JP2014019262A - Vehicular drive support device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、認識した白線に基づいて適切に走行するように操舵角を設定する車両の運転支援装置に関する。 The present invention relates to a vehicle driving support apparatus that sets a steering angle so as to travel appropriately based on a recognized white line.
近年、車両においては、エレクトロニクス技術の発展に伴い、様々な運転支援装置が開発され、実用化されている。このような運転支援装置として、車両に搭載したカメラにより、白線を認識して自車進行路を設定し、これに基づいて操舵力を所定に付加したり、或いは、自動操舵してドライバの運転負荷の軽減を行うものがある。このような運転支援装置として、例えば、特開2007−8281号公報(以下、特許文献1)では、検出された白線と設定された仮想白線とに基づいて車線維持制御を行う運転支援制御において、障害物を検出した場合は、自車両から障害物までの距離に基づいて障害物よりも走行レーン内側に仮想白線を設定して車線維持制御を行う技術が開示されている。 In recent years, various driving support devices have been developed and put to practical use in vehicles with the development of electronics technology. As such a driving support device, a white line is recognized by a camera mounted on the vehicle and a traveling path of the own vehicle is set, and a steering force is added based on this, or a driver is driven by automatic steering. Some perform load reduction. As such a driving support device, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-8281 (hereinafter, Patent Document 1), in driving support control that performs lane keeping control based on a detected white line and a set virtual white line, A technique is disclosed in which, when an obstacle is detected, a lane keeping control is performed by setting a virtual white line inside the travel lane from the obstacle based on the distance from the host vehicle to the obstacle.
ところで、運転支援制御の中でも、ドライバとシステムがステアリングホイールを介して干渉する操舵支援システムでは、システムが設定した目標経路に沿って操舵を自動で行うことが、必ずしも望ましくない場合が存在する。例えば、障害物が同じ停止車両であっても、車内に乗員がいる場合には、ドアが開く可能性があるが、不在の場合は、その可能性は低い。また、障害物の陰からの歩行者の飛び出しの可能性は、自車両の走行している環境が、商店街等の市街地か、人通りの少ない一般道や農道かによって大きく異なってくる。これらの複雑な要因を、ドライバは経験的に察知して目標経路を設定できるが、これらの要因を操舵支援システムで全て把握して目標経路を設定することは極めて困難である。従って、上述のような特許文献1に開示されるような運転支援制御を行うシステムにおいては、システムが設定した目標経路とドライバの意図する目標経路とが異なり、ドライバに違和感や恐怖感を与えてしまう虞がある。
By the way, in the driving assistance control, in the steering assistance system in which the driver and the system interfere with each other via the steering wheel, there are cases where it is not always desirable to perform the steering automatically along the target route set by the system. For example, even if the obstacle is the same stop vehicle, there is a possibility that the door will open when there is an occupant in the vehicle, but in the absence, the possibility is low. In addition, the possibility of a pedestrian jumping out from behind an obstacle greatly varies depending on whether the environment in which the vehicle is traveling is an urban area such as a shopping street, a general road or a farm road with little traffic. Although the driver can empirically detect these complex factors and set the target route, it is extremely difficult to set the target route by grasping all these factors with the steering assist system. Therefore, in the system that performs the driving support control as disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、たとえ障害物が存在するような複雑な交通環境下であってもドライバの回避操舵等の操舵意図と走行レーンの目標経路に沿った操舵支援とを適切に融合してドライバに違和感や恐怖感を与えることなく自然で安定した操舵支援制御を行うことができる車両の運転支援装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even in a complicated traffic environment where obstacles exist, steering intention such as driver avoidance steering and steering assistance along the target route of the driving lane It is an object of the present invention to provide a vehicle driving support device capable of performing natural and stable steering support control without causing a sense of incongruity and fear to the driver by appropriately combining the above.
本発明の車両の運転支援装置の一態様は、前方の左右白線と障害物を認識する前方環境認識手段と、操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な操舵制御手段とを備えた車両の運転支援装置において、上記操舵制御手段は、上記前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値として演算するフィードフォワード制御手段と、上記前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値として演算するフィードバック制御手段の少なくとも一方を有し、上記フィードフォワード出力値の演算における演算項の重み付けと上記フィードバック出力値の演算における演算項の重み付けを上記前方環境認識手段で認識した障害物に応じて可変設定する制御ゲイン設定手段を備えた。 One aspect of the vehicle driving support apparatus of the present invention is a vehicle equipped with a front environment recognition means for recognizing a front left and right white line and an obstacle, and a steering control means capable of setting a steering angle independently of a driver input. In the driving support apparatus, the steering control unit recognizes the feedforward control unit that calculates an output value corresponding to the recognized shape of the left and right white lines recognized by the front environment recognition unit as a feedforward output value, and is recognized by the front environment recognition unit. At least one of feedback control means for calculating an output value corresponding to the recognized shape of the left and right white lines and the traveling state of the host vehicle as a feedback output value, and weighting of the calculation term in the calculation of the feedforward output value and the feedback In the calculation of the output value, the weight of the calculation term is variably set according to the obstacle recognized by the front environment recognition means. With the control gain setting means.
本発明による車両の運転支援装置によれば、たとえ障害物が存在するような複雑な交通環境下であってもドライバの回避操舵等の操舵意図と走行レーンの目標経路に沿った操舵支援とを適切に融合してドライバに違和感や恐怖感を与えることなく自然で安定した操舵支援制御を行うことが可能となる。 According to the vehicle driving support device of the present invention, even in a complicated traffic environment in which an obstacle exists, steering intention such as driver avoidance steering and steering assistance along the target route of the driving lane are performed. It is possible to perform natural and stable steering support control without causing a sense of incongruity or fear to the driver by appropriately merging.
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において、符号1は操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置1は、ステアリング軸2が、図示しない車体フレームにステアリングコラム3を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸2の運転席側端部には、ステアリングホイール4が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸5が連設されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1,
エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス6が配設されており、このステアリングギヤボックス6にラック軸7が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸7に形成されたラック(図示せず)に、ピニオン軸5に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。
A
また、ラック軸7の左右両端はステアリングギヤボックス6の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド8を介してフロントナックル9が連設されている。このフロントナックル9は、操舵輪としての左右輪10L,10Rを回動自在に支持すると共に、キングピン(図示せず)を介して車体フレームに転舵自在に支持されている。従って、ステアリングホイール4を操作し、ステアリング軸2、ピニオン軸5を回転させると、このピニオン軸5の回転によりラック軸7が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル9がキングピン(図示せず)を中心に回動して、左右輪10L,10Rが左右方向へ転舵される。
The left and right ends of the
また、ピニオン軸5にアシスト伝達機構11を介して、電動モータ12が連設されており、この電動モータ12にてステアリングホイール4に加える操舵トルクのアシスト、及び、設定された操舵角となるような操舵トルクの付加が行われる。電動モータ12は、後述する操舵制御部20で設定する操舵トルク(制御量)Tiとなるようにモータ駆動部21を介して駆動される。尚、操舵制御部20は、このように操舵トルクのアシスト機能も備えているが、本実施の形態では、操舵トルクのアシスト機能については説明を省略する。
Further, an
操舵制御部20には、前方の左右白線と先行車を認識する前方環境認識手段としての前方認識装置31、車速Vを検出する車速センサ32、操舵角θHを検出するハンドル角センサ33、操舵トルクTsを検出する操舵トルクセンサ34、ヨーレート(dθ/dt)を検出するヨーレートセンサ35、横加速度Gyを検出する横加速度センサ36が接続されている。
The
前方認識装置31は、例えば、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する1組のCCDカメラと、このCCDカメラからの画像データを処理するステレオ画像処理装置とから構成されている。
The
前方認識装置31のステレオ画像処理装置における、CCDカメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、CCDカメラで撮像した自車両の進行方向の1組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。
The processing of image data from the CCD camera in the stereo image processing device of the
白線データの認識では、白線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の白線の位置を画像平面上で特定する。この白線の実空間上の位置(x,y,z)は、画像平面上の位置(i,j)とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、例えば、図10に示すように、ステレオカメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をx軸、車高方向をy軸、車長方向(距離方向)をz軸とする。このとき、x−z平面(y=0)は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の走行レーンを距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の白線を所定に近似して連結することによって表現される。 In recognition of white line data, based on the knowledge that the white line is brighter than the road surface, the brightness change in the width direction of the road is evaluated, and the positions of the left and right white lines on the image plane are specified on the image plane. To do. The position (x, y, z) of the white line in the real space is known based on the position (i, j) on the image plane and the parallax calculated with respect to this position, that is, based on the distance information. Calculated from the coordinate conversion formula. In this embodiment, for example, as shown in FIG. 10, the coordinate system of the real space set based on the position of the host vehicle is the road surface directly below the center of the stereo camera, and the vehicle width direction is the x axis. The vehicle height direction is the y-axis, and the vehicle length direction (distance direction) is the z-axis. At this time, the xz plane (y = 0) coincides with the road surface when the road is flat. The road model is expressed by dividing the traveling lane of the host vehicle on the road into a plurality of sections in the distance direction, and connecting the left and right white lines in each section with a predetermined approximation.
また、側壁や立体物データの認識では、予め記憶しておいた3次元的な側壁データ、立体物データ等の枠(ウインドウ)と比較し、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データを抽出すると共に、立体物を、自動車、二輪車、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出する。立体物(以下、障害物とも云う)データにおいては、図14に示すように、該立体物の位置と左右白線の位置とを比較して走行レーンの左側に存在する立体物か右側に存在する立体物かを判定する。この結果、走行レーンの左側に存在する立体物の場合には、立体物と自車両との距離をrisk_d_l、予め設定しておいた基準位置から走行レーン内側に突出している最端部までの距離risk_xl、走行レーンの幅方向に対する速度risk_vl、立体物の種別等の情報を該立体物情報として検出しておく。また、走行レーンの右側に存在する立体物の場合には、立体物と自車両との距離をrisk_d_r、予め設定しておいた基準位置から走行レーン内側に突出している最端部までの距離risk_xr、走行レーンの幅方向に対する速度risk_vr、立体物の種別等の情報を該立体物情報として検出しておく。こうして得られた各情報、すなわち、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、及び、立体物(障害物)データの各データは操舵制御部20に入力される。また、本発明の実施の形態では、走行レーンの左側に存在する障害物と右側に存在する障害物とで独立した制御が行われるため、添字のある符号の最後の添字「l」は左側、添字「r」は右側について示すようになっている。
In recognition of side wall and three-dimensional object data, side wall data such as guardrails and curbs that exist along the road are compared with prestored frames (windows) such as three-dimensional side wall data and three-dimensional object data. The three-dimensional object is classified into other three-dimensional objects such as an automobile, a two-wheeled vehicle, a pedestrian, and a utility pole, and extracted. In the three-dimensional object (hereinafter also referred to as an obstacle) data, as shown in FIG. 14, the position of the three-dimensional object and the position of the left and right white lines are compared, and the three-dimensional object exists on the left side or the right side of the traveling lane. Determine whether it is a three-dimensional object. As a result, in the case of a three-dimensional object existing on the left side of the traveling lane, the distance between the three-dimensional object and the host vehicle is risk_d_l, and the distance from the preset reference position to the outermost end protruding inside the traveling lane Information such as risk_xl, speed risk_vl with respect to the width direction of the traveling lane, and the type of the three-dimensional object is detected as the three-dimensional object information. In the case of a three-dimensional object existing on the right side of the travel lane, the distance between the three-dimensional object and the host vehicle is risk_d_r, and the distance risk_xr from the preset reference position to the extreme end protruding inside the travel lane. Information such as the speed risk_vr with respect to the width direction of the traveling lane and the type of the three-dimensional object is detected as the three-dimensional object information. Information thus obtained, that is, white line data, side data such as guardrails and curbs along the road, and three-dimensional object (obstacle) data, are input to the
そして、操舵制御部20は、上述の各入力信号を基に、認識した障害物データに応じ応じて制御ゲインを可変設定し、この可変設定された制御ゲインを用いて、前方認識装置31で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値Iffとして演算し、前方認識装置31で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値Ifbとして演算し、これらを加算した値をトルク値に換算して操舵トルク(制御量)Tiとしてモータ駆動部21に出力する。
Then, the
このため、操舵制御部20は、操舵制御手段として、図2に示すように、制御ゲイン設定制御部20a、フィードフォワード制御部20b、フィードバック制御部20c、操舵トルク算出部20dから主要に構成されている。
Therefore, as shown in FIG. 2, the
制御ゲイン設定制御部20aは、前方認識装置31から認識された画像情報が入力され、車速センサ32から車速Vが入力され、ハンドル角センサ33からハンドル角θHが入力され、操舵トルクセンサ34から操舵トルクTsが入力され、ヨーレートセンサ35からヨーレート(dθ/dt)が入力される。そして、後述の図4〜図7に示すフローチャートに従って、各制御ゲインGff、Gfb1、Gfb2を設定し、各制御ゲインGffをフィードフォワード制御部20bに出力し、制御ゲインGfb1、Gfb2をフィードバック制御部20cに出力するように構成されている。
The control gain
以下、各制御ゲインGff、Gfb1、Gfb2の設定について、図4〜図7に示すフローチャートに従って説明する。
まず、ステップ(以下、「S」と略称)201で、走行レーンの左側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_lが予め設定しておいた第1の閾値Cd1未満(risk_d_l<Cd1)で、かつ、走行レーンの右側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_rが予め設定しておいた第1の閾値Cd1未満(risk_d_r<Cd1)で、走行レーンの両側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態か判定する。
Hereinafter, the setting of each control gain Gff, Gfb1, and Gfb2 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
First, in step (hereinafter abbreviated as “S”) 201, the distance risk_d_l between the three-dimensional object existing on the left side of the travel lane and the host vehicle is less than a preset first threshold Cd1 (risk_d_l <Cd1). In addition, when the distance risk_d_r between the three-dimensional object existing on the right side of the travel lane and the host vehicle is less than a preset first threshold Cd1 (risk_d_r <Cd1), the obstacle present on both sides of the travel lane and the vehicle It is determined whether the distance to the vehicle is short.
この判定の結果、risk_d_l<Cd1、かつ、risk_d_r<Cd1を満足する場合は、S202に進み、操舵トルクTsが予め設定しておいたトルク値(−Tc)以下(Ts≦−Tc)か否か判定する。 As a result of this determination, if risk_d_l <Cd1 and risk_d_r <Cd1 are satisfied, the process proceeds to S202, and whether or not the steering torque Ts is equal to or less than a preset torque value (−Tc) (Ts ≦ −Tc). judge.
ここで、本願の実施の形態においては、図13に示すように、操舵トルクTsが(+)の符号のときはドライバの左操舵を示し、(−)の符号のときはドライバの右操舵を示すものとする。また、操舵トルクTsが、−Tc<Ts<Tcの領域は、ドライバの操舵方向の判定が不安定な不感帯の領域として設定されている。 Here, in the embodiment of the present application, as shown in FIG. 13, when the steering torque Ts is a sign of (+), the left steering of the driver is shown, and when the sign of (−) is shown, the right steering of the driver is shown. Shall be shown. Further, the region where the steering torque Ts is −Tc <Ts <Tc is set as a dead zone where the determination of the steering direction of the driver is unstable.
S202の判定の結果、Ts≦−Tcで、ドライバが右操舵状態で右に回避意図があると判定した場合は、S203に進み、左回避フラグF_start_lを0に設定し、右回避フラグF_start_rを1に設定してS209へと進む。 As a result of the determination in S202, if Ts ≦ −Tc and it is determined that the driver intends to avoid right in the right steering state, the process proceeds to S203, the left avoidance flag F_start_l is set to 0, and the right avoidance flag F_start_r is set to 1. And proceed to S209.
また、S202の判定の結果、Ts>−Tcの場合は、S204に進み、操舵トルクTsが予め設定しておいたトルク値Tc以上(Ts≧Tc)か否か判定する。 If Ts> −Tc as a result of the determination in S202, the process proceeds to S204, in which it is determined whether the steering torque Ts is equal to or greater than a preset torque value Tc (Ts ≧ Tc).
このS204の判定の結果、Ts≧Tcで、ドライバが左操舵状態で左に回避意図があると判定した場合は、S205に進み、左回避フラグF_start_lを1に設定し、右回避フラグF_start_rを0に設定してS209へと進む。 As a result of the determination in S204, if Ts ≧ Tc and it is determined that the driver intends to avoid left in the left steering state, the process proceeds to S205, the left avoidance flag F_start_l is set to 1, and the right avoidance flag F_start_r is set to 0. And proceed to S209.
更に、S204の判定の結果、Ts<Tcの場合、すなわち、−Tc<Ts<Tcの場合は、S208に進み、ドライバは操舵状態に無く、左右のどちらにも回避の意図が無いと判定して、左回避フラグF_start_lと右回避フラグF_start_rを、共に0に設定してS209へと進む。 Further, as a result of the determination in S204, if Ts <Tc, that is, if -Tc <Ts <Tc, the process proceeds to S208, where it is determined that the driver is not in the steering state and there is no intention of avoiding both the left and right sides. Thus, both the left avoidance flag F_start_l and the right avoidance flag F_start_r are set to 0, and the process proceeds to S209.
一方、上述のS201で、risk_d_l<Cd1、かつ、risk_d_r<Cd1の条件が満足されない場合は、S206に進み、risk_d_r<Cd1が満足されているか否か判定される。そして、risk_d_r<Cd1が満足されている場合(走行レーンの右側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_rが近い場合)、前述のS202からの処理を繰り返す。 On the other hand, if the conditions of risk_d_l <Cd1 and risk_d_r <Cd1 are not satisfied in S201 described above, the process proceeds to S206, and it is determined whether risk_d_r <Cd1 is satisfied. When risk_d_r <Cd1 is satisfied (when the distance risk_d_r between the three-dimensional object present on the right side of the travel lane and the host vehicle is short), the processing from S202 described above is repeated.
逆に、S206で、risk_d_r<Cd1が満足されない場合は、S207に進み、risk_d_l<Cd1が満足されているか否か判定される。そして、risk_d_l<Cd1が満足されている場合(走行レーンの左側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_lが近い場合)、前述のS204からの処理を繰り返す。 Conversely, if risk_d_r <Cd1 is not satisfied in S206, the process proceeds to S207, and it is determined whether risk_d_l <Cd1 is satisfied. When risk_d_l <Cd1 is satisfied (when the distance risk_d_l between the three-dimensional object existing on the left side of the travel lane and the host vehicle is short), the processing from S204 described above is repeated.
また、risk_d_l<Cd1が満足されない場合、すなわち、走行レーンの両側に存在する障害物と自車両との距離が遠い(無い場合も含む)場合は、S208に進み、左回避フラグF_start_lと右回避フラグF_start_rを、共に0に設定してS209へと進む。 If risk_d_l <Cd1 is not satisfied, that is, if the distance between the obstacles on both sides of the driving lane and the host vehicle is long (including the case where there is no vehicle), the process proceeds to S208, and the left avoidance flag F_start_l and the right avoidance flag Both F_start_r are set to 0 and the process proceeds to S209.
S203、S205、S208の何れかで左回避フラグF_start_lと右回避フラグF_start_rを設定した後は、S209に進み、初期設定として、例えば、以下のように、フィードフォワード制御に係る制御ゲインGff、フィードバック制御に係る第1、第2の制御ゲインGfb1、Gfb2を決定する。
Gff=Gff_base−dGff_l−dGff_r …(1)
Gfb1=Gfb1_base−dGfb1_l−dGfb1_r …(2)
Gfb2=Gfb2_base−dGfb2_l−dGfb2_r …(3)
ここで、Gff_base、Gfb1_base、Gfb2_baseは予め実験、演算等により設定しておいた通常のレーンキープ制御を行う場合の制御ゲイン値である。また、dGff_l、dGff_rは、それぞれフィードフォワード制御における左側方向、右側方向のリスクに伴って発生するゲインの減算量であり、dGfb1_l、dGfb1_r、dGfb2_l、dGfb2_rは、それぞれフィードバック制御における左側方向、右側方向のリスクに伴って発生するゲインの減算量であり、初期設定では、各ゲインとも0を設定する。
After the left avoidance flag F_start_l and the right avoidance flag F_start_r are set in any of S203, S205, and S208, the process proceeds to S209, and as an initial setting, for example, a control gain Gff related to feedforward control, feedback control as follows First and second control gains Gfb1 and Gfb2 are determined.
Gff = Gff_base−dGff_l−dGff_r (1)
Gfb1 = Gfb1_base-dGfb1_1-dGfb1_r (2)
Gfb2 = Gfb2_base-dGfb2_l-dGfb2_r (3)
Here, Gff_base, Gfb1_base, and Gfb2_base are control gain values in the case of performing normal lane keep control that is set in advance by experiment, calculation, or the like. Further, dGff_l and dGff_r are gain subtraction amounts generated in association with the risk in the left direction and the right direction in the feedforward control, respectively. This is the amount of gain subtraction that occurs with risk, and is set to 0 for each gain by default.
S209で、各制御ゲインGff、Gfb1、Gfb2を設定した後は、S210に進み、左回避フラグF_start_l=1でドライバが左操舵(回避)状態か、或いは、右回避フラグF_start_r=1でドライバが右操舵(回避)状態かを判定する。 After setting the control gains Gff, Gfb1, and Gfb2 in S209, the process proceeds to S210, where the left avoidance flag F_start_l = 1 is in the left steering (avoidance) state, or the right avoidance flag F_start_r = 1 and the driver is right It is determined whether it is in a steering (avoidance) state.
このS210で、F_start_l=F_start_r=0で、ドライバが走行レーンの左右どちらにも回避の意図がない、或いは、障害物までの距離が遠い(S208の)場合は、そのまま、プログラムを抜ける。この場合、設定される各制御ゲインの減算量dGff_l、dGff_r、dGfb1_l、dGfb1_r、dGfb2_l、dGfb2_rは、すべて0となり、通常のレーンキープ制御が行われることになる。 In S210, if F_start_l = F_start_r = 0 and the driver has no intention of avoiding either the left or right side of the travel lane, or if the distance to the obstacle is long (S208), the program exits as it is. In this case, the subtraction amounts dGff_l, dGff_r, dGfb1_l, dGfb1_r, dGfb2_l, and dGfb2_r for each control gain to be set are all 0, and normal lane keep control is performed.
また、上述のS210で、F_start_l=1でドライバが左操舵(回避)状態か、或いは、右回避フラグF_start_r=1でドライバが右操舵(回避)状態の場合は、S211へと進み、以下(4)〜(9)式により、制御ゲインの減算量dGff_l、dGff_r、dGfb1_l、dGfb1_r、dGfb2_l、dGfb2_rを算出する。
まず、左側の障害物に対するフィードフォワード制御に係る制御ゲインの減算量dGff_lは、例えば、以下の(4)式により算出される。
dGff_l=G1・risk_xl+G2・risk_vl+risk_kind_l …(4)
また、右側の障害物に対するフィードフォワード制御に係る制御ゲインの減算量dGff_rは、例えば、以下の(5)式により算出される。
dGff_r=G1・risk_xr+G2・risk_vr+risk_kind_r …(5)
左側の障害物に対するフィードバック制御に係る制御ゲインの減算量dGfb1_lは、例えば、以下の(6)式により算出される。
Gfb1_l=G1・risk_xl+G2・risk_vl+risk_kind_l …(6)
右側の障害物に対するフィードバック制御に係る制御ゲインの減算量dGfb1_rは、例えば、以下の(7)式により算出される。
dGfb1_r=G1・risk_xr+G2・risk_vr+risk_kind_r …(7)
左側の障害物に対するフィードバック制御に係る制御ゲインの減算量dGfb2_lは、例えば、以下の(8)式により算出される。
dGfb2_l=G1・risk_xl+G2・risk_vl+risk_kind_l …(8)
右側の障害物に対するフィードバック制御に係る制御ゲインの減算量dGfb2_rは、例えば、以下の(9)式により算出される。
dGfb2_r=G1・risk_xr+G2・risk_vr+risk_kind_r …(9)
以上の(4)〜(9)式において、G1、G2は予め実験、演算等により設定しておいた値であり、risk_kind_rは障害物の種別毎に予め設定しておいた危険度であり、例えば、(歩行者の危険度)>(二輪車の危険度)>(自動車の危険度)として、予め設定しておいたマップ等を参照して設定するものである。
In S210 described above, if F_start_l = 1 and the driver is in the left steering (avoidance) state, or if the right avoidance flag F_start_r = 1 and the driver is in the right steering (avoidance) state, the process proceeds to S211 and the following (4 ) To (9), the control gain subtraction amounts dGff_l, dGff_r, dGfb1_l, dGfb1_r, dGfb2_l, and dGfb2_r are calculated.
First, the control gain subtraction amount dGff_l related to the feedforward control for the left obstacle is calculated by, for example, the following equation (4).
dGff_l = G1, risk_xl + G2, risk_vl + risk_kind_l (4)
Further, the subtraction amount dGff_r of the control gain related to the feedforward control with respect to the obstacle on the right side is calculated by, for example, the following equation (5).
dGff_r = G1, risk_xr + G2, risk_vr + risk_kind_r (5)
The control gain subtraction amount dGfb1_l related to the feedback control for the left obstacle is calculated by, for example, the following equation (6).
Gfb1_l = G1, risk_xl + G2, risk_vl + risk_kind_l (6)
The subtraction amount dGfb1_r of the control gain related to the feedback control for the right obstacle is calculated by the following equation (7), for example.
dGfb1_r = G1.risk_xr + G2.risk_vr + risk_kind_r (7)
The subtraction amount dGfb2_l of the control gain related to the feedback control for the left obstacle is calculated by, for example, the following equation (8).
dGfb2_l = G1 / risk_xl + G2 / risk_vl + risk_kind_l (8)
The subtraction amount dGfb2_r of the control gain related to the feedback control for the right obstacle is calculated by the following equation (9), for example.
dGfb2_r = G1.risk_xr + G2.risk_vr + risk_kind_r (9)
In the above formulas (4) to (9), G1 and G2 are values set in advance by experiments, calculations, etc., and risk_kind_r is a risk set in advance for each type of obstacle, For example, it is set with reference to a map or the like set in advance as (pedestrian risk)> (motorcycle risk)> (automobile risk).
上記(1)、(2)、(3)式に上記で算出した制御ゲインの減算量、dGff_l、dGff_r、dGfb1_l、dGfb1_r、dGfb2_l、dGfb2_rを入力する。従って、フィードフォワード制御、フィードバック制御に係る制御ゲインの減算量は、障害物の有無、それらの位置、速度、種類によって異なる。 The control gain subtraction amounts dGff_l, dGff_r, dGfb1_l, dGfb1_r, dGfb2_l, dGfb2_r calculated above are input to the equations (1), (2), and (3). Therefore, the amount of control gain subtraction for feedforward control and feedback control varies depending on the presence or absence of obstacles, their position, speed, and type.
次いで、S212に進み、例えば、前述の(7)〜(9)式により、フィードフォワード制御に係る制御ゲインGff、フィードバック制御に係る第1、第2の制御ゲインGfb1、Gfb2を算出して出力する。 Next, the process proceeds to S212, and the control gain Gff related to the feedforward control and the first and second control gains Gfb1 and Gfb2 related to the feedback control are calculated and output, for example, by the above-described equations (7) to (9). .
すなわち、前述した如く、制御ゲインGffは、フィードフォーワード制御により、左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値Iffとして演算するための制御ゲインであり、通常時の制御ゲインGff_baseに対し、(1)式により減少させることにより決定され、これにより操舵支援制御による制御量が減少され、ドライバの操舵との干渉が減少させられるのである。尚、フィードフォワード制御の詳細については、後述する。 That is, as described above, the control gain Gff is a control gain for calculating the output value corresponding to the recognized shape of the left and right white lines as the feedforward output value Iff by the feedforward control, and the control gain Gff is the normal control gain Gff_base. On the other hand, it is determined by reducing the value according to the equation (1), whereby the control amount by the steering assist control is reduced, and the interference with the steering of the driver is reduced. Details of the feedforward control will be described later.
同様に、制御ゲインGfb1、Gfb2は、フィードバック制御により、左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値Ifbとして演算するための制御ゲインであり、通常時の制御ゲインGfb1_base、Gfb2_baseを、(2)、(3)式により減少させることにより決定され、これにより操舵支援制御による制御量が減少され、ドライバの操舵との干渉が減少させられるのである。尚、フィードバック制御の詳細については、後述する。 Similarly, the control gains Gfb1 and Gfb2 are control gains for calculating an output value according to the recognized shape of the left and right white lines and the traveling state of the host vehicle as the feedback output value Ifb by feedback control. This is determined by reducing the gains Gfb1_base and Gfb2_base according to the expressions (2) and (3), whereby the control amount by the steering assist control is reduced and the interference with the steering of the driver is reduced. Details of the feedback control will be described later.
次に、S213に進み、F_start_l=1でドライバが左操舵(回避)状態か否か判定し、F_start_l=1(ドライバが左操舵(回避)状態)の場合は、S214に進み、走行レーンの右側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_rが予め設定しておいた第2の閾値Cd2未満(risk_d_r<Cd2)で、走行レーンの右側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態、或いは、ヨーレート(dθ/dt)、或いは、ハンドル角θHが一定状態になったか否か判定する。 Next, the process proceeds to S213, where it is determined whether F_start_l = 1 and the driver is in the left steering (avoidance) state. If F_start_l = 1 (the driver is in the left steering (avoidance) state), the process proceeds to S214 and the right side of the driving lane The distance risk_d_r between the three-dimensional object existing in the vehicle and the host vehicle is less than a preset second threshold Cd2 (risk_d_r <Cd2), and the obstacle and the vehicle present on the right side of the travel lane are close to each other Alternatively, it is determined whether the yaw rate (dθ / dt) or the handle angle θH is in a constant state.
この判定の結果、risk_d_r<Cd2、或いは、ヨーレート(dθ/dt)、或いは、ハンドル角θHが一定状態になった場合は、S216に進み、この条件が成立しない場合には、再び、S212からの処理を繰り返す。 As a result of this determination, if risk_d_r <Cd2, or the yaw rate (dθ / dt) or the handle angle θH becomes constant, the process proceeds to S216, and if this condition is not satisfied, the process returns to S212. Repeat the process.
一方、S213で、F_start_l=1の条件が成立しない場合(すなわち、F_start_r=1でドライバが右操舵(回避)状態の場合)は、S215に進み、走行レーンの左側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_lが予め設定しておいた第2の閾値Cd2未満(risk_d_l<Cd2)で、走行レーンの左側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態、或いは、ヨーレート(dθ/dt)、或いは、ハンドル角θHが一定状態になったか否か判定する。 On the other hand, if the condition of F_start_l = 1 is not satisfied in S213 (that is, if the driver is in the right steering (avoidance) state with F_start_r = 1), the process proceeds to S215, and the three-dimensional object and the vehicle existing on the left side of the driving lane The distance risk_d_l is less than a preset second threshold Cd2 (risk_d_l <Cd2), and the distance between the obstacle present on the left side of the driving lane and the vehicle is close, or the yaw rate (dθ / dt Or, it is determined whether or not the steering wheel angle θH is in a constant state.
この判定の結果、risk_d_l<Cd2、或いは、ヨーレート(dθ/dt)、或いは、ハンドル角θHが一定状態になった場合は、S216に進み、この条件が成立しない場合には、再び、S212からの処理を繰り返す。 As a result of this determination, if risk_d_l <Cd2, or the yaw rate (dθ / dt) or the steering wheel angle θH becomes constant, the process proceeds to S216. If this condition is not satisfied, the process from S212 is resumed. Repeat the process.
S214、或いは、S215からS216に進むと、左側の障害物に対するフィードバック制御に係る第2の制御ゲインGfb2の減算量dGfb2_lと、右側の障害物に対するフィードバック制御に係る第2の制御ゲインGfb2の減算量dGfb2_rが0にリセットされる。尚、dGfb1_lとdGfb2_rは、そのままとする。すなわち、後述するように、フィードバック制御に係る第2の制御ゲインGfb2は、自車両の走行状態(特に、左右白線に対する自車両の走行傾き)に応じて設定される制御ゲインであり、上述のS214、或いは、S215の条件を満足して、障害物を通過するのに適した車両姿勢となった場合には、車両のヨー角θに対するフィードバック制御のみ減算を止めて復帰させることで、ドライバの回避動作を邪魔することなく、不意に車両に加わる、カントや横風等の外乱に対して制御できるようにするのである。 When the process proceeds from S214 or S215 to S216, the subtraction amount dGfb2_l of the second control gain Gfb2 related to the feedback control for the left obstacle and the subtraction amount of the second control gain Gfb2 related to the feedback control for the right obstacle dGfb2_r is reset to 0. Note that dGfb1_l and dGfb2_r are left as they are. That is, as will be described later, the second control gain Gfb2 related to the feedback control is a control gain set according to the traveling state of the host vehicle (particularly, the traveling inclination of the host vehicle with respect to the left and right white lines), and the above-described S214. Alternatively, when the vehicle posture is suitable for passing an obstacle by satisfying the condition of S215, only the feedback control with respect to the yaw angle θ of the vehicle is stopped and returned to avoid the driver. It is possible to control against disturbances such as cant and crosswind that are unexpectedly applied to the vehicle without disturbing the operation.
S216に進み、前述の(1)〜(3)式と同じく、Gff、Gfb1、Gfb2を算出する。
次いで、S217に進み、例えば、前述の(7)〜(9)式により、フィードフォワード制御に係る制御ゲインGff、フィードバック制御に係る第1、第2の制御ゲインGfb1、Gfb2を算出して出力する。
Proceeding to S216, Gff, Gfb1, and Gfb2 are calculated in the same manner as in equations (1) to (3) described above.
Next, the process proceeds to S217, and, for example, the control gain Gff related to the feedforward control and the first and second control gains Gfb1 and Gfb2 related to the feedback control are calculated and output by the above-described equations (7) to (9). .
次に、S218に進み、F_start_l=1でドライバが左操舵(回避)状態か否か判定し、F_start_l=1(ドライバが左操舵(回避)状態)の場合は、S219に進み、走行レーンの右側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_rが予め設定しておいた第3の閾値Cd3未満(risk_d_r<Cd3)で、走行レーンの右側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態か否か判定する。この判定の結果、risk_d_r<Cd3となった場合は、S221に進み、この条件が成立しない場合には、再び、S216からの処理を繰り返す。 Next, the process proceeds to S218, where it is determined whether F_start_l = 1 and the driver is in the left steering (avoidance) state. If F_start_l = 1 (the driver is in the left steering (avoidance) state), the process proceeds to S219 and the right side of the driving lane The distance risk_d_r between the three-dimensional object existing in the vehicle and the host vehicle is less than a preset third threshold Cd3 (risk_d_r <Cd3), and the obstacle present on the right side of the travel lane is close to the host vehicle It is determined whether or not. As a result of this determination, if risk_d_r <Cd3, the process proceeds to S221, and if this condition is not satisfied, the processing from S216 is repeated again.
一方、S218で、F_start_l=1の条件が成立しない場合(すなわち、F_start_r=1でドライバが右操舵(回避)状態の場合)は、S220に進み、走行レーンの左側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_lが予め設定しておいた第3の閾値Cd3未満(risk_d_l<Cd3)で、走行レーンの左側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態になったか否か判定する。この判定の結果、risk_d_l<Cd3になった場合は、S221に進み、この条件が成立しない場合には、再び、S216からの処理を繰り返す。 On the other hand, if the condition of F_start_l = 1 is not satisfied in S218 (that is, if the driver is in the right steering (avoidance) state with F_start_r = 1), the process proceeds to S220, and the three-dimensional object and the vehicle existing on the left side of the driving lane Is less than a preset third threshold Cd3 (risk_d_l <Cd3), it is determined whether the distance between the obstacle present on the left side of the travel lane and the host vehicle is close. As a result of this determination, if risk_d_l <Cd3, the process proceeds to S221. If this condition is not satisfied, the process from S216 is repeated again.
S219、或いは、S220からS221に進むと、フィードフォワード制御に係る制御ゲインGffの左側の障害物に対する減算量dGffと、右側の障害物に対する減算量dGff_rと、フィードバック制御に係る第1の制御ゲインGfb1の左側の障害物に対する減算量dGfb1_lと、右側の障害物に対する減算量dGfb1_rが0にリセットされる。また、フィードバック制御に係る第2の制御ゲインGfb2の左側の障害物に対する減算量dGfb2_lと、右側の障害物に対する減算量dGfb2_rには、予め設定された減算量d_Gyaewを設定する。 When the process proceeds from S219 or S220 to S221, the subtraction amount dGff for the obstacle on the left side of the control gain Gff related to the feedforward control, the subtraction amount dGff_r for the obstacle on the right side, and the first control gain Gfb1 related to the feedback control The subtraction amount dGfb1_l for the left obstacle and the subtraction amount dGfb1_r for the right obstacle are reset to zero. Also, a preset subtraction amount d_Gyaew is set as the subtraction amount dGfb2_l for the left obstacle and the subtraction amount dGfb2_r for the right obstacle of the second control gain Gfb2 related to feedback control.
次いで、S223に進み、例えば、前述の(1)〜(3)式により、フィードフォワード制御に係る制御ゲインGff、フィードバック制御に係る第1、第2の制御ゲインGfb1、Gfb2を算出して出力する。 Next, the process proceeds to S223, and, for example, the control gain Gff related to the feedforward control and the first and second control gains Gfb1 and Gfb2 related to the feedback control are calculated and output by the above-described equations (1) to (3). .
すなわち、後述するように、上述のS219、或いは、S220の条件を満足して、S221へと進むと、障害物を回避し終えて、走行レーンの中央に戻す状態となる。このような状況では、車両と白線の向きに再び差分が発生するため第2の制御ゲインGfb2による出力値は、車両を車線中央に戻す方向と逆方向へ操舵する成分となる。このため、dGfb2_lとdGfb2_rに対して、d_Gyaewを設定し、フィードバック制御に係る第2の制御ゲインGfb2を減少させることで、車両の車線中央への復帰を行いやすくする。また、このd_Gyaewの値は、車両と白線中央との位置関係によって変更することが望ましい。つまり、十分白線中央と車両が近くなった場合には、d_Gyaewの値を0に近づけ、第2の制御ゲインGfb2を大きくすることで車線と車両の向きを平行にする方向へ促進させることとなる。 That is, as will be described later, when the process proceeds to S221 while satisfying the above-described conditions of S219 or S220, the obstacle is avoided and the vehicle returns to the center of the traveling lane. In such a situation, since the difference between the vehicle and the white line is generated again, the output value by the second control gain Gfb2 is a component for steering the vehicle in the direction opposite to the direction of returning the vehicle to the center of the lane. For this reason, d_Gyaew is set with respect to dGfb2_l and dGfb2_r, and the second control gain Gfb2 related to feedback control is decreased to facilitate the return of the vehicle to the center of the lane. Further, it is desirable to change the value of d_Gyaew depending on the positional relationship between the vehicle and the center of the white line. In other words, when the vehicle is sufficiently close to the center of the white line, the value of d_Gyaew is brought close to 0 and the second control gain Gfb2 is increased to promote the direction of the lane and the vehicle to be parallel. .
そして、S224に進み、自車両が走行レーンの略中央を走行しているか否か判定し、略中央を走行している場合は、S225に進み、略中央を走行していないのであれば、S221からの処理を繰り返す。 Then, the process proceeds to S224, where it is determined whether or not the host vehicle is traveling substantially in the center of the travel lane. If the vehicle is traveling approximately in the center, the process proceeds to S225. If the vehicle is not traveling approximately in the center, S221 is performed. Repeat the process from.
S225では、前述のS221で設定されるフィードバック制御に係る第2の制御ゲインGfb2の減算量dGfb2_l、dGfb2_rも0に設定し、S226では、再び前述の(3)式によって、Gfb2を算出して出力し、通常の操舵支援制御に戻れるようにしてルーチンを抜ける。このように、制御ゲイン設定制御部20aは、制御ゲイン設定手段として設けられている。
In S225, the subtraction amounts dGfb2_l and dGfb2_r of the second control gain Gfb2 related to the feedback control set in S221 described above are also set to 0, and in S226, Gfb2 is again calculated and output by the above-described equation (3). Then, the routine exits so as to return to the normal steering assist control. Thus, the control gain
フィードフォワード制御部20bは、前方認識装置31から画像情報が入力され、制御ゲイン設定制御部20aから制御ゲインGffが入力される。そして、例えば、以下の(22)式により、左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値Iffとして演算し、操舵トルク算出部20dに出力する。
Iff=Gff・(Rr+Rl)/2 …(22)
ここで、Rrは右白線による曲率成分であり、Rlは左白線による曲率成分である。これら、左右白線の曲率成分Rr,Rlは、具体的には、図10に示すような、左右白線のそれぞれを構成する候補点に関して、二次の最小自乗法によって計算された二次項の係数を用いることによって定められる。例えば、x=A・z2+B・z+Cの二次式で白線を近似した場合、Aの値が曲率成分として用いられる。尚、これら白線の曲率成分Rr、Rlは、それぞれの白線の曲率そのものでも良い。
The feedforward control unit 20b receives image information from the
Iff = Gff. (Rr + Rl) / 2 (22)
Here, Rr is a curvature component due to the right white line, and Rl is a curvature component due to the left white line. Specifically, the curvature components Rr and Rl of the left and right white lines are the coefficients of the quadratic terms calculated by the second least square method for the candidate points constituting each of the left and right white lines as shown in FIG. It is determined by using. For example, when the white line is approximated by a quadratic expression of x = A · z 2 + B · z + C, the value of A is used as the curvature component. The white line curvature components Rr and Rl may be the respective white line curvatures themselves.
次に、このフィードフォワード制御部20bで実行されるフィードフォワード制御を、図8のフローチャートで説明する。 Next, the feedforward control executed by the feedforward control unit 20b will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず、S301で、制御ゲイン設定制御部20aから制御ゲインGffを読み込む。
First, in step S301, the control gain Gff is read from the control gain
次に、S302に進み、左白線による曲率成分Rl、右白線による曲率成分Rrを算出する。 In step S302, the curvature component Rl due to the left white line and the curvature component Rr due to the right white line are calculated.
そして、S303に進み、上述の(22)式により、フィードフォワード出力値Iffを算出し、操舵トルク算出部20dに出力する。このように、フィードフォワード制御部20bは、フィードフォワード制御手段として設けられている。
Then, the process proceeds to S303, where the feedforward output value Iff is calculated according to the above equation (22) and output to the steering
フィードバック制御部20cは、前方認識装置31から画像情報が入力され、車速センサ32から車速Vが入力され、ヨーレートセンサ35からヨーレート(dθ/dt)が入力され、横加速度センサ36から横加速度Gyが入力され、制御ゲイン設定制御部20aから制御ゲインGfb1、Gfb2が入力される。そして、例えば、以下の(23)式により、前方認識装置31で認識した自車両の予測される走行位置を基準とした左右白線の形状と自車両の走行状態(該白線に対する走行姿勢)とに応じた出力値をフィードバック出力値Ifbとして演算し、操舵トルク算出部20dに出力する。
Ifb=Gfb1・(xr−xl−xv)
+Gfb2・((θtr−θ)+(θtl−θ))/2 …(23)
この(23)式の第一項において、xvは車両の前方注視点のz座標におけるx座標である。この前方注視点とは、本実施の形態においては、例えば、図11に示すように、予め設定しておいた予見時間T(例えば、1.2秒)経過後に自車両が存在すると予測される点である。この前方注視点におけるz座標zvは、例えば、zv=T・Vで算出される。尚、単純に、前方の予め設定する距離の点としても良い。
The
Ifb = Gfb1. (Xr-xl-xv)
+ Gfb2 · ((θtr−θ) + (θtl−θ)) / 2 (23)
In the first term of the equation (23), xv is an x coordinate in the z coordinate of the forward gazing point of the vehicle. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 11, the forward gazing point is predicted that the host vehicle exists after a preset preview time T (for example, 1.2 seconds) has elapsed. Is a point. The z coordinate zv at the forward gazing point is calculated by, for example, zv = T · V. In addition, it is good also as a point of the distance set ahead simply.
従って、前方注視点のx座標xvは、例えば、以下の(24)式で算出することができる。
xv=xi+V・(β+θ)・T
+(1/2)・((dθ/dt)+(dβ/dt))・V・T2…(24)
ここで、xiは車両の現在のx座標、(dβ/dt)は車体すべり角速度であり、例えば、以下の(25)式により算出できる。
(dβ/dt)=(Gy/V)−(dθ/dt) …(25)
そして、この車体すべり角速度(dβ/dt)を積分処理することにより、車体すべり角βが算出できる。
Accordingly, the x coordinate xv of the forward gazing point can be calculated by the following equation (24), for example.
xv = xi + V · (β + θ) · T
+ (1/2) · ((dθ / dt) + (dβ / dt)) · V · T 2 (24)
Here, xi is the current x coordinate of the vehicle, and (dβ / dt) is the vehicle slip angular velocity, which can be calculated by the following equation (25), for example.
(Dβ / dt) = (Gy / V) − (dθ / dt) (25)
The vehicle slip angle β can be calculated by integrating the vehicle slip angular velocity (dβ / dt).
また、(23)式における、xrは前方注視点のz座標における右白線のx座標であり、xlは前方注視点のz座標における左白線のx座標である。 In the equation (23), xr is the x coordinate of the right white line in the z coordinate of the forward gazing point, and xl is the x coordinate of the left white line in the z coordinate of the forward gazing point.
従って、(23)式の第一項は、図11に示すように、前方注視点と左右白線の中心点とのx座標偏差の演算項となっており、前方認識装置31で認識した自車両の予測される走行位置を基準とした左右白線の形状に基づいた演算項となっている。
Therefore, as shown in FIG. 11, the first term of the equation (23) is an arithmetic term for the x-coordinate deviation between the forward gazing point and the center point of the left and right white lines, and the host vehicle recognized by the
また、(23)式の第二項は、図12に示すように、θtrは前方認識装置31からの画像情報による右白線に対する自車両の傾き、θtlは前方認識装置31からの画像情報による左白線に対する自車両の傾きである。尚、これら、θtr、θtlは、例えば、画像情報で得られる白線候補点に対して、二次の最小二乗法によって計算された、一次項の係数(すなわち、白線を、x=A・z2+B・z+cの式で近似した際のBの値)を用いる。
Further, as shown in FIG. 12, θtr is the inclination of the host vehicle with respect to the right white line based on the image information from the
従って、(23)式の第二項は、図12に示すように、前方認識装置31で認識した白線に対する自車両の走行姿勢の演算項となっている。
Therefore, the second term of the equation (23) is a calculation term for the traveling posture of the host vehicle with respect to the white line recognized by the
次に、このフィードバック制御部20cで実行されるフィードバック制御を、図9のフローチャートで説明する。
Next, feedback control executed by the
先ず、S401で、制御ゲイン設定制御部20aから制御ゲインGfb1、Gfb2を読み込む。
First, in step S401, control gains Gfb1 and Gfb2 are read from the control gain
次いで、S402に進み、前方注視点のz座標zvを算出する。 Next, in S402, the z coordinate zv of the forward gazing point is calculated.
次に、S403に進み、前方注視点のx座標xvを、例えば、上述の(24)式により、算出する。 Next, proceeding to S403, the x coordinate xv of the forward gazing point is calculated by, for example, the above-described equation (24).
次いで、S404に進み、前方注視点における、左白線のx座標xl、右白線のx座標xrを算出する。 Next, in S404, the left white line x-coordinate xl and the right white line x-coordinate xr at the forward gazing point are calculated.
次に、S405に進んで、自車両の左白線に対する傾きθtl、自車両の右白線に対する傾きθtr、自車両のヨー角θを算出する。 Next, proceeding to S405, the inclination θtl with respect to the left white line of the own vehicle, the inclination θtr with respect to the right white line of the own vehicle, and the yaw angle θ of the own vehicle are calculated.
そして、S406に進み、上述の(23)式により、フィードバック出力値Ifbを算出し、操舵トルク算出部20dに出力する。このように、フィードバック制御部20cは、フィードバック制御手段として設けられている。
Then, the process proceeds to S406, where the feedback output value Ifb is calculated by the above equation (23) and output to the
操舵トルク算出部20dは、フィードフォワード制御部20bからフィードフォワード出力値Iffが入力され、フィードバック制御部20cからフィードバック出力値Ifbが入力される。そして、例えば、以下の(26)式により、操舵トルクTiを算出し、モータ駆動部21に出力する。
Ti=Gt・(Iff+Ifb) …(26)
ここで、Gtは、予め設定しておいた換算係数である。
The
Ti = Gt · (Iff + Ifb) (26)
Here, Gt is a preset conversion coefficient.
以上のように構成される操舵制御部20では、図3に示すように操舵制御が実行される。
まず、S101で、制御ゲイン設定制御部20aで、前述の図4〜図7に示すフローチャートに従って、各制御ゲインGff、Gfb1、Gfb2の設定制御が行われる。
In the
First, in S101, the control gain
次いで、S102に進み、フィードフォワード制御部20bで、前述の図8に示すフローチャートに従って、フィードフォワード出力値Iffの算出が行われる。 Next, in S102, the feedforward control unit 20b calculates the feedforward output value Iff according to the flowchart shown in FIG.
次に、S103に進んで、フィードバック制御部20cで、前述の図9に示すフローチャートに従って、フィードバック出力値Ifbの算出が行われる。
Next, proceeding to S103, the
そして、S104に進んで、操舵トルク算出部20dで、前述の(26)式により、操舵トルクTiが算出され、モータ駆動部21に出力される。
Then, the process proceeds to S104, where the steering
このように本発明の実施の形態によれば、認識した障害物データに応じ応じて制御ゲインを可変設定し、この可変設定された制御ゲインを用いて、前方認識装置31で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値Iffとして演算し、前方認識装置31で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値Ifbとして演算し、これらを加算した値を制御量とする。この際、特に、認識した障害物に対するドライバの回避意図が考慮されて、運転支援装置によるレーンキープのための制御量が減算設定されるため、たとえ障害物が存在するような複雑な交通環境下であってもドライバの回避操舵等の操舵意図と走行レーンの目標経路に沿った操舵支援とを適切に融合してドライバに違和感や恐怖感を与えることなく自然で安定した操舵支援制御を行うことが可能となる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the control gain is variably set according to the recognized obstacle data, and the left and right white lines recognized by the
具体的には、図15に示すような走行環境で、走行レーンの左側に歩行者等の障害物が存在し、走行レーンの右側に車両等の障害物が存在する場合で、ドライバが歩行者を回避することを優先する場合の例では、自車両は、Aに示す走行ラインをとることになる。 Specifically, in a driving environment as shown in FIG. 15, there is an obstacle such as a pedestrian on the left side of the driving lane and an obstacle such as a vehicle on the right side of the driving lane. In the example where priority is given to avoiding the vehicle, the host vehicle takes the travel line indicated by A.
この図15に示す走行環境で設定される、各制御ゲインGff、Gfb1、Gfb2の例を、図16のタイムチャートで説明する。 An example of each control gain Gff, Gfb1, Gfb2 set in the traveling environment shown in FIG. 15 will be described with reference to the time chart of FIG.
先ず、図15のIの領域に進入するまでは、左右の障害物までの距離も遠く、運転支援装置により設定される各制御ゲインGff、Gfb1、Gfb2はそのままで、通常のレーンキープを行うべく操舵支援制御が実行されることになる。 First, until entering the area I in FIG. 15, the distance to the left and right obstacles is long, and the control gains Gff, Gfb1, and Gfb2 set by the driving support device remain unchanged, and normal lane keeping is performed. Steering support control is executed.
その後、IIの領域に進入すると、障害物との距離が近くなり、各制御ゲインGff、Gfb1、Gfb2の減算が行われることになり、特に、ドライバの歩行者(車両よりも危険度が高い)を回避しようとする意図が尊重されて走行レーンの中央から右側に外れていくことが許容される。 After that, when entering the area II, the distance to the obstacle is reduced, and the control gains Gff, Gfb1, Gfb2 are subtracted. In particular, the driver's pedestrian (has a higher risk than the vehicle) It is allowed to deviate from the center of the driving lane to the right with respect to the intention of avoiding.
次いで、IIIの領域に進入して、歩行者を回避中の状態では、ドライバの意図のまま、そのまま走行レーンの中央から右側に外れることを許容すべく、制御ゲインGff、Gfb1からの減算は引き続き行われて、ドライバの歩行者(車両よりも危険度が高い)を回避しようとする意図がそのまま反映されるが、障害物の回避後に、自車両の姿勢を理想的な走行レーンの中央位置へ向けるべく、制御ゲインGfb2の減算は中止される(S216のdGfb2_l=dGfb2_r=0)ことになる。 Next, when entering the area III and avoiding pedestrians, the subtraction from the control gains Gff and Gfb1 continues to allow the driver to deviate from the center of the driving lane to the right as it is intended by the driver. The intention to avoid the driver's pedestrian (having a higher degree of danger than the vehicle) is reflected as it is, but after avoiding the obstacle, the posture of the host vehicle is moved to the ideal center position of the driving lane. Therefore, the subtraction of the control gain Gfb2 is stopped (dGfb2_l = dGfb2_r = 0 in S216).
次いで、IVの領域に進入して、歩行者を回避し終えた状態では、走行レーンの中央に戻す制御となる。このため、制御ゲインGff、Gfb1を減算することは止め(S221のdGff_l=dGff_r=dGfb1_l=dGfb1_r=0))、急な自車両の車両姿勢の変更が行われることを防止すべく、再び、制御ゲインGfb2の減算のみ実行して、操舵支援制御とする。 Next, in a state where the vehicle enters the IV region and finishes avoiding the pedestrian, the control returns to the center of the traveling lane. Therefore, subtraction of the control gains Gff and Gfb1 is stopped (dGff_l = dGff_r = dGfb1_l = dGfb1_r = 0 in S221), and the control is again performed to prevent sudden change of the vehicle posture of the host vehicle. Only the subtraction of the gain Gfb2 is executed and the steering assist control is performed.
そして、Vの領域に進入して、走行レーンの中央に到達すると、そのまま操舵支援制御による制御を行うべく、制御ゲインGfb2の減算も止める(S225のdGfb2_l=dGfb2_r=0)。 Then, when the vehicle enters the region V and reaches the center of the traveling lane, the subtraction of the control gain Gfb2 is also stopped to perform the control by the steering assist control as it is (dGfb2_l = dGfb2_r = 0 in S225).
尚、本発明の実施の形態は、操舵系は通常の電動パワーステアリング装置1で構成した例で説明しているが、ステアバイワイヤ機構の操舵系でも本発明が適用できることは云うまでもない。
Although the embodiment of the present invention has been described with an example in which the steering system is configured by the normal electric
また、本発明の実施の形態は、ステレオカメラからの画像情報を用いた例で説明したが単眼カメラからの画像情報を用いるようにしても良い。 Further, although the embodiment of the present invention has been described with an example using image information from a stereo camera, image information from a monocular camera may be used.
更に、本発明の実施の形態においては、操舵制御部20の制御ゲイン設定制御部20aでの制御ゲインの変更は、ドライバに違和感のないように、ある程度、所定の時定数のフィルタを通じて遅らせる等して変更することが望ましい。
Furthermore, in the embodiment of the present invention, the control gain change in the control gain
また、本発明の実施の形態における操舵制御部20の制御ゲイン設定制御部20aの制御ゲインの減算量dGff_l、dGff_r、dGfb1_l、dGfb1_r、dGfb2_l、dGfb2_rの設定は、あくまでも一例であり、本実施形態では、障害物の種別毎に予め設定しておいた危険度risk_kind_l、障害物の予め設定しておいた基準位置から走行レーン内側に突出している最端部までの距離risk_xl、障害物の走行レーンの幅方向に対する速度risk_vlの3つを用いて算出するようにしているが、何れか一つ、或いは、何れか2つ、或いは、更なる障害物の情報(自車両との相対速度等)を用いて算出するようにしても良い。また、本発明の実施形態では、フィードフォワード制御に係るゲインGffは、カメラより撮像された白線の曲率(Rr+Rl)/2の符号によって、左右別々のゲインを設定しても良い。また、フィードバック制御に係る第1の制御ゲインGfb1においても、同様に前方認識装置31で認識した自車両の予測される走行位置を基準とした左右白線の形状と自車両の走行状態(該白線に対する走行姿勢)とに応じた(xr−xl−xv)の値の符号によって、左右別々のゲインを設定しても良い。また、フィードフォワード制御に係るゲインGff2においても同様に、白線と車両との傾き((θtr−θ)+(θtl−θ))に応じて左右別々のゲインを設定しても良い。
Further, the setting of the control gain subtraction amounts dGff_l, dGff_r, dGfb1_l, dGfb1_r, dGfb2_l, dGfb2_r of the control gain
また、本発明の実施の形態では、フィードフォワード制御に係る制御ゲインGffと、フィードバック制御に係る第1、第2の制御ゲインGfb1、Gfb2を演算して制御するようにしているが、何れか1つ、或いは、何れか2つの制御ゲインを設定して操舵支援制御を実行するようにしても良い。 In the embodiment of the present invention, control gain Gff related to feedforward control and first and second control gains Gfb1 and Gfb2 related to feedback control are calculated and controlled. Alternatively, steering assist control may be executed by setting any two control gains.
1 電動パワーステアリング装置
4 ステアリングホイール
10L、10R 車輪
12 電動モータ
20 操舵制御部(操舵制御手段)
20a 制御ゲイン設定制御部(制御ゲイン設定手段)
20b フィードフォワード制御部(フィードフォワード制御手段)
20c フィードバック制御部(フィードバック制御手段)
20d 操舵トルク算出部
21 モータ駆動部
31 前方認識装置(前方環境認識手段)
32 車速センサ
33 ハンドル角センサ
34 操舵トルクセンサ
35 ヨーレートセンサ
36 横加速度センサ
DESCRIPTION OF
20a Control gain setting control unit (control gain setting means)
20b Feed forward control unit (feed forward control means)
20c Feedback control unit (feedback control means)
20d Steering
32
Claims (5)
上記操舵制御手段は、
上記前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値として演算するフィードフォワード制御手段と、
上記前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値として演算するフィードバック制御手段の少なくとも一方を有し、
上記フィードフォワード出力値の演算における演算項の重み付けと上記フィードバック出力値の演算における演算項の重み付けを上記前方環境認識手段で認識した障害物に応じて可変設定する制御ゲイン設定手段を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。 In a vehicle driving support device comprising a front environment recognition means for recognizing a white line in front and an obstacle and a steering control means capable of setting a steering angle independently of a driver input,
The steering control means includes
Feedforward control means for calculating an output value corresponding to the recognized shape of the left and right white lines recognized by the forward environment recognition means as a feedforward output value;
Having at least one of feedback control means for calculating an output value corresponding to the recognized shape of the left and right white lines recognized by the front environment recognition means and the traveling state of the host vehicle as a feedback output value;
Control gain setting means for variably setting the weight of the calculation term in the calculation of the feedforward output value and the weight of the calculation term in the calculation of the feedback output value according to the obstacle recognized by the forward environment recognition means A vehicle driving support device.
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