JP2007030608A - 操舵支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行路に対する車両の位置が正確に検出できていない場合でも、不適切な操舵支援制御を防止できる操舵支援装置を提供すること。
【解決手段】車両の前方の走行路を撮像した画像に基づき車両が走行路に沿って走行するように操舵機構に操舵トルクを付与する操舵支援装置であって、撮像画像に基づいて検出された車両位置が車両位置最大変化量を超えたものである場合、その車両位置最大変化量を超えないように車両位置を補正し（Ｓ２０、Ｓ２２）、その補正した車両位置を用いて操舵トルクを設定する。これにより、車両位置が誤検出された場合にその車両位置に基づいて操舵トルクが設定されることが回避でき、不適切な操舵支援制御を防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両の操舵機構に操舵トルクを付与して操舵支援を行う操舵支援装置に関するものである。

従来、車両の操舵機構に操舵トルクを付与して操舵支援を行う操舵支援装置としては、特開２００１−１０５１８号公報に記載されるように、車両前方をカメラにより撮像し、その撮像した画像情報に基づいて走行路及び走行路に対する車両の位置を検出し、走行路の形状に基づいて基本操舵アシストトルクを演算し、車両の位置に基づいて補正操舵アシストトルクを演算し、基本操舵アシストトルクと補正操舵アシストトルクに基づいて出力操舵アシストトルクを演算し、その出力操舵アシストトルクに基づいて操舵アクチュエータの操作量を決定するものが知られている。この装置は、ヨーレートを用いることなく、検出精度の高い走行路の形状パラメータと車両の位置パラメータを用いて操舵制御を行うことによって、制御の精度の向上を図ろうとするものである。
特開２００１−１０５１８号公報

しかしながら、このような操舵支援装置にあっては、画像情報に基づいて走行路に対する車両の位置が正確に検出できない場合、その車両の位置に基づいて操舵トルクが決定されると、適切な操舵支援が行えないこととなる。

そこで本発明は、走行路に対する車両の位置が正確に検出できていない場合でも、不適切な操舵支援制御を防止できる操舵支援装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る操舵支援装置は、車両の前方の走行路を撮像した画像に基づき前記車両が走行路に沿って走行するように操舵機構に操舵トルクを付与する操舵支援装置において、前記走行路の幅方向に対する前記車両の位置を検出する車両位置検出手段と、前記車両の車速に基づいて前記車両の最大位置変化率を設定する変化率設定手段と、前記車両位置検出手段により検出された車両位置が前記最大位置変化率に応じた車両位置最大変化量を超えたものである場合、前記車両位置最大変化量を超えないように前記車両位置を補正する補正手段と、前記車両位置検出手段により検出された車両位置が前記最大位置変化率に応じた車両位置最大変化量を超えた場合、前記補正手段により補正された車両位置を用いて前記操舵トルクを設定する操舵トルク設定手段とを備えて構成されている。

この発明によれば、車両位置検出手段により検出された車両位置が適正なものでない場合、補正手段によりその車両位置が車両位置最大変化量を超えないように補正される。このため、車両位置が誤検出された場合にその車両位置に基づいて操舵トルクが設定されることが回避でき、不適切な操舵支援制御を防止することができる。

また本発明に係る操舵支援装置において、前記変化率設定手段は、前記車速が大きいほど前記最大位置変化率を大きく設定することが好ましい。

本発明によれば、走行路に対する車両の位置が正確に検出できていない場合でも、不適切な操舵支援制御を防止することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係る操舵支援装置の構成概要図である。

図１に示すように、本実施形態に係る操舵支援装置１は、車両の操舵力伝達系に操舵トルクを与えて車両の運転者の操舵支援を行う装置であり、例えば走行路である車線の中央位置に車両の位置を維持する車線維持（レーンキープ）制御を行うものに用いられる。車両の操舵力伝達系は、ステアリングシャフト３、ギヤ部４、タイロッド６を主要部品として構成されている。ステアリングシャフト３は、ハンドル２に接続され、ハンドル２の操舵力をギヤ部４及びタイロッド６へ伝達する。

ギヤ部４は、ステアリングシャフト３から伝達される操舵トルクを水平方向の力に変換するものである。ギヤ部４としては、例えばラックアンドピニオン式のものが用いられる。このギヤ部４は、アシストモータ５のアシスト力を受け、タイロッド６を移動させて転舵輪７を転舵させる。

ギヤ部４には、トルクセンサ８が設けられている。トルクセンサ８は、ハンドル２の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段として機能するものである。このトルクセンサ８としては、例えばステアリングシャフト３とピニオンシャフト（図示なし）との間にトーションバー（図示なし）を配置し、操舵トルクに応じてトーションバーの捩れを二つの回転センサ（図示なし）によって検出するものが用いられる。

モータ５は、ハンドル２の操舵力をアシストするモータであり、例えば操舵トルクなどに応じたアシスト力を操舵力伝達系に与える。図１では、モータ５として、ラックに対してアシスト力を与えるラックアシスト式のものを示したが、コラムアシスト式その他の形式のものであってもよい。

操舵支援装置１には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０が設けられている。ＥＣＵ２０は、装置全体の制御処理を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成される。また、操舵支援装置１には、カメラ１１が設けられている。カメラ１１は、車両の前方を撮像する撮像手段として機能するものであり、例えばＣＣＤカメラなどが用いられる。カメラ１１で撮像された画像情報はＥＣＵ２０に入力される。

ＥＣＵ２０は、画像情報に基づいて走行路の幅方向に対する車両の位置を検出する車両位置検出手段として機能する。例えば、ＥＣＵ２０は、撮像画像を画像処理し、画像情報に含まれる白線を認識し、その認識された白線の形状や位置に基づいて、走行路の幅方向に対する車両の位置を検出する。その際、車線の中央位置からの車両の位置ずれをオフセットと称する。

また、ＥＣＵ２０は、車両の車速に基づいて車両の最大位置変化率を設定する変化率設定手段として機能する。また、ＥＣＵ２０は、検出された車両の位置が最大位置変化率に応じた車両位置最大変化量を超えたものである場合、車両位置最大変化量を超えないように車両位置を補正する補正手段として機能する。さらに、ＥＣＵ２０は、検出された車両の位置が車両位置最大変化量を超えた場合、補正された車両位置を用いて操舵トルクを設定する操舵トルク設定手段として機能する。

また、操舵支援装置１には、車速センサ１２が設けられている。車速センサ１２は、車両の走行速度を検出する車速検出手段として機能するものである。

図２は、本実施形態に係る操舵支援装置１における操舵支援制御の基本制御ブロックの概要図である。

図２に示すように、操舵支援装置１において、カメラ１１により撮像された車両前方の走行路の画像情報がＥＣＵ２０に入力され、その画像情報に基づいて走行路の曲率（Ｒ）、車両位置（Ｄ）及び白線に対する車両の向き（θ）が検出される。走行路の曲率は、例えば走行路の白線の検出状態に基づいて演算される。車両位置は、車両の走行路の幅方向に対する位置である。この車両位置は、例えば白線の検出状態に基づいて演算される。白線に対する車両の向きは、例えば左右の白線の検出状態に基づいて演算される。

そして、走行路の曲率、車両位置および車両の向きは、それぞれ所定のゲイン（Ｇ）が乗じられた後、目標横加速度の算出に用いられる。目標横加速度は、車両を車線中央に戻すために必要な横加速度である。そして、目標横加速度に所定の係数を乗じることにより、車線維持に必要な操舵トルク（アシスト操舵力）が算出される。この操舵トルクは、操舵機構に与えられる。

一方、車両の運転者のハンドル操舵力に応じて電動パワーステアリング（ＥＰＳ）のアクチュエータ（モータ５）がアシスト力を付与する。そして、電動パワーステアリングのアクチュエータからハンドル操舵力及びアシスト力が操舵機構に与えられる。

そして、操舵機構には、ハンドル操舵力及びハンドル操舵のアシスト力と車線維持のためのアシスト操舵力とが操舵力として付与される。そして、その操舵力を受けて、車両の進行方向が変化する。

図３は、本実施形態に係る操舵支援装置１のオフセット（車両位置）演算処理を示すフローチャートである。

図３における一連の制御処理は、例えば、ＥＣＵ２０により所定の周期で繰り返し実行される。まず、図３のＳ１０に示すように、オフセット最大変化率の設定が行われる。オフセットは、車両の走行路の幅方向に対する位置を意味する。オフセット最大変化率は、所定時間におけるオフセットの変化量の最大値（限界値）であり、車速が大きいほど大きい値に設定される。このオフセット最大変化率は、車速に車両の最大ヨー角を乗じて設定される。最大ヨー角は、予め設定されるヨー角である。この最大ヨー角としては、例えば車線維持制御が禁止される制御限界ヨー角が用いられる。

そして、Ｓ１２に移行し、オフセット変化量の演算処理が行われる。オフセット変化量は、繰り返し行われるオフセット演算処理における前回のオフセット値に対する今回のオフセット値の変化量である。このオフセット変化量の演算処理は、今回のオフセット値から補正オフセット前回値を減じることにより行われる。

そして、Ｓ１４に移行し、オフセット変化量の絶対値がオフセット最大変化量より大きいか否かが判断される。車両の左側へのオフセットの変化が正、車両の右側へのオフセット変化が負され、そのオフセットの変化量の絶対値がオフセット最大変化量より大きいかどうかが判断される。オフセット最大変化量は、Ｓ１２にて演算されたオフセット最大変化率に基づいて算出される値であり、例えば、オフセット最大変化率に車線維持制御の周期を乗じて算出される。

Ｓ１４にてオフセット変化量の絶対値がオフセット最大変化量より大きくないと判断された場合には、補正オフセット値として、今回のオフセット値がセットされる（Ｓ１６）。この場合、オフセット変化量がオフセット最大変化量より大きくなく、今回のオフセット値が不適切な値でないと判断され、そのオフセット値が補正オフセットとしてそのまま用いられる。

一方、Ｓ１４にてオフセット変化量の絶対値がオフセット最大変化量より大きいと判断された場合には、オフセット変化量がゼロより大きいか否かが判断される（Ｓ１８）。オフセット変化量がゼロより大きいと判断された場合には、補正オフセットとして、補正オフセット前回値に対しＳ１２にて演算されたオフセット最大変化量を加算した値がセットされる（Ｓ２０）。

一方、オフセット変化量がゼロより大きくないと判断された場合には、補正オフセットとして、補正オフセット前回値からＳ１２にて演算されたオフセット最大変化量を減算した値がセットされる（Ｓ２２）。これらのＳ２０及びＳ２２の処理により、画像の誤認識などによりオフセットが誤検出されオフセットが大きく変化した場合であっても、オフセットが一定以下の変化に抑えられる。そして、Ｓ２４に移行し、補正オフセット前回値として、補正オフセットがセットされる。そして、制御処理を終了する。

このオフセット演算処理により算出された補正オフセットは、車線維持のアシスト操舵力を決定するための車両位置Ｄとして用いられる（図２参照）。

以上のように、本実施形態に係る操舵支援装置１によれば、カメラ１１の画像に基づいて検出された車両のオフセット（車両位置）が適正なものでない場合、オフセット最大変化量を超えないように補正オフセットが補正される。このため、画像の白線の誤認識などによって車両のオフセットが誤検出された場合にそのオフセットに基づいて操舵トルクが設定されることが回避でき、不適切な操舵支援制御を防止することができる。特に、消し忘れ白線などがある場合に有効である。

例えば、図４に示すように、画像の誤認識でオフセットが飛んでそのオフセットの変化量がオフセット最大変化量を超えた場合には、補正オフセットがオフセット最大変化量を超えないように設定される（図４の実線参照。破線は従来技術。）。これにより、オフセットの変化量を所定以内のものに抑制することができる。

このため、図５に示すように、補正オフセットを用いて算出される操舵出力トルクも、画像の白線の誤認識でオフセットが飛んだ場合でも、その変化量が低く抑制される（図５の実線参照。破線は従来技術。）。

従って、図６の示すように、走行路５０に対し車両の走行位置が安定し、車線の中央の近い位置を維持することができ、走行位置における追従性の向上が図れる（図６の実線参照。破線は従来技術。）。

また、本実施形態に係る操舵支援装置において、車速が大きいほど最大位置変化率を大きく設定することが好ましい。これにより、各車速に対して適度なフィルタを設定することができ、ノイズ除去性能を確保しながらフィルタによる遅れを防止することができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る操舵支援装置の一例を示すものである。本発明に係る操舵支援装置は、このようなものに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る操舵支援装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。例えば、本実施形態では、車両の操舵を行う運転者の操舵アシストする装置に適用した場合について説明したが、自動操舵を行う装置に適用したものであってもよい。

本発明の実施形態に係る操舵支援装置の構成概要図である。 図１の操舵支援装置における操舵支援制御のブロック概要図である。 図１の操舵支援装置におけるオフセット演算処理を示すフローチャートである。 図１の操舵支援装置におけるオフセット補正の説明図である。 図１の操舵支援装置における操舵出力トルクの説明図である。 図１の操舵支援装置における車線維持制御の説明図である。

符号の説明

１…操舵支援装置、２…ハンドル、１１…カメラ（撮像手段）、１２…車速センサ、２０…ＥＣＵ。

Claims (2)

1. 車両の前方の走行路を撮像した画像に基づき前記車両が走行路に沿って走行するように操舵機構に操舵トルクを付与する操舵支援装置において、
   前記走行路の幅方向に対する前記車両の位置を検出する車両位置検出手段と、
   前記車両の車速に基づいて前記車両の最大位置変化率を設定する変化率設定手段と、
   前記車両位置検出手段により検出された車両位置が前記最大位置変化率に応じた車両位置最大変化量を超えたものである場合、前記車両位置最大変化量を超えないように前記車両位置を補正する補正手段と、
   前記車両位置検出手段により検出された車両位置が前記最大位置変化率に応じた車両位置最大変化量を超えた場合、前記補正手段により補正された車両位置を用いて前記操舵トルクを設定する操舵トルク設定手段と、
   を備えたことを特徴とする操舵支援装置。
2. 前記変化率設定手段は、前記車速が大きいほど前記最大位置変化率を大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の操舵支援装置。
   

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