JP2006248444A - Travel controller and travel control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行中の車輌が受ける横風を検出して操舵角の自動制御を行う技術に関する。 The present invention relates to a technique for automatically controlling a steering angle by detecting a cross wind received by a traveling vehicle.
安全なそして安定した走行を行うための車輌の走行制御システムが知られている。例えば、CCDカメラによって道路の白線を認識しながら、走行を自動制御するシステムが特許文献1に記載されている。また、道路に埋め込まれた位置マーカーを検出し、道路上における車輌の横位置を算出し、車線逸脱防止等に役立たせる技術が特許文献2に記載されている。 2. Description of the Related Art A vehicle travel control system for performing safe and stable travel is known. For example, Patent Document 1 discloses a system that automatically controls traveling while recognizing a white line on a road with a CCD camera. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a technique that detects a position marker embedded in a road, calculates a lateral position of the vehicle on the road, and helps to prevent lane departure.
また、道路に埋め込まれた磁気マーカーを利用して道路上における基準線に沿った操舵を行う技術として、車輌がトレースすべき軌跡を車幅方向に変動させ、道路への負担を軽減し、それにより轍の形成を防止する技術が特許文献3に記載されている。また、GPS情報を利用して、道路上における車輌位置関係等を把握し、速度制御や車間距離の制御を行う技術について特許文献4に記載されている。 In addition, as a technique for steering along the reference line on the road using magnetic markers embedded in the road, the trajectory to be traced by the vehicle is changed in the vehicle width direction to reduce the burden on the road. Patent Document 3 describes a technique for preventing the formation of wrinkles. Further, Patent Document 4 describes a technique for grasping a vehicle positional relationship on a road by using GPS information and performing speed control and inter-vehicle distance control.
また、走行中に横風を受けた際に、加減速の状態を自動制御し、車輌挙動が不安定にならないようにする技術が特許文献5に記載されている。また、居眠り運転警報装置において、環境の変化に対する運転者の状態を判断し、居眠りと判断された場合に、警報を発する構成が特許文献6に記載されている。また特許文献6には、外乱を検出する手段として、横風センサが記載され、各種のセンシング情報を用いた自動走行モードについて記載されている。 Patent Document 5 describes a technique for automatically controlling the acceleration / deceleration state when a crosswind is received during traveling so that the vehicle behavior does not become unstable. Further, Patent Document 6 describes a configuration in which, in a dozing driving alarm device, a driver's state with respect to environmental changes is determined, and an alarm is issued when it is determined that the driver is dozing. Patent Document 6 describes a crosswind sensor as means for detecting a disturbance, and describes an automatic travel mode using various types of sensing information.
走行中の車輌がトンネルから出た直後や河川橋を通過する際などにおいて、突然横風を受けて車輌の走行ラインがずれることはよく知られている。安全に車輌を走行させるためには、突然横風を受けて走行ラインがずれたとしても、そのズレを瞬時に認知する集中度と、短い時間内でズレを補正して走行ラインを維持する反射能力を伴った操舵技能とが求められる。またこの理由のため、特に高速道路を走行する車輌の運転者は、過度の緊張を強いられることも知られている。 It is well known that the traveling line of a vehicle is shifted suddenly due to a crosswind immediately after the traveling vehicle exits the tunnel or passes through a river bridge. In order to drive the vehicle safely, even if the driving line is shifted suddenly due to crosswinds, the degree of concentration that instantly recognizes the deviation, and the reflection ability to maintain the driving line by correcting the deviation within a short time Steering skills accompanied with For this reason, it is also known that a driver of a vehicle traveling on a highway is forced to be overtensioned.
さらに、安全な車輌の走行に加えて快適に車輌を走行させるためには、走行する道路の環境を道路標識などによって表示し、それに基づいて横風を予知する能力も運転者には必要とされる。例えば、突然横風を受けても走行ラインのズレ量を最小限に抑えるために、認知能力、反射能力および操舵技能が必要であり、さらにそれに加えて、予知能力や経験に基づいた操舵角調整技能も求められることになる。 Furthermore, in order to drive a vehicle comfortably in addition to driving a safe vehicle, the driver is also required to have the ability to display the environment of the road on which the vehicle is driven by road signs and to predict crosswinds based on it. . For example, cognitive ability, reflex ability, and steering skills are required to minimize the amount of deviation in the running line even when sudden crosswinds occur, and in addition, steering angle adjustment skills based on prediction ability and experience Will also be required.
上述した従来技術は、運転者の操舵をアシストしたり、車輌の走行が自動で制御されたりする技術において、安全で快適な走行を実現するための制御に関する技術であるが、走行中の車輌が突然横風を受けた際における適切な操舵制御という点では十分なものではなかった。例えば、特許文献6には、自動運転において、外乱として横風をセンシングする点が記載されているが、横風の情報をどのように処理し、それを自動運転に生かすのかについては明らかにされていない。 The above-described conventional technology is a technology related to control for realizing safe and comfortable driving in a technology that assists the steering of the driver or automatically controls the driving of the vehicle. In terms of proper steering control when sudden crosswinds were received, it was not sufficient. For example, Patent Document 6 describes a point in which crosswind is sensed as disturbance in automatic driving, but it is not clarified how to process crosswind information and use it in automatic driving. .
そこで、本発明は、車輌の操舵が自動制御される走行において、車輌が突然横風を受けた際に、車輌の走行ラインのズレを低減できる高い操舵精度を備えた制御を行う技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a technique for performing control with high steering accuracy that can reduce deviation of a travel line of a vehicle when the vehicle is suddenly subjected to a crosswind in traveling in which the steering of the vehicle is automatically controlled. With the goal.
本発明の走行制御装置は、道路上に配置されたマーカーを検出し、マーカー情報を出力する走行位置監視手段と、前記マーカー情報に基づいて基準走行ラインを算出する基準走行ライン算出手段と、車体に対する横風を検出する横風検出手段と、前記横風の影響を受けた予想走行ラインを算出する予想走行ライン算出手段と、前記基準走行ラインと前記予想走行ラインとを比較し、予想走行ラインの基準走行ラインからのズレ量を算出するズレ量算出手段と、前記ズレ量を所定の値以下にするための操舵角を算出する操舵角算出手段とを備えることを特徴とする。 A travel control device according to the present invention includes a travel position monitoring unit that detects markers placed on a road and outputs marker information, a reference travel line calculation unit that calculates a reference travel line based on the marker information, and a vehicle body A crosswind detecting means for detecting a crosswind against the wind, an expected travel line calculating means for calculating an expected travel line affected by the crosswind, the reference travel line and the predicted travel line are compared, and a reference travel of the expected travel line A shift amount calculating means for calculating a shift amount from the line and a steering angle calculating means for calculating a steering angle for making the shift amount equal to or less than a predetermined value are provided.
本発明において、基準走行ラインは、道路上の白線等のマーカー情報から取得される車両が進むべき未来走行経路、およびこの経路を必要に応じて所定量だけ車幅方向に平行移動させた走行ラインとして定義される。 In the present invention, the reference travel line is a future travel route on which the vehicle travels, which is acquired from marker information such as a white line on the road, and a travel line obtained by translating this route in the vehicle width direction by a predetermined amount as necessary. Is defined as
上記の発明によれば、道路上の白線等のマーカー情報から車輌が進むべき未来走行経路である基準走行ラインが算出され、さらに横風を検出した際に、その影響を受けた予想走行ラインが算出される。そして、この2つの走行ラインを比較することで、2つの走行ライン間のズレ量を算出する。そして、このズレ量が所定の値以下になるように操舵角を算出する。この操舵角の操舵制御を行うことで、横風を検出した時に、その影響が車輌の走行に完全に及ぶ早い段階(あるいは、横風の影響があったとしてもできだけ早い段階)で操舵制御が行われ、横風による車輌の不安定な挙動が抑制される。 According to the above invention, the reference travel line that is the future travel route on which the vehicle should travel is calculated from the marker information such as the white line on the road, and when the crosswind is detected, the expected travel line that is affected is calculated. Is done. Then, the amount of deviation between the two travel lines is calculated by comparing the two travel lines. Then, the steering angle is calculated so that the deviation amount is equal to or less than a predetermined value. By performing the steering control of the steering angle, the steering control is performed at an early stage (or as early as possible even if there is an influence of the cross wind) when the cross wind is detected. Therefore, the unstable behavior of the vehicle due to crosswind is suppressed.
また、基準走行ラインを道路に配置されたマーカーを検出することで取得するので、例えば道路がカーブしていたり、曲がりくねっていたりしても、常に車輌が進むべき未来進路を基準として、横風の影響を考慮した操舵角の制御を行うことができる。 In addition, since the reference driving line is acquired by detecting markers placed on the road, the influence of crosswinds is always based on the future course that the vehicle should always travel even if the road is curved or winding. The steering angle can be controlled in consideration of the above.
また、この方法は、進むべき進路をマーカーの検出により常に確認できるので、突風や強弱の激しい横風を受けた様な場合に、進むべき進路を見失うようなことがなく、常に基準を明確にした制御を行うことができる。 In addition, this method can always confirm the course to go by detecting the marker, so in the event of a strong gust of wind or strong crosswind, there is no loss of sight of the course to go on, and the criteria have always been clarified. Control can be performed.
予想走行ラインの基準走行ラインからのズレ量としては、2つのラインの間のなす角度、ライン間の距離、その他2つのラインが一致しないことを定量的に評価できる量を採用することができる。 As an amount of deviation of the predicted travel line from the reference travel line, an angle between the two lines, a distance between the lines, and an amount that can quantitatively evaluate that the two lines do not match can be employed.
マーカー情報としては、マーカーを検出した信号を処理することで、マーカーによって示されるライン(例えば、従来のセンターライン等の白線によって表されるラインに相当する)に関する情報のこという。このマーカー情報からは、例えば道路のセンターラインの位置と車輌(本発明を利用したシステムを搭載した車輌)との相対位置関係を算出することができる。 The marker information refers to information on a line (for example, a line represented by a white line such as a conventional center line) indicated by the marker by processing a signal in which the marker is detected. From this marker information, for example, the relative positional relationship between the position of the center line of the road and the vehicle (vehicle equipped with the system using the present invention) can be calculated.
横風検出手段としては、受風体が風を受けて傾くことを歪ゲージにより検出し、その検出信号から、風向と風力を算出する構成を挙げることができる。 As the cross wind detecting means, there can be mentioned a configuration in which the wind receiving body detects that the wind receiving body is tilted by a strain gauge and calculates the wind direction and the wind force from the detection signal.
本発明の走行制御装置において、予想走行ライン算出手段は、実際の走行ラインの基準走行ラインからのズレを加味した計算を行う制御を行うことは好ましい。この態様によれば、横風以外の要因によって車輌が基準走行ラインから外れている状態が、定量的に把握され、その影響が予想走行ラインの算出結果に反映される。そのため、横風以外の影響により、車輌の進行方向が基準進行ラインから逸れてしまってゆくような状況において、自動的に操舵角の補正が行われ、その逸れ具合が修正される。 In the travel control device of the present invention, it is preferable that the predicted travel line calculation means performs control to perform calculation in consideration of the deviation of the actual travel line from the reference travel line. According to this aspect, the state in which the vehicle deviates from the reference travel line due to factors other than crosswind is quantitatively grasped, and the influence is reflected in the calculation result of the predicted travel line. Therefore, in a situation where the traveling direction of the vehicle deviates from the reference traveling line due to the influence other than the crosswind, the steering angle is automatically corrected and the deviation is corrected.
本発明の走行制御装置において、横風検出手段は、車輌の前部に取り付けられることは好ましい。本発明は、横風によって実際に車輌の動きに影響が出た後に、制御を行うのではなく、横風を検出した時点で処理を開始する。この作用を効果的に得るためには、横風が最初に衝突する車輌の部分に横風検出手段を備えることが重要となる。横風検出手段を車輌の前部に取り付けることで、この好ましい状態を実現することができる。 In the travel control device of the present invention, it is preferable that the cross wind detecting means is attached to the front portion of the vehicle. In the present invention, after the crosswind actually affects the movement of the vehicle, the control is not performed, but the process is started when the crosswind is detected. In order to effectively obtain this action, it is important to provide a cross wind detecting means in the portion of the vehicle where the cross wind first collides. This preferred state can be realized by attaching the cross wind detecting means to the front part of the vehicle.
本発明の走行制御装置におけるマーカーとしては、道路上に描かれた白線、または道路に配置された磁気マーカーを挙げることができる。白線をマーカーとした場合、CCDカメラ等の撮像装置を用いて白線を撮像し、画像処理により走行ラインを検出する例を挙げることができる。 Examples of the marker in the travel control device of the present invention include a white line drawn on the road or a magnetic marker arranged on the road. When the white line is used as a marker, an example can be given in which a white line is imaged using an imaging device such as a CCD camera, and a travel line is detected by image processing.
磁気マーカーとしては、所定の間隔をおいて道路上に(あるいは道路中に埋没させて)配置された磁石による構成を挙げることができる。この場合、走行位置監視手段は、磁石の磁気を検出することで、マーカー情報を検出する。マーカーとしては、道路上の適当な模様表示、特殊な塗料による表示、ICカードに用いられているような電磁波に反応する装置等を挙げることができる。走行位置監視手段は、マーカーの態様に応じて、情報(例えば、画像情報や磁気情報)を検出できるようにすればよい。 As a magnetic marker, the structure by the magnet arrange | positioned on the road (or buried in the road) at predetermined intervals can be mentioned. In this case, the traveling position monitoring means detects the marker information by detecting the magnetism of the magnet. Examples of the marker include an appropriate pattern display on the road, a display with a special paint, and a device that reacts to electromagnetic waves as used in an IC card. The traveling position monitoring means may detect information (for example, image information or magnetic information) according to the marker mode.
本発明の走行制御装置の仕組みは、走行制御方法として把握することもできる。すなわち、本発明の走行制御方法は、道路上に配置されたマーカーを検出し、マーカー情報を得るマーカー情報取得ステップと、前記マーカー情報に基づいて基準走行ラインを算出する基準走行ライン算出ステップと、車体に対する横風を検出する横風検出ステップと、前記横風の影響を受けた予想走行ラインを算出する予想走行ライン算出ステップと、前記基準走行ラインと前記予想走行ラインとを比較し、予想走行ラインの基準走行ラインからのズレ量を算出するズレ量算出ステップと、前記ズレ量を所定の値以下にするための操舵角を算出する操舵角算出ステップとを備えることを特徴とする。 The mechanism of the traveling control device of the present invention can also be grasped as a traveling control method. That is, the travel control method of the present invention detects a marker placed on the road, obtains marker information, a marker information acquisition step, a reference travel line calculation step that calculates a reference travel line based on the marker information, A crosswind detection step for detecting a crosswind with respect to the vehicle body, a predicted travel line calculation step for calculating an expected travel line affected by the crosswind, and the reference travel line and the predicted travel line are compared, and a reference for the predicted travel line A deviation amount calculating step for calculating a deviation amount from the travel line, and a steering angle calculating step for calculating a steering angle for making the deviation amount equal to or less than a predetermined value are provided.
本発明によれば、道路に配置されたマーカーに基づいて算出した基準走行ラインを基準として、これと、横風の影響の結果生じることが予想される予想走行ラインとを比較する。そして、基準走行ラインと予想走行ラインとのズレが解消されるように操舵角を調整する。このため、常に走行している道に沿った基準走行ラインを補正の基準とすることができる。こうして、横風を受けた際に、その影響を軽減できる適切な制御を提供することができる。 According to the present invention, a reference travel line calculated based on a marker arranged on a road is used as a reference, and this is compared with an expected travel line expected to be generated as a result of the influence of crosswind. Then, the steering angle is adjusted so that the deviation between the reference travel line and the expected travel line is eliminated. For this reason, the reference | standard driving | running line along the road which is always drive | working can be made into the reference | standard of correction | amendment. In this way, it is possible to provide appropriate control that can reduce the influence of a crosswind.
(1) 実施形態の構成
図1は、発明を利用した走行制御装置の概要を示すブロック図である。図1に示す走行制御装置100は、車輌中央処理ユニット101、風向・風力センサ102、風向・風力演算ユニット103、操舵角制御ユニット104、操舵角制御モータ105、および走行位置監視ユニット106を備えている。
(1) Configuration of Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a travel control device using the invention. A
車輌中央処理ユニット101は、後述する処理手順を実行する機能を備える。車輌中央処理ユニット101は、CPU、ROM、RAM、他のユニットとの間で情報のやり取りを行うためのインターフェース等を含んでいる。ROMには、後述する処理の制御プログラム、制御を行うのに際して必要となる各種のデータや計算式等が記憶されている。RAMは、後述する処理を行にデータを一時的に保持する機能その他を有している。
The vehicle
風向・風力センサ102は、車体に当たる風の向きとその風力とを検出するセンサである。風向・風力センサ102としては、受風体の動きを歪ゲージにより検出する構造のものを挙げることができる。この構造のセンサは、受風体の傾き具合から風力を検出し、受風体の傾く方向から風向を検出する。
The wind direction /
風向・風力演算ユニット103は、風向・風力センサ102の出力信号を処理し、風向値の信号と風力値の信号を生成する機能を有する。例えば、上述した歪ゲージを用いた風向・風力センサを採用した場合、複数の歪ゲージにおける電圧値の変化から風向と風力とを算出する処理が、風向・風力演算ユニット103において行われる。
The wind direction / wind
操舵角制御ユニット104は、車輌中央処理ユニット101によって算出された補正操舵角δの信号を受けて、その操舵角による操舵を操舵角制御モータ105に行わせる為の制御信号を生成する。操舵角制御モータ105は、操舵角を制御する駆動モータである。例えば操舵は、前輪の回転軸の方向を制御することで行われる。この場合、前輪の回転軸の方向を制御するモータが操舵角制御モータ105となる。操舵の方法は、この例に限定されず、多用な形態のものを採用することができる。
The steering
走行位置監視ユニット106は、道路上のマーカーを検出する機能を有する。例えば、走行位置監視ユニットとして、道路上の白線や表示をCCDカメラによって撮像し、画像解析により、白線に対する自身の走行位置を特定するデータ(走行位置情報)をマーカー情報として出力する仕組みを挙げることができる。また、走行位置監視ユニット106として、道路に埋め込まれた磁気マーカーを検出し、その検出データを解析したデータを自身の走行位置を特定するデータ(走行位置情報)として出力する仕組みを挙げることができる
The traveling
この構成においては、車輌中央処理ユニット101は、白線や磁気マーカーに基づく走行位置監視ユニット106からの走行位置情報に基づいて、基準走行ラインを算出する。なお、基準走行ラインというのは、移動する車輌がトレースすべき走行ラインのことをいう。
In this configuration, the vehicle
また、風向・風力演算ユニット103は、風向・風力センサ102からの信号に基づいて、風向(例えば車体の進行方向との間の角度(具体的には、右10度、左7度といった値))と風力Fを求め、それを車輌中央処理ユニット101に出力する。
Further, the wind direction / wind
風力Fの車体の横方向に対する成分Fxが小さい場合、タイヤと路面との間の摩擦力が勝るので、横方向への意図しない車体移動が問題にならない。しかしながら、Fxが許容値を超えると、横方向への意図しない車体移動が発生し、車体は基準走行ラインから外れようとする。上記構成においては、横風を検出した際に、その影響を抑えるように操舵角の制御を行うので、上述の車体が基準走行ラインから外れようとする動きを抑えることができる。これは、実際に車体が横方向に動いてしまったことを検出し、補正の制御を行う場合に比較して、車体の不安定な挙動を抑える効果が高い。 When the component Fx of the wind force F with respect to the lateral direction of the vehicle body is small, the frictional force between the tire and the road surface is excellent, so that unintended vehicle body movement in the lateral direction is not a problem. However, if Fx exceeds the allowable value, unintended vehicle body movement in the lateral direction occurs, and the vehicle body tends to deviate from the reference travel line. In the above configuration, when the cross wind is detected, the steering angle is controlled so as to suppress the influence thereof, so that the movement of the above-described vehicle body that tends to be off the reference travel line can be suppressed. This has a high effect of suppressing the unstable behavior of the vehicle body as compared to the case where the vehicle body is actually moved in the lateral direction and the correction control is performed.
図2は、乗用車を例におけるセンサの配置位置を示す模式図である。図2に示すように、風向・風力センサ102は、車体201の前方に配置されていることが望ましい。これにより、横風の影響を極力早いタイミングで検出することができる。また、走行位置監視ユニット106は、道路上のマーカーを検出しやすい位置、例えば車体前方の下部に配置すればよい。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the arrangement positions of sensors in an example of a passenger car. As shown in FIG. 2, the wind direction /
(2) 実施形態の動作
図3は、図1に示す走行制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。自動車が走り始め、所定の速度(例えば時速25km)を超えたことが検出されると、図3に示す制御がスタートする。制御がスタートすると、車輌中央処理ユニット101において実行されるステップS101〜S105の処理と、走行位置監視ユニット106において実行されるステップS106およびS107の処理の2系統の処理が並列的に実行される。
(2) Operation of Embodiment FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the travel control device shown in FIG. When it is detected that the vehicle has started to run and exceeds a predetermined speed (for example, 25 km / h), the control shown in FIG. 3 is started. When the control is started, two systems of processes of steps S101 to S105 executed in the vehicle
すなわち、車輌中央処理ユニット101は、走行位置監視ユニット106(図1参照)の機能によって、マーカー情報が取得できるか否かを判断し(ステップS101)、マーカー情報が取得可能である場合マーカー情報を取得する(ステップS103)。
That is, the vehicle
次に、取得したマーカー情報(走行位置情報)に基づいて、基準走行ラインを算出し(ステップS104)、ステップS105に進む。マーカー情報を取得できない場合(例えば、マーカーが配置されていない道路を走行する場合)、予め用意しておいた基準走行ラインを設定し(ステップS102)、ステップS105に進む。なお、本実施形態においては、ステップS102において設定される基準走行ラインは、例えば直線ラインとする。 Next, based on the acquired marker information (travel position information), a reference travel line is calculated (step S104), and the process proceeds to step S105. When marker information cannot be acquired (for example, when driving on a road on which no marker is arranged), a reference driving line prepared in advance is set (step S102), and the process proceeds to step S105. In the present embodiment, the reference travel line set in step S102 is, for example, a straight line.
ステップS104あるいはステップS102において、基準走行ラインを得たら、この基準走行ラインと実際に車が進もうとする実走行ラインとのズレAxを算出する(ステップS105)。ここで、実走行ラインは、基準走行ラインに基づいて得ればよい。例えば、走行位置監視ユニット106が検出する基準走行ラインが徐々に右にずれてゆく場合、それは車輌が、基準走行ラインに対して相対的に左方向に逸れてゆく移動を行っていることが認識される。このズレの時間変化を定量的に評価することで、Axを算出することができる。
When the reference travel line is obtained in step S104 or step S102, a deviation Ax between the reference travel line and the actual travel line where the vehicle is actually going to travel is calculated (step S105). Here, the actual travel line may be obtained based on the reference travel line. For example, when the reference travel line detected by the travel
例えば、Axは、基準走行ラインと実走行ラインとの間のなす角度、および基準走行ラインと実走行ラインとの間を隔てる距離として求められる。 For example, Ax is obtained as an angle formed between the reference travel line and the actual travel line and a distance separating the reference travel line and the actual travel line.
また、上記ステップS101〜S105の処理と同時に、風向風力演算ユニット102は、風向と風力の値を取得し(ステップS106)、さらにその値に基づいて、車体に対する風力の横方向成分Fxを計算する(ステップS107)。
Simultaneously with the processing of steps S101 to S105, the wind direction / wind
AxとFxを算出したら、車輌中央処理ユニット101は、以下のステップS108〜S113の処理を実行する。まず、ステップS108においては、
(第1の状態):Ax>許容値、Fx>許容値であるのか、
(第2の状態):Ax≦許容値、Fx>許容値であるのか、
(第3の状態):Ax>許容値、Fx≦許容値であるのか、
(第4の状態):Ax≦許容値、Fx≦許容値であるのか、
が判断される。
After calculating Ax and Fx, the vehicle
(First state): Ax> allowable value, Fx> allowable value,
(Second state): Ax ≦ allowable value, Fx> allowable value,
(Third state): Ax> allowable value, Fx ≦ allowable value,
(Fourth state): Ax ≦ allowable value, Fx ≦ allowable value,
Is judged.
ここで、第1の状態は、基準走行ラインからのズレが許容値より大きく、同時に横風が許容値より強い状態である。第2の状態は、基準走行ラインからのズレは許容値以下(つまり、基準走行ラインに乗って車は走っていると見なせる)であるが、横風が許容値より強い状態である。第3の状態は、基準走行ラインからのズレが許容値より大きいが、横風は許容値以下の強さである状態である。第4の状態は、基準走行ラインからのズレが許容値以下であり、横風は許容値以下の強さである状態である。 Here, the first state is a state where the deviation from the reference travel line is larger than the allowable value, and at the same time the cross wind is stronger than the allowable value. The second state is a state in which the deviation from the reference travel line is equal to or less than an allowable value (that is, the vehicle can be regarded as running on the reference travel line), but the cross wind is stronger than the allowable value. The third state is a state in which the deviation from the reference travel line is larger than the allowable value, but the cross wind is less than the allowable value. The fourth state is a state in which the deviation from the reference travel line is less than the allowable value and the cross wind is less than the allowable value.
第1の状態が判断された場合、AxおよびFxを考慮した予想走行ラインを計算し(ステップ(S109)、第2の状態が判断された場合、Axは考慮せず、Fxのみを考慮した予想走行ラインを計算し(ステップS110)、第3の状態が判断された場合、Axのみを考慮し、Fxを考慮しない予想走行ラインを計算し(ステップS111)、第4の状態が判断された場合、予想走行ラインの計算は行わない。 If the first state is determined, an expected travel line that considers Ax and Fx is calculated (step (S109)). If the second state is determined, Ax is not considered, and an prediction that considers only Fx is calculated. When a travel line is calculated (step S110) and the third state is determined, only Ax is considered and an expected travel line not considering Fx is calculated (step S111), and the fourth state is determined The expected driving line is not calculated.
ステップS109、ステップS110、またはステップS111において、予想走行ラインの計算を行ったら、この予想走行ラインと基準走行ライン(S104またはS102で求めた)とを比較し、その差(ズレ量φ)を計算する(ステップS112)。例えばズレ量φは、2つの走行ラインのなす角度、2つの走行ライン間の距離として把握される。 When the predicted travel line is calculated in step S109, step S110, or step S111, the predicted travel line is compared with the reference travel line (obtained in S104 or S102), and the difference (deviation amount φ) is calculated. (Step S112). For example, the shift amount φ is grasped as an angle between two travel lines and a distance between the two travel lines.
風力の横方向成分Fx(車体の進行方向に対する横方向成分)を予想走行ラインに反映させる方法としては、計算式を用いる方法、予め取得しておいた実験データに基づくテーブルデータを用いる方法、これらを組み合わせる方法が挙げられる。また、風向風力センサ103(図1参照)が検出するのは、センサの受風体に加わる力であるので、それから風速を求め、この風速データを利用して、予想走行ラインを求める方法もある。 As a method of reflecting the horizontal component Fx of wind force (transverse component with respect to the traveling direction of the vehicle body) on the predicted travel line, a method using a calculation formula, a method using table data based on experimental data acquired in advance, these The method of combining these is mentioned. Further, since the wind direction and wind sensor 103 (see FIG. 1) detects the force applied to the wind receiving body of the sensor, there is also a method of obtaining the wind speed from the wind speed and obtaining the predicted travel line using this wind speed data.
ズレ量φを算出したら、φ≦許容値となるように、補正操舵角δを算出する(ステップS113)。補正操舵角δが算出されたら、操舵角制御ユニット104は、補正操舵角δを実現するための指令信号を操舵角制御モータ105に出力する(ステップS114)。この指令信号によって、操舵制御が行われる。なお、走行速度や路面状態等に応じて、φの範囲を判定する上記の許容値を適宜選択できるようにしてもよい。
After calculating the deviation amount φ, the correction steering angle δ is calculated so that φ ≦ allowable value (step S113). When the corrected steering angle δ is calculated, the steering
次にステップS115に進み、制御OFFであるか否か、が判断され、制御OFFでなければ、ステップS101に戻り、一連の処理を繰り返し、制御OFFであれば、制御を終了する。なお、ステップS108の判断において、第4の状態(Ax≦許容値、Fx≦許容値である状態)である場合、補正操舵角の算出は行われず、ステップS115の判断に進む。 Next, in step S115, it is determined whether or not the control is OFF. If the control is not OFF, the process returns to step S101, and a series of processing is repeated. If the control is OFF, the control is terminated. If it is determined in step S108 that the state is the fourth state (Ax ≦ allowable value, Fx ≦ allowable value), the correction steering angle is not calculated, and the process proceeds to step S115.
ステップS115をYESと判断する条件としては、例えば車の走行スピードが時速25km以下になった場合、手動により制御がOFFにされた場合、方向指示器が操作され、ハンドル操作による意図的な操舵角制御が行われた場合等を挙げることができる。 As a condition for determining YES in step S115, for example, when the vehicle traveling speed is 25 km / h or lower, when the control is manually turned off, the direction indicator is operated, and the intentional steering angle by the steering wheel operation is determined. Examples include cases where control is performed.
図3に示す制御によれば、道路に設置されたマーカーに沿って運転が行われるように自動操舵角制御が行われるのに加えて、横風の影響を考慮した自動操舵角制御が行われる。この制御によれば、例えば道路に設定された走るべきラインに沿った運転制御が行われるのと同時に、横風を受けた際に、その影響を軽減する(あるいは打ち消す)ように、操舵角制御が行われ、車の横方向への意図しない車体移動を抑制することができる。 According to the control shown in FIG. 3, in addition to performing automatic steering angle control so that driving is performed along a marker installed on the road, automatic steering angle control in consideration of the influence of cross wind is performed. According to this control, for example, the steering angle control is performed so that the influence is reduced (or canceled) when a crosswind is received at the same time as the driving control along the line to be run set on the road is performed. It is possible to suppress unintended vehicle body movement in the lateral direction of the vehicle.
この制御においては、横風を受けた段階で操舵角制御を指示することができるので、横風を受けた後に車体が横方向に移動するのに先んじて、それを事前に見越した操舵角の制御を行うことができる。このため、走行中における車体の不安定な挙動を最小限に抑えることができる。また、万一操舵角の自動補正があるべき走行ラインから外れる(つまり意図しない横方向への移動)前に間に合わなくても、早めに操舵角の制御が行われるので、車体の横方向へのズレは、最小限に抑えることができる。 In this control, the steering angle control can be instructed at the stage of receiving the side wind, so the steering angle is controlled in advance in anticipation of the vehicle body moving laterally after receiving the side wind. It can be carried out. For this reason, the unstable behavior of the vehicle body during traveling can be minimized. In addition, even if the steering angle is not corrected before it should deviate from the driving line that should have been automatically corrected (that is, it is not intended to move in the lateral direction), the steering angle is controlled early. Deviation can be minimized.
また、マーカー情報に基づいて算出した基準走行ラインを基準に制御を行うので、補正の基準を常に明確に定めることができ、道路の状態に即した走行すべきラインを見失わずに横風の影響を考慮した操舵角制御を行うことができる。 In addition, since control is performed based on the reference travel line calculated based on the marker information, the correction reference can always be clearly defined, and the influence of crosswinds can be obtained without losing sight of the line to be traveled according to the road conditions. Considering the steering angle control can be performed.
マーカー情報に基づいた基準走行ラインを基準として利用しない場合には、以下に説明するような技術的な効果が十分でない部分がある。例えば、山岳地帯の道路のように、左右にカーブした道路を走行中に、瞬間的な突風を横風として車体が受けた場合を考える。この場合、道路自体が曲がりくねっているので、横風だけの影響を考慮した操舵角の自動制御では、道路上の進むべき走行ラインから、車輌の移動軸が外れてしまう。勿論、このズレは、運転者のハンドル操作によって補正されるのであるが、「道路のあるべき走行ラインに沿った走行が行われるように自動制御が行われる」という点において、十分ではない。 When the reference travel line based on the marker information is not used as a reference, there are portions where the technical effects described below are not sufficient. For example, let us consider a case where a vehicle body receives a momentary gust as a side wind while traveling on a road curved left and right like a road in a mountainous area. In this case, since the road itself is winding, in the automatic control of the steering angle in consideration of the influence of only the crosswind, the moving axis of the vehicle is deviated from the travel line on the road. Of course, this deviation is corrected by the driver's steering operation, but it is not sufficient in that “automatic control is performed so that the vehicle travels along the travel line on the road”.
図3に示す制御においては、操舵角制御の基準として、道路上のマーカー情報から取得した基準走行ラインを利用するので、上述したような曲がりくねった道であっても、その道の曲がり具合に沿った自走操舵角制御が行われる。したがって、上述したような曲がりくねった道において、横風を受けた場合に、横風の影響をキャンセルするような操舵角制御が行われるとの同時に、曲がりくねった道に沿った走行が行われるような操舵角制御が行われる。 In the control shown in FIG. 3, the reference travel line acquired from the marker information on the road is used as the reference for the steering angle control. Therefore, even on a winding road as described above, it follows the bending condition of the road. Self-propelled steering angle control is performed. Therefore, on a winding road as described above, when a crosswind is applied, a steering angle control is performed so as to cancel the influence of the crosswind, and at the same time, a steering angle at which traveling along a winding road is performed. Control is performed.
なお、図3に示す制御は、道路がマーカー情報を備えていない場合にも対応することができる。この場合、ステップS101の判断がNOとなり、予め用意された基準走行ラインが採用される。この場合、上述したような曲がりくねった道路に沿った自動操舵角制御は行われないが、横風を検出しての操舵角制御は行われる。 Note that the control shown in FIG. 3 can be applied even when the road does not include marker information. In this case, the determination in step S101 is NO, and a reference travel line prepared in advance is employed. In this case, the automatic steering angle control along the winding road as described above is not performed, but the steering angle control by detecting the cross wind is performed.
この例におけるステップS102において、基準走行ラインとして直線ラインを設定する例を説明した。しかしながら、ステップS102において、GPSシステム等から道路の延長形状を取得し、それに基づいて、基準走行ラインを設定してもよい。 In step S102 in this example, the example in which the straight line is set as the reference travel line has been described. However, in step S102, the extended shape of the road may be acquired from a GPS system or the like, and the reference travel line may be set based on the acquired shape.
ステップS108においては、考慮するパラメータとして、AxとFxを採用している。しかしながら、これに加えて、道路の傾斜状態(前後あるいは左右の傾斜状態)等をさらに考慮するパラメータとして利用することもできる。 In step S108, Ax and Fx are adopted as parameters to be considered. However, in addition to this, it can also be used as a parameter that further considers the road inclination state (front-rear or left-right inclination state) and the like.
また、Fxの許容値として、カーブ走行時におけるカーブの曲率、道路の路面状態、走行速度、天候等に応じた値を採用することもできる。この場合、それぞれの条件にあった、Fxを適宜利用することができ、走行中における車体の不安定な挙動を効果的に抑えることができる。 Further, as the allowable value of Fx, a value corresponding to the curvature of the curve, the road surface condition of the road, the traveling speed, the weather, and the like can be adopted. In this case, Fx suitable for each condition can be used as appropriate, and the unstable behavior of the vehicle body during traveling can be effectively suppressed.
以上の説明は、乗用車に本発明を適用した例であるが、車輌の形式は特に限定されない。つまり、本発明は、バスやトラックに適用することもできる。特に車高が高く、横風の受風面積が大きく、突然の横風による走行ラインのズレが大きい車種に本発明は有効である。 The above description is an example in which the present invention is applied to a passenger car, but the type of the vehicle is not particularly limited. That is, the present invention can also be applied to buses and trucks. In particular, the present invention is effective for a vehicle type having a high vehicle height, a large area for receiving a side wind, and a large shift of a running line due to a sudden side wind.
本発明は、安全で快適な自動制御走行を実現する技術として、乗用車、トラック、バス等の車輌に利用することができる。 The present invention can be applied to vehicles such as passenger cars, trucks, and buses as a technology for realizing safe and comfortable automatic control traveling.
100…走行制御装置、101…車輌中央制御ユニット、102…風向・風力演算ユニット、103…風向・風力センサ、104…操舵角制御ユニット、105…操舵角制御モータ、106…走行位置監視ユニット、201…車輌。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記マーカー情報に基づいて基準走行ラインを算出する基準走行ライン算出手段と、
車体に対する横風を検出する横風検出手段と、
前記横風の影響を受けた予想走行ラインを算出する予想走行ライン算出手段と、
前記基準走行ラインと前記予想走行ラインとを比較し、予想走行ラインの基準走行ラインからのズレ量を算出するズレ量算出手段と、
前記ズレ量を所定の値以下にするための操舵角を算出する操舵角算出手段と
を備えることを特徴とする走行制御装置。 A traveling position monitoring means for detecting markers placed on the road and outputting marker information;
Reference running line calculation means for calculating a reference running line based on the marker information;
Cross wind detection means for detecting cross wind with respect to the vehicle body;
An expected travel line calculating means for calculating an expected travel line affected by the cross wind;
A deviation amount calculating means for comparing the reference traveling line with the predicted traveling line and calculating a deviation amount of the predicted traveling line from the reference traveling line;
Steering angle calculation means for calculating a steering angle for making the deviation amount equal to or less than a predetermined value.
前記マーカー情報に基づいて基準走行ラインを算出する基準走行ライン算出ステップと、
車体に対する横風を検出する横風検出ステップと、
前記横風の影響を受けた予想走行ラインを算出する予想走行ライン算出ステップと、
前記基準走行ラインと前記予想走行ラインとを比較し、予想走行ラインの基準走行ラインからのズレ量を算出するズレ量算出ステップと、
前記ズレ量を所定の値以下にするための操舵角を算出する操舵角算出ステップと
を備えることを特徴とする走行制御方法。
A marker information acquisition step for detecting markers placed on the road and obtaining marker information;
A reference travel line calculation step for calculating a reference travel line based on the marker information;
A crosswind detection step for detecting crosswind to the vehicle body;
An expected travel line calculating step for calculating an expected travel line affected by the cross wind;
A deviation amount calculating step of comparing the reference travel line with the predicted travel line and calculating a shift amount of the predicted travel line from the reference travel line;
And a steering angle calculating step of calculating a steering angle for making the shift amount equal to or less than a predetermined value.
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