JP2014215232A - ヨーレート検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヨーレートの検出精度を向上することができるヨーレート検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】ヨーレート検出装置１は、自車両２のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３と、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートから自車両２が走行する走行路の道路曲率に応じて自車両２に生じる道路曲率ヨーレートを差し引いて実ヨーレートを算出する実ヨーレート算出部５４と、ヨーレートセンサ３とは異なる検出装置４が検出する走行路に対する自車両２の横位置変化に基づいて理論ヨーレートを算出する理論ヨーレート算出部５６と、実ヨーレートと理論ヨーレートとに基づいて、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正する校正部５７とを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ヨーレート検出装置に関する。

車両に搭載される従来のヨーレート検出装置として、例えば、特許文献１には、白線カメラ等の撮像部により認識された車両走行中の道路の曲率値が所定範囲内にあり、かつ、車速特定部により特定された車速値が所定範囲内にあることを条件として曲率値、及び車速値に基づいて角速度センサのキャリブレーションを行う角速度センサのキャリブレーション装置が開示されている。角速度センサのキャリブレーション装置は、車両走行中の道路の曲率値、及び、車速値に基づいて推定したヨーレートを理論ヨーレートとして、ヨーレートセンサの検出ヨーレートが理論ヨーレートとなるようにゼロ点補正する。これにより、角速度センサのキャリブレーション装置は、直進走行を検出できない場合であっても正確な角速度値を得られるようにしている。

特開２００８−０３２６３２号公報

ところで、上述のような特許文献１に記載の角速度センサのキャリブレーション装置は、自車両が白線カメラ等により認識した走行路の曲率に沿って走行していることが前提であるため、例えば、自車両が走行路の曲率に沿わずに走行している場合にキャリブレーションの精度が悪い等、改善の余地がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、ヨーレートの検出精度を向上することができるヨーレート検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るヨーレート検出装置は、自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、前記ヨーレートセンサによって検出される前記ヨーレートから前記自車両が走行する走行路の道路曲率に応じて前記自車両に生じる道路曲率ヨーレートを差し引いて実ヨーレートを算出する実ヨーレート算出部と、前記ヨーレートセンサとは異なる検出装置が検出する前記走行路に対する前記自車両の横位置変化に基づいて理論ヨーレートを算出する理論ヨーレート算出部と、前記実ヨーレートと前記理論ヨーレートとに基づいて、前記ヨーレートセンサによって検出される前記ヨーレートを校正する校正部とを備えることを特徴とする。

また、上記ヨーレート検出装置では、前記校正部は、前記実ヨーレートと前記理論ヨーレートとの差分に基づいて、前記ヨーレートセンサの出力のゼロ点ズレを補正するものとすることができる。

また、上記ヨーレート検出装置では、前記理論ヨーレート算出部は、前記実ヨーレートの周波数をカットオフ周波数として、前記横位置変化から前記理論ヨーレートを算出するものとすることができる。

また、上記ヨーレート検出装置では、前記理論ヨーレート算出部は、前記自車両が自動運転で走行している際の前記実ヨーレートの周波数を前記カットオフ周波数として前記理論ヨーレートを算出するものとすることができる。

本発明に係るヨーレート検出装置は、ヨーレートの検出精度を向上することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係るヨーレート検出装置の概略構成図である。 図２は、実施形態に係るヨーレート検出装置におけるキャリブレーションの概略について説明するための模式図である。 図３は、実施形態に係るヨーレート検出装置におけるキャリブレーションの概略について説明するための線図である。 図４は、実施形態に係るヨーレート検出装置の実ヨーレート演算機能について説明する模式図である。 図５は、実施形態に係るヨーレート検出装置の周波数決定機能について説明する模式図である。 図６は、実施形態に係るヨーレート検出装置の理論ヨーレート演算機能について説明する模式図である。 図７は、実施形態に係るヨーレート検出装置のキャリブレーション処理機能について説明する模式図である。 図８は、実施形態に係るヨーレート検出装置のキャリブレーション処理機能について説明する模式図である。 図９は、実施形態に係るヨーレート検出装置のキャリブレーション処理機能について説明する模式図である。 図１０は、実施形態に係るヨーレート検出装置における制御の一例を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態に係るヨーレート検出装置のヨーレート出力値の読み込みについて説明する模式図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１は、実施形態に係るヨーレート検出装置の概略構成図である。図２は、実施形態に係るヨーレート検出装置におけるキャリブレーションの概略について説明するための模式図である。図３は、実施形態に係るヨーレート検出装置におけるキャリブレーションの概略について説明するための線図である。図４は、実施形態に係るヨーレート検出装置の実ヨーレート演算機能について説明する模式図である。図５は、実施形態に係るヨーレート検出装置の周波数決定機能について説明する模式図である。図６は、実施形態に係るヨーレート検出装置の理論ヨーレート演算機能について説明する模式図である。図７、図８、図９は、実施形態に係るヨーレート検出装置のキャリブレーション処理機能について説明する模式図である。図１０は、実施形態に係るヨーレート検出装置における制御の一例を示すフローチャートである。図１１は、実施形態に係るヨーレート検出装置のヨーレート出力値の読み込みについて説明する模式図である。

図１に示す本実施形態のヨーレート検出装置１は、自車両２に搭載され、当該自車両２のヨーレートを検出するものである。ヨーレート検出装置１が検出する自車両２のヨーレートは、例えば、いわゆる軌跡制御等、操舵制御を含む自動運転制御に用いられるが、これに限られず、他の制御に用いられてもよい。この軌跡制御等の自動運転制御では、例えば、自車両２が走行する走行路の白線認識等に応じて自車両２の目標軌跡が生成され、当該目標軌跡に応じて自車両２が自動で運転制御されることで、自車両２の実際の走行軌跡を当該目標軌跡に収束させる。このような自動運転制御では、例えば、白線未検知区間においては道路情報やいわゆるデッドレコニングを用いて当該制御が実行される。この場合、デッドレコニングにおいて、自車両２のヨーレートセンサにいわゆるゼロ点ドリフトによる誤差等があると、自車両位置の算出精度が低下し自動運転制御の制御精度が低下するおそれがあるので、ヨーレートセンサが検出するヨーレートのキャリブレーション（校正）を行う。ここで、ヨーレートセンサのゼロ点ドリフトとは、ヨーレートセンサの出力のゼロ点ズレである。ヨーレートセンサは、自車両２のヨーレートが０であるときに、ゼロ点に対応する基準電圧を出力するように設定されている。しかしながら、ヨーレートセンサは、センサの個々の性能のばらつきや経年劣化、温度等の環境の変化等により、自車両２のヨーレートが０であるときであっても、ゼロ点に対応する基準電圧を出力しない場合がある。このような現象におけるずれを出力のゼロ点ズレという。

そこで、本実施形態のヨーレート検出装置１は、典型的には、白線認識によるレーン中心（自車両２の走行路の中心）からの自車両２の横位置を用いて理論ヨーレートを算出し、その値を用いてヨーレートセンサのキャリブレーションを行う。

本実施形態のヨーレート検出装置１は、キャリブレーションを行う上で、典型的には、以下の（１）〜（３）の特徴を用いることができる。
（１）自動運転制御では自車両２は目標軌跡に対し一定の周波数で追従する傾向にある（図２参照）。
（２）ヨーレートセンサの出力値（以下、「ヨーレート出力値」という場合がある。）Ｙｏｕｔには、レーン中心に対する車両ヨーイングＹｄの他に道路曲率による道路曲率ヨーレートＹｃとゼロ点ドリフト量ΔＹｚが含まれている（図３上段参照）。この場合、ΔＹｚ＝Ｙｏｕｔ−Ｙｄ−Ｙｃとなる。ゼロ点ドリフト量ΔＹｚは、短期間で変動するものではないことから、ヨーレートセンサの出力値Ｙｏｕｔから道路曲率ヨーレートＹｃを差し引くことで、レーン中心に対する車両ヨーイングＹｄの周波数ｆｃを概ね把握することができる（図３中段参照）。
（３）白線カメラのデータにはホワイトノイズ等のほかに２重線や分岐・合流などによる誤検知のノイズ成分も多く含まれる傾向にあるが、ヨーレートセンサのノイズ成分はほとんどがホワイトノイズであるため、カットオフ周波数を厳密に求めなくてもノイズ成分を除去可能である。
ヨーレート検出装置１は、上記の（１）〜（３）の特徴を用いることで、例えば、ヨーレートセンサのゼロ点ドリフト補正値（ゼロ点ズレ補正値）を算出する。

典型的には、ヨーレート検出装置１は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）の機能を実現する構成要素を有している。
（Ａ）白線未検知となるまでの所定時間におけるヨーレートセンサの出力値Ｙｏｕｔの時系列データから道路曲率ヨーレートＹｃを差し引いて、実ヨーレートＹｒｅａｌを算出する機能（実ヨーレート算出機能、図３上段、中段参照）。
（Ｂ）実ヨーレートＹｒｅａｌから車両ヨーイングＹｄの周波数ｆｃを算出する機能（周波数決定機能、図２、図３中段参照）。
（Ｃ）算出された周波数ｆｃをカットオフ周波数ｆｃとして、白線データから算出した車両ヨーイングにローパスフィルタ（フィルタリング）をかけノイズを除去することで高精度な車両ヨーイングを算出し（図３下段参照）、ここで得られる値を理論ヨーレートＹｔｈとする機能（理論ヨーレート演算機能、図３下段参照）。
（Ｄ）実ヨーレートＹｒｅａｌから理論ヨーレートＹｔｈを引くことでゼロ点ドリフト量（ゼロ点ズレ量）ΔＹｚを算出し校正（キャリブレーション）する機能（キャリブレーション処理機能）。
以下、各機能について詳細に説明する。

まず、図１を参照して、ヨーレート検出装置１の概略構成について説明する。具体的には、本実施形態のヨーレート検出装置１は、自車両２に搭載され、ヨーレートセンサ３と、検出装置としての画像認識装置４と、制御情報ＥＣＵ５とを備える。

ヨーレートセンサ３は、自車両２のヨーレートを検出するものである。ヨーレートセンサ３は、車両ＣＡＮ６等の通信システムを介して制御情報ＥＣＵ５に電気的に接続される。ヨーレートセンサ３は、検出したヨーレートを制御情報ＥＣＵ５へ出力する。

画像認識装置４は、ヨーレートセンサ３とは異なる検出装置であり、自車両２が走行する走行路に対する自車両２の横位置変化を検出するものである。ここで、自車両２の横位置変化とは、典型的には、自車両２の車幅方向に沿った自車両２の位置変化である。画像認識装置４は、例えば、白線認識等に用いるカメラ（撮像装置）を利用することができる。画像認識装置４は、当該カメラが撮像した自車両２の走行方向前方側の画像データを解析することで、走行路に対する自車両２の横位置を検出する。画像認識装置４は、例えば、カメラが検出した走行路の白線に基づいて、レーン中心等に対する自車両２の横位置を検出する。画像認識装置４は、制御情報ＥＣＵ５に電気的に接続される。画像認識装置４は、検出したレーン中心に対する自車両２の横位置を制御情報ＥＣＵ５へ出力する。

制御情報ＥＣＵ５は、実ヨーレートＹｒｅａｌ、及び、理論ヨーレートＹｔｈを算出し、当該実ヨーレートＹｒｅａｌ、理論ヨーレートＹｔｈに基づいて、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートの校正（キャリブレーション）を行うものである。制御情報ＥＣＵ５は、例えば、自車両２における上述の自動運転制御等に用いられる情報に関する各種制御、処理を行うものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御情報ＥＣＵ５は、例えば、自車両２の各部を統括的に制御するＥＣＵによって兼用されてもよいし、当該ＥＣＵとは別個に構成され相互に各種情報の授受を行う構成であってもよい。制御情報ＥＣＵ５は、上述したように、ヨーレートセンサ３、画像認識装置４が電気的に接続される。また、制御情報ＥＣＵ５は、車両ＣＡＮ６等の通信システムを介して車速センサ７等の各種センサ、検出器類が電気的に接続される。車速センサ７は、自車両２の走行速度である車速を検出するものであり、検出した車速を制御情報ＥＣＵ５へ出力する。

制御情報ＥＣＵ５は、機能概念的に、メモリ５１、道路データベース（以下、「道路ＤＢ」という場合がある。）５２、時間積分部５３、実ヨーレート算出部としての実ヨーレート演算機能部５４、周波数決定機能部５５、理論ヨーレート算出部としての理論ヨーレート演算機能部５６、校正部としてのキャリブレーション処理機能部５７等を含んで構成される。制御情報ＥＣＵ５は、実ヨーレート演算機能部５４が上述の「（Ａ）実ヨーレート算出機能」を実現し、周波数決定機能部５５が「（Ｂ）周波数決定機能」を実現し、理論ヨーレート演算機能部５６が「（Ｃ）理論ヨーレート演算機能」を実現し、キャリブレーション処理機能部５７が「（Ｄ）キャリブレーション処理機能」を実現する。

メモリ５１は、各機能部からの出力情報を格納し、記憶するものである。メモリ５１は、ヨーレートセンサ３から車両ＣＡＮ６を介してヨーレート出力値Ｙｏｕｔに応じた信号が入力され、当該ヨーレート出力値Ｙｏｕｔが格納される。また、メモリ５１は、車速センサ７から車両ＣＡＮ６を介して車速Ｖに応じた信号が入力され、当該車速Ｖが格納される。メモリ５１に記憶された情報は、実ヨーレート演算機能部５４、周波数決定機能部５５、キャリブレーション処理機能部５７等が所定の処理を行う際に参照される。

道路ＤＢ５２は、道路ネットワークデータを道路情報として記憶するものである。道路情報は、道路距離情報、道路勾配情報、路面状態情報、道路形状情報、制限車速情報、路車線情報等のうちの少なくとも１つを含むものとすることができる。そしてさらに、本実施形態の道路情報は、道路曲率（カーブ）情報を含む。道路曲率情報は、自車両２が走行可能な走行路の曲率測定点（例えば、レーン中心等）における道路曲率に関する情報である。道路ＤＢは、道路情報を予め記憶しており、道路情報を配信する外部装置と定期的に通信することで、記憶した情報を更新する。道路ＤＢに記憶された道路情報は、実ヨーレート演算機能部５４等が所定の処理を行う際に参照される。なお、この道路ＤＢ５２は、ここでは自車両２に車載するものとして図示しているが、これに限らず、自車両２の車外の情報センタ等に設けられ、通信機等を介して、制御情報ＥＣＵ５によって適宜参照され、必要な情報が読み出される構成であってもよい。

時間積分部５３は、車速Ｖの時間積分を演算するものである。時間積分部５３は、車速センサ７から車両ＣＡＮ６を介して車速Ｖに応じた信号が入力される。時間積分部５３は、入力された車速Ｖの時間積分を演算し、自車両２の変位、すなわち、道のり距離を算出する。時間積分部５３は、算出した道のり距離に応じた信号を道路ＤＢ５２に出力する。

次に、図１、図４を参照して実ヨーレート演算機能部５４について説明する。実ヨーレート演算機能部５４は、メモリ５１に記憶されている各制御周期におけるヨーレート出力値Ｙｏｕｔ、車速Ｖ、道路ＤＢ５２に記憶されている道路情報に応じた道路曲率等を適宜参照することができる。

ここで、上述したように、ヨーレートセンサ３から出力されるヨーレート出力値Ｙｏｕｔ（図２参照）は、図４左側の図に示すように、基本的には、レーン中心に対する車両ヨーイングＹｄ、道路曲率による道路曲率ヨーレートＹｃ、ゼロ点ドリフト量ΔＹｚ等の成分からなる。

このような前提のもと、実ヨーレート演算機能部５４は、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレート出力値Ｙｏｕｔから、自車両２が走行する走行路の道路曲率に応じて自車両２に生じる道路曲率ヨーレートＹｃを差し引いて、実ヨーレートＹｒｅａｌを算出する。

具体的には、実ヨーレート演算機能部５４は、例えば、メモリ５１から、白線未検知となるまでの所定の区間（あるいは期間）のヨーレート出力値Ｙｏｕｔ、車速Ｖを読み込む。同様に、実ヨーレート演算機能部５４は、道路ＤＢ５２から、上記所定の区間の道路曲率Ｃを読み込む。実ヨーレート演算機能部５４は、例えば、時間積分部５３から道路ＤＢ５２に入力される道のり距離に応じて道路ＤＢ５２内の道路ネットワークデータ上で自車両２の自車両位置を特定し、当該道路ＤＢ５２から、当該特定した自車両位置での走行路の道路曲率Ｃを読み出す。

そして、実ヨーレート演算機能部５４は、道路曲率Ｃと車速Ｖとに基づいて、白線未検知となるまでの区間における道路曲率ヨーレートＹｃを算出する。実ヨーレート演算機能部５４は、［Ｙｃ＝Ｃ・Ｖ］を演算することで道路曲率ヨーレートＹｃを算出する。

そして、実ヨーレート演算機能部５４は、ヨーレート出力値Ｙｏｕｔと道路曲率ヨーレートＹｃとに基づいて、白線未検知となるまでの区間における実ヨーレートＹｒｅａｌを算出する。実ヨーレート演算機能部５４は、図４右側の図に示すように、ヨーレート出力値Ｙｏｕｔから道路曲率ヨーレートＹｃを除いて実ヨーレートＹｒｅａｌを算出する。実ヨーレート演算機能部５４は、［Ｙｒｅａｌ＝Ｙｏｕｔ−Ｙｃ］を演算することで実ヨーレートＹｒｅａｌを算出する。

ここではさらに、実ヨーレート演算機能部５４は、実ヨーレートＹｒｅａｌに対して所定のカットオフ周波数に基づいてローパスフィルタ処理を施してノイズを除去した上で、図４右側の図に示すように、当該フィルタ処理後の実ヨーレートＹｒｅａｌを周期関数で近似する。ここで、所定のカットオフ周波数は、実ヨーレートＹｒｅａｌのノイズを除去するために予め設定される。そして、実ヨーレート演算機能部５４は、周期関数で近似した実ヨーレートＹｒｅａｌをメモリ５１に出力し格納する。

次に、図１、図５を参照して周波数決定機能部５５について説明する。周波数決定機能部５５は、カットオフ周波数ｆｃを決定するものである。周波数決定機能部５５は、メモリ５１に記憶されている各制御周期における実ヨーレートＹｒｅａｌ等を適宜参照することができる。

具体的には、周波数決定機能部５５は、例えば、メモリ５１から、白線未検知となるまでの所定の区間の実ヨーレートＹｒｅａｌを読み込む。そして、周波数決定機能部５５は、図５に示すように、実ヨーレートＹｒｅａｌの波形の周波数ｆｃを求める。周波数決定機能部５５は、この実ヨーレートＹｒｅａｌの周波数ｆｃ、言い換えれば、レーン中心に対する車両ヨーイングＹｄの周波数ｆｃを、カットオフ周波数ｆｃとして決定し、当該カットオフ周波数ｆｃをメモリ５１に出力し格納する。

ここで、上述したように、実ヨーレートＹｒｅａｌに含まれるゼロ点ドリフト量ΔＹｚは、短期間で変動するものではないことから、レーン中心に対する車両ヨーイングＹｄの周波数ｆｃと当該実ヨーレートＹｒｅａｌの周波数ｆｃとはほぼ同等となる。上述したように、白線カメラ等の画像認識装置４のデータにはホワイトノイズ等のほかに２重線や分岐・合流などによる誤検知のノイズ成分も多く含まれる傾向にあるのに対してヨーレートセンサ３のノイズ成分はほとんどがホワイトノイズである。このため、周波数決定機能部５５は、実ヨーレートＹｒｅａｌの周波数ｆｃから車両ヨーイングＹｄの周波数ｆｃを推定し、これを後述の理論ヨーレートＹｔｈに対するカットオフ周波数ｆｃとすることで、カットオフ周波数を厳密に求めなくても、理論ヨーレートＹｔｈのノイズ成分を除去可能となる。

またここでは、周波数決定機能部５５は、白線未検知となるまでの所定の区間の実ヨーレートＹｒｅａｌの周波数ｆｃをカットオフ周波数ｆｃとすることで、自車両２が自動運転で走行している際の実ヨーレートＹｒｅａｌの周波数ｆｃをカットオフ周波数ｆｃとすることができる。これにより、周波数決定機能部５５は、自車両２が目標軌跡に対し一定の周波数で追従する傾向にある状況、更に言えば、自車両２の挙動変化が比較的に周期的になる傾向にある状態での実ヨーレートＹｒｅａｌによって、より適切なカットオフ周波数ｆｃを算出することができる。

次に、図１、図６を参照して、理論ヨーレート演算機能部５６について説明する。理論ヨーレート演算機能部５６は、理論ヨーレートＹｔｈを算出するものである。理論ヨーレート演算機能部５６は、周波数決定機能部５５からカットオフ周波数ｆｃに応じた信号が入力され、画像認識装置４からレーン中心に対する自車両２の横位置に応じた信号が入力される。

理論ヨーレート演算機能部５６は、画像認識装置４が検出する走行路に対する自車両２の横位置変化に基づいて理論ヨーレートＹｔｈを算出する。ここでは、理論ヨーレート演算機能部５６は、実ヨーレートＹｒｅａｌの周波数ｆｃをカットオフ周波数ｆｃとして、走行路に対する自車両２の横位置変化から理論ヨーレートＹｔｈを算出する。ここでは、理論ヨーレート演算機能部５６は、上述したように、自車両が２自動運転で走行している際の実ヨーレートＹｒｅａｌの周波数ｆｃをカットオフ周波数ｆｃとして理論ヨーレートＹｔｈを算出する。

具体的には、理論ヨーレート演算機能部５６は、例えば、図６上段、及び、中段に示すように、白線未検知となるまでの所定の区間のレーン中心に対する自車両２の横位置データに対して、周波数決定機能部５５が決定したカットオフ周波数ｆｃに基づいてローパスフィルタ処理を施す。そして、理論ヨーレート演算機能部５６は、当該ローパスフィルタ処理によるノイズ除去後のレーン中心に対する自車両２の横位置データに対して、周波数決定機能部５５によって得られた周波数による近似曲線を求める。そして、理論ヨーレート演算機能部５６は、図６下段に示すように、当該近似曲線を時間微分することで、ノイズが除去された高精なレーン中心に対する車両ヨーイングＹｄを算出することができる。理論ヨーレート演算機能部５６は、このレーン中心に対する車両ヨーイングＹｄ、言い換えれば、自車両２の横位置変化に応じて生じる横位置変化ヨーレートＹｃを理論ヨーレートＹｔｈとし、当該理論ヨーレートＹｔｈをメモリ５１に出力し格納する。

次に、図１、図７、図８、図９を参照して、キャリブレーション処理機能部５７について説明する。キャリブレーション処理機能部５７は、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートに対して、キャリブレーション処理を行うものである。キャリブレーション処理機能部５７は、メモリ５１に記憶されている各制御周期における実ヨーレートＹｒｅａｌ、理論ヨーレートＹｔｈ等を適宜参照することができる。

キャリブレーション処理機能部５７は、実ヨーレート演算機能部５４が算出した実ヨーレートＹｒｅａｌと理論ヨーレート演算機能部５６が算出した理論ヨーレートＹｔｈとに基づいて、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正する。ここでは、キャリブレーション処理機能部５７は、実ヨーレートＹｒｅａｌと理論ヨーレートＹｔｈとの差分に基づいて、ヨーレートセンサ３の出力のゼロ点ズレを補正する。

具体的には、キャリブレーション処理機能部５７は、図７に示すような実ヨーレートＹｒｅａｌと理論ヨーレートＹｔｈとに基づいて、［ΔＹ＝Ｙｒｅａｌ−Ｙｔｈ］を演算することで、実ヨーレートＹｒｅａｌと理論ヨーレートＹｔｈとの差分ΔＹを算出する。そして、キャリブレーション処理機能部５７は、図８に示すように、少なくとも１つ以上の差分ΔＹをプロットし、線形近似し、これに基づいてゼロ点ドリフト量ΔＹｚを算出する。そして、キャリブレーション処理機能部５７は、算出したゼロ点ドリフト量ΔＹｚをゼロ点ドリフト補正値（ゼロ点ズレ補正値）として出力する。キャリブレーション処理機能部５７は、当該ゼロ点ドリフト補正値に基づいてヨーレートセンサ３の出力のゼロ点ズレを補正することで、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正（キャリブレーション）する。

なお、キャリブレーション処理機能部５７は、実ヨーレート演算機能部５４が算出した実ヨーレートＹｒｅａｌと理論ヨーレート演算機能部５６が算出した理論ヨーレートＹｔｈとの位相がずれている場合には、図９に例示するように、実ヨーレートＹｒｅａｌ、理論ヨーレートＹｔｈの振幅の最大値（ピーク値）・最小値（ボトム値）の時刻を合わせることで、位相を合わせるようにすればよい。

次に、図１０のフローチャートを参照してヨーレート検出装置１の制御情報ＥＣＵ５による制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期で繰り返し実行される。

まず、制御情報ＥＣＵ５は、ヨーレートセンサ３の出力値Ｙｏｕｔをメモリ５１に格納する（ステップＳＴ１）。

次に、制御情報ＥＣＵ５は、画像認識装置４の出力に基づいて、白線未検知状態であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。制御情報ＥＣＵ５は、白線を検知していると判定した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、ステップＳＴ１の処理に移行し、以降の処理を繰り返し実行する。

制御情報ＥＣＵ５の実ヨーレート演算機能部５４は、白線未検知状態であると判定された場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、白線未検知となるまでの所定の区間のヨーレートセンサ３の出力値Ｙｏｕｔをメモリ５１から読み込む（ステップＳＴ３）。

そして、実ヨーレート演算機能部５４は、実ヨーレート演算機能を実行し、ステップＳＴ３で読み込んだヨーレートセンサ３の出力値Ｙｏｕｔ等に基づいて、実ヨーレートＹｒｅａｌを算出する（ステップＳＴ４）。

次に、制御情報ＥＣＵ５の周波数決定機能部５５は、周波数決定機能を実行し、ステップＳＴ４で算出された実ヨーレートＹｒｅａｌに基づいてカットオフ周波数ｆｃを決定する（ステップＳＴ５）。

次に、制御情報ＥＣＵ５の理論ヨーレート演算機能部５６は、理論ヨーレート演算機能を実行し、ステップＳＴ５で決定されたカットオフ周波数ｆｃ等に基づいて、理論ヨーレートＹｔｈを算出する（ステップＳＴ６）。

次に、制御情報ＥＣＵ５のキャリブレーション処理機能部５７は、キャリブレーション処理機能を実行し、ステップＳＴ４で算出された実ヨーレートＹｒｅａｌとステップＳＴ６で算出された理論ヨーレートＹｔｈとに基づいてヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正する（ステップＳＴ７）。

その後、制御情報ＥＣＵ５は、ヨーレートセンサ３の出力のゼロ点補正が完了したか否かを判定する（ステップＳＴ８）。制御情報ＥＣＵ５は、ゼロ点補正が完了していないと判定した場合（ステップＳＴ８：Ｎｏ）、ステップＳＴ７の処理に移行し、以降の処理を繰り返し実行し、ゼロ点補正が完了したと判定した場合（ステップＳＴ８：Ｙｅｓ）、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期に移行する。

なお、本実施形態のヨーレート検出装置１は、自車両２の自動運転中において白線未検知となることをトリガとして、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正するものとして説明したがこれに限らない。ヨーレート検出装置１は、例えば、自車両２のＩＧがＯＮされた後、自動運転が開始されたことをトリガとして、校正に必要な情報を取得できる程度の所定時間経過後にヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正するようにしてもよい。

また、例えば、同じ道路環境であっても、自動運転制御における制御ゲイン（自動運転制御の制御量を算出するために用いられるゲイン）が異なると、レーン中心に対する車両ヨーイングＹｄの周波数も変化してしまう。このため、実ヨーレート演算機能部５４は、ステップＳＴ３、ステップＳＴ４では、図１１に示すように、直近のゲイン変更が行われた時刻から白線未検知となった時刻までの期間のヨーレートセンサ３の出力値Ｙｏｕｔを読み込み、当該期間の実ヨーレートＹｒｅａｌを算出するようにするとよい。この場合、実ヨーレート演算機能部５４は、例えば、上記期間のデータ数が３サンプルより少ない場合には、１つのゲイン変更時刻から直近のゲイン変更時刻までの期間のヨーレートセンサ３の出力値Ｙｏｕｔを読み込み、当該期間の実ヨーレートＹｒｅａｌを算出するようにすればよい。これにより、ヨーレート検出装置１は、より正確にヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正することができる。

上記のように構成されるヨーレート検出装置１は、実ヨーレートＹｒｅａｌと、自車両２の横位置変化に基づいた理論ヨーレートＹｔｈとに基づいてヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正する。このとき、ヨーレート検出装置１は、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートから道路曲率ヨーレートＹｃの成分を除いて実ヨーレートＹｒｅａｌとした上で、この実ヨーレートＹｒｅａｌと理論ヨーレートＹｔｈとの差分に基づいてヨーレートセンサ３の出力のゼロ点ズレを補正することができる。この結果、ヨーレート検出装置１は、例えば、自車両２が走行路の曲率に沿って走行していない状態、すなわち、自車両２が一定曲率で走行していない場合であっても、当該曲率に起因して自車両２に生じるヨーレート（道路曲率ヨーレート）の影響を低減して、精度よくヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正することができる。したがって、ヨーレート検出装置１は、ヨーレートの検出精度を向上することができる。

また、ヨーレート検出装置１は、自車両２の横位置変化から理論ヨーレートＹｔｈを算出する際には、実ヨーレートの周波数をカットオフ周波数として、横位置変化から理論ヨーレートを算出する。言い換えれば、ヨーレート検出装置１は、理論ヨーレートＹｔｈが、レーン中心に対する車両ヨーイングＹｄの周波数によってフィルタリングされるため、例えば、白線カメラのデータ等から高精度な理論ヨーレートＹｔｈ（車両ヨーイングＹｄ）を算出することができる。これにより、ヨーレート検出装置１は、簡易な演算で理論ヨーレートＹｔｈのノイズ成分を除去することができる。この結果、ヨーレート検出装置１は、より簡易な演算で精度よくヨーレートを校正しヨーレートの検出精度を向上することができる。このとき、ヨーレート検出装置１は、自車両２の挙動変化が比較的に周期的になる傾向にある自動運転中の実ヨーレートＹｒｅａｌの周波数ｆｃをカットオフ周波数ｆｃとして、横位置変化から理論ヨーレートＹｔｈを算出するので、より適切なカットオフ周波数ｆｃを算出することができる。さらに、ヨーレート検出装置１は、白線未検知となる直前までのデータによってキャリブレーションされた最新のゼロ点ドリフト補正値が出力されるため、例えば、デッドレコニングによる自車両位置の検出精度を向上することができる。

以上で説明した実施形態に係るヨーレート検出装置１によれば、ヨーレートセンサ３と、実ヨーレート演算機能部５４と、理論ヨーレート演算機能部５６と、キャリブレーション処理機能部５７とを備える。ヨーレートセンサ３は、自車両２のヨーレートを検出する。実ヨーレート演算機能部５４は、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートから自車両２が走行する走行路の道路曲率に応じて自車両２に生じる道路曲率ヨーレートを差し引いて実ヨーレートを算出する。理論ヨーレート演算機能部５６は、ヨーレートセンサ３とは異なる画像認識装置４が検出する走行路に対する自車両２の横位置変化に基づいて理論ヨーレートを算出する。キャリブレーション処理機能部５７は、実ヨーレートと理論ヨーレートとに基づいて、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正する。

したがって、ヨーレート検出装置１は、例えば、自車両２が一定曲率で走行していない場合であっても、当該曲率に起因して自車両２に生じるヨーレートの影響を低減して、精度よくヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートを校正することができるので、ヨーレートの検出精度を向上することができる。

なお、上述した本発明の実施形態に係るヨーレート検出装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。

１ ヨーレート検出装置
２ 自車両
３ ヨーレートセンサ
４ 画像認識装置（検出装置）
５ 制御情報ＥＣＵ
６ 車両ＣＡＮ
７ 車速センサ
５１ メモリ
５２ 道路ＤＢ
５３ 時間積分部
５４ 実ヨーレート演算機能部（実ヨーレート算出部）
５５ 周波数決定機能部
５６ 理論ヨーレート演算機能部（理論ヨーレート算出部）
５７ キャリブレーション処理機能部（校正部）

Claims (4)

1. 自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサと、
   前記ヨーレートセンサによって検出される前記ヨーレートから前記自車両が走行する走行路の道路曲率に応じて前記自車両に生じる道路曲率ヨーレートを差し引いて実ヨーレートを算出する実ヨーレート算出部と、
   前記ヨーレートセンサとは異なる検出装置が検出する前記走行路に対する前記自車両の横位置変化に基づいて理論ヨーレートを算出する理論ヨーレート算出部と、
   前記実ヨーレートと前記理論ヨーレートとに基づいて、前記ヨーレートセンサによって検出される前記ヨーレートを校正する校正部とを備えることを特徴とする、
   ヨーレート検出装置。
2. 前記校正部は、前記実ヨーレートと前記理論ヨーレートとの差分に基づいて、前記ヨーレートセンサの出力のゼロ点ズレを補正する、
   請求項１に記載のヨーレート検出装置。
3. 前記理論ヨーレート算出部は、前記実ヨーレートの周波数をカットオフ周波数として、前記横位置変化から前記理論ヨーレートを算出する、
   請求項１又は請求項２に記載のヨーレート検出装置。
4. 前記理論ヨーレート算出部は、前記自車両が自動運転で走行している際の前記実ヨーレートの周波数を前記カットオフ周波数として前記理論ヨーレートを算出する、
   請求項３に記載のヨーレート検出装置。

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