JP2005067483A - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両が自動操舵制御や自動加減速制御となる場合であっても、地図上の位置情報はそのままに、自動操舵制御の状態や自動加減速の状態を、その作動状態を視覚的にドライバに認識させ、ドライバが自車両の自動運転状態を的確かつ素早く把握することを可能とする。
【解決手段】自車両３はＧＰＳ衛星１からの情報を基に自車位置と自車進行路と目標進行路とに応じて自動操舵制御と自動加減速制御を実行する。この自動操縦制御の状態は、液晶ディスプレイ３ｈに表示され、液晶ディスプレイ３ｈは、現在位置表示領域と、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ａ，Ｂと、道路上偏差状態表示領域と、アクチュエータ作動状態表示領域を常に一つの画面上に表示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、人工衛星から取得される自車位置と地図等に設定した目標進行路と現在の自車進行路とから自車両を目標進行路に沿って自動操舵、及び、自動加減速により走行制御する車両の走行制御装置に関する。

近年、人工衛星から得られる位置データに基づいて車両の位置を検出するＧＰＳ（Global Positioning System）が、車両用のナビゲーション装置において広く用いられており、このＧＰＳで検出した自車位置情報や、カメラ等により検出した前方の道路情報を基に走行制御する様々な技術が提案され、実用化されている。

例えば、特開２００１−１０１５９３号公報では、ナビゲーション装置と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、走行状態検出手段で検出された走行状態を表示する表示器とを備え、ナビゲーション装置により検出された自車の前方道路地図が表示器に表示される車両の表示装置であって、走行状態に応じて表示器に表示する内容を、道路地図から走行状態に関する情報に切換える表示切換手段と、道路地図の表示形態を複数パターンに切換え可能な第１表示パターン切換手段とを備え、第１表示パターン切換手段の切換パターンに応じて表示器の図形情報表示部に表示される図形情報の表示形態と、ナビゲーション装置の道路地図の表示形態とが同じになるように図形情報表示部の表示形態を変更する第２表示パターン切換手段を設けた車両の表示装置が開示されている。
特開２００１−１０１５９３号公報

ところで、上述の特許文献１のような先行技術では、いかに早くドライバに自車両の走行状態を表示装置等で認識させることが重要であり、その情報は適切な情報量である必要があり、また、情報を発するタイミングは、ドライバが的確に認識できるものである必要がある。しかしながら、上述の特許文献１では、特に、自車両が自動操舵制御や自動加減速制御となる場合、地図上の位置情報に変わって、単に、自動操舵制御が実行されていること、或いは、自動加減速制御が実行されていることを表示するのみであり、ドライバは、どの程度の自動操舵が行われているのか、或いは、どの程度の加減速が行われているのかを認識することができず、使い難いという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車両が自動操舵制御や自動加減速制御となる場合であっても、地図上の位置情報はそのままに、自動操舵制御の状態や自動加減速の状態を、その作動状態を視覚的にドライバに認識させ、ドライバが自車両の自動運転状態を的確かつ素早く把握することができる車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、地球を周回する衛星からの情報を基に自車両の走行制御を行う車両の走行制御装置において、上記衛星からの情報に基づき自車位置を演算する自車位置演算手段と、自車進行路を推定する自車進行路推定手段と、自車両の走行すべき目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、上記自車位置と上記自車進行路と上記目標進行路とに応じて自車両の自動操舵制御と自動加減速制御の各走行制御を実行させる走行制御手段と、自車両の地図上における現在位置を表示する現在位置表示領域と、自車両前方の道路形状と自車両の道路上の位置の偏差状態を表示する道路上偏差状態表示領域と、上記各走行制御の作動状態を表示するアクチュエータ作動状態表示領域と、上記地球を周回する衛星からの情報を基に行う自車両の走行制御の実行状態を表示する制御状態表示領域とを一つの画面上に有する表示手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両の走行制御装置は、自車両が自動操舵制御や自動加減速制御となる場合であっても、地図上の位置情報はそのままに、自動操舵制御の状態や自動加減速の状態を、その作動状態を視覚的にドライバに認識させ、ドライバが自車両の自動運転状態を的確かつ素早く把握することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図７は本発明の実施の形態を示し、図１は車両の走行制御装置の全体を示す概略説明図、図２は自動操縦制御の自動操舵のフローチャート、図３は自動操舵の原理の説明図、図４は液晶ディスプレイに表示される画面の全体図、図５はＧＰＳ測位・システム状態表示領域の画面説明図、図６は道路上偏差状態表示領域の画面説明図、図７はアクチュエータ作動状態表示領域の画面説明図である。

図１に示すように、本実施の形態は、ＧＰＳの形態の中でも、周知のＲＴＫ（Real-Time Kinematic）−ＧＰＳを用いて制御を行うものであり、地球を周回する人工衛星（ＧＰＳ衛星）１からの情報（測位計算等に必要な衛星の軌道情報をはじめとするデータ等）は、基準局２と、移動局である自車両３により受信される。

基準局２は、予め位置が正確に求められている地点に設けられており、ＧＰＳアンテナ２ａ、ＧＰＳ受信機２ｂ、無線機２ｃを備えて主要に構成されている。そして、この基準局２で観測したＧＰＳ衛星１からの電波の位相情報、疑似距離、及び、基準局２の位置座標を、測位する地点、すなわち、移動局である自車両３に無線機２ｃにより送信する。基準局２からは、具体的には、誤差補正量、疑似距離補正量、座標値等のデータ等が自車両３に対して送信される。

移動局である自車両３には、ＧＰＳアンテナ３ａ、ＧＰＳ受信機３ｂ、無線機３ｃが搭載されており、上述の基準局２からの誤差補正量、疑似距離補正量、座標値等のデータ（無線機３ｃで受信されるデータ）や、自車両３で受信したＧＰＳ衛星１からの情報をＧＰＳ受信機３ｂ内で比較解析することにより、自車位置（座標値）を即座に精度良く（例えば、誤差１〜５cm）得られるようになっている。このように、ＧＰＳ受信機３ｂは、自車位置演算手段としての機能を有している。

また、自車両３には、自車進行路推定手段、目標進行路設定手段、及び、走行制御手段としての機能を有する制御装置３ｄが設けられており、この制御装置３ｄには、ＧＰＳ受信機３ｂが図示しないシリアル−ＣＡＮ変換器等を介して接続され現在位置情報が入力されると共に、車速Ｖを検出する車速センサ３ｅ、ハンドル角θHを検出するハンドル角センサ３ｆ等のセンサ類と自動操縦制御のメインスイッチ３ｇが接続されている。

更に、自車両３の制御装置３ｄには、図示しないハードディスク、或いは、ＣＤ、ＤＶＤ等の記憶メディアに予め必要な地図情報が記憶されている。この地図情報は、例えばダッシュボード上に設けられた表示手段としての液晶ディスプレイ３ｈに適宜表示され、ドライバが図示しないリモコン装置等により目的地を入力することで、現在の自車位置と、この現在位置から目的地までの最適なコース（目標進行路：ノード列で与えられる）を、地図上に表示する。尚、液晶ディスプレイ３ｈのその他の表示については、後に詳述する。

また、自車両３の制御装置３ｄには、自動操縦制御を実行するアクチュエータとして、電動スロットル弁制御装置３ｉ、ブレーキ制御装置３ｊ、及び、電動パワーステアリング制御装置３ｋが接続されている。

そして、ドライバが自動操縦制御のメインスイッチ３ｇをＯＮし、自動操縦制御における目標車速が設定されると、この目標車速を維持するように、電動スロットル弁制御装置３ｉに信号を出力してスロットル弁３ｌを駆動させ、加速、或いは、減速を実行させ、所定以上の大きな減速を行わせる際には、ブレーキ制御装置３ｊに信号を出力して自動ブレーキを作動させる。

次に、自車両３の制御装置３ｄにおける自動操縦制御の自動操舵について、図２のフローチャート及び図３の自動操舵の原理の説明図で説明する。図２のフローチャートは、自動操縦制御のメインスイッチ３ｇがＯＮされると、所定時間毎に実行されるプログラムで、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で必要なパラメータの読み込みが行われる。

次に、Ｓ１０２に進み、自車位置の過去の履歴の中から、例えば、現在位置より略車長長さ（例えば、５ｍ）手前の自車測位点履歴を抽出し、この５ｍ手前の自車測位点と現在の自車位置とを結んで得られる前方への直線方向を自車進行路として推定する。

次いで、Ｓ１０３に進み、現在の自車位置から最も近い、目標進行路のノードを抽出する。

その後、Ｓ１０４に進み、現在の自車速と、予め設定しておいた前方注視時間（例えば、１．５秒）より、前方注視距離を求める。例えば、現在の自車速が２０km/hの場合は、前方注視距離は、５．５６ｍ・１．５秒＝８．３４ｍ。

次いで、Ｓ１０５に進み、Ｓ１０４で求めた前方注視距離近傍の目標進行路上のノードを誘導目標ノードとして設定する。

次に、Ｓ１０６に進み、誘導目標ノードと自車進行路からの横方向のずれ量を目標ノード偏差ΔＤとして演算する。

次いで、Ｓ１０７に進み、目標ノード偏差ΔＤをゼロにするように目標ハンドル角δｈを以下の（１）式により算出する。
δｈ＝Ｇp・ΔＤ＋Ｇd・（ｄ（ΔＤ）／ｄｔ） …（１）
ここで、Ｇpは比例項ゲインであり、Ｇdは微分項ゲインである。

次に、Ｓ１０８に進み、目標ハンドル角δｈとハンドル角センサ３ｆで検出した実際のハンドル角θHとからハンドル角偏差Δδ（＝δｈ−θH）を演算する。

次いで、Ｓ１０９に進み、以下の（２）式によりハンドル角偏差Δδをゼロにするように、電動パワーステアリング制御装置３ｋにおける電動パワーステアリングモータの指示電流Ｉδを演算し、Ｓ１１０で、この指示電流Ｉδを出力してプログラムを抜ける。
Ｉδ＝Ｋp・Δδ＋Ｋd・（ｄ（Δδ）／ｄｔ）＋Ｋi・∫Δδｄｔ …（２）
ここで、Ｋpは比例項ゲイン、Ｋdは微分項ゲイン、Ｋiは積分項ゲインである。

次に、図４〜図７で液晶ディスプレイ３ｈの表示について説明する。
図４に示すように、液晶ディスプレイ３ｈの左側の略２／３の部分には、現在位置表示領域として、地図上における自車両３の現在位置が点で示されている。尚、図４中には特に示さないが、自動操縦を行う目標進行路が別色で道路上に図示される。また、この現在位置表示領域の右下部分には、ＧＰＳ衛星１からの情報を基に行う自車両３の走行制御の実行状態を表示する制御状態表示領域として、後述のＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ａと連動して変化するＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂが設けられている。

また、液晶ディスプレイ３ｈの右側の略１／３の部分には、上から順に、制御状態表示領域としてのＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ａ、自車両前方の道路形状と自車両３の道路上の位置の偏差状態を表示する道路上偏差状態表示領域、電動スロットル弁制御装置３ｉ、ブレーキ制御装置３ｊ、及び、電動パワーステアリング制御装置３ｋの各作動状態を表示するアクチュエータ作動状態表示領域が設けられている。

ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ａ、及び、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂは、図５（ａ）、及び、図５（ｂ）に示すように、ＧＰＳ衛星１からの情報が良好に取得され、自動操縦制御が実行されているいる場合には、それぞれ緑色に表示される。そして、特に、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂは、図５（ｂ）に示すように、「ＣＯＮＴＲＯＬ」の文字表記に変化する。

また、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ａ、及び、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂは、図５（ｃ）、及び、図５（ｄ）に示すように、ＧＰＳ衛星１からの情報を取得待機状態であり制御準備状態の場合には、それぞれ黄色に表示される。そして、特に、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂは、図５（ｄ）に示すように、「ＲＥＡＤＹ」の文字表記に変化する。

更に、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ａ、及び、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂは、図５（ｅ）、及び、図５（ｆ）に示すように、自動操縦制御が中止されている場合には、それぞれ赤色に表示される。そして、特に、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂは、図５（ｆ）に示すように、「ＣＡＮＣＥＬ」の文字表記に変化する。

道路上偏差状態表示領域は、図６に示すように、前方道路が直進路の場合は道路形状を直進路（図６（ａ））に、前方道路が右カーブの場合は道路形状を右カーブ（図６（ｂ））に、前方道路が左カーブの場合は道路形状を左カーブ（図６（ｃ））に表示する。そして、自車両３の道路上の位置が、中央に位置しているのか（図６（ａ））、或いは、左側に位置しているのか（図６（ｂ））、或いは、右側に位置しているのか（図６（ｃ））の道路上偏差位置も表示する。尚、道路上に表示されるノードは、地図データ中に設けられている各ノードを示している。

アクチュエータ作動状態表示領域は、図７に示すように、中央に青色のステアリングの絵が描かれており、このステアリングの絵の左側には減速状態を示すバーグラフが、また、ステアリングの絵の右側には加速状態を示すバーグラフが、それぞれ描かれている。

そして、ステアリングの絵で示されるステアリングの角度は、自動操舵により設定されている、現在のステアリングの略実際の角度に近い状態量が表示されるようになっている。

また、図７（ａ）に示すように、赤色で表示される減速状態を示すバーグラフは、例えば、車速センサ３ｅで検出した車速Ｖから演算した減速度が、その強さに応じてバーの高さで表示される。

更に、図７（ｂ）に示すように、緑色で表示される加速状態を示すバーグラフは、例えば、図示しないアクセル開度センサで検出したアクセル開度が、その強さに応じてバーの高さで表示される。

また、上述の液晶ディスプレイ３ｈの各表示に加え、本実施形態による自動操縦制御では、図示しないスピーカから、音声による制御ガイドが行われるようになっている。

この音声ガイドは、例えば、自動操縦状態における各状態遷移時に行われるようになっており、自動操縦制御のスタート時には、「制御を開始します」の音声が発せられる。また、自動操縦制御の終了時には、「制御を終了します」の音声が発せられる。更に、ＧＰＳ衛星１からの情報を取得待機状態であり制御準備状態の場合には、「現在システムが待機状態です」の音声が発せられる。また、自動操縦制御が中止される場合には、「制御を中止します」の音声が発せられる。更に、前方道路形状に応じても音声によるガイドが行われ、特に、前方が左カーブの場合には「左カーブです」、右カーブの場合には「右カーブです」の音声ガイドが行われる。

このように、本発明の実施の形態によれば、液晶ディスプレイ３ｈは、現在位置表示領域と、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ａ，Ｂと、道路上偏差状態表示領域と、アクチュエータ作動状態表示領域とを常に一つの画面上に設けたので、ドライバは、自動操縦による電動スロットル弁制御装置３ｉ、ブレーキ制御装置３ｊ、電動パワーステアリング制御装置３ｋの各作動状態と作動量を素早く認識することができる。また、これらのアクチュエータが作動している際にも、現在位置表示領域により現在値は途切れることなく確認でき利便性が高い。

車両の走行制御装置の全体を示す概略説明図 自動操縦制御の自動操舵のフローチャート 自動操舵の原理の説明図 液晶ディスプレイに表示される画面の全体図 ＧＰＳ測位・システム状態表示領域の画面説明図 道路上偏差状態表示領域の画面説明図 アクチュエータ作動状態表示領域の画面説明図

符号の説明

１ ＧＰＳ衛星
２ 基準局
２ａ ＧＰＳアンテナ
２ｂ ＧＰＳ受信機
２ｃ 無線機
３ 自車両
３ａ ＧＰＳアンテナ
３ｂ ＧＰＳ受信機（自車位置演算手段）
３ｃ 無線機
３ｄ 制御装置（自車進行路推定手段、目標進行路設定手段、走行制御手段）
３ｅ 車速センサ
３ｆ ハンドル角センサ
３ｇ メインスイッチ
３ｈ 液晶ディスプレイ（表示手段）
３ｉ 電動スロットル弁制御装置
３ｊ ブレーキ制御装置
３ｋ 電動パワーステアリング制御装置
３ｌ スロットル弁

代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (1)

1. 地球を周回する衛星からの情報を基に自車両の走行制御を行う車両の走行制御装置において、
   上記衛星からの情報に基づき自車位置を演算する自車位置演算手段と、
   自車進行路を推定する自車進行路推定手段と、
   自車両の走行すべき目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、
   上記自車位置と上記自車進行路と上記目標進行路とに応じて自車両の自動操舵制御と自動加減速制御の各走行制御を実行させる走行制御手段と、
   自車両の地図上における現在位置を表示する現在位置表示領域と、自車両前方の道路形状と自車両の道路上の位置の偏差状態を表示する道路上偏差状態表示領域と、上記各走行制御の作動状態を表示するアクチュエータ作動状態表示領域と、上記地球を周回する衛星からの情報を基に行う自車両の走行制御の実行状態を表示する制御状態表示領域とを一つの画面上に有する表示手段とを備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。

Images