JP2005071114A

JP2005071114A - 車両の誘導制御装置

Info

Publication number: JP2005071114A
Application number: JP2003300556A
Authority: JP
Inventors: Hajime Koyama; 哉小山
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】ＧＰＳ航法により自車両を目的地まで自動誘導するに際し、ＧＰＳ信号による自動誘導が可能か否かを事前に把握し、自動誘導制御が途中で途切れてしまう等の不都合が生じないようにする。
【解決手段】運転者が目的地を入力すると(S1)、地図情報に基づいて目的地までの目標進行路を設定し(S2)、又ＧＰＳ衛星１の配置情報を提供するＧＰＳ予報を読込む(S3)。そして目的地までの全目標進行路とＧＰＳ予報に基づいて算出した各ＧＰＳ衛星の配置データとを照合し、自車位置の測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉のできないエリアがあるか否かを調べ(S4)、全目標進行路上で捕捉可能な場合は自動誘導モードを設定し(S5)、全目標進行路上の一部或いは全部で捕捉困難な場合は手動モードを設定する(S6)。その結果、自動誘導モードが設定された場合は全目標進行路において自動誘導が可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System)航法を用いて自車両を自動誘導する車両の誘導制御装置に関する。

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航法が、ナビゲーション装置において広く用いられており、ＧＰＳ衛星からの信号（以下「ＧＰＳ信号」と称する）で検出した自車位置情報を基に、自車両を目的地まで自動誘導する装置が種々提案され、実用化されている。

例えば、特開２００３−２６０１７号公報には、ＧＰＳ衛星からの情報を基に自車位置を検出し、走行目標である目標軌跡を演算し、操舵周波数応答に依存して前方注視距離位置を演算する。そして、自車進行方向の方角で、前方注視距離位置での自車両と目標軌跡との前方横位置偏差を演算し、現在位置での自車両と目標軌跡との現在横位置偏差を演算し、現在横位置偏差と前方横位置偏差とに基づき、自車両が目標軌跡に追従する操舵を行うための目標舵角変化量を演算し、演算された目標ハンドル角変化量を得る指令値によりステアリングのハンドル角を制御する誘導制御装置が開示されている。
特開２００３−２６０１７号公報

ところで、自車位置を測位するには、３個以上（通常は４個）のＧＰＳ衛星を補足し、そこからのＧＰＳ信号を受信する必要がある。しかし、自車両の移動位置によっては、測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉できないエリアが存在する場合がある。このようなエリアではＧＰＳ航法による自動誘導を行うことができない。

このようなエリアが予め特定されていれば、自車両の自動誘導が可能がどうかを事前に把握することができる。しかし、各ＧＰＳ衛星は特定の軌道上をそれぞれ分散して周回しているため、ＧＰＳ衛星からの信号を受信できない、或いは受信し難いエリアは変化しており、事前に特定することは困難である。

その結果、ＧＰＳ航法を利用して自車両を目的地まで自動誘導する場合、ＧＰＳ衛星の配置によっては、走行中において自車両を正確に自動誘導することが困難となる場合が生じる。このような場合において、搭乗者は制御の変化に対して不安感を抱くことがあり、特に、自動誘導においては、搭乗者の意志で車両が操作されていないため尚更不安感を抱きやすため、このような不安感を取り除くことが望まれる。

更には、クルーズコントロール装置を備えた車両においては、このクルーズコントロールと上述の自動誘導との切換を搭乗者（又は運転者）が操作する構成とした場合には、その操作がわずらわしいという問題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑み、ＧＰＳ信号による自動誘導が可能か否かを事前に把握し、これに基づいて車両の誘導制御を行う誘導制御装置を提供することを目的とする。

又、ＧＰＳ信号による自動誘導の可否について搭乗者に知らせることで、自動誘導において搭乗者が感じる不安感を取り除くことのできる車両の誘導制御装置を提供することを目的とする。

更には、クルーズコントロール装置を備えた車両においては、このクルーズコントロールと上述の自動誘導との切換を簡単に行うことができて操作性の良い車両の誘導制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明による車両の誘導制御装置は、目的地の入力により地図情報に基づき自車位置から該目的地まで目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、設定された上記目標路とＧＰＳ衛星の配置情報とに基づき該ＧＰＳ衛星を捕捉不能或いは捕捉困難なエリアが存在するか否かを調べるＧＰＳ捕捉可能エリア判定手段と、上記ＧＰＳ捕捉可能エリア判定手段で上記ＧＰＳ衛星を捕捉不能或いは捕捉困難と判定した場合又は判定されるエリアでは、運転者が車両の操作を行う手動モードを実行し、或いは該ＧＰＳ衛星を捕捉可能と判定した場合又は判定されるエリアでは該ＧＰＳ衛星からの測位データに基づいて車両を自動誘導する自動誘導モードを実行する走行モード設定手段とを備えることを特徴とする。

又、クルーズコントロール装置を備えた車両においては、これを起動させた状態において、ＧＰＳ衛星の捕捉状態に応じてクルーズコントロールと自動誘導とを切換えることを特徴とする。

更には、上記ＧＰＳ捕捉不能或いは捕捉困難なエリアに関する情報については、外部から提供されるＧＰＳ予報データに基づいて設定する。

本発明によれば、ＧＰＳ信号による自動誘導が可能か否かを事前に把握し、これに基づいて制御モードを設定するため、ＧＰＳ衛星の配置によって生じる走行中における自車両の正確な自動誘導が困難となることを防止することが出来る等の効果を奏することができる。

又、このクルーズコントロールと自動誘導との切換を自動で行うことができ、良好な操作性を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１に誘導制御装置の概略構成図を示す。

同図に示すように、本形態では、ＧＰＳ航法の１つであるＤＧＰＳ（Differential ＧＰＳ）方式、或いはＲＴＫ−ＧＰＳ（Real Time Kinematic−ＧＰＳ）方式を用いて誘導制御を行う。

ＤＧＰＳ方式では、地球上での正確な位置が明らかな基準局で計測したＧＰＳ衛星１の実際の位置と、ＧＰＳ衛星１から送信される位置情報とのずれを補正データとして送信することで、自車両３では、この補正データに基づいてＧＰＳ衛星１からの信号により計測した結果を補正して、自車位置を測位するものである。

一方、ＲＴＫ−ＧＰＳ方式は、ＤＧＰＳ方式と同様に既知の固定点に設置された基準局２において受信した複数のＧＰＳ衛星１からの搬送波位相データを自車両３にて受信し、これを自車両３自身が受信した位相データと比較演算することにより、位置情報の誤差を補正して、自車位置を測位するものである。尚、ＧＰＳ航法を用いた自動誘導制御については、前述した特開２００３−２６０１７号公報等で既に知られているため、ここでは説明を省略する。

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、主にＧＰＳアンテナ２ａ、ＧＰＳ受信機２ｂ、無線機２ｃを備えている。基準局２は、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。

自車両３には、ＧＰＳアンテナ３ａ、自車位置検出機能を有するＧＰＳ受信機３ｂ、無線機３ｃ、制御部としての制御装置３ｄが搭載されており、無線機３ｃで受信した基準局２からの誤差補正量、疑似距離補正量、座標値等の各種データや、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で、自車位置（座標値）を測位する。

制御装置３ｄは、図示しないシリアル−ＣＡＮ変換器等を介してＧＰＳ受信機３ｂに接続されて、ＧＰＳ受信機３ｂからの現在位置情報が入力される。更に、制御装置３ｄには、自車速を検出する車速センサ３ｅ、実際のハンドル角を検出するハンドル角センサ３ｆ等の各センサ類、走行スイッチとしてのクルーズコントロールスイッチ（以下「クルコンスイッチ」と略称）３ｇ、及びパワーステアリング（図示せず）を動作させる電動パワーステアリング制御装置３ｋ等が接続されている。

制御装置３ｄはクルーズコントロール機能と自動誘導機能とを備えている。クルーズコントロール機能は、運転者が設定した目標車速を維持するように走行制御を行うもので、運転者が目標車速を設定した後、クルコンスイッチ３ｇをＯＮすると、設定した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、スロットル弁３ｍの開度を調整して車速を制御する。又、車速が目標車速を大きく超えたときは、ブレーキ制御装置３ｊに信号を出力してブレーキを自動的に作動させる。

その際、車体前部に搭載されているレーダ装置やＣＣＤカメラを代表とするステレオカメラ等の前方監視装置（図示せず）からの信号に基づいて自車前方に存在する先行車を含む立体物を検出し、自車前方に先行車が存在しないときは、目標車速を維持する定速走行制御を行い、先行車を検出したときは、車速に応じて先行車との安全車間距離を設定し、この安全車間距離を維持した状態で先行車に追従する追従走行制御を行う。

尚、車両の前後方向の走行制御を行うクルーズコントロールについては、本出願人が先に提出した特開２００１−８８５７５号公報等で、既に知られている技術であるため、ここでは説明を省略する。

又、自動誘導機能は、運転者が設定した目的地までの最適なコース（目標進行路）を設定し、自車両３が目標進行路に沿って走行するようにステアリングの舵角を設定し、対応する駆動信号を電動パワーステアリング制御装置３ｋに出力して、自車両３の横方向制御である自動操舵制御を行う。

目標進行路は、図示しない記憶手段に記憶されている地図情報に基づいて設定される。尚、記憶手段としてはハードディスク、ＣＤ、ＤＶＤ等がある。

運転者が図示しない操作スイッチを操作して目的地を入力すると、制御装置３ｄに備えられている目標進行路設定機能が記憶手段に記憶されている地図情報を読み込み、現在の自車位置と、自車位置から目的地までの目標進行路（ノード列で与えられる）を設定し、ダッシュボード上等に設けられている液晶ディスプレイ３ｈに表示する。

図２に本形態で採用する液晶ディスプレイ３ｈの表示例を示す。
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の現在位置が目標進行路上に点で示される。尚、図面上方が常に進行方向に設定されている。

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ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂが設けられており、ＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂは、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。

又、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、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、ＧＰＳ衛星１の捕捉状態に応じて表示色が変化する。本形態では、測位に必要なＧＰＳ衛星１の捕捉状態が良好な場合は緑色、ＧＰＳ衛星１を捕捉できず待機状態にあるときは黄色が表示される。又、自動誘導制御が中止されているときは赤色に表示される。

道路上偏差状態表示領域には、自車両３が進行している道路形状が表示されると共に、道路に対する自車両３の左右方向の位置が表示される。尚、道路上には、地図データ中に設けられている各ノードが表示される。

又、目的地までの目標進行路が設定されると、ＧＰＳ予報から各ＧＰＳ衛星１の配置情報を取得し、目的地までの全目標進行路をエリア毎に照合し、自車位置の測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉することのできないエリアが存在するか否かを調べ、その結果を液晶ディスプレイ３ｈの、例えばＧＰＳ測位・システム状態表示領域ＡとＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂとの少なくとも一方に表示する。

以下、制御装置３ｄで処理される自動誘導機能について、図３、図４のフローチャートに従って説明する。運転者がイグニッションスイッチをＯＮすると、図３に示す走行モード設定ルーチン、及び図４に示す制御モード設定ルーチンが待機状態となる。

図３の走行モード設定ルーチンでは、ステップＳ１で運転者等が図示しない操作スイッチを操作して目的地を入力すると、ステップＳ２で、入力された目的地に基づき地図情報を参照して、自車位置から目的地までの目標進行路（ノード列で与えられる）を設定する。

次いで、ステップＳ３へ進み、各ＧＰＳ衛星１の配置情報（方位、高度、衛星の状況、飛行経路等）を提供するＧＰＳ予報を読込む。ＧＰＳ予報は、例えば無線機３ｃ或いは制御装置３ｄに接続する携帯端末（図示せず）からインターネットを介して、テレマティクス（telematics）サービスにアクセスして提供を受ける。尚、テレマティクスサービスとは、ＧＰＳ、携帯端末、インターネット等を統合的に利用して様々なサービスを提供するシステムの総称である。この場合には、膨大なＧＰＳ衛星１の配置情報に関する情報を車載せずに、情報提供を受けることが出来る。

次いで、ステップＳ４へ進み、ＧＰＳ予報に基づいて算出した現在の各ＧＰＳ衛星１の配置データと目的地までの全目標進行路とを照合し、自車位置の測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉のできない、或いは捕捉し難いエリアがあるか否かを調べる。

そして、全目標進行路において自車位置の測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉できる場合は、ステップＳ５へ進み、自動誘導モードを設定してルーチンを抜ける。

一方、全目標進行路の一部或いは全部において、自車位置の測位に必要な数のＧＰＳ衛星を捕捉のできない、或いは捕捉し難いエリアがある場合は、ステップＳ６へ分岐し、運転者が自らハンドル操作を行う手動モードを設定してルーチンを終了する。

このように、走行モード設定ルーチンは、運転者等が目的地を入力する都度に実行される。尚、ステップＳ５で自動誘導モードが設定され、或いはステップＳ６で手動モードが設定された場合、その旨が液晶ディスプレイ３ｈの、例えばＧＰＳ測位・システム状態表示領域ＡとＧＰＳ測位・システム状態表示領域Ｂとの少なくとも一方に表示される。例えば、自動誘導モードが設定された場合は緑色に点灯され、又、手動モードが設定された場合は黄色に点灯される。

一方、図４の制御モード設定ルーチンでは、ステップＳ１１で、クルコンスイッチ３ｇがＯＮか否かを調べ、ＯＦＦののときは待機状態を維持する。

そして、運転者がクルコンスイッチ３ｇをＯＮすると、ステップＳ１２へ進み、図３に示す走行モード設定ルーチンで設定した走行モードを参照して、設定されている走行モードが自動誘導モードか手動モードかを調べる。

そして、自動誘導モードのときは、ステップＳ１３へ進み、自動誘導制御を実行して、ルーチンを抜ける。自動誘導制御が行われると、上述したようにＤＧＰＳ方式、或いはＲＴＫ−ＧＰＳ方式によるＧＰＳ航法を実行して、自車両３を目的地まで自動誘導する。

一方、ステップＳ１２で、走行モードが手動モードに設定されていると判定したときは、ステップＳ１４へ分岐し、前述したクルーズコントロールによる走行制御を実行してルーチンを抜ける。

この場合、図３のフローチャートに示すように、既に目標進行路が設定されているため、運転者は液晶ディスプレイ３ｈに表示された道路案内に従い、自ら車両を操縦する（又は、ハンドルを操作する）ナビゲーション走行を行うことができる。

尚、クルーズコントロールは、ナビゲーションシステムを利用しない場合も動作させることができる。すなわち、図３の走行モード設定ルーチンを待機状態にしたまま、図４の制御モード設定ルーチンを起動させた場合は、ステップＳ１２において自動誘導モードが設定されていないと判定されるため、ステップＳ１４のクルーズコントロールが実行される。

このように、本形態では、現在の自車位置から目的地迄の目標進行路が設定された場合、ＧＰＳ予報から各ＧＰＳ衛星１の配置情報を取得して、目的地までの全目標進行路と各ＧＰＳ衛星１の配置情報とを照合し、測位に必要な数のＧＰＳ衛星１を目標進行路の全エリアにおいて捕捉することができるか否かを調べ、捕捉することができない、或いは捕捉し難いエリアが存在する場合は、自動誘導モードをキャンセルするようにしたので、自動誘導モードでの走行中に、手動モードに切り替わってしまうことを防止できる。換言すれば、自動誘導モードが設定された場合は、目的地に到達するまで途切れることなく自動誘導を行うことができるため、運転者に安心感を与えることができる。

尚、本形態ではＧＰＳ衛星の捕捉が全目標進行路に対して行われ、走行中において自動誘導モードから手動モードに切り替わるのを防止することで搭乗者に安心感を与えているが、本発明はこの構成に限定されない。すなわち、ＧＰＳ衛星の捕捉が可能なエリアにおいては自動誘導を行う構成とし、これを捕捉不可能又は捕捉困難とされるエリアにおいて手動モードに切換える構成としても良い。この場合には、搭乗者に対して自動誘導モードから手動モードへの切換制御が行われることを予め知らせておき、又、切換時においても、切換制御の実施前から予め知らせる構成とする。このような構成とすることで搭乗者に対して安心感を与えることが可能である。

又、自動誘導制御とクルーズコントロールとを一つのクルコンスイッチ３ｇに集約し、クルコンスイッチ３ｇをＯＮしたとき、ＧＰＳ衛星１を利用した自動誘導が可能な場合は、自動誘導制御を自動的に実行するようにしたので、自動誘導が可能か否かに拘わらず、常に１つのスイッチで、走行制御をＯＮ／ＯＦＦすることができ、操作性が良い。

車両の誘導制御装置の概略構成図液晶ディスプレイの表示例を示す説明図走行モード設定ルーチンを示すフローチャート制御モード設定ルーチンを示すフローチャート

符号の説明

１ＧＰＳ衛星
２基準局
３自車両
３ｃ無線機
３ｄ制御装置
３ｇクルコンスイッチ
３ｈ液晶ディスプレイ

代理人弁理士伊藤進

Claims

目的地の入力により地図情報に基づき自車位置から該目的地まで目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、
設定された上記目標路とＧＰＳ衛星の配置情報とに基づき該ＧＰＳ衛星を捕捉不能或いは捕捉困難なエリアが存在するか否かを調べるＧＰＳ捕捉可能エリア判定手段と、
上記ＧＰＳ捕捉可能エリア判定手段で上記ＧＰＳ衛星を捕捉不能或いは捕捉困難と判定した場合又は判定されるエリアでは、運転者が車両の操作を行う手動モードを実行し、或いは該ＧＰＳ衛星を捕捉可能と判定した場合又は判定されるエリアでは該ＧＰＳ衛星からの測位データに基づいて車両を自動誘導する自動誘導モードを実行する走行モード設定手段と
を備えることを特徴とする車両の誘導制御装置。
上記走行モード設定手段で設定した自動誘導モードを実行させる走行スイッチが、クルーズコントロールを起動させるクルーズコントロールスイッチであることを特徴とする請求項１記載の車両の誘導制御装置。
上記クルーズコントロールを起動させた状態において、上記ＧＰＳ衛星の捕捉状態に応じて上記クルーズコントロールと上記自動誘導とを切換えることを特徴とする請求項２記載の車両の誘導制御装置。
上記ＧＰＳ衛星を捕捉不能或いは捕捉困難なエリアに関する情報については、外部から提供されるＧＰＳ予報データに基づいて設定することを特徴とする請求項１記載の車両の誘導制御装置。