Ｂ６２Ｄ 6/00 Ｂ６２Ｄ 6/00 // Ｂ６２Ｄ 113:00 113:00 137:00 137:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両を車線に沿って走行させるように操舵
   角を制御する操舵制御手段を備えた車両の自動操舵装置
   において、 車両の横滑りを検出する横滑り検出手段を備え、 前記操舵制御手段は、車両の横滑りが検出されたときは
   操舵角の切り増しを行わないことを特徴とする車両の自
   動操舵装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両の自動操舵装置にお
   いて、 車両前方を撮像する撮像手段と、 車両前方の撮像画像を処理して道路の基準線を検出する
   画像処理手段とを備え、 前記横滑り検出手段は、前記画像処理手段による基準線
   検出結果に基づいて走行車線に対する自車位置の偏差を
   検出し、偏差検出値に基づいて車両の横滑りを検出する
   ことを特徴とする車両の自動操舵装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の車両の自動操舵装置にお
   いて、 前記横滑り検出手段は、偏差検出値の単位時間当たりの
   変化量が所定値以上の場合に横滑り発生と判定すること
   を特徴とする車両の自動操舵装置。