JP2005162014A - 車線追従装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車線変更時に、上記外乱の影響により車線変更前の車線側へ自車が戻される力が働いた場合でも、変更前の車線に戻りやすくなるという問題を解決する。
【解決手段】車線変更判断手段25による車線変更判断時、車線偏差量が大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインに代え、少なくとも車線変更側方向は車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた車線変更時制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段26は、移動方向検出手段24の出力に基づいて、車線変更中の自車の移動方向が車線変更後の車線へ向かっている場合には、車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた第1の車線変更時制御ゲインを設定し、車線変更中の自車の移動方向が車線変更前の車線へ向かっている場合には、車線偏差量に対する制御ゲインが、第1の車線変更時制御ゲインよりも大きな第2の車線変更時制御ゲインを設定する。
【選択図】 図2
【解決手段】車線変更判断手段25による車線変更判断時、車線偏差量が大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインに代え、少なくとも車線変更側方向は車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた車線変更時制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段26は、移動方向検出手段24の出力に基づいて、車線変更中の自車の移動方向が車線変更後の車線へ向かっている場合には、車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた第1の車線変更時制御ゲインを設定し、車線変更中の自車の移動方向が車線変更前の車線へ向かっている場合には、車線偏差量に対する制御ゲインが、第1の車線変更時制御ゲインよりも大きな第2の車線変更時制御ゲインを設定する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、自車の前方道路の車線状態を検出し、この車線情報から、自車の走行車線内に制御目標となる目標ラインを設定して、車線追従制御を行う車線追従装置に関するものである。
このような車線追従装置は、例えば下記特許文献1に記載されている。
この従来の車線追従装置では、通常走行時には、自車の走行ラインが目標ラインから外れるほど、自車を目標ライン方向に戻す操舵反力トルクが作用し、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を行うようになっている。
一方、ドライバーの操作による車線変更時には、自車の走行ラインが目標ラインから外れても、目標ライン方向に戻す力の発生が小さく抑えられている。つまり、車線変更時にまで通常走行時と同様の操舵反力トルクがかかってしまうと、ドライバーはその制御ゲインに反したハンドル操作が要求され、滑らかな車線変更ができなくなる。よって、車線変更時に必要以上の力をドライバーに要求することなく、ドライバーの操作性を向上させようとするものである。
この従来の車線追従装置では、通常走行時には、自車の走行ラインが目標ラインから外れるほど、自車を目標ライン方向に戻す操舵反力トルクが作用し、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を行うようになっている。
一方、ドライバーの操作による車線変更時には、自車の走行ラインが目標ラインから外れても、目標ライン方向に戻す力の発生が小さく抑えられている。つまり、車線変更時にまで通常走行時と同様の操舵反力トルクがかかってしまうと、ドライバーはその制御ゲインに反したハンドル操作が要求され、滑らかな車線変更ができなくなる。よって、車線変更時に必要以上の力をドライバーに要求することなく、ドライバーの操作性を向上させようとするものである。
しかしながら、上記従来の車線追従装置にあっては、車線変更する際、路面の傾きや路面の轍、および横風等の外乱の影響によって車線変更を開始した車線変更前の車線側へ自車が戻される力が働いた場合に、両車線の境界付近の制御ゲインを通常走行時よりも低く設定しているため、変更前の車線に戻りやすくなるという問題点があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、車線変更時に、上記外乱の影響により車線変更前の車線側へ自車が戻される力が働いた場合でも、変更前の車線に戻りやすくなるという問題を解決する車線追従装置を提供することにある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、車線変更時に、上記外乱の影響により車線変更前の車線側へ自車が戻される力が働いた場合でも、変更前の車線に戻りやすくなるという問題を解決する車線追従装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の車線追従装置は、操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える自動操舵アクチュエータと、前方道路の車線状態を検出する車線情報検出手段と、車線情報検出手段の出力に基づいて、走行車線内に目標ラインを設定する目標ライン設定手段と、目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量を演算する車線偏差量演算手段と、自車が車線変更をするときであると判断する車線変更判断手段と、車線変更判断時、車線偏差量が大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインに代え、少なくとも車線変更側方向は車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた車線変更時制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、車線追従制御時、目標ラインに自車を追従させる制御指令を自動操舵アクチュエータに対し出力する車線追従制御手段と、車線偏差量演算手段の出力信号の時間変化に基づいて、自車挙動の横方向の向きを検出する移動方向検出手段とを備え、制御ゲイン設定手段は、移動方向検出手段の出力に基づいて、車線変更中の自車の移動方向が車線変更後の車線へ向かっている場合には、車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた第1の車線変更時制御ゲインを設定し、車線変更中の自車の移動方向が車線変更前の車線へ向かっている場合には、車線偏差量に対する制御ゲインが、第1の車線変更時制御ゲインよりも大きな第2の車線変更時制御ゲインを設定するという構成になっている。
本発明によれば、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を確保しながら、車線変更時におけるドライバーの操作性の向上と、外乱の影響の抑制を両立させる車線追従装置を提供することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施の形態の車線追従装置が適用された自動車用操舵系の全体システム図、図2は本実施の形態の車線追従装置の機能ブロック図、図3は本実施の形態の車線追従装置における処理の流れを示すフローチャート、図4(a)〜(d)は本実施の形態の車線追従装置における車線変更時の目標ラインの設定を説明するための図、図5は本実施の形態の車線追従装置における車線変更時の制御ゲイン設定を示す図、図6は車線変更時の他の制御ゲイン設定を示す図である。
図1において、1はステアリングホイール、2はステアリングシャフト、2aはアッパーシャフト、2bはロアシャフト、3は自在継手、4はラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス、5はサイドロッド、6はウォームホイールギヤ、7はモータ、8はウォームギヤ、9は電磁クラッチ、10は操舵角センサ、11はCCD(Charge Coupled Device)カメラ、12は車線追従コントローラ、13は自動操舵スイッチ、14は操舵トルクセンサ、15は車速センサ、16は右ウィンカスイッチ、17は左ウィンカスイッチである。
図1は、本発明の実施の形態の車線追従装置が適用された自動車用操舵系の全体システム図、図2は本実施の形態の車線追従装置の機能ブロック図、図3は本実施の形態の車線追従装置における処理の流れを示すフローチャート、図4(a)〜(d)は本実施の形態の車線追従装置における車線変更時の目標ラインの設定を説明するための図、図5は本実施の形態の車線追従装置における車線変更時の制御ゲイン設定を示す図、図6は車線変更時の他の制御ゲイン設定を示す図である。
図1において、1はステアリングホイール、2はステアリングシャフト、2aはアッパーシャフト、2bはロアシャフト、3は自在継手、4はラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス、5はサイドロッド、6はウォームホイールギヤ、7はモータ、8はウォームギヤ、9は電磁クラッチ、10は操舵角センサ、11はCCD(Charge Coupled Device)カメラ、12は車線追従コントローラ、13は自動操舵スイッチ、14は操舵トルクセンサ、15は車速センサ、16は右ウィンカスイッチ、17は左ウィンカスイッチである。
ステアリングシャフト2は、ステアリングホイール1と一体に回転するアッパーシャフト2aと、アッパーシャフト2aとは自在継手3により連結されたロアシャフト2bとで構成されている。アッパーシャフト2aの上端にステアリングホイール1が取り付けられ、ロアシャフト2bの下端に設けられたピニオン(図示されず)がラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス4内で車両左右方向に延びるサイドロッド5に螺合されている。
アッパーシャフト2aの下部には、ウォームホイールギヤ6が設けられ、これに螺合するウォームギヤ8がモータ7のモータ軸に設けられ、モータ駆動によりアッパーシャフト2aにモータ操舵トルクが与えられる。なお、モータ7には電磁クラッチ9が内蔵されている。
アッパーシャフト2aの下部には、ウォームホイールギヤ6が設けられ、これに螺合するウォームギヤ8がモータ7のモータ軸に設けられ、モータ駆動によりアッパーシャフト2aにモータ操舵トルクが与えられる。なお、モータ7には電磁クラッチ9が内蔵されている。
操舵角センサ10は、アッパーシャフト2aの上部に設けられていて、アッパーシャフト2aの回転角θを検出し、その信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の実操舵角演算部では、回転角θとステアリングギヤ比とを用いて実操舵角θdが算出される。
CCDカメラ11は、自車の進行方向の前方道路を撮影し、その映像信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の画像処理部では、CCDカメラ11からの信号に基づく前方映像を画像処理し、白線あるいはセンターラインなどの前方車線の境界線(レーンマーク)が抽出識別される。
CCDカメラ11は、自車の進行方向の前方道路を撮影し、その映像信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の画像処理部では、CCDカメラ11からの信号に基づく前方映像を画像処理し、白線あるいはセンターラインなどの前方車線の境界線(レーンマーク)が抽出識別される。
車線追従コントローラ12では、自動操舵スイッチ13による自動操舵モード選択時、自車走行状態情報と設定された目標ライン情報とに基づいて、目標ラインに自車を追従させるために必要な目標操舵角θrが算出される。そして、目標操舵角θrを得るべく、モータ7に対し制御指令(モータ電圧)を出力する車線追従制御が行われる。なお、制御による操舵状態は、検出された実操舵角θdによりフィードバックされる。
自動操舵スイッチ13は、車室内のドライバーが操作可能な位置に設けられ、ドライバーのスイッチオン操作により自動操舵モードに入る。
操舵トルクセンサ14は、アッパーシャフト2aの上部に操舵角センサ10と隣接して設けられていて、ステアリングホイール1からのドライバー入力トルクに応じた捩れ角φを検出し、その信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の実操舵トルク演算部では、捩れ角φを用いて実操舵トルクTdが算出される。
車速センサ15は、自車の車速を検出し、車線追従コントローラ12に送る。
右ウィンカスイッチ16および左ウィンカスイッチ17は、そのスイッチ信号を車線追従コントローラ12に送る。
自動操舵スイッチ13は、車室内のドライバーが操作可能な位置に設けられ、ドライバーのスイッチオン操作により自動操舵モードに入る。
操舵トルクセンサ14は、アッパーシャフト2aの上部に操舵角センサ10と隣接して設けられていて、ステアリングホイール1からのドライバー入力トルクに応じた捩れ角φを検出し、その信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の実操舵トルク演算部では、捩れ角φを用いて実操舵トルクTdが算出される。
車速センサ15は、自車の車速を検出し、車線追従コントローラ12に送る。
右ウィンカスイッチ16および左ウィンカスイッチ17は、そのスイッチ信号を車線追従コントローラ12に送る。
図2は、本実施の形態における車線追従装置を機能的に表現したものである。図2と図1に示すハードウェアとして表現したものとを対比させると、ステアリングホイール1、ステアリングシャフト2、自在継手3、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス4、サイドロッド5、ウォームホイールギヤ6、モータ7、ウォームギヤ8、電磁クラッチ9が図示しない操舵力伝達系および自動操舵アクチュエータに相当する。
そして、操舵角センサ10、CCDカメラ11、および車速センサ15が車線情報検出手段21に、車線追従コントローラ12、自動操舵スイッチ13、操舵トルクセンサ14が目標ライン設定手段22、車線偏差量演算手段23、移動方向検出手段24、制御ゲイン設定手段26、車線追従制御手段27に、右ウィンカスイッチ16および左ウィンカスイッチ17が車線変更判断手段25にそれぞれ相当する。
自動操舵アクチュエータは、操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える。車線情報検出手段21は、前方道路のレーンマークに基づいて車線状態を検出する。目標ライン設定手段22は、車線情報検出手段21からの出力に基づいて、走行車線内に制御目標となる目標ラインを設定する。車線偏差量演算手段23は、目標ライン設定手段22により設定された目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量を演算する。車線変更判断手段25は、自車が車線変更をするときであると判断する。制御ゲイン設定手段26は、車線変更判断手段25による車線変更判断時には、車線偏差量が大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインに代え、少なくとも車線変更側方向は車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた車線変更時制御ゲインを設定する。車線追従制御手段27は、車線追従制御時、設定された目標ラインに自車を追従させる制御指令を前記自動操舵アクチュエータに対し出力する。移動方向検出手段24は、車線偏差量演算手段からの出力信号の時間変化に基づいて、自車挙動の横方向の向きを検出する。そして、制御ゲイン設定手段26は、移動方向検出手段24の出力に基づいて、車線変更中の自車の移動方向が車線変更後の車線へ向かっている場合には、車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた第1の車線変更時制御ゲインを設定する。また、車線変更中の自車の移動方向が車線変更前の車線へ向かっている場合には、車線偏差量に対する制御ゲインが、第1の車線変更時制御ゲインよりも大きな第2の車線変更時制御ゲインを設定する。
そして、操舵角センサ10、CCDカメラ11、および車速センサ15が車線情報検出手段21に、車線追従コントローラ12、自動操舵スイッチ13、操舵トルクセンサ14が目標ライン設定手段22、車線偏差量演算手段23、移動方向検出手段24、制御ゲイン設定手段26、車線追従制御手段27に、右ウィンカスイッチ16および左ウィンカスイッチ17が車線変更判断手段25にそれぞれ相当する。
自動操舵アクチュエータは、操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える。車線情報検出手段21は、前方道路のレーンマークに基づいて車線状態を検出する。目標ライン設定手段22は、車線情報検出手段21からの出力に基づいて、走行車線内に制御目標となる目標ラインを設定する。車線偏差量演算手段23は、目標ライン設定手段22により設定された目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量を演算する。車線変更判断手段25は、自車が車線変更をするときであると判断する。制御ゲイン設定手段26は、車線変更判断手段25による車線変更判断時には、車線偏差量が大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインに代え、少なくとも車線変更側方向は車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた車線変更時制御ゲインを設定する。車線追従制御手段27は、車線追従制御時、設定された目標ラインに自車を追従させる制御指令を前記自動操舵アクチュエータに対し出力する。移動方向検出手段24は、車線偏差量演算手段からの出力信号の時間変化に基づいて、自車挙動の横方向の向きを検出する。そして、制御ゲイン設定手段26は、移動方向検出手段24の出力に基づいて、車線変更中の自車の移動方向が車線変更後の車線へ向かっている場合には、車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた第1の車線変更時制御ゲインを設定する。また、車線変更中の自車の移動方向が車線変更前の車線へ向かっている場合には、車線偏差量に対する制御ゲインが、第1の車線変更時制御ゲインよりも大きな第2の車線変更時制御ゲインを設定する。
次に、図3に基づき動作を説明する。
図3は、車線追従コントローラ12の車線追従制御部でドライバーの自動操舵スイッチ13のオン操作により開始される車線追従制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
まず、ステップ1(S1)において、車速Vと、実操舵角θdと、ウィンカ信号と、進行方向の前方道路を撮影するCCDカメラ11からの映像信号を処理する画像処理部からの自車走行状態情報が読み込まれ、ステップ2(S2)へ進む。
次に、ステップ2(S2)において、左右のレーンマークで区切られた、自車が走行中の車線の中央位置を目標ラインとして設定する。このときの自車走行中車線の定義を、2車線道路で左車線から右車線への車線変更中の状態を示す図4(a)〜(d)を用いて説明する。
図4において、41は自車、42は左側車線、43は右側車線、44は走行車線、45は目標ライン、Lは左側の白線、Cは中央の白線、Rは右側の白線である。
左側車線42にいる通常時は、図4(a)に示すように左右のレーンマークである白線Lと白線Cで区切られた左側車線42が走行車線44となり、白線Lと白線Cとの間の中央位置を目標ライン45として設定する。そして、左側車線42から右側車線43への車線変更時、図4(b)に示すように左側車線42と右側車線43との境界線である白線Cを、自車41の中央が踏み越すまでは左側車線42を走行車線44とする。さらに、図4(c)に示すように左側車線42と右側車線43との境界線である白線Cを、自車41の中央が超えた場合は、白線Cと白線Rとで区切られた右側車線43を走行車線44として、白線Cと白線Rとの間の中央位置を目標ライン45として設定する。最後に、図4(d)に示すように右側車線43へ車線変更が終了した場合は、右側車線43を走行車線44として、白線Cと白線Rとの間の中央位置を目標ライン45として設定する。
図3は、車線追従コントローラ12の車線追従制御部でドライバーの自動操舵スイッチ13のオン操作により開始される車線追従制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
まず、ステップ1(S1)において、車速Vと、実操舵角θdと、ウィンカ信号と、進行方向の前方道路を撮影するCCDカメラ11からの映像信号を処理する画像処理部からの自車走行状態情報が読み込まれ、ステップ2(S2)へ進む。
次に、ステップ2(S2)において、左右のレーンマークで区切られた、自車が走行中の車線の中央位置を目標ラインとして設定する。このときの自車走行中車線の定義を、2車線道路で左車線から右車線への車線変更中の状態を示す図4(a)〜(d)を用いて説明する。
図4において、41は自車、42は左側車線、43は右側車線、44は走行車線、45は目標ライン、Lは左側の白線、Cは中央の白線、Rは右側の白線である。
左側車線42にいる通常時は、図4(a)に示すように左右のレーンマークである白線Lと白線Cで区切られた左側車線42が走行車線44となり、白線Lと白線Cとの間の中央位置を目標ライン45として設定する。そして、左側車線42から右側車線43への車線変更時、図4(b)に示すように左側車線42と右側車線43との境界線である白線Cを、自車41の中央が踏み越すまでは左側車線42を走行車線44とする。さらに、図4(c)に示すように左側車線42と右側車線43との境界線である白線Cを、自車41の中央が超えた場合は、白線Cと白線Rとで区切られた右側車線43を走行車線44として、白線Cと白線Rとの間の中央位置を目標ライン45として設定する。最後に、図4(d)に示すように右側車線43へ車線変更が終了した場合は、右側車線43を走行車線44として、白線Cと白線Rとの間の中央位置を目標ライン45として設定する。
図3に戻って、ステップ3(S3)において、目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量ΔLが演算され、ステップ4(S4)へ進む。
そして、ステップ4(S4)において、ステップ3(S3)の出力値である車線偏差量ΔLの前回値からの変化量に基づいて、自車の横方向の動きが右方向であるか左方向であるかを検出して、ステップ5(S5)へ進む。
次に、ステップ5(S5)において、ウィンカ信号の有無により、自車が車線変更をするときであるかどうかが判断され、YESの時にはステップ6(S6)へ進み、NOの時にはステップ11(S11)へ進む。なお、本実施の形態においては、車線変更判断をウィンカにより行う例を示したが、舵角による例(舵角があるしきい値より大きいときには車線変更と判断する)や、トルクセンサによる例(ドライバーによる操舵トルクを検出し、その値があるしきい値より大きいときには車線変更と判断する)等としても良い。
そして、ステップ4(S4)において、ステップ3(S3)の出力値である車線偏差量ΔLの前回値からの変化量に基づいて、自車の横方向の動きが右方向であるか左方向であるかを検出して、ステップ5(S5)へ進む。
次に、ステップ5(S5)において、ウィンカ信号の有無により、自車が車線変更をするときであるかどうかが判断され、YESの時にはステップ6(S6)へ進み、NOの時にはステップ11(S11)へ進む。なお、本実施の形態においては、車線変更判断をウィンカにより行う例を示したが、舵角による例(舵角があるしきい値より大きいときには車線変更と判断する)や、トルクセンサによる例(ドライバーによる操舵トルクを検出し、その値があるしきい値より大きいときには車線変更と判断する)等としても良い。
そして、ステップ6(S6)において、車線変更判断の妥当性を判断する。具体的には、所定時間内での車線偏差量ΔLの変化量を所定値と比較する。これは、ウィンカスイッチを戻すタイミングが遅くなった場合や戻さなかった場合に、車線変更時制御ゲインが設定されたままになるのを防止するためである。所定時間内での車線偏差量ΔLの変化量が所定値以上であるかどうかが判断され、YESの時にはステップ7(S7)へ進み、NOの時にはステップ11(S11)へ進む。
次に、ステップ7(S7)において、ステップ4(S4)の結果に基づいて、自車が車線変更前の車線から車線変更後の車線へ向かっているのか、車線変更後の車線から車線変更前の車線へ向かっているのかを判定する。自車が車線変更前の車線から車線変更後の車線へ向かっている場合には、通常の車線変更の車両挙動となるので、ステップ9(S9)へ進む。一方、自車が車線変更後の車線から車線変更前の車線へ向かっている場合には、例えば路面の傾きや横風等の外乱の影響により車線変更動作に対して戻す力が働いているため、ステップ8(S8)へ進む。
ステップ8(S8)では、車線偏差量ΔLが目標ラインに対して所定値(所定距離)L0よりも大きいかどうかの判断を行う。これは、目標ラインに対して自車が所定値L0の範囲にある場合には、車線変更動作の流れでドライバーが走行位置の調整を行うことが想定されるため、意図的な戻す力が発生することを考慮したものである。車線偏差量ΔLが所定値L0よりも大きい場合にはステップ10(S10)へ進み、そうでない場合にはステップ9(S9)へ進む。
ステップ8(S8)では、車線偏差量ΔLが目標ラインに対して所定値(所定距離)L0よりも大きいかどうかの判断を行う。これは、目標ラインに対して自車が所定値L0の範囲にある場合には、車線変更動作の流れでドライバーが走行位置の調整を行うことが想定されるため、意図的な戻す力が発生することを考慮したものである。車線偏差量ΔLが所定値L0よりも大きい場合にはステップ10(S10)へ進み、そうでない場合にはステップ9(S9)へ進む。
そして、ステップ9(S9)では、車線変更側方向は車線偏差量ΔLが大きくなってもゲインの増大を抑えると共に、車速Vが低車速であるほど小さな車線変更時制御ゲインG0に設定され、ステップ12(S12)へ進む。本実施の形態においては、ゲイン変更のパラメータとして、本ステップ以降で車速Vを用いる例を示したが、他に、舵角、舵角スピード、道路曲率、横加速度、ヨーレート等をゲイン変更のパラメータとしても良い。
ステップ10(S10)では、車線変更側方向は車線偏差量ΔLが大きくなってもゲインの増大を抑えると共に、車速Vが低車速であるほど小さな車線変更時制御ゲインG2に設定され、ステップ12(S12)へ進む。
ステップ11(S11)では、ステップ5(S5)において車線変更ではないとの判断時、または、ステップ6(S6)において所定時間内での車線偏差量ΔLの変化量が所定値よりも小さいとの判断時、車線偏差量ΔLが大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインG1に設定され、ステップ12(S12)へ進む。
ステップ10(S10)では、車線変更側方向は車線偏差量ΔLが大きくなってもゲインの増大を抑えると共に、車速Vが低車速であるほど小さな車線変更時制御ゲインG2に設定され、ステップ12(S12)へ進む。
ステップ11(S11)では、ステップ5(S5)において車線変更ではないとの判断時、または、ステップ6(S6)において所定時間内での車線偏差量ΔLの変化量が所定値よりも小さいとの判断時、車線偏差量ΔLが大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインG1に設定され、ステップ12(S12)へ進む。
次にステップ12(S12)において、目標ラインに自車を追従させるために必要な目標操舵角θrが演算され、ステップ13(S13)へ進む。
そして、ステップ13(S13)において、設定された制御ゲインG0またはG1またはG2と目標操舵角θrとによりモータ電圧VM{VM=G0・f(θr)またはVM=G1・f(θr)またはVM=G2・f(θr)}が演算され、ステップ14(S14)へ進む。
最後に、ステップ14(S14)において、演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。
そして、ステップ13(S13)において、設定された制御ゲインG0またはG1またはG2と目標操舵角θrとによりモータ電圧VM{VM=G0・f(θr)またはVM=G1・f(θr)またはVM=G2・f(θr)}が演算され、ステップ14(S14)へ進む。
最後に、ステップ14(S14)において、演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。
上記のように本実施の形態においては、自動操舵スイッチ13を入れての自動操舵モードにおける車線追従制御時、車線変更をしない通常の走行状態においては、図3のフローチャートで、ステップ1(S1)→ステップ2(S2)→ステップ3(S3)→ステップ4(S4)→ステップ5(S5)→ステップ11(S11)→ステップ12(S12)→ステップ13(S13)→ステップ14(S14)へと進む流れとなる。ステップ11(S11)では、車線偏差量ΔLが大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインG1に設定される。ステップ14(S14)では、設定された制御ゲインG1と目標操舵角θrとにより演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。ここで、通常走行時制御ゲインG1は、車線偏差量ΔLが大きいほど二次特性的に増大する値で与えられる。
このように、車線変更を行わない通常走行時には、車線偏差量ΔLが大きいほどゲインが増大する通常走行時制御ゲインG1に設定されるため、走行ラインが目標ラインから外れるほど目標ライン方向に戻す力が操舵力伝達系に作用することになり、目標ラインから逸脱しない車線追従制御が確保される。
このように、車線変更を行わない通常走行時には、車線偏差量ΔLが大きいほどゲインが増大する通常走行時制御ゲインG1に設定されるため、走行ラインが目標ラインから外れるほど目標ライン方向に戻す力が操舵力伝達系に作用することになり、目標ラインから逸脱しない車線追従制御が確保される。
なお、自動操舵スイッチ13を入れての自動操舵モードにおける車線追従制御時、ドライバー操作により車線変更を行うときには、自車の挙動により設定される制御ゲインが変化する。
車線変更前の車線から車線変更後の車線へ自車が問題なく向かっている場合には、図3のフローチャートで、ステップ1(S1)→ステップ2(S2)→ステップ3(S3)→ステップ4(S4)→ステップ5(S5)→ステップ6(S6)→ステップ7(S7)→ステップ9(S9)→ステップ12(S12)→ステップ13(S13)→ステップ14(S14)へと進む流れとなる。ステップ9(S9)では、車線変更側方向は車線偏差量ΔLが大きくなってもゲインの増大を抑えると共に、車速Vが低車速であるほど小さな車線変更時制御ゲインG0に設定される。ステップ14(S14)では、車線変更側方向は制御ゲインG0と目標操舵角θrとにより、また、車線変更側と反対側方向は制御ゲインG1と目標操舵角θrにより演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。ここで、車線変更時制御ゲインG0は、図5に示すように、例えば、通常走行時制御ゲインG1に車速Vに応じた定数を加味することで、車線偏差量ΔLが大きくなっても増大が抑えられた値で与えられる。
車線変更前の車線から車線変更後の車線へ自車が問題なく向かっている場合には、図3のフローチャートで、ステップ1(S1)→ステップ2(S2)→ステップ3(S3)→ステップ4(S4)→ステップ5(S5)→ステップ6(S6)→ステップ7(S7)→ステップ9(S9)→ステップ12(S12)→ステップ13(S13)→ステップ14(S14)へと進む流れとなる。ステップ9(S9)では、車線変更側方向は車線偏差量ΔLが大きくなってもゲインの増大を抑えると共に、車速Vが低車速であるほど小さな車線変更時制御ゲインG0に設定される。ステップ14(S14)では、車線変更側方向は制御ゲインG0と目標操舵角θrとにより、また、車線変更側と反対側方向は制御ゲインG1と目標操舵角θrにより演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。ここで、車線変更時制御ゲインG0は、図5に示すように、例えば、通常走行時制御ゲインG1に車速Vに応じた定数を加味することで、車線偏差量ΔLが大きくなっても増大が抑えられた値で与えられる。
一方、路面の傾きや横風等の外乱の影響により、車線変更後の車線から車線変更前の車線へ自車が戻されるような場合には、図3のフローチャートで、ステップ1(S1)→ステップ2(S2)→ステップ3(S3)→ステップ4(S4)→ステップ5(S5)→ステップ6(S6)→ステップ7(S7)→ステップ8(S8)→ステップ10(S10)→ステップ12(S12)→ステップ13(S13)→ステップ14(S14)へと進む流れとなる。ステップ10(S10)では、車線変更側方向(紙面左側方向)は車線偏差量ΔLに対して車線変更時制御ゲインG0よりも大きなゲインとなる車線変更時制御ゲインG2に設定され、ステップ14(S14)では、車線変更側方向(紙面左側方向)は制御ゲインG2と目標操舵角θrとにより、また、車線変更側と反対側方向(紙面右側方向)は制御ゲインG1と目標操舵角θrとにより演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。ここで、車線変更時制御ゲインG2は、図5に示すように、例えば、通常走行時制御ゲインG1に車速Vに応じた定数を加味することで、車線偏差量ΔLに対する制御ゲインが、車線変更時制御ゲインG0よりも大きな値で与えられる。
また、車線変更後の目標ラインに近づいた場合は、車線変更動作の流れでドライバーが走行位置の調整を行うことが想定されるため、図6に示すように車線偏差量ΔLが所定値L0の範囲内になれば、車線変更後の車線から車線変更前の車線へ自車が戻されるような場合であっても、設定する制御ゲインは車線変更時制御ゲインG0とする。このときの処理の流れは、図3のフローチャートで、ステップ1(S1)→ステップ2(S2)→ステップ3(S3)→ステップ4(S4)→ステップ5(S5)→ステップ6(S6)→ステップ7(S7)→ステップ8(S8)→ステップ9(S9)→ステップ12(S12)→ステップ13(S13)→ステップ14(S14)へと進む流れとなる。ステップ9(S9)では、車線変更側方向は車線偏差量ΔLが大きくなってもゲインの増大を抑えると共に、車速Vが低車速であるほど小さな車線変更時制御ゲインG0に設定される。ステップ14(S14)では、車線変更側方向(紙面左側方向)は制御ゲインG0と目標操舵角θrとにより、また、車線変更側と反対側方向(紙面右側方向)は制御ゲインG1と目標操舵角θrとにより演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。
以上のように本実施の車線追従装置では、車線変更時には、車線変更前の車線から車線変更後の車線へ自車が移動している場合には、車線変更側方向は車線偏差量ΔLが大きくなってもゲインの増大を抑えた車線変更時制御ゲインG0に設定されるため、車線変更により走行ラインが目標ラインから外れても目標ライン方向に戻す力の発生が小さく抑えられ、ドライバーの操作性を向上させることができる。また、車線変更時に、路面の傾きや横風等の外乱の影響により、車線変更後の車線から車線変更前の車線へ自車が戻される場合には、車線変更時制御ゲインG0よりもゲインの大きな車線変更時制御ゲインG2に設定されるため、車線変更後の車線に自車が入った場合には外乱の影響によるドライバーの操舵力の増加が抑えられる。
また、制御ゲイン設定手段26は、車線変更後の車線での車線偏差量ΔLが所定の範囲L0内の場合には、第2の車線変更時制御ゲインG2の設定を行わない。このように自車が車線変更後の車線での目標ラインに近づいた場合には、車線変更後の車線から車線変更前の車線へ自車が戻されている場合でも、目標ラインへ戻す力を大きくせず、車線変更時制御ゲインG0に設定されるため、車線変更動作終了直前にドライバーの意思による走行位置調節時には、車線変更前の車線方向へも小さな力で動かすことが可能な車線追従装置を提供できる。
また、車線変更判断手段25は、所定時間あたりの車線偏差量の変化量が所定値以下の場合には車線変更ではないと判断する。なお、車線変更と判断されてからの継続時間が所定値以上の場合に車線変更ではないと判断してもよい。これにより車線変更が終ったにもかかわらず、車線変更の指示が出しっ放しであるとき、特定の条件のもとで車線変更ではないと判断することにより、通常走行時の制御ゲインG1に戻すことが可能な車線追従装置を提供できる。
以上のように本実施の形態においては、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を確保しながら、車線変更時におけるドライバーの操作性向上と外乱の影響の抑制を両立させることが可能である。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
また、車線変更後の目標ラインに近づいた場合は、車線変更動作の流れでドライバーが走行位置の調整を行うことが想定されるため、図6に示すように車線偏差量ΔLが所定値L0の範囲内になれば、車線変更後の車線から車線変更前の車線へ自車が戻されるような場合であっても、設定する制御ゲインは車線変更時制御ゲインG0とする。このときの処理の流れは、図3のフローチャートで、ステップ1(S1)→ステップ2(S2)→ステップ3(S3)→ステップ4(S4)→ステップ5(S5)→ステップ6(S6)→ステップ7(S7)→ステップ8(S8)→ステップ9(S9)→ステップ12(S12)→ステップ13(S13)→ステップ14(S14)へと進む流れとなる。ステップ9(S9)では、車線変更側方向は車線偏差量ΔLが大きくなってもゲインの増大を抑えると共に、車速Vが低車速であるほど小さな車線変更時制御ゲインG0に設定される。ステップ14(S14)では、車線変更側方向(紙面左側方向)は制御ゲインG0と目標操舵角θrとにより、また、車線変更側と反対側方向(紙面右側方向)は制御ゲインG1と目標操舵角θrとにより演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。
以上のように本実施の車線追従装置では、車線変更時には、車線変更前の車線から車線変更後の車線へ自車が移動している場合には、車線変更側方向は車線偏差量ΔLが大きくなってもゲインの増大を抑えた車線変更時制御ゲインG0に設定されるため、車線変更により走行ラインが目標ラインから外れても目標ライン方向に戻す力の発生が小さく抑えられ、ドライバーの操作性を向上させることができる。また、車線変更時に、路面の傾きや横風等の外乱の影響により、車線変更後の車線から車線変更前の車線へ自車が戻される場合には、車線変更時制御ゲインG0よりもゲインの大きな車線変更時制御ゲインG2に設定されるため、車線変更後の車線に自車が入った場合には外乱の影響によるドライバーの操舵力の増加が抑えられる。
また、制御ゲイン設定手段26は、車線変更後の車線での車線偏差量ΔLが所定の範囲L0内の場合には、第2の車線変更時制御ゲインG2の設定を行わない。このように自車が車線変更後の車線での目標ラインに近づいた場合には、車線変更後の車線から車線変更前の車線へ自車が戻されている場合でも、目標ラインへ戻す力を大きくせず、車線変更時制御ゲインG0に設定されるため、車線変更動作終了直前にドライバーの意思による走行位置調節時には、車線変更前の車線方向へも小さな力で動かすことが可能な車線追従装置を提供できる。
また、車線変更判断手段25は、所定時間あたりの車線偏差量の変化量が所定値以下の場合には車線変更ではないと判断する。なお、車線変更と判断されてからの継続時間が所定値以上の場合に車線変更ではないと判断してもよい。これにより車線変更が終ったにもかかわらず、車線変更の指示が出しっ放しであるとき、特定の条件のもとで車線変更ではないと判断することにより、通常走行時の制御ゲインG1に戻すことが可能な車線追従装置を提供できる。
以上のように本実施の形態においては、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を確保しながら、車線変更時におけるドライバーの操作性向上と外乱の影響の抑制を両立させることが可能である。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
1:ステアリングホイール 2:ステアリングシャフト
2a:アッパーシャフト 2b:ロアシャフト
3:自在継手
4:ラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス
5:サイドロッド 6:ウォームホイールギヤ
7:モータ 8:ウォームギヤ
9:電磁クラッチ 10:操舵角センサ
11:CCDカメラ 12:車線追従コントローラ
13:自動操舵スイッチ 14:操舵トルクセンサ
15:車速センサ 16:右ウィンカスイッチ
17:左ウィンカスイッチ
21:車線情報検出手段 22:目標ライン設定手段
23:車線偏差量演算手段 24:移動方向検出手段
25:車線変更判断手段 26:制御ゲイン設定手段
27:車線追従制御手段
41:自車 42:左側車線
43:右側車線 44:走行車線
45:目標ライン
2a:アッパーシャフト 2b:ロアシャフト
3:自在継手
4:ラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス
5:サイドロッド 6:ウォームホイールギヤ
7:モータ 8:ウォームギヤ
9:電磁クラッチ 10:操舵角センサ
11:CCDカメラ 12:車線追従コントローラ
13:自動操舵スイッチ 14:操舵トルクセンサ
15:車速センサ 16:右ウィンカスイッチ
17:左ウィンカスイッチ
21:車線情報検出手段 22:目標ライン設定手段
23:車線偏差量演算手段 24:移動方向検出手段
25:車線変更判断手段 26:制御ゲイン設定手段
27:車線追従制御手段
41:自車 42:左側車線
43:右側車線 44:走行車線
45:目標ライン
Claims (3)
- 操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える自動操舵アクチュエータと、
前方道路のレーンマークに基づいて車線状態を検出する車線情報検出手段と、
前記車線情報検出手段からの出力に基づいて、走行車線内に制御目標となる目標ラインを設定する目標ライン設定手段と、
前記目標ライン設定手段により設定された目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量を演算する車線偏差量演算手段と、
自車が車線変更をするときであると判断する車線変更判断手段と、
前記車線変更判断手段による車線変更判断時には、車線偏差量が大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインに代え、少なくとも車線変更側方向は車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた車線変更時制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、
車線追従制御時、設定された前記目標ラインに自車を追従させる制御指令を前記自動操舵アクチュエータに対し出力する車線追従制御手段と
を備えた車線追従装置において、
前記車線偏差量演算手段からの出力信号の時間変化に基づいて、自車挙動の横方向の向きを検出する移動方向検出手段を備え、
前記制御ゲイン設定手段は、前記移動方向検出手段の出力に基づいて、車線変更中の自車の移動方向が車線変更後の車線へ向かっている場合には、車線偏差量が大きくなってもゲインの増大を抑えた第1の車線変更時制御ゲインを設定し、かつ、車線変更中の自車の移動方向が車線変更前の車線へ向かっている場合には、車線偏差量に対する制御ゲインが、第1の車線変更時制御ゲインよりも大きな第2の車線変更時制御ゲインを設定することを特徴とする車線追従装置。 - 前記制御ゲイン設定手段は、
車線変更後の車線での車線偏差量が所定の範囲内の場合には、前記第2の車線変更時制御ゲインの設定を行わないことを特徴とする請求項1に記載の車線追従装置。 - 前記車線変更判断手段は、
車線変更と判断されてからの継続時間が所定値以上、または、所定時間あたりの車線偏差量の変化量が所定値以下、の少なくともいずれかの場合には車線変更ではないと判断することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車線追従装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003404089A JP2005162014A (ja) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | 車線追従装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003404089A JP2005162014A (ja) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | 車線追従装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005162014A true JP2005162014A (ja) | 2005-06-23 |
Family
ID=34727161
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003404089A Pending JP2005162014A (ja) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | 車線追従装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005162014A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009534249A (ja) * | 2006-05-12 | 2009-09-24 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 車両のステアリングにおけるドライバの支援方法および装置 |
JP2015009645A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 日産自動車株式会社 | 操舵制御装置 |
DE102015220007A1 (de) | 2014-10-16 | 2016-04-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fahrunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug und Fahrunterstützungsverfahren |
JP2019043379A (ja) * | 2017-09-01 | 2019-03-22 | 本田技研工業株式会社 | 車両制御システム、車両制御方法、及びプログラム |
-
2003
- 2003-12-03 JP JP2003404089A patent/JP2005162014A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9522700B2 (en) | 2014-10-16 | 2016-12-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Driving support apparatus for vehicle and driving support method |
DE102015220007B4 (de) | 2014-10-16 | 2022-02-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fahrunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug und Fahrunterstützungsverfahren |
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