JP2016029559A - Moving body control device - Google Patents

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福井 勝彦
Katsuhiko Fukui
勝彦 福井
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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress increase in a processing load to enable accurate following to a target course.SOLUTION: A moving body control device comprises: a target course detecting part 26 that detects a target course from an image taken by a front camera 12; a detection point obtaining part 34 that obtains depression angles and azimuths of directions of points with respect to a camera imaging direction, regarding two points on the target course; a shape calculation part 42 that calculates, based on the depression angle and the azimuth of each of the two points, a turn curvature of the target course and a lateral deviation of a moving body to the target course; and a turning control part 48 that controls, based on the turn curvature of the target course and the lateral deviation of the moving body to the target course, a turning motion of the moving body so that it can follow the target course.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、移動体制御装置に係り、特に、旋回運動により移動位置の変更を行う移動体の旋回運動を制御する移動体制御装置に関する。   The present invention relates to a moving body control device, and more particularly to a moving body control device that controls a turning motion of a moving body that changes a moving position by a turning motion.

従来技術では、前方の走行場面情報から追従目標コースや制御パラメータをカルマンフィルタなどの状態空間フィルタにより数値化し、その検出結果に基づいた位置制御により追従走行する(例えば、特許文献1)。   In the prior art, a target course and control parameters are digitized from a front traveling scene information by a state space filter such as a Kalman filter, and the vehicle travels by position control based on the detection result (for example, Patent Document 1).

特開平8−261756号公報JP-A-8-261756

従来技術では、カルマンフィルタを構成する上で道路形状モデルや車両状態量パラメータなどの推定パラメータを用いて検出精度を高めている。しかし、それらの適合状態や予測的な構成により検出誤差の発生や処理負担が増加する。また、追従制御において、検出した制御パラメータの誤差により制御性能が低下し誤差補償などが必要になる。   In the prior art, the detection accuracy is enhanced by using estimation parameters such as a road shape model and a vehicle state quantity parameter in configuring the Kalman filter. However, the occurrence of detection errors and the processing burden increase due to their conformity state and predictive configuration. Further, in the follow-up control, the control performance deteriorates due to the detected control parameter error, and error compensation is required.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、処理負担の増加を抑制して、目標コースに精度よく追従することができる移動体制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a mobile control apparatus that can accurately follow a target course while suppressing an increase in processing load.

上記の目的を達成するために本発明に係る移動体制御装置は、旋回運動により移動位置の変更を行う移動体の旋回運動を制御する移動体制御装置であって、前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段と、前記移動体の前方又は後方を撮像する撮像手段によって撮像された画像から、車線マーク又は目標コースを検出するコース検出手段と、前記コース検出手段によって検出された車線マーク又は目標コース上の複数の点の各々について、基準方向に対する前記点の方向の俯角及び方位角を検出する角度検出手段と、前記角度検出手段によって前記複数の点の各々について検出された俯角及び方位角に基づいて、前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を計算する形状計算手段と、前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差と、前記速度検出手段によって検出された前記移動速度とに基づいて、目標コースに追従するように前記移動体の旋回運動を制御する旋回制御手段と、を含んで構成されている。   In order to achieve the above object, a moving body control device according to the present invention is a moving body control device that controls a turning motion of a moving body that changes a moving position by a turning motion, and is configured to control a moving speed of the moving body. A speed detecting means for detecting; a course detecting means for detecting a lane mark or a target course from an image taken by an imaging means for taking an image of the front or rear of the moving body; and a lane mark detected by the course detecting means or For each of a plurality of points on the target course, angle detection means for detecting a depression angle and an azimuth angle of the direction of the point with respect to a reference direction, and a depression angle and an azimuth angle detected for each of the plurality of points by the angle detection means A shape meter that calculates a turning curvature of the lane mark or the target course and a lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course Means, a turning curvature of the lane mark or the target course calculated by the shape calculating means, a lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course, and the moving speed detected by the speed detecting means. And a turning control means for controlling the turning motion of the moving body so as to follow the target course.

本発明に係る移動体制御装置によれば、速度検出手段によって、前記移動体の移動速度を検出する。コース検出手段によって、前記移動体の前方又は後方を撮像する撮像手段によって撮像された画像から、車線マーク又は目標コースを検出する。   According to the moving body control device of the present invention, the moving speed of the moving body is detected by the speed detecting means. A course detection unit detects a lane mark or a target course from an image captured by an imaging unit that captures the front or rear of the moving body.

そして、角度検出手段によって、前記コース検出手段によって検出された車線マーク又は目標コース上の複数の点の各々について、基準方向に対する前記点の方向の俯角及び方位角を検出する。形状計算手段によって、前記角度検出手段によって前記複数の点の各々について検出された俯角及び方位角に基づいて、前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を計算する。   Then, the angle detection means detects the depression angle and the azimuth of the direction of the point with respect to the reference direction for each of the lane mark detected by the course detection means or each of a plurality of points on the target course. Based on the depression angle and azimuth angle detected for each of the plurality of points by the angle detection means by the shape calculation means, the turning curvature of the lane mark or the target course, and the moving body with respect to the lane mark or the target course Calculate the lateral deviation.

そして、旋回制御手段によって、前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差と、前記速度検出手段によって検出された前記移動速度とに基づいて、目標コースに追従するように前記移動体の旋回運動を制御する。   And, by the turning control means, the turning curvature of the lane mark or the target course calculated by the shape calculating means, the lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course, and the speed detected by the speed detecting means Based on the moving speed, the turning motion of the moving body is controlled so as to follow the target course.

このように、画像から検出された車線マーク又は目標コース上の複数の点の各々について、基準方向に対する前記点の方向の俯角及び方位角を検出し、前記複数の点の各々について検出された俯角及び方位角に基づいて、前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を計算し、目標コースに追従するように前記移動体の旋回運動を制御することにより、処理負担の増加を抑制して、目標コースに精度よく追従することができる。   In this way, for each of a plurality of points on the lane mark or target course detected from the image, a depression angle and an azimuth angle of the direction of the point with respect to a reference direction are detected, and a depression angle detected for each of the plurality of points. And the turning curvature of the lane mark or the target course and the lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course are calculated based on the azimuth and the turning motion of the moving body is controlled to follow the target course. By doing so, it is possible to suppress an increase in processing load and accurately follow the target course.

本発明に係る移動体制御装置は、前記複数の点の各々について、前記点の俯角及び前記撮像手段の視点高さに基づいて、曲率あたりの方位角係数である曲率係数を算出し、前記複数の点の各々について、前記点の俯角、方位角、及び前記撮像手段の視点高さに基づいて、横偏差あたりの方位角係数である横偏差係数を計算する形状係数計算手段を更に含み、前記形状計算手段は、前記角度検出手段によって前記複数の点の各々について検出された俯角及び方位角、並びに前記形状係数計算手段によって前記複数の点の各々について計算された前記曲率係数及び前記横偏差係数に基づいて、前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を計算するようにすることができる。   The mobile control device according to the present invention calculates, for each of the plurality of points, a curvature coefficient that is an azimuth coefficient per curvature based on a depression angle of the point and a viewpoint height of the imaging unit, and the plurality of the plurality of points For each of the points, further comprising shape factor calculation means for calculating a lateral deviation coefficient that is an azimuth angle coefficient per lateral deviation based on the depression angle, azimuth angle of the point, and the viewpoint height of the imaging means, The shape calculation means includes a depression angle and an azimuth angle detected for each of the plurality of points by the angle detection means, and the curvature coefficient and the lateral deviation coefficient calculated for each of the plurality of points by the shape coefficient calculation means. The turning curvature of the lane mark or the target course and the lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course can be calculated based on the above.

上記の旋回制御手段は、前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率に応じ、かつ、前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を収束させる旋回ヨーレートを実現するように、前記移動体の旋回運動を制御するようにすることができる。また、上記の旋回制御手段は、前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率に応じ、かつ、前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を収束させる旋回ヨーレートを実現するための操舵角を算出し、前記移動体の操舵角を制御するようにすることができる。   The turning control means implements a turning yaw rate that converges a lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course according to the turning curvature of the lane mark or the target course calculated by the shape calculating means. Thus, the turning motion of the movable body can be controlled. Further, the turning control means has a turning yaw rate that converges a lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course according to the turning curvature of the lane mark or the target course calculated by the shape calculating means. It is possible to calculate a steering angle for realizing and to control the steering angle of the moving body.

また、上記の移動体制御装置は、前記移動体のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、前記ヨーレート検出手段によって検出された前記移動体のヨーレート、前記速度検出手段によって検出された前記移動速度、及び前記形状係数計算手段によって前記複数の点の各々について計算された前記横偏差係数に基づいて、前記移動体のスリップ角を算出し、前記ヨーレート検出手段によって検出された前記移動体のヨーレートと、前記算出された前記移動体のスリップ角と、前記旋回制御手段によって算出された前記操舵角とに基づいて、前記操舵角に対する前記移動体のヨーレートゲイン及び前記操舵角に対する前記移動体のスリップ角ゲインを算出する制御ゲイン算出手段と、を更に含むことができる。これによって、移動体の特性変化に応じてヨーレートゲイン及びスリップ角ゲインを適応させることができる。   In addition, the mobile body control device includes a yaw rate detection unit that detects a yaw rate of the mobile body, a yaw rate of the mobile body that is detected by the yaw rate detection unit, the movement speed that is detected by the speed detection unit, and Based on the lateral deviation coefficient calculated for each of the plurality of points by the shape factor calculating means, a slip angle of the moving object is calculated, and the yaw rate of the moving object detected by the yaw rate detecting means, Based on the calculated slip angle of the moving body and the steering angle calculated by the turning control means, the yaw rate gain of the moving body with respect to the steering angle and the slip angle gain of the moving body with respect to the steering angle are calculated. And a control gain calculating means for calculating. As a result, the yaw rate gain and the slip angle gain can be adapted according to the change in characteristics of the moving body.

また、上記の移動体制御装置は、前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率と、前記速度検出手段によって検出された前記移動速度と、前記旋回制御手段によって算出された前記操舵角とに基づいて、前記操舵角に対する前記移動体のヨーレートゲインを算出する制御ゲイン算出手段を更に含むことができる。これによって、移動体の特性変化に応じてヨーレートゲインを適応させることができる。   In the above moving body control device, the turning curvature of the lane mark or the target course calculated by the shape calculating means, the moving speed detected by the speed detecting means, and the turning control means are calculated. Control gain calculating means for calculating a yaw rate gain of the moving body with respect to the steering angle based on the steering angle can be further included. As a result, the yaw rate gain can be adapted according to the change in characteristics of the moving body.

また、上記の制御ゲイン算出手段は、前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差に応じて、前記操舵角に対する前記移動体のスリップ角ゲインを算出することができる。これによって、移動体の特性変化に応じてスリップ角ゲインを適応させることができる。   The control gain calculating means calculates a slip angle gain of the moving body with respect to the steering angle according to a lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or target course calculated by the shape calculating means. Can do. As a result, the slip angle gain can be adapted according to the change in characteristics of the moving body.

上記の移動体制御装置は、前記制御ゲイン算出手段によって算出された前記移動体のスリップ角ゲインを用いて算出されるスリップ角に基づいて、前記移動体の姿勢を算出する姿勢算出手段を更に含み、前記旋回制御手段は、前記制御ゲイン算出手段によって算出された前記移動体のヨーレートゲインに基づいて、前記操舵角を算出し、前記移動体の操舵角を制御し、前記形状計算手段は、前記角度検出手段によって前記複数の点の各々について検出された俯角及び方位角と、前記姿勢算出手段によって算出された前記移動体の姿勢とに基づいて、前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を計算することができる。   The above moving body control device further includes posture calculation means for calculating the posture of the moving body based on the slip angle calculated using the slip angle gain of the moving body calculated by the control gain calculation means. The turning control means calculates the steering angle based on the yaw rate gain of the moving object calculated by the control gain calculating means, controls the steering angle of the moving object, and the shape calculating means Based on the depression angle and azimuth angle detected for each of the plurality of points by the angle detection means, and the attitude of the moving body calculated by the attitude calculation means, the turning curvature of the lane mark or the target course, and the The lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course can be calculated.

以上説明したように、本発明の移動体制御装置によれば、画像から検出された車線マーク又は目標コース上の複数の点の各々について、基準方向に対する前記点の方向の俯角及び方位角を検出し、前記複数の点の各々について検出された俯角及び方位角に基づいて、前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を計算し、目標コースに追従するように前記移動体の旋回運動を制御することにより、処理負担の増加を抑制して、目標コースに精度よく追従することができる、という効果が得られる。   As described above, according to the moving body control device of the present invention, the depression angle and the azimuth of the direction of the point with respect to the reference direction are detected for each of a plurality of points on the lane mark or the target course detected from the image. And calculating a turning curvature of the lane mark or the target course and a lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course based on the depression angle and the azimuth angle detected for each of the plurality of points, By controlling the turning motion of the moving body so as to follow, it is possible to suppress an increase in processing load and to accurately follow the target course.

カメラ視点位置を基準とし、カメラ撮像方向を基準方向とした角度による視覚座標で示した図である。It is the figure shown with the visual coordinate by the angle on the basis of the camera viewpoint position and the camera imaging direction as the reference direction. 目標コースに追従するための、旋回曲率ρの軌跡を追従する曲率ヨーレートrrと、横偏差Yerを収束させる横偏差ヨーレートryとを示した図である。It is the figure which showed the curvature yaw rate rr which follows the locus | trajectory of turning curvature ρ for following a target course, and the lateral deviation yaw rate ry which converges the lateral deviation Yer. 本発明の第1の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the vehicle control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the vehicle control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 目標コースを示す図である。It is a figure which shows a target course. 車両の移動を旋回運動により規定することを示す図である。It is a figure which shows that the movement of a vehicle is prescribed | regulated by turning motion. 直線道路の前方道路画像を示した図である。It is the figure which showed the front road image of the straight road. 横偏差係数と俯角との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between a lateral deviation coefficient and a depression angle. 旋回道路の前方道路画像を示した図である。It is the figure which showed the front road image of the turning road. 曲率係数と俯角との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between a curvature coefficient and a depression angle. 方位角を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an azimuth. 旋回半径400mの前方道路形状を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the front road shape of turning radius 400m. 旋回路追従時の設定値の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the setting value at the time of turning circuit tracking. 障害物回避制御と回避車線への追従制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating obstruction avoidance control and follow-up control to an avoidance lane. 検出範囲推定ならびに複数点の検出例を示す図である。It is a figure which shows the detection range estimation and the example of a detection of several points. 次期制御コース形状ψf1、ψf2を予測的に検出する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to detect the next control course shape (psi) f1, (psi) f2 in a predictive manner. 旋回曲率と横偏差とカメラ位置を示した平面図である。It is the top view which showed the turning curvature, the lateral deviation, and the camera position. 本発明の第1の実施の形態に係る車両制御装置における車両制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the vehicle control processing routine in the vehicle control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 旋回曲率を算出した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated the turning curvature. 複合路の追従走行結果を示す図である。It is a figure which shows the following driving | running | working result of a compound road. 複合路の追従走行に車線変更追跡を車線横位置Ydriveとして加算した走行結果を示した図である。It is the figure which showed the driving | running | working result which added lane change tracking to the following driving | running | working of a composite road as the lane lateral position Ydrive. 本発明の第2の実施の形態に係る車両制御装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the vehicle control apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 制御ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a control block. 処理フローを示す図である。It is a figure which shows a processing flow. ヨーレートゲイン及びスリップ角ゲインを自律適応させる方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of autonomously adapting a yaw rate gain and a slip angle gain. 本発明の第2の実施の形態に係る車両制御装置における車両制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the vehicle control processing routine in the vehicle control apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. ヨーレートゲインを自律適応させる方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of making a yaw rate gain autonomously adapt. 車体スリップ角とそれに関する要素を示した図である。It is the figure which showed the vehicle body slip angle and the element regarding it. スリップ角ゲイン適応係数符号とそれに関する要素の符号を示した図である。It is the figure which showed the slip angle gain adaptive coefficient code | symbol and the code | symbol of the element regarding it. ヨーレートゲイン及びスリップ角ゲインを自律適応させる方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of autonomously adapting a yaw rate gain and a slip angle gain. Ckr、Ckbに規定値を使用した場合の複合路の追従走行結果を示す図である。It is a figure which shows the following driving | running | working result of a compound road at the time of using a regulation value for Ckr and Ckb. CkrRT,CkbRTを使用した場合の複合路の追従走行結果を示す図である。It is a figure which shows the following driving | running | working result of a compound road at the time of using CkrRT and CkbRT. CkrRTを使用した場合の追従走行結果を示す図である。It is a figure which shows the following driving | running | working result at the time of using CkrRT.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<第1の実施の形態の概要>
<目標コース形状検出(旋回曲率、横偏差の検出)>
<Outline of First Embodiment>
<Target course shape detection (turning curvature, lateral deviation detection)>

図1は、前方カメラにより前方道路を撮像しカメラ視点位置を基準とし、カメラ撮像方向を基準方向とした角度(縦方向俯角θ、横方向方位角ψ)による視覚座標で示している。車線マーク等に基づいて検出される目標コース上の2点の検出点の座標データψ1、ψ2から旋回曲率ρ=1/Rと横偏差Yerを、幾何形状に基づいた代数計算により算出する。   FIG. 1 shows visual coordinates of an angle (vertical depression angle θ, lateral azimuth angle ψ) with the camera imaging direction as a reference direction and a camera imaging direction as a reference direction. The turning curvature ρ = 1 / R and the lateral deviation Yer are calculated by the algebraic calculation based on the geometric shape from the coordinate data ψ1, ψ2 of the two detection points on the target course detected based on the lane mark or the like.

<目標コース追従(旋回ヨーレート制御)>
図2では、目標コースに追従するための、旋回曲率ρの軌跡を追従する曲率ヨーレートrrと、横偏差Yerを旋回曲率軌跡に距離Lyで収束させる横偏差ヨーレートryとを示した。移動体のヨーレート制御を操舵角により行う場合、旋回曲率と横偏差のヨーレートを発生する操舵角MaR、MaYを、後述する式(28)(29)に示す。これらの式は旋回運動の特性からヨーレート操舵角ゲインCkr、車速Vなどから算出される。移動体の位置制御はこれらが合算された操舵角MAによって制御される旋回ヨーレートrmによって行われる。
<Following target course (turning yaw rate control)>
FIG. 2 shows a curvature yaw rate rr that follows the trajectory of the turning curvature ρ for following the target course, and a lateral deviation yaw rate ry that converges the lateral deviation Yer on the turning curvature locus with a distance Ly. When the yaw rate control of the moving body is performed by the steering angle, the steering angles MaR and MaY that generate the turning curvature and the yaw rate of the lateral deviation are shown in equations (28) and (29) described later. These equations are calculated from the yaw rate steering angle gain Ckr, the vehicle speed V and the like from the characteristics of the turning motion. The position control of the moving body is performed by a turning yaw rate rm controlled by a steering angle MA obtained by adding these.

コース形状検出とコース追従は上記の代数式の連続的な計算により実現され、移動体の走行位置制御機構を構築する。   Course shape detection and course following are realized by continuous calculation of the above algebraic expressions, and a traveling position control mechanism of the moving body is constructed.

<車両制御装置の構成>
図3、図4に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る車両制御装置10は、自車両の前方を撮像する前方カメラ12と、自車両の速度を検出する車速センサ14と、自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ16と、前方カメラ12からの前方画像、車速センサ14からの出力、及びヨーレートセンサ16からの出力に基づいて、目標コースを追従するように、自車両の操舵角を制御するための操舵機構18の作動を制御するコンピュータ20とを備えている。
<Configuration of vehicle control device>
As shown in FIGS. 3 and 4, the vehicle control apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention includes a front camera 12 that images the front of the host vehicle, a vehicle speed sensor 14 that detects the speed of the host vehicle, and the like. Based on the yaw rate sensor 16 for detecting the yaw rate of the host vehicle, the front image from the front camera 12, the output from the vehicle speed sensor 14, and the output from the yaw rate sensor 16, the target course is tracked. And a computer 20 for controlling the operation of the steering mechanism 18 for controlling the steering angle.

前方カメラ12は、車両前方の対象領域を撮像し、画像信号を生成する撮像部(図示省略)、撮像部で生成されたアナログ信号である画像信号をデジタル信号に変換するA/D変換部(図示省略)、及びA/D変換された画像信号を一時的に格納するための画像メモリ(図示省略)を備えている。前方カメラ12は、対象領域を、所定間隔で繰り返し撮像して、撮像により得られた前方画像を示す画像データをコンピュータ20に出力する。   The front camera 12 captures an image of a target area in front of the vehicle, generates an image signal (not shown), and an A / D conversion unit (converts the image signal, which is an analog signal generated by the image capturing unit) into a digital signal. And an image memory (not shown) for temporarily storing the A / D converted image signal. The front camera 12 repeatedly captures the target area at a predetermined interval, and outputs image data indicating the front image obtained by the imaging to the computer 20.

車速センサ14は、自車両の車速を、所定間隔で繰り返し検出して、コンピュータ20に出力する。   The vehicle speed sensor 14 repeatedly detects the vehicle speed of the host vehicle at a predetermined interval and outputs it to the computer 20.

ヨーレートセンサ16は、自車両のヨーレートを、所定間隔で繰り返し検出して、コンピュータ20に出力する。   The yaw rate sensor 16 repeatedly detects the yaw rate of the host vehicle at predetermined intervals and outputs it to the computer 20.

操舵機構18は、コンピュータ20による制御に従って、自車両の操舵角を変化させる。   The steering mechanism 18 changes the steering angle of the host vehicle according to control by the computer 20.

コンピュータ20は、CPUと、RAMと、後述する車両制御処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したROMとを備え、機能的には次に示すように構成されている。コンピュータ20は、画像取得部22、車線マーク抽出部24、目標コース検出部26、車両情報取得部28、検出係数演算部30、検出点基準値演算部32、検出点取得部34、形状係数演算部36、検出係数設定部38、車線位置演算部40、形状演算部42、車両姿勢演算部44、制御係数演算設定部46、及び旋回制御部48を備えている。なお、車線マーク抽出部24及び目標コース検出部26は、コース検出手段の一例であり、検出点取得部34は、角度検出手段の一例であり、形状係数演算部36は、形状係数計算手段の一例であり、形状演算部42は、形状計算手段の一例である。   The computer 20 includes a CPU, a RAM, and a ROM that stores a program for executing a vehicle control processing routine to be described later, and is functionally configured as follows. The computer 20 includes an image acquisition unit 22, a lane mark extraction unit 24, a target course detection unit 26, a vehicle information acquisition unit 28, a detection coefficient calculation unit 30, a detection point reference value calculation unit 32, a detection point acquisition unit 34, and a shape coefficient calculation. A unit 36, a detection coefficient setting unit 38, a lane position calculation unit 40, a shape calculation unit 42, a vehicle attitude calculation unit 44, a control coefficient calculation setting unit 46, and a turning control unit 48. The lane mark extraction unit 24 and the target course detection unit 26 are an example of a course detection unit, the detection point acquisition unit 34 is an example of an angle detection unit, and the shape factor calculation unit 36 is a shape factor calculation unit. It is an example, and the shape calculation unit 42 is an example of a shape calculation unit.

ここで、本実施の形態の原理について説明する。   Here, the principle of the present embodiment will be described.

<原理>
図5に示すように車両などの移動体の位置制御では、規定された道路形状により定まる目標コースを設定し、それを追従するように操舵制御される。目標コースの旋回半径は連続的に変化するが、時々刻々の挙動は、図6のような定常旋回として示せる。上記図6のように車両の移動は旋回運動により規定される。
<Principle>
As shown in FIG. 5, in the position control of a moving body such as a vehicle, a target course determined by a prescribed road shape is set, and steering control is performed so as to follow the target course. Although the turning radius of the target course changes continuously, the behavior every moment can be shown as a steady turning as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the movement of the vehicle is defined by a turning motion.

旋回運動は式(1)、(2)で示され、旋回半径Rの旋回ヨーレートrは車速Vにより規定される。目標となる旋回ヨーレートrは車両特性値として定まるヨーレート操舵ゲインCkrに応じた操舵角MAにより制御される。しかし、車両の初期姿勢などにより旋回半径軌跡から横偏差が発生するため、それを補正する操舵の併用が必要となる。   The turning motion is expressed by equations (1) and (2), and the turning yaw rate r of the turning radius R is defined by the vehicle speed V. The target turning yaw rate r is controlled by a steering angle MA corresponding to a yaw rate steering gain Ckr determined as a vehicle characteristic value. However, since a lateral deviation occurs from the turning radius trajectory due to the initial posture of the vehicle, etc., it is necessary to use steering to correct it.

本実施の形態の特徴はコース追従の目標となる旋回曲率ρ=1/Rと横偏差Yerを検出し、その旋回曲率を実現する旋回制御と、横偏差を旋回曲率軌跡へ収束させる旋回制御を行う。この目標検出と旋回制御を連続的に継続する。前方道路形状をカメラなどにより検出し、カメラ位置を基準にした視覚座標の幾何形状に基づいた代数計算により旋回曲率と横偏差を算出し、旋回曲率と横偏差の算出値を用いて旋回運動の特性に基づいた旋回制御により車両の位置制御を実現する。   The feature of this embodiment is to detect the turning curvature ρ = 1 / R and the lateral deviation Yer that are the targets of course following, and to implement the turning control that realizes the turning curvature and the turning control that converges the lateral deviation to the turning curvature locus. Do. This target detection and turning control are continuously continued. The shape of the road ahead is detected by a camera, etc., and the turning curvature and lateral deviation are calculated by algebraic calculation based on the geometrical shape of the visual coordinates based on the camera position. Vehicle position control is realized by turning control based on characteristics.

定常旋回の運動式
1/R=r/V ・・・(1)
r=Ckr*MA ・・・(2)
a=V/R ・・・(3)
Equation of motion of steady turning 1 / R = r / V (1)
r = Ckr * MA (2)
a = V 2 / R (3)

ただし、aは、旋回加速度であり、Ckrは、ヨーレート操舵ゲインであり、MAは、操舵角であり、rは、旋回ヨーレートであり、ρは、旋回曲率(1/R)であり、Vは、車速である。   Where a is the turning acceleration, Ckr is the yaw rate steering gain, MA is the steering angle, r is the turning yaw rate, ρ is the turning curvature (1 / R), and V is The vehicle speed.

<目標コース検出>
目標コースは、カメラなどにより入力された前方道路画像から検出される。画像処理を用いて、道路面の濃淡変化などにより抽出された車線マークなどから、目標コースを検出する。本検出方法ではカメラ視点位置を基準値とした視覚座標値で取り扱う。横方向の角度を方位角ψ、縦方向を俯角θとして、検出点を角度表記する。
<Target course detection>
The target course is detected from a front road image input by a camera or the like. Using the image processing, the target course is detected from the lane mark extracted by the change in the shade of the road surface. In this detection method, visual coordinate values with the camera viewpoint position as a reference value are used. The detection point is expressed as an angle with the horizontal angle as the azimuth angle ψ and the vertical direction as the depression angle θ.

<視覚座標としての横偏差の特性>
図7に、直線道路の前方道路画像を示した。画像処理により抽出した車線マーク、及び車線マークから検出した目標コースを図中破線で示した。視覚座標における横偏差の特性は幾何形状により以下のように定量化される。
<Characteristics of lateral deviation as visual coordinates>
FIG. 7 shows a road image ahead of a straight road. The lane mark extracted by the image processing and the target course detected from the lane mark are indicated by broken lines in the figure. The characteristic of lateral deviation in visual coordinates is quantified by the geometric shape as follows.

旋回曲率ρ=0の場合、破線で示した検出点の横偏差方位角ψyと横偏差Yerの関係は横偏差係数Kyにより式(4)で示される。   When the turning curvature ρ = 0, the relationship between the lateral deviation azimuth angle ψy and the lateral deviation Yer of the detection point indicated by the broken line is expressed by the formula (4) by the lateral deviation coefficient Ky.

ψy=Ky*Yer ・・・(4) ψy = Ky * Yer (4)

横偏差係数Kyはカメラ視点高さHeと方位角ψと俯角θの関数として式(5)から算出できる。これらの関係を図8に示した。   The lateral deviation coefficient Ky can be calculated from the equation (5) as a function of the camera viewpoint height He, the azimuth angle ψ, and the depression angle θ. These relationships are shown in FIG.

Ky=[ψ/tan(ψ)*tan(θ)]/He ・・・(5) Ky = [ψ / tan (ψ) * tan (θ)] / He (5)

ただし、Kyは、横偏差係数(deg/m)であり、ψは、検出点方位角(deg)であり、Yerは、横偏差(m、目標コースからの偏差)であり、θは、検出点俯角(deg)であり、Heは、カメラ視点高さ(m)である。   Where Ky is a lateral deviation coefficient (deg / m), ψ is a detection point azimuth angle (deg), Yer is a lateral deviation (m, deviation from the target course), and θ is a detection It is the point depression angle (deg), and He is the camera viewpoint height (m).

<視覚座標としての旋回曲率の特性>
図9に旋回道路の前方道路画像を示した。画像処理により抽出した車線マーク、及び車線マークから検出した目標コースを図中破線で示した。視覚座標における旋回曲率の特性は幾何形状により以下のように定量化される。
<Characteristics of turning curvature as visual coordinates>
FIG. 9 shows a road image ahead of the turning road. The lane mark extracted by the image processing and the target course detected from the lane mark are indicated by broken lines in the figure. The characteristic of the turning curvature in visual coordinates is quantified by the geometric shape as follows.

Yer=0である場合、破線で示した検出点の曲率方位角ψrと旋回曲率ρの関係は曲率係数Krにより式(6)で示される。   When Yer = 0, the relationship between the curvature azimuth angle ψr and the turning curvature ρ of the detection point indicated by the broken line is expressed by the equation (6) by the curvature coefficient Kr.

ψr=Kr*ρ ・・・(6) ψr = Kr * ρ (6)

曲率あたりの方位角係数である曲率係数Krは、検出点の俯角θとカメラ視点高さHeの関数として式(7)、(8)から算出できる。これらの関係を図10に示した。   The curvature coefficient Kr, which is the azimuth coefficient per curvature, can be calculated from the equations (7) and (8) as a function of the depression angle θ of the detection point and the camera viewpoint height He. These relationships are shown in FIG.

Kr=tan−1([KrR−sqrt(KrR−Lθ )]/Lθ
*KrR*r2d ・・・(7)
θ=He/tan(θ) ・・・(8)
Kr = tan −1 ([KrR−sqrt (KrR 2 −L θ 2 )] / L θ )
* KrR * r2d (7)
L θ = He / tan (θ) (8)

ただし、Krは、曲率係数(deg・m)であり、ψrは、曲率方位角(deg)であり、KrRは、Kr算出半径(m)であり、KrR=400として算出可能である。また、θは、検出点俯角(deg)であり、Heは、カメラ視点高さ(m)であり、Lθは、俯角距離(m)であり、r2dは、180/π(deg/rad)であり、三角関数内の算出式のradを明示するものである。 However, Kr is a curvature coefficient (deg · m), ψr is a curvature azimuth angle (deg), KrR is a Kr calculation radius (m), and can be calculated as KrR = 400. Also, θ is the detection point depression angle (deg), He is the camera viewpoint height (m), L θ is the depression angle distance (m), and r2d is 180 / π (deg / rad). And clearly shows the rad of the calculation formula in the trigonometric function.

Kr算出半径KrRは、それまでに検出した走行履歴の旋回半径に基づき設定できる。また、車速の関数として、例えば軌跡制御の対象となる道路の平均的な旋回半径を、Kr算出半径KrRとしてもよく、例えば高速道路などを対象とした場合、設定条件の例として、走行車速100km/h、旋回加速度0.2Gとすると、式(1)(2)(3)より定まる旋回半径400mを、Kr算出半径KrRとしても良い。   The Kr calculation radius KrR can be set based on the turning radius of the travel history detected so far. Further, as a function of the vehicle speed, for example, an average turning radius of a road that is subject to trajectory control may be a Kr calculation radius KrR. For example, when a highway is a target, an example of setting conditions is a traveling vehicle speed of 100 km. / H and a turning acceleration of 0.2 G, the turning radius 400 m determined by the equations (1), (2), and (3) may be used as the Kr calculation radius KrR.

<視覚座標としての方位角の特性>
視覚座標の方位角の関係を図11、式(9)に示す。
<Azimuth angle characteristics as visual coordinates>
The relationship between the azimuth angles of the visual coordinates is shown in FIG.

ψ=ψr+ψy+ψc+ψo ・・・(9)
ψc=ψh+β ・・・(10)
ψh=sin−1(Yv/V)*r2d ・・・(11)
Yv=ΔYer/dt ・・・(11−1)
ψo=tan−1(Yofs/Lθ)*r2d ・・・(12)
Yofs=Ydrive−Yline ・・・(12−1)
ψ = ψr + ψy + ψc + ψo (9)
ψc = ψh + β (10)
ψh = sin −1 (Yv / V) * r2d (11)
Yv = ΔYer / dt (11-1)
ψo = tan −1 (Yofs / L θ ) * r2d (12)
Yofs = Ydrive-Yline (12-1)

ただし、ψcは、車線偏差角であり、ψhは、Yer差分とサンプリング時間dtから求められた横偏差速度より算出される車体偏差角であり、ψoは、加算操作となる車線位置偏差角であり、βは、車両特性値である車体スリップ角である。また、Vは、車両特性値である車速であり、Yofsは、車線座標の横位置制御目標である車線位置偏差である。また、Ydrivは、車線変更、回避追跡などの車線横位置であり、Ylineは、目標コースの横偏差である。   However, ψc is a lane deviation angle, ψh is a vehicle body deviation angle calculated from a lateral deviation speed obtained from the Yer difference and the sampling time dt, and ψo is a lane position deviation angle that is an addition operation. , Β are vehicle body slip angles which are vehicle characteristic values. V is a vehicle speed that is a vehicle characteristic value, and Yofs is a lane position deviation that is a lateral position control target of lane coordinates. Ydrive is a lane lateral position such as lane change and avoidance tracking, and Yline is a lateral deviation of the target course.

方位角ψは式(9)のように、目標コースの曲率方位角ψr(式(6))、横偏差方位角ψy(式(4))、車線偏差角ψc(式(10)、(11))、車線変更などの追従コースから横偏差を伴う横位置制御による車線位置偏差角ψo(式(12)(12−1))によって生ずる各々の方位角の線形和と仮定する。   The azimuth angle ψ is the curvature azimuth angle ψr (formula (6)) of the target course, the lateral deviation azimuth angle ψy (formula (4)), the lane deviation angle ψc (formulas (10) and (11), as in the formula (9). )), A linear sum of the respective azimuth angles generated by the lane position deviation angle ψo (formulas (12) and (12-1)) by the lateral position control with the lateral deviation from the following course such as the lane change.

車線偏差角ψcは車体偏差角ψhと車体スリップ角βからなり、車体偏差角ψhは、横偏差Yerの速度と車速Vから定まる目標コースからの偏差角に相当する、検出した横偏差の走行履歴から算出される。   The lane deviation angle ψc includes a vehicle body deviation angle ψh and a vehicle body slip angle β, and the vehicle body deviation angle ψh corresponds to a deviation angle from a target course determined from the speed of the lateral deviation Yer and the vehicle speed V. Is calculated from

車両速度Vは車両状態量として車速センサにより検出される。   The vehicle speed V is detected by a vehicle speed sensor as a vehicle state quantity.

車体スリップ角βは車両特性によって生ずる旋回方向と車体方位角の差となる。車両諸元などにより車体スリップ角βを算出して(後述する式(45))設定するか、近似的に車体スリップ角βを0とする。また、車両状態量のヨーレートr、車速Vの検出値から、車体スリップ角βを推定しても良い(後述する式(21))。   The vehicle body slip angle β is the difference between the turning direction and the vehicle body azimuth angle caused by vehicle characteristics. The vehicle body slip angle β is calculated according to vehicle specifications or the like (formula (45) described later) and set, or the vehicle body slip angle β is approximately set to 0. Further, the vehicle body slip angle β may be estimated from the detected values of the vehicle state quantity yaw rate r and the vehicle speed V (formula (21) described later).

<視覚座標としての旋回曲率及び横偏差の算出法>
規定された道路形状や車線変更などの位置制御を実現するコース追随の目標となる旋回曲率と横偏差の算出法を示す。
<Calculation method of turning curvature and lateral deviation as visual coordinates>
A method of calculating a turning curvature and a lateral deviation, which is a target of course following, which realizes position control such as a prescribed road shape and lane change, is shown.

図12は、旋回半径400mの前方道路形状を模式的に示した図である。図12に示すように目標コース上の2点を抽出し、検出方位角ψ1、ψ2とその俯角θ1、θ2を検出する。後述するように、θ1、θ2には、測定状況により検出精度が高くなる検出点の俯角や事前に設定した値を用いる。目標コースが移動体の旋回コース上にある必要はない。   FIG. 12 is a diagram schematically showing the shape of a road ahead with a turning radius of 400 m. As shown in FIG. 12, two points on the target course are extracted, and detected azimuth angles ψ1, ψ2 and their depression angles θ1, θ2 are detected. As will be described later, for θ1 and θ2, a depression angle of a detection point at which detection accuracy becomes higher depending on a measurement situation or a value set in advance is used. The target course need not be on the turning course of the moving body.

式(13)に示すように、目標コースの旋回曲率と横偏差の方位角成分を持つ曲率方位角ψr、横偏差方位角ψy、車線位置偏差角ψoを加算した形状方位角ψryから旋回曲率と横偏差を算出する。   As shown in the equation (13), the turning curvature is calculated from the shape azimuth angle ψry obtained by adding the curvature azimuth angle ψr, the lateral deviation azimuth angle ψy, and the lane position deviation angle ψo having the azimuth angle component of the turning curvature and lateral deviation of the target course. Calculate the lateral deviation.

ψry=ψr+ψy+ψo ・・・(13) ψry = ψr + ψy + ψo (13)

ただし、ψo1、ψo2は、車線位置偏差角(deg)であり、ψry1,ψry2は、形状方位角(deg)である。   However, ψo1 and ψo2 are lane position deviation angles (deg), and ψry1 and ψry2 are shape azimuth angles (deg).

検出方位角ψ1、ψ2は、ψr、ψy、ψcが加算された値となるので目標コースの旋回曲率と横偏差の方位角成分を持たないψc(式(10)、(11))をψ1、ψ2から差し引く。車線位置制御に伴う車線位置偏差角ψoは、俯角位置θ1、θ2の位置の方位角(式(12))としてψ1、ψ2に加算される。ψcは方位角情報となるので俯角θによらず同値となる。   Since the detected azimuth angles ψ1, ψ2 are values obtained by adding ψr, ψy, ψc, ψc (formulas (10) and (11)) having no azimuth component of the turning curvature and lateral deviation of the target course is ψ1, Subtract from ψ2. The lane position deviation angle ψo accompanying the lane position control is added to ψ1, ψ2 as the azimuth angle (formula (12)) of the depression angle positions θ1, θ2. Since ψc is azimuth angle information, it has the same value regardless of the depression angle θ.

式(14−1)、(15−1)に示された形状方位角ψryは追従目標となる旋回曲率と横偏差による方位角となる。   The shape azimuth angle ψry shown in the equations (14-1) and (15-1) is an azimuth angle due to the turning curvature and the lateral deviation as the tracking target.

ψry1=ψ1−ψc+ψo1 ・・・(14−1)
ψry2=ψ2−ψc+ψo2 ・・・(15−1)
ψry1 = ψ1-ψc + ψo1 (14-1)
ψry2 = ψ2-ψc + ψo2 (15-1)

ただし、ψ1、ψ2は、検出点方位角(deg)であり、ψcは、車線偏差角(deg)(ψc=ψc1=ψc2)である。   Here, ψ1 and ψ2 are detection point azimuth angles (deg), and ψc is a lane deviation angle (deg) (ψc = ψc1 = ψc2).

このように、ψcを既知値としてψ1、ψ2から減算し、ψo1、ψo2を既知値としてψ1、ψ2に加算している。   Thus, ψc is subtracted from ψ1 and ψ2 as known values, and ψo1 and ψo2 are added to ψ1 and ψ2 as known values.

ψry1、ψry2は、θ1、θ2の関数として得られる変換係数Kr、Kyにより旋回曲率と横偏差の連立式(式(14)、(15))として示され、ρとYerについて式(14)、(15)を解くと、式(16)、(17)が得られ、旋回曲率と横偏差は式(16)、(17)の代数式により算出できる。   ψry1 and ψry2 are expressed as simultaneous equations (formulas (14) and (15)) of turning curvature and lateral deviation by conversion coefficients Kr and Ky obtained as functions of θ1 and θ2, and formulas (14), When (15) is solved, equations (16) and (17) are obtained, and the turning curvature and lateral deviation can be calculated by the algebraic equations of equations (16) and (17).

ψry1=Kr1*ρ+Ky1*Yer ・・・(14)
ψry2=Kr2*ρ+Ky2*Yer ・・・(15)
ψry1 = Kr1 * ρ + Ky1 * Yer (14)
ψry2 = Kr2 * ρ + Ky2 * Yer (15)

ただし、Ky、Krは俯角関数であり、検出点俯角θ1、θ2から式(5)、(7)より算出される。Kr1、Kr2は、曲率係数(deg・m)であり、Ky1、Ky2は、横偏差係数(deg/m)である。   However, Ky and Kr are depression functions, and are calculated from the detection point depression angles θ1 and θ2 by the equations (5) and (7). Kr1 and Kr2 are curvature coefficients (deg · m), and Ky1 and Ky2 are lateral deviation coefficients (deg / m).

図12は2本の車線マークの形状検出した例を示しており、Line1は旋回軌跡と目標コースが一致した場合、Line2の横偏差は2mとなり、式(12−1)の車線位置偏差角Ylineを2mに設定して追随走行の目標コースとする。この場合、式(16)(17)の代数式により(ψc=ψo=0)、ρ(=1/R)、Yerは以下のように算出される。   FIG. 12 shows an example in which the shapes of two lane marks are detected. Line 1 has a lateral deviation of 2 m when the turning locus coincides with the target course, and the lane position deviation angle Yline of equation (12-1). Is set to 2 m to be the target course for follow-up running. In this case, (ψc = ψo = 0), ρ (= 1 / R), and Yer are calculated as follows using the algebraic expressions of equations (16) and (17).

Line1:R=400m、Yer=0m
Line2:R=398m、Yer=2m
Line1: R = 400m, Yer = 0m
Line2: R = 398m, Yer = 2m

<視覚座標としての車体スリップ角の算出法>
車体スリップ角は一般に車両特性値として車両重量などの車両諸元と車速から算出されるが、検出値から車体スリップ角を推定することも可能である。車両推定値として車速Vと旋回ヨーレートrを測定し、式(1)より車両の旋回曲率を算出する。
<Calculation method of body slip angle as visual coordinates>
The vehicle body slip angle is generally calculated from vehicle specifications such as vehicle weight and vehicle speed as vehicle characteristic values, but it is also possible to estimate the vehicle body slip angle from detected values. The vehicle speed V and the turning yaw rate r are measured as vehicle estimated values, and the turning curvature of the vehicle is calculated from the equation (1).

軌跡追従のため検出した目標コース上の2点の検出点は検出俯角の特性により、車両測定値に比べ旋回情報を先読み(位置、時間)しており、フィルタ処理などにより車両測定値と同期させた方位角ψs1、ψs2を算出する。   The two detection points on the target course that are detected to follow the trajectory are pre-reading (position, time) compared to the vehicle measurement value due to the characteristics of the detected depression angle, and are synchronized with the vehicle measurement value by filter processing etc. The calculated azimuth angles ψs1 and ψs2 are calculated.

方位角を車体スリップ角と横偏差方位角から成る特性方位角ψby(式(18))として考える。特性方位角ψbyは式(19−1)、(20−1)に示すように、曲率方位角ψr’を式(1)、(6−1)から求め、ψhを式(10)(11)から求め、同期方位角ψsから差し引くことにより算出する。   The azimuth angle is considered as a characteristic azimuth angle ψby (formula (18)) consisting of a vehicle body slip angle and a lateral deviation azimuth angle. The characteristic azimuth angle ψby is obtained from equations (1) and (6-1) as shown in equations (19-1) and (20-1), and ψh is calculated from equations (10) and (11). And calculated by subtracting from the synchronous azimuth angle ψs.

ψby=β+ψy ・・・(18)
ψr’=r/V*Kr ・・・(6−1)
ψby1=ψs1−r/V*Kr1−ψh ・・・(19−1)
ψby2=ψs2−r/V*Kr2−ψh ・・・(20−1)
ψby1=β+Ky1*Yer’ ・・・(19)
ψby2=β+Ky2*Yer’ ・・・(20)
ψby = β + ψy (18)
ψr ′ = r / V * Kr (6-1)
ψby1 = ψs1-r / V * Kr1-ψh (19-1)
ψby2 = ψs2-r / V * Kr2-ψh (20-1)
ψby1 = β + Ky1 * Yer ′ (19)
ψby2 = β + Ky2 * Yer ′ (20)

ただし、ψby1、ψby2は、特性方位角(deg)であり、ψhは、車体偏差角(deg)であり、βは、車体スリップ角(deg)である。   Where ψby1 and ψby2 are characteristic azimuth angles (deg), ψh is a vehicle body deviation angle (deg), and β is a vehicle body slip angle (deg).

このように、r/V*Krをψr’1、ψr’2としてψs1、ψs2から減算している。また、ψhを既知値としてψs1、ψs2から減算している。   Thus, r / V * Kr is subtracted from ψs1 and ψs2 as ψr′1 and ψr′2. Further, ψh is subtracted from ψs1 and ψs2 as a known value.

特性方位角ψbyは、式(19)、(20)に示すように車体スリップ角βと横偏差Yer’の連立式となり、βとYer’について式(19)(20)を解くことにより、式(21)、(22)が得られ、式(21)、(21)により特性方位角ψby1、ψby2とKy1、Ky2から代数式により車体スリップ角βを算出できる。   The characteristic azimuth angle ψby is a simultaneous expression of the vehicle body slip angle β and the lateral deviation Yer ′ as shown in Expressions (19) and (20). By solving Expressions (19) and (20) for β and Yer ′, (21) and (22) are obtained, and the vehicle body slip angle β can be calculated from the characteristic azimuth angles ψby1 and ψby2 and Ky1 and Ky2 by algebraic expressions using the equations (21) and (21).

このように、スリップ角βは、ヨーレート、方位角などの検出値から式(21)の代数式により算出される。   As described above, the slip angle β is calculated from the detected values such as the yaw rate and the azimuth by the algebraic expression of Expression (21).

<旋回軌跡に対する追従制御法>
車両の位置から測定した目標コース上の2点の座標角度から、目標コースの旋回曲率と目標コースからの車両の横偏差とを検出した結果に基づき、上記図2に示したように目標コース上への車両の位置制御を行う。
<Follow-up control method for turning trajectory>
Based on the result of detecting the turning curvature of the target course and the lateral deviation of the vehicle from the target course from the coordinate angles of two points on the target course measured from the position of the vehicle, as shown in FIG. To control the position of the vehicle.

旋回曲率ρの曲率ヨーレートrrは式(23)に示されているように旋回曲率ρと車速Vの積として定まる。   The curvature yaw rate rr of the turning curvature ρ is determined as the product of the turning curvature ρ and the vehicle speed V as shown in the equation (23).

rr=ρ*V・・・(23) rr = ρ * V (23)

旋回によって生ずる横偏差Yerは式(24)に示される横偏差ヨーレートryの旋回に横偏差収束時間Tyとして設定された時間(式(26))で目標コース上の位置に収束できる。これらのヨーレートを加算した旋回ヨーレートrmの制御により目標コース上への位置制御を行う(式(25))。   The lateral deviation Yer caused by the turn can converge at a position on the target course in the time (formula (26)) set as the lateral deviation convergence time Ty for the turn of the lateral deviation yaw rate ry shown in the formula (24). Position control on the target course is performed by controlling the turning yaw rate rm obtained by adding these yaw rates (formula (25)).

ry=2*Yer/(Ty*V) ・・・(24)
rm=rr+ry ・・・(25)
Ty=Ly/V ・・・(26)
ry = 2 * Yer / (Ty 2 * V) (24)
rm = rr + ry (25)
Ty = Ly / V (26)

ただし、rmは、旋回ヨーレート(rad/s、rm=Ckr*MA)であり、rrは、曲率ヨーレート(rad/s、rr=Ckr*MaR)であり、ryは、横偏差ヨーレート(rad/s、ry=Ckr*MaY)であり、Tyは、横偏差収束時定数(s)であり、予め設定される。   However, rm is a turning yaw rate (rad / s, rm = Ckr * MA), rr is a curvature yaw rate (rad / s, rr = Ckr * MaR), and ry is a lateral deviation yaw rate (rad / s). Ry = Ckr * MaY), and Ty is a lateral deviation convergence time constant (s), which is set in advance.

旋回ヨーレートrmが車両特性により定まるヨーレート操舵角ゲインCkrと操舵角MAの積として制御される場合を示す(式(2))。旋回曲率、横偏差の旋回ヨーレートの特性式(23)、(24)、(2)から、各々の操舵角ゲインは式(28)、(29)のように定まる。また、追従制御補償として横偏差速度(式(11−1))を追加し、式(29−1)のようにしてもよい。Kdyは速度係数である。   The case where the turning yaw rate rm is controlled as the product of the yaw rate steering angle gain Ckr determined by the vehicle characteristics and the steering angle MA is shown (formula (2)). From the characteristic equations (23), (24), and (2) of the turning curvature and lateral deviation turning yaw rate, the respective steering angle gains are determined as shown in equations (28) and (29). In addition, a lateral deviation speed (formula (11-1)) may be added as follow-up control compensation so that the formula (29-1) is obtained. Kdy is a speed coefficient.

MA=MaR+MaY ・・・(27)
MaR=V/Ckr*ρ ・・・(28)
MaY=2/(Ty*V*Ckr)*Yer ・・・(29)
MaY=2/(Ty*V*Ckr)*(Yer+Yv*Kdy) ・・・(29−1)
MA = MaR + MaY (27)
MaR = V / Ckr * ρ (28)
MaY = 2 / (Ty 2 * V * Ckr) * Yer (29)
MaY = 2 / (Ty 2 * V * Ckr) * (Yer + Yv * Kdy) (29-1)

ただし、Ckrは、ヨーレート操舵角ゲイン(1/s)であり、MAは、操舵角(rad)であり、MaRは、曲率操舵角(rad)であり、MaYは、横偏差操舵角(rad)である。   Where Ckr is the yaw rate steering angle gain (1 / s), MA is the steering angle (rad), MaR is the curvature steering angle (rad), and MaY is the lateral deviation steering angle (rad). It is.

操舵角MAは、式(27)、(28)、(29)の代数式により算出される。   The steering angle MA is calculated by algebraic expressions of equations (27), (28), and (29).

このように、旋回曲率ρの検出値から曲率操舵角MaR、横偏差Yerの検出値から横偏差操舵角MaYが算出され、それらを加算した操舵角MAが設定され、旋回ヨーレートrmが制御され、目標コースへの追従走行が行われる。   Thus, the curvature steering angle MaR is calculated from the detected value of the turning curvature ρ, the lateral deviation steering angle MaY is calculated from the detected value of the lateral deviation Yer, the steering angle MA obtained by adding them is set, and the turning yaw rate rm is controlled. Following the target course.

旋回曲率に応じた曲率ヨーレートrrと横偏差に応じた横偏差ヨーレートryを操舵角により制御する例を示したが、左右輪の駆動・制動力差により旋回モーメントの制御によっても同様の位置制御が可能である。Ckrをヨーレート駆動制御動力差ゲイン、MaRを曲率駆動制動力差、MaYを横偏差駆動制動力差、操舵角MAを駆動制動力差に置き換えることにより、駆動制動力差の制御により、目標コース上を追従走行する位置制御が実現できる。   Although the example in which the curvature yaw rate rr corresponding to the turning curvature and the lateral deviation yaw rate ry corresponding to the lateral deviation are controlled by the steering angle is shown, the same position control can be performed by controlling the turning moment by the driving / braking force difference between the left and right wheels. Is possible. By replacing Ckr with the yaw rate driving control power difference gain, MaR with the curvature driving braking force difference, MaY with the lateral deviation driving braking force difference, and the steering angle MA with the driving braking force difference, the driving braking force difference is controlled to achieve the target course. Position control for following the vehicle can be realized.

<コース追従>
目標コースの検出ならびにコース追従のための係数設定として、旋回路追従時の設定横向き加速度ar、横偏差収束時間Ty、検出点補正係数Ktが設定される。横向き加速度arは車両特色や走行条件などにより設定される。横偏差収束時間Ty、検出点補正係数Ktは、車速や車線追従、車線変更などの追従条件に応じて設定される。図13に、旋回路追従時の設定横向き加速度arを基準とした設定値の例を示した。
<Course following>
As a coefficient setting for target course detection and course following, set lateral acceleration ar, lateral deviation convergence time Ty, and detection point correction coefficient Kt at the time of turning circuit tracking are set. The lateral acceleration ar is set according to the vehicle characteristics, running conditions, and the like. The lateral deviation convergence time Ty and the detection point correction coefficient Kt are set according to tracking conditions such as vehicle speed, lane tracking, and lane change. FIG. 13 shows an example of set values based on the set lateral acceleration ar at the time of turning circuit tracking.

旋回中の車速を、設定横向き加速度arから式(30)により算出した設定車速Vrを超えないように制御する。車速VがVrを超過したときは、速度制限もしくは警報により減速を誘導する。
Vr=sqrt(ar*R) ・・・(30)
Lθ=V*Ty*Kt ・・・(31)
The vehicle speed during turning is controlled so as not to exceed the set vehicle speed Vr calculated by the formula (30) from the set lateral acceleration ar. When the vehicle speed V exceeds Vr, deceleration is induced by speed limit or warning.
Vr = sqrt (ar * R) (30)
Lθ = V * Ty * Kt (31)

追従軌跡の検出点俯角θは、横偏差収束時間Ty、補正係数Kt、車速Vから式(31)、式(8)により算出する俯角距離Lθ(カメラ視点位置から検出点までの前方距離)を基準距離としてカメラ高さHeから設定される。上記図13に設定車速Vrと横偏差収束時間Tyから算出した例を示した。俯角距離Lθは近傍の道路面から検出するが、追従走行において前方車両との車間距離によりLθ近辺の画像取得に影響を受ける場合V、Ty、Kt等の設定補正も可能である。 The detection point depression angle θ of the tracking locus is the depression angle L θ calculated from the lateral deviation convergence time Ty, the correction coefficient Kt, and the vehicle speed V according to the equations (31) and (8) (the forward distance from the camera viewpoint position to the detection point). Is set from the camera height He as a reference distance. FIG. 13 shows an example calculated from the set vehicle speed Vr and the lateral deviation convergence time Ty. Although depression distance L theta detects from the road surface in the vicinity, it is possible when V, Ty, also set correction Kt such affected by image acquisition near L theta by inter-vehicle distance to the preceding vehicle in following travel.

また、走行車速Vと設定横向き加速度arから式(30)により算出した旋回半径Rを式(7)のKrRとして曲率係数を算出しても良い。   Further, the curvature coefficient may be calculated using the turning radius R calculated by the equation (30) from the traveling vehicle speed V and the set lateral acceleration ar as KrR of the equation (7).

<車線位置制御>
任意の横位置を追従する場合の目標コースを車線位置偏差角ψo(式(12))に記述する。車線位置制御によりコース取りを行う場合、旋回曲率に応じた車線位置を目標コースに加算して旋回時の車線走行位置を定める。旋回時の軌跡位置による旋回タイミングや余裕感を運転者の感覚に応じた設定や選択により、感覚にあったコース追従を設定する。
<Lane position control>
A target course for following an arbitrary lateral position is described in the lane position deviation angle ψo (formula (12)). When taking a course by lane position control, the lane position corresponding to the turning curvature is added to the target course to determine the lane travel position at the time of turning. The course follow-up according to the sense is set by setting and selecting the turning timing and the margin based on the trajectory position at the time of turning according to the driver's sense.

例えば、以下の式(32)に従って、Ydriveを設定する。 For example, Ydrive is set according to the following equation (32).

Ydrive=Kdr*ρ ・・・(32) Ydrive = Kdr * ρ (32)

ただし、Kdrは、コース取り係数であり、設定値である(定数、曲率変化関数等にしても良い。)。同様の効果として、操舵角MAに比例した車線位置を式(32−1)のように車線位置偏差角ψoに設定してもよい。Kdgは舵角比例コース取り係数である。
ψo=Kdg*MA ・・・(32−1)
However, Kdr is a course taking coefficient and is a set value (may be a constant, a curvature change function, or the like). As a similar effect, the lane position proportional to the steering angle MA may be set to the lane position deviation angle ψo as shown in Expression (32-1). Kdg is a steering angle proportional course taking coefficient.
ψo = Kdg * MA (32-1)

車線位置制御により車線変更を行う場合には、運転者により車線変更支援の選択により、障害物がなく安全を確認できる場合、車速などに応じて設定した車線変更をする軌跡を目標コースに加算し、運転支援を可能とする。   When changing lanes by lane position control, if the driver can confirm safety by selecting lane change support, add a trajectory for changing lanes set according to the vehicle speed to the target course. , Enable driving assistance.

例えば、以下の式(33)に従って、Ydriveを設定する。   For example, Ydrive is set according to the following equation (33).

Ydrive(t)=Ylc*flc*t−Slc*sin(2π*flc*t)
・・・(33)
Ydrive (t) = Ylc * flc * t−Slc * sin (2π * flc * t)
... (33)

ただし、Ylcは、車線変更幅であり、設定値である(例えば、Ylc=4m)。またflcは車線変更周波数であり、設定値である(例えば、flc=0.2Hz)。Slcは、緩和係数であり、設定値である(定数、時間(距離)関数等にしても良い)。   However, Ylc is a lane change width and is a set value (for example, Ylc = 4 m). Flc is a lane change frequency, which is a set value (for example, flc = 0.2 Hz). Slc is a relaxation coefficient, and is a set value (may be a constant, a time (distance) function, or the like).

車線位置制御により、第1の回避支援を行う場合には、前方に障害物を発見し、制動停止が不可能で周囲に障害物がなく回避により安全を確保できる場合、障害物を回避する軌跡を目標コースに加算し、安全支援を可能とする。   When the first avoidance assistance is performed by lane position control, an obstacle is found in the front, and when stopping is not possible and there are no obstacles in the surrounding area and safety can be ensured by avoidance, the locus for avoiding the obstacle Is added to the target course to enable safety support.

例えば、Ydriveを時間関数とした場合、以下の式(34)に従って、Ydriveを設定する。   For example, when Ydrive is a time function, Ydrive is set according to the following equation (34).

Ydrive(t)=Yev*fev*t−Sev*sin(2π*fev*t)
・・・(34)
Ydrive (t) = Yev * fev * t−Sev * sin (2π * fev * t)
... (34)

ただし、Yevは、回避幅であり、設定値である(例えば、Yev=1m)。fevは、回避周波数であり、設定値である(fev=0.5Hz)。Sevは、緩和係数であり、設定値である(定数、時間(距離)関数等にしても良い)。   However, Yev is an avoidance width and is a set value (for example, Yev = 1 m). fev is an avoidance frequency and is a set value (fev = 0.5 Hz). Sev is a relaxation coefficient and is a set value (may be a constant, a time (distance) function, or the like).

上記の式(32)、(33)、(34)は軌跡形状ならびに時間関数としたが、車線位置制御における横向き加速度、躍度などに基づいた軌跡形状としても良い。   The above equations (32), (33), and (34) are the trajectory shape and the time function, but may be a trajectory shape based on lateral acceleration, jerk, etc. in lane position control.

また、車線位置制御により、第2の回避支援を行う場合には、前方障害物を認識し、制動停止が不可能で周囲に障害物がなく回避により安全を確保できる場合、障害物、走行レーンや車線ラインなどとの相対位置から回避コースを前方画像上に重ね合わせ(図14)、目標コースとして、旋回曲率と横偏差を算出し、障害物回避制御と回避車線への追従制御により安全支援を可能とする。上記図14では、ψ1R0は、自車走行レーンの右車線マークを示し、ψ1L0は、左車線マークを示している。また、ψ1R1は、右接続レーンの右車線マークを示し、ψ1L1は、左接続レーンの左車線マークを示している。   Also, when the second avoidance assistance is performed by lane position control, a front obstacle is recognized, and when braking can not be stopped and there is no obstacle around and safety can be ensured by avoidance, the obstacle, the driving lane The avoidance course is superimposed on the front image from the relative position with respect to the vehicle and the lane line (Fig. 14), the turning curvature and lateral deviation are calculated as the target course, and safety support is provided by obstacle avoidance control and follow-up control to the avoidance lane Is possible. In FIG. 14, ψ1R0 indicates the right lane mark of the host vehicle traveling lane, and ψ1L0 indicates the left lane mark. Ψ1R1 indicates the right lane mark of the right connection lane, and ψ1L1 indicates the left lane mark of the left connection lane.

<検出範囲推定及び次期コース検出>
目標コースを車線マークなどから検出するが、車線マークと道路面との濃淡差の減少などにより検出率の低下が発生する。検出率の低下に対応して以下の検出精度向上の処理が行われる。
<Detection of detection range and next course detection>
Although the target course is detected from the lane mark or the like, the detection rate is lowered due to a decrease in the difference in shade between the lane mark and the road surface. The following detection accuracy improvement process is performed in response to a decrease in the detection rate.

本実施の形態における目標コースの検出法では、目標コースを旋回曲率と横偏差による幾何形状により定量化しており、その逆変換も可能である。車線マークの出現範囲を、式(6)、式(35)に従って推定した範囲ψwR、ψwLに設定する。その範囲内では車線マークの出現確率が高く、検出した車線マークに基づいて検出した目標コースは、信頼性が高い。   In the target course detection method according to the present embodiment, the target course is quantified by the geometric shape based on the turning curvature and the lateral deviation, and the inverse transformation thereof is also possible. The appearance range of the lane mark is set to the ranges ψwR and ψwL estimated according to the equations (6) and (35). Within that range, the appearance probability of the lane mark is high, and the target course detected based on the detected lane mark has high reliability.

ψr=Kr*ρ ・・・(6)
ψwR=ψr+Ky’*(Yer+Yw)
ψwL=ψr+Ky’*(Yer−Yw)・・・(35)
ψr = Kr * ρ (6)
ψwR = ψr + Ky ′ * (Yer + Yw)
ψwL = ψr + Ky ′ * (Yer−Yw) (35)

ただし、ρは、検出した曲率(1/m)であり、Yerは、検出横偏差(m)であり、Krは、曲率係数(deg・m、式(7))であり、Ky’は、近似横偏差係数(deg/m)である。また、ψwR、ψwLは、検出方位角範囲を規定する値(deg)であり、Ywは、検出横範囲を規定する値(m、例えば0.5m)である。   Where ρ is the detected curvature (1 / m), Yer is the detected lateral deviation (m), Kr is the curvature coefficient (deg · m, equation (7)), and Ky ′ is Approximate lateral deviation coefficient (deg / m). Further, ψwR and ψwL are values (deg) that define the detection azimuth angle range, and Yw is a value (m, for example, 0.5 m) that defines the detection lateral range.

さらに道路面の複数の検出点から複数の車線マークを検出する。通常の車線幅は4m程度であり、走行中の車線幅Ylwを検出できる。追従中の車線マークの検出確率か低下した場合、式(36)に示した検出範囲ψlwR、ψlwLには、対になる車線マークの出現確率が高い。   Further, a plurality of lane marks are detected from a plurality of detection points on the road surface. The normal lane width is about 4 m, and the running lane width Ylw can be detected. When the detection probability of the following lane mark decreases, the appearance probability of a paired lane mark is high in the detection ranges ψlwR and ψlwL shown in Expression (36).

ψlwR=ψr+Ky’*(Yer+Ylw+Yw)
ψlwL=ψr+Ky’*(Yer+Ylw−Yw) ・・・(36)
Ky’=θ/He ・・・(5−1)
ψlwR = ψr + Ky ′ * (Yer + Ylw + Yw)
ψlwL = ψr + Ky ′ * (Yer + Ylw−Yw) (36)
Ky ′ = θ / He (5-1)

ただし、Ylwは、検出車線幅(m)であり、ψlwR、ψlwLは、検出方位角範囲の車線幅(deg)であり、θは、検出点の俯角(deg)であり、Heは、カメラ視点高さ(m)である。   Where Ylw is the detected lane width (m), ψlwR, ψlwL is the lane width (deg) of the detected azimuth angle range, θ is the depression angle (deg) of the detection point, and He is the camera viewpoint. Height (m).

検出範囲ψlwR、ψlwLから複数の車線マークを検出し、目標コースを検出するための車線マークの切り替えや、図14のような複数車線の車線マークの統合により、車線幅を含むコース形状を信頼性の高い形状データとして用いて検出精度を向上する。また、カメラ位置を通過する目標コース推定も幾何形状から可能である。   By detecting multiple lane marks from the detection ranges ψlwR and ψlwL, switching the lane mark to detect the target course, and integrating the lane marks of multiple lanes as shown in Fig. 14, the course shape including the lane width is reliable. To improve the detection accuracy. In addition, the target course passing through the camera position can be estimated from the geometric shape.

図15に検出範囲推定ならびに複数点の検出例を示す。これらは式(31)に示すLθを俯角の基準として検出し主に旋回制御に直接使用する目標コース形状の検出精度を向上させるため併用する。 FIG. 15 shows an example of detection range estimation and detection of a plurality of points. These are combined to improve the detection accuracy of the target course shaped to be used directly for detection mainly turning control the L theta shown in Equation (31) as a depression angle of the reference.

図16は目標コースの検出点を俯角方向に延長θf[1、2]することにより、次期制御コース形状ψf1、ψf2を予測的に検出する。コース形状の変化などにともなう次期制御の準備設定や現在制御の補償などに用い制御精度を向上させる。θf2はθ1として、現在の制御形状の遠方検出点を次期形状の近傍検出点としてもよい。   In FIG. 16, the next control course shapes ψf1 and ψf2 are detected predictively by extending the detection point of the target course θf [1,2] in the depression direction. It is used for the preparation setting of the next control accompanying the change of the course shape and the compensation of the current control, etc. to improve the control accuracy. θf2 may be θ1, and the far detection point of the current control shape may be set as the proximity detection point of the next shape.

また、車両の状態量検出センサによるヨーレートや車速などにより旋回曲率を推定できることを式(1)に示した。これらの測定結果は旋回曲率の補償に適用できる。   Further, Equation (1) shows that the turning curvature can be estimated based on the yaw rate, vehicle speed, and the like by the vehicle state quantity detection sensor. These measurement results can be applied to the compensation of turning curvature.

<曲率係数と横偏差係数の導出式>
図17に旋回曲率と横偏差とカメラ位置を平面図で示した。上記図17に示した幾何形状の特性に基づき曲率係数と横偏差係数を導出する。関係式を式(37)から式(42)に示した。曲率係数の導出式を式(43)、式(7−1)に示した。横偏差係数の導出式を式(5−2)に示した。
<Derivation formula of curvature coefficient and lateral deviation coefficient>
FIG. 17 is a plan view showing the turning curvature, lateral deviation, and camera position. The curvature coefficient and the lateral deviation coefficient are derived based on the geometric characteristics shown in FIG. The relational expressions are shown in Expression (37) to Expression (42). The derivation formulas for the curvature coefficient are shown in Formula (43) and Formula (7-1). A formula for deriving the lateral deviation coefficient is shown in Formula (5-2).

(曲率係数と横偏差係数の算出のための関係式)
2 =X2 + Y2 ・・・(37)
X= Lθ ・・・(38)
Y = sqrt(R2−Lθ 2) ・・・(39)
Yr =R − Y ・・・(40)
θ =He / tan(θ) ・・・(41)
Yy = Lθ * tan(ψy) ・・・(42)
(Relational formula for calculation of curvature coefficient and lateral deviation coefficient)
R 2 = X 2 + Y 2 (37)
X = L θ (38)
Y = sqrt (R 2 −L θ 2 ) (39)
Yr = R−Y (40)
L θ = He / tan (θ) (41)
Yy = L θ * tan (ψy ) ··· (42)

(曲率係数と横偏差係数の導出式)
ψr=tan-1(Yr/Lθ)*r2d
=tan-1 ([ R−sqrt(R2−Lθ 2 )]/Lθ)*r2d ・・・(43)
Kr=ψr/ρ
=tan-1 ([R−sqrt(R2−Lθ 2 )]/Lθ)*r2d*R・・・(7−1)
Ky=ψy/Yy
=ψy/[(He/tan(θ))*tan(ψy)]
=[ψy/tan(ψy) * tan(θ)] / He ・・・(5−2)
(Derivation formula of curvature coefficient and lateral deviation coefficient)
ψr = tan −1 (Yr / Lθ) * r2d
= Tan −1 ([R−sqrt (R 2 −L θ 2 )] / L θ ) * r2d (43)
Kr = ψr / ρ
= Tan −1 ([R−sqrt (R 2 −L θ 2 )] / L θ ) * r2d * R (7-1)
Ky = ψy / Yy
= Ψy / [(He / tan (θ)) * tan (ψy)]
= [Ψy / tan (ψy) * tan (θ)] / He (5-2)

<車両制御装置の各部の処理>
上記で説明した原理に従って、本実施の形態では、画像取得部22によって、前方カメラ12によって撮像された前方画像を取得する。
<Processing of each part of vehicle control device>
In accordance with the principle described above, in the present embodiment, the image acquisition unit 22 acquires a front image captured by the front camera 12.

車線マーク抽出部24は、画像取得部22によって取得した前方画像から、車線マークを抽出する。目標コース検出部26は、車線マーク抽出部24によって抽出された車線マークに基づいて、目標コースを検出する。   The lane mark extraction unit 24 extracts a lane mark from the front image acquired by the image acquisition unit 22. The target course detection unit 26 detects the target course based on the lane mark extracted by the lane mark extraction unit 24.

車両情報取得部28は、車速センサ14によって検出された車速V、及びヨーレートセンサ16によって検出されたヨーレートrを取得する。   The vehicle information acquisition unit 28 acquires the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 14 and the yaw rate r detected by the yaw rate sensor 16.

検出係数演算部30は、形状演算部42で計算された旋回曲率ρから求められる旋回半径Rに基づいて、Kr算出半径KrRを算出する。検出係数演算部30は、形状係数演算部36によって演算された横偏差係数Ky1、Ky2と、車両姿勢演算部44によって演算された特性方位角ψby1、ψby2とに基づいて、上記式(21)に従って、スリップ角βを演算する。または、制御係数演算設定部46によって設定された車体スリップ角ゲインCkbと、旋回制御部48によって演算された操舵角MAから式(45)に従って車体スリップ角βを演算する。   The detection coefficient calculation unit 30 calculates a Kr calculation radius KrR based on the turning radius R obtained from the turning curvature ρ calculated by the shape calculation unit 42. Based on the lateral deviation coefficients Ky1 and Ky2 calculated by the shape coefficient calculation unit 36 and the characteristic azimuth angles ψby1 and ψby2 calculated by the vehicle attitude calculation unit 44, the detection coefficient calculation unit 30 follows the above equation (21). The slip angle β is calculated. Alternatively, the vehicle body slip angle β is calculated from the vehicle body slip angle gain Ckb set by the control coefficient calculation setting unit 46 and the steering angle MA calculated by the turning control unit 48 according to the equation (45).

検出点基準値演算部32は、車速Vと、制御係数演算設定部46によって設定されたTy、補正係数Ktとに基づいて、上記式(31)に従って、俯角距離Lθを演算する。また、検出点基準値演算部32は、俯角距離Lθと、カメラ視点高さHeとに基づいて、上記式(8)に従って、検出点俯角θを演算する。   The detection point reference value calculation unit 32 calculates the depression angle Lθ according to the above equation (31) based on the vehicle speed V, Ty set by the control coefficient calculation setting unit 46, and the correction coefficient Kt. In addition, the detection point reference value calculation unit 32 calculates the detection point depression angle θ according to the above equation (8) based on the depression angle distance Lθ and the camera viewpoint height He.

検出点取得部34は、目標コース検出部26によって検出された目標コースと、検出点基準値演算部32によって演算された検出点俯角θとに基づいて、目標コース上の検出点俯角θ付近の2点について、視覚座標(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)を取得する。   The detection point acquisition unit 34 is based on the target course detected by the target course detection unit 26 and the detection point depression angle θ calculated by the detection point reference value calculation unit 32, in the vicinity of the detection point depression angle θ on the target course. Visual coordinates (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) are acquired for two points.

形状係数演算部36は、検出点取得部34によって取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、カメラ視点高さHeに基づいて、上記式(5)に従って、横偏差係数Ky1、Ky2を演算する。形状係数演算部36は、検出点取得部34によって取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、検出係数演算部30によって演算されたKr算出半径KrRに基づいて、上記式(7)、式(8)に従って、曲率係数Kr1、Kr2を演算する。   The shape factor calculation unit 36 calculates the lateral deviation according to the above formula (5) based on the camera viewpoint height He for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired by the detection point acquisition unit 34. The coefficients Ky1 and Ky2 are calculated. Based on the Kr calculation radius KrR calculated by the detection coefficient calculation unit 30 for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired by the detection point acquisition unit 34, the shape factor calculation unit 36 The curvature coefficients Kr1 and Kr2 are calculated according to the equations (7) and (8).

検出係数設定部38は、横向き加速度ar、横偏差収束時間Ty、及び検出点補正係数Ktを設定すると共に、Kr算出半径KrRの初期値を設定する。   The detection coefficient setting unit 38 sets the lateral acceleration ar, the lateral deviation convergence time Ty, and the detection point correction coefficient Kt, and sets the initial value of the Kr calculation radius KrR.

車線位置演算部40は、例えば、車線位置制御としてコース取りを行う場合、形状演算部42によって演算された旋回曲率ρ、及びコース取り係数Kdrに基づいて、上記式(32)に従って、車線横位置Ydriveを算出する。また、車線位置演算部40は、検出点取得部34によって取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、車線横位置Ydriveに基づいて、上記式(12)、式(12−1)に従って、車線位置偏差角ψo1、ψo2を演算する。   For example, when the course is taken as the lane position control, the lane position computing unit 40 is based on the turning curvature ρ calculated by the shape computing unit 42 and the course taking coefficient Kdr according to the above equation (32). Ydrive is calculated. In addition, the lane position calculation unit 40 calculates the above formulas (12) and (12) for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired by the detection point acquisition unit 34 based on the lane lateral position Ydrive. In accordance with 12-1), the lane position deviation angles ψo1 and ψo2 are calculated.

形状演算部42は、検出点取得部34によって取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、車両姿勢演算部44によって演算された車線偏差角ψc、及び車線位置演算部40によって演算された車線位置偏差角ψo1、ψo2に基づいて、上記式(14−1)、式(15−1)に従って、形状方位角ψry1、ψry2を演算する。形状演算部42は、形状方位角ψry1、ψry2と、形状係数演算部36によって演算された曲率係数Kr1、Kr2並びに横偏差係数Ky1、Ky2とに基づいて、上記式(16)、式(17)に従って、旋回曲率ρ及び横偏差Yerを演算する。形状演算部42は、車線マーク抽出部24によって抽出された車線マークに基づいて、車線幅Ylwなどの道路形状データを演算する。   The shape calculation unit 42 includes a lane deviation angle ψc calculated by the vehicle attitude calculation unit 44 and a lane position calculation unit for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired by the detection point acquisition unit 34. Based on the lane position deviation angles ψo1 and ψo2 calculated by 40, the shape azimuth angles ψry1 and ψry2 are calculated according to the above formulas (14-1) and (15-1). Based on the shape azimuth angles ψry1 and ψry2 and the curvature coefficients Kr1 and Kr2 and the lateral deviation coefficients Ky1 and Ky2 calculated by the shape coefficient calculation unit 36, the shape calculation unit 42 calculates the above formulas (16) and (17). Then, the turning curvature ρ and the lateral deviation Yer are calculated. The shape calculation unit 42 calculates road shape data such as the lane width Ylw based on the lane mark extracted by the lane mark extraction unit 24.

車両姿勢演算部44は、形状演算部42によって演算された横偏差Yerの、前回値との差分ΔYerと、車速Vとに基づいて、上記式(11)に従って、車体偏差角ψhを演算する。車両姿勢演算部44は、演算された車体偏差角ψhと、車体スリップ角βとに基づいて、上記式(10)に従って、車線偏差角ψcを演算する。車両姿勢演算部44は、方位角ψ1、ψ2をフィルタ処理などにより車両測定値と同期させた同期方位角ψs1、ψs2と、形状係数演算部36によって演算された曲率係数Kr1、Kr2と、演算された車体偏差角ψhと、車速Vと、ヨーレートrとに基づいて、上記式(19−1)、(20−1)に従って、特性方位角ψby1、ψby2を演算する。   The vehicle attitude calculation unit 44 calculates the vehicle body deviation angle ψh according to the above equation (11) based on the difference ΔYer of the lateral deviation Yer calculated by the shape calculation unit 42 from the previous value and the vehicle speed V. The vehicle attitude calculation unit 44 calculates the lane deviation angle ψc according to the above equation (10) based on the calculated vehicle body deviation angle ψh and the vehicle body slip angle β. The vehicle attitude calculation unit 44 calculates the synchronous azimuth angles ψs1 and ψs2 in which the azimuth angles ψ1 and ψ2 are synchronized with the vehicle measurement values by filter processing and the like, and the curvature coefficients Kr1 and Kr2 calculated by the shape factor calculation unit 36. Based on the vehicle body deviation angle ψh, the vehicle speed V, and the yaw rate r, the characteristic azimuth angles ψby1 and ψby2 are calculated according to the equations (19-1) and (20-1).

制御係数演算設定部46は、以下の式(44)、(45−1)に従って、ヨーレート操舵角ゲインCkr、車体スリップ角操舵角ゲインCkbを演算する。   The control coefficient calculation setting unit 46 calculates the yaw rate steering angle gain Ckr and the vehicle body slip angle steering angle gain Ckb according to the following equations (44) and (45-1).

Ckr=1/(1+A*V)*V/L*1/Ng ・・・(44)
β=Ckb*MA ・・・(45)
Ckb=(1+A’*V)/(1+A*V)*lr/L*1/Ng*r2d
・・・(45−1)
A=−(m*(lf*Cf−lr*Cr))/(2*L*Cf*Cr)・・・(46)
A’=−(m*lf)/(2*L*lr*Cr) ・・・(47)
Ckr = 1 / (1 + A * V 2 ) * V / L * 1 / Ng (44)
β = Ckb * MA (45)
Ckb = (1 + A ′ * V 2 ) / (1 + A * V 2 ) * lr / L * 1 / Ng * r2d
... (45-1)
A = − (m * (lf * Cf−lr * Cr)) / (2 * L 2 * Cf * Cr) (46)
A ′ = − (m * lf) / (2 * L * lr * Cr) (47)

ただし、Cfは前輪コーナリングパワであり、Crは後輪コーナリングパワであり、Lは前輪軸−後輪軸の距離である。また、Ifは前輪軸−重心の距離であり、lrは後輪軸−重心の距離であり、mは車両質量である。Ngは、操舵ギア比である。上記の各種値は、車両諸元により算出され、車速のマップデータとしてメモリ保存され、修正されるものである。   Here, Cf is a front wheel cornering power, Cr is a rear wheel cornering power, and L is a distance between the front wheel shaft and the rear wheel shaft. Also, If is the distance between the front wheel axis and the center of gravity, lr is the distance between the rear wheel axis and the center of gravity, and m is the mass of the vehicle. Ng is a steering gear ratio. The above various values are calculated based on vehicle specifications, stored in memory as map data of vehicle speed, and corrected.

制御係数演算設定部46は、横偏差収束時定数Ty、補正係数Ktを車線位置演算部40の追従条件に応じて設定する。   The control coefficient calculation setting unit 46 sets the lateral deviation convergence time constant Ty and the correction coefficient Kt according to the following condition of the lane position calculation unit 40.

旋回制御部48は、形状演算部42によって演算された旋回曲率ρ及び横偏差Yerと、制御係数演算設定部46によって演算されたヨーレート操舵角ゲインCkr及び設定された横偏差収束時定数Tyと、車速Vとに基づいて、上記式(27)〜(29)に従って、操舵角MAを演算し、演算した操舵角MAに従って、操舵機構18を制御する。   The turning control unit 48 includes a turning curvature ρ and a lateral deviation Yer calculated by the shape calculating unit 42, a yaw rate steering angle gain Ckr calculated by the control coefficient calculation setting unit 46, and a set lateral deviation convergence time constant Ty, Based on the vehicle speed V, the steering angle MA is calculated according to the above equations (27) to (29), and the steering mechanism 18 is controlled according to the calculated steering angle MA.

<車両制御装置の作用>
次に、第1の実施の形態に係る車両制御装置10の作用について説明する。車両制御装置10を搭載した車両の走行中に、コンピュータ20において、図18に示す車両制御処理ルーチンが実行される。
<Operation of vehicle control device>
Next, the operation of the vehicle control device 10 according to the first embodiment will be described. While the vehicle equipped with the vehicle control device 10 is traveling, the computer 20 executes a vehicle control processing routine shown in FIG.

まず、ステップ100において、検出係数設定部38は、横向き加速度ar、横偏差収束時間Ty、及び検出点補正係数Ktを設定すると共に、Kr算出半径KrRの初期値を設定する。   First, in step 100, the detection coefficient setting unit 38 sets the lateral acceleration ar, the lateral deviation convergence time Ty, and the detection point correction coefficient Kt, and sets the initial value of the Kr calculation radius KrR.

そして、ステップ102において、車線位置演算部40は、例えば、車線位置制御としてコース取りを行う場合、後述するステップ118において前回演算された旋回曲率ρ、及び予め設定されたコース取り係数Kdrに基づいて、上記式(32)に従って、車線横位置Ydriveを算出する。また、車線位置演算部40は、検出点取得部34によって取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、車線横位置Ydriveに基づいて、上記式(12)、式(12−1)に従って、車線位置偏差角ψo1、ψo2を演算する。   In step 102, the lane position calculation unit 40, for example, when taking a course as lane position control, is based on the turning curvature ρ previously calculated in step 118, which will be described later, and a preset course acquisition coefficient Kdr. The lane lateral position Ydrive is calculated according to the above equation (32). In addition, the lane position calculation unit 40 calculates the above formulas (12) and (12) for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired by the detection point acquisition unit 34 based on the lane lateral position Ydrive. In accordance with 12-1), the lane position deviation angles ψo1 and ψo2 are calculated.

ステップ104において、車両情報取得部28は、車速センサ14によって検出された車速V、及びヨーレートセンサ16によって検出されたヨーレートrを取得する。   In step 104, the vehicle information acquisition unit 28 acquires the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 14 and the yaw rate r detected by the yaw rate sensor 16.

ステップ106において、検出係数演算部30は、ステップ118で前回計算された旋回曲率ρから求められる旋回半径Rに基づいて、Kr算出半径KrRを算出する。検出係数演算部30は、後述するステップ116において前回演算された横偏差係数Ky1、Ky2と、後述するステップ120において前回演算された特性方位角ψby1,ψby2とに基づいて、上記式(21)に従って、スリップ角βを演算する。また、ステップ102において設定した車線横位置Ydrive、ステップ104で取得した車速Vに応じてTy、Ktを補償演算する。   In step 106, the detection coefficient calculation unit 30 calculates a Kr calculation radius KrR based on the turning radius R obtained from the turning curvature ρ previously calculated in step 118. Based on the lateral deviation coefficients Ky1 and Ky2 previously calculated in step 116, which will be described later, and the characteristic azimuth angles ψby1, ψby2 previously calculated in step 120, which will be described later, the detection coefficient calculation unit 30 follows the above equation (21). The slip angle β is calculated. Further, Ty and Kt are compensated for according to the lane lateral position Ydrive set in step 102 and the vehicle speed V acquired in step 104.

ステップ108において、画像取得部22によって、前方カメラ12によって撮像された前方画像を取得する。   In step 108, the image acquisition unit 22 acquires a front image captured by the front camera 12.

ステップ110において、車線マーク抽出部24は、上記ステップ108で取得した前方画像から、車線マークを抽出する。そして、目標コース検出部26は、抽出された車線マークに基づいて、目標コースを検出する。   In step 110, the lane mark extraction unit 24 extracts a lane mark from the front image acquired in step 108. And the target course detection part 26 detects a target course based on the extracted lane mark.

ステップ112において、検出点基準値演算部32は、上記ステップ104で取得した車速Vと、上記ステップ100で設定されたTy、Ktとに基づいて、上記式(31)に従って、俯角距離Lθを演算する。また、検出点基準値演算部32は、俯角距離Lθと、カメラ視点高さHeとに基づいて、上記式(8)に従って、検出点俯角θを演算する。   In step 112, the detection point reference value calculation unit 32 calculates the depression angle Lθ according to the above equation (31) based on the vehicle speed V acquired in step 104 and Ty and Kt set in step 100. To do. In addition, the detection point reference value calculation unit 32 calculates the detection point depression angle θ according to the above equation (8) based on the depression angle distance Lθ and the camera viewpoint height He.

ステップ114において、検出点取得部34は、上記ステップ110で検出された目標コースと、上記ステップ112で演算された検出点俯角θとに基づいて、目標コース上の検出点俯角θ付近の2点について、視覚座標(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)を取得する。   In step 114, the detection point acquisition unit 34 determines two points near the detection point depression angle θ on the target course based on the target course detected in step 110 and the detection point depression angle θ calculated in step 112. The visual coordinates (θ1, ψ1), (θ2, ψ2) are acquired.

ステップ116において、形状係数演算部36は、上記ステップ114で取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、カメラ視点高さHeに基づいて、上記式(5)に従って、横偏差係数Ky1、Ky2を演算する。形状係数演算部36は、上記ステップ114で取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、上記ステップ106で演算されたKr算出半径KrRに基づいて、上記式(7)、式(8)に従って、曲率係数Kr1、Kr2を演算する。   In step 116, the shape factor calculation unit 36 calculates the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired in step 114 according to the above formula (5) based on the camera viewpoint height He. Lateral deviation coefficients Ky1 and Ky2 are calculated. Based on the Kr calculation radius KrR calculated in step 106 for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired in step 114, the shape factor calculation unit 36 calculates the equation (7). The curvature coefficients Kr1 and Kr2 are calculated according to the equation (8).

ステップ118において、形状演算部42は、上記ステップ114で取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、ステップ120で前回演算された車線偏差角ψc、及び上記ステップ102で演算された車線位置偏差角ψo1、ψo2に基づいて、上記式(14−1)、式(15−1)に従って、形状方位角ψry1、ψry2を演算する。形状演算部42は、形状方位角ψry1、ψry2と、上記ステップ106で演算された横偏差係数Ky1、Ky2とに基づいて、上記式(16)、式(17)に従って、旋回曲率ρ及び横偏差Yerを演算する。形状演算部42は、上記ステップ110で抽出された車線マークに基づいて、車線幅Ylwを演算する。   In step 118, the shape calculation unit 42 determines the lane deviation angle ψc previously calculated in step 120 for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired in step 114, and the step 102. Based on the calculated lane position deviation angles ψo1 and ψo2, the shape azimuth angles ψry1 and ψry2 are calculated according to the above formulas (14-1) and (15-1). Based on the shape azimuth angles ψ ry 1 and ψ ry 2 and the lateral deviation coefficients Ky 1 and Ky 2 computed in step 106, the shape computation unit 42 turns the turning curvature ρ and the lateral deviation according to the above formulas (16) and (17). Yer is calculated. The shape calculation unit 42 calculates the lane width Ylw based on the lane mark extracted in step 110.

ステップ120において、車両姿勢演算部44は、上記ステップ118で演算された横偏差Yerの、前回値との差分ΔYerと、上記ステップ104で取得した車速Vとに基づいて、上記式(11)に従って、車体偏差角ψhを演算する。車両姿勢演算部44は、車体スリップ角βとに基づいて、上記式(10)に従って、車線偏差角ψcを演算する。車両姿勢演算部44は、方位角ψ1、2をフィルタ処理などにより車両測定値と同期させた同期方位角ψs1、ψs2と、上記ステップ116で演算された曲率係数Kr1、Kr2と、演算された車体偏差角ψhと、車速Vと、ヨーレートrとに基づいて、上記式(19−1)、(20−1)に従って、特性方位角ψby1、ψby2を演算する。   In step 120, the vehicle attitude calculation unit 44 follows the equation (11) based on the difference ΔYer between the lateral deviation Yer calculated in step 118 and the previous value and the vehicle speed V acquired in step 104. Then, the vehicle body deviation angle ψh is calculated. The vehicle posture calculation unit 44 calculates the lane deviation angle ψc according to the above equation (10) based on the vehicle body slip angle β. The vehicle attitude calculation unit 44 synchronizes azimuth angles ψ 1 and ψ s 2 that synchronize the azimuth angles ψ 1 and 2 with the vehicle measurement values by filtering, the curvature coefficients Kr 1 and Kr 2 calculated in step 116, and the calculated vehicle body Based on the deviation angle ψh, the vehicle speed V, and the yaw rate r, the characteristic azimuth angles ψby1 and ψby2 are calculated according to the above equations (19-1) and (20-1).

ステップ122において、制御係数演算設定部46は、上記式(44)に従って、ヨーレート操舵角ゲインCkrを演算する。   In step 122, the control coefficient calculation setting unit 46 calculates the yaw rate steering angle gain Ckr according to the above equation (44).

ステップ124において、旋回制御部48は、上記ステップ118で演算された旋回曲率ρ及び横偏差Yerと、上記ステップ122で演算されたヨーレート操舵角ゲインCkr及び横偏差収束時定数Tyと、車速Vとに基づいて、上記式(27)〜(29)に従って、操舵角MAを演算し、演算した操舵角MAに従って、操舵機構18を制御し、上記ステップ102へ戻る。   In step 124, the turning control unit 48 determines the turning curvature ρ and the lateral deviation Yer calculated in step 118, the yaw rate steering angle gain Ckr and the lateral deviation convergence time constant Ty calculated in step 122, the vehicle speed V, and the like. Based on the above, the steering angle MA is calculated according to the above equations (27) to (29), the steering mechanism 18 is controlled according to the calculated steering angle MA, and the process returns to step 102.

<実施例>
次に、実際の検出結果ならびに軌跡追従制御の例を示す。
<Example>
Next, examples of actual detection results and trajectory tracking control will be shown.

<旋回曲率の検出結果>
図19は、X軸方向へ直線路50mから緩和区間100mを経過し旋回半径400mの定常旋回50mのコース上を移動し、その座標位置から俯角4度と6度の2点の方位角を用いて旋回曲率を算出した結果を示している。ただし、検出条件として、KrR=400m、θ1=4度、θ2=6度、V=100km/h、検出周期=60Hzを用いた。
<Detection result of turning curvature>
FIG. 19 shows a travel of 100 m from a straight road 50 m in the X-axis direction and moves on a course of steady turning 50 m with a turning radius of 400 m, using two azimuth angles of 4 and 6 degrees from the coordinate position. The result of calculating the turning curvature is shown. However, as detection conditions, KrR = 400 m, θ1 = 4 degrees, θ2 = 6 degrees, V = 100 km / h, and detection period = 60 Hz were used.

上記図19に示すように、旋回路ならびに定常旋回における検出曲率は目標コースのコース曲率と一致している。緩和部では俯角θにより先行的に旋回曲率を検出しており、連続的な曲率変化を正しく検出できる。また、クロソイド接続部の曲率変化を緩和しコース追従時の横向き加速度変化を軽減する。   As shown in FIG. 19, the detected curvature in the turning circuit and steady turning coincides with the course curvature of the target course. The relaxation part detects the turning curvature in advance by the depression angle θ, and can continuously detect a continuous curvature change. Moreover, the curvature change of a clothoid connection part is relieve | moderated and the lateral acceleration change at the time of course following is reduced.

<追従操舵の制御結果>
図20、図21は直線路と旋回路の複合路を目標コースとして追従走行した結果を示している。目標コースの形状は図中に示したように直線路Sと緩和(クロソイド)Cと定常旋回(R400)Rからなる。車両は前方道路からカメラ測定した目標コース上の2点の方位角ψ1、ψ2と俯角θ1、θ2から旋回曲率1/Rと横偏差Yerを検出し、各々の旋回ヨーレートを発生する操舵角MaR、MaYとその加算操舵角MAを算出し、ヨーレートゲインCkrによって発生するヨーレートrmによる追従走行を連続的に繰り返す。制御条件として、θ1=4度、θ2=6度、Ty=0.4sec、V=100km/h、検出方位角精度=0.05度、制御周期=10Hzを用いた。
<Control result of following steering>
FIG. 20 and FIG. 21 show the results of running following a compound road of a straight road and a turning circuit as a target course. The shape of the target course consists of a straight road S, relaxation (clothoid) C, and steady turning (R400) R as shown in the figure. The vehicle detects a turning curvature 1 / R and a lateral deviation Yer from two azimuth angles ψ1, ψ2, and depression angles θ1, θ2 on a target course measured by a camera from the road ahead, and a steering angle MaR for generating each turning yaw rate, MaY and its added steering angle MA are calculated, and the follow-up traveling by the yaw rate rm generated by the yaw rate gain Ckr is continuously repeated. As control conditions, θ1 = 4 degrees, θ2 = 6 degrees, Ty = 0.4 sec, V = 100 km / h, detection azimuth angle accuracy = 0.05 degrees, and control cycle = 10 Hz were used.

図20に複合路の追従走行結果を示した。検出横偏差Yerについては検出方位角精度に応じた測定幅の変動が発生するが、カメラ位置の目標コースからのカメラ車線偏差は10mm以下で追従制御している。目標コースの旋回曲率(追従コース曲率)と検出曲率は一致しており、正しく検出している。   FIG. 20 shows the result of following the complex road. The detected lateral deviation Yer varies in the measurement width according to the detected azimuth angle accuracy, but the camera lane deviation from the target course of the camera position is controlled to be 10 mm or less. The turning curvature of the target course (following course curvature) matches the detected curvature, and is detected correctly.

図21に複合路の追従走行に車線変更追跡を車線横位置Ydriveとして式(33)に例出した設定値を加算した走行結果を示した。車線変更目標コース上をカメラ車線偏差(目標コースの追跡形状からの横偏差Yerとして表示)が精度よく追従している。操舵角MAは道路軌跡追従(図20参照)に車線変更追従が重畳され制御されている。   FIG. 21 shows a traveling result obtained by adding the setting value exemplified in the equation (33) to the following traveling of the composite road, with the lane change tracking as the lane lateral position Ydrive. The camera lane deviation (displayed as the lateral deviation Yer from the tracking shape of the target course) follows the lane change target course with high accuracy. The steering angle MA is controlled by superimposing lane change tracking on road track tracking (see FIG. 20).

以上説明したように、第1の実施の形態に係る車両制御装置によれば、画像から検出された目標コース上の2点の各々について、カメラ視点からのカメラ撮像方向に対する当該点の方向の俯角及び方位角を検出し、2点の各々について検出された俯角及び方位角に基づいて、目標コースの旋回曲率、及び目標コースに対する自車両の横偏差を計算し、目標コースに追従するように自車両の旋回運動を制御することにより、処理負担の増加を抑制して、目標コースに精度よく追従することができる。   As described above, according to the vehicle control device according to the first embodiment, for each of the two points on the target course detected from the image, the depression angle of the direction of the point with respect to the camera imaging direction from the camera viewpoint And the azimuth angle are detected, the turning curvature of the target course and the lateral deviation of the vehicle with respect to the target course are calculated based on the depression angle and the azimuth angle detected for each of the two points, and the vehicle follows the target course. By controlling the turning motion of the vehicle, an increase in processing load can be suppressed and the target course can be accurately followed.

また、自車両の位置制御を目標コース追従により行う。目標コース形状として旋回曲率と横偏差を検出し、その旋回曲率を実現する旋回制御と横偏差を旋回曲率軌跡へ収束させる旋回制御を行う。この形状検出と旋回制御の継続によりコース追従する。このように、目標コース形状を時々刻々の旋回曲率と横偏差として検出し、旋回運動として規定される挙動制御により、自車両の位置制御を簡便に高い精度で実現することができる。   In addition, position control of the host vehicle is performed by following the target course. The turning curvature and the lateral deviation are detected as the target course shape, and the turning control for realizing the turning curvature and the turning control for converging the lateral deviation to the turning curvature locus are performed. The course is followed by continuing the shape detection and turning control. Thus, the position control of the host vehicle can be realized simply and with high accuracy by detecting the target course shape as the turning curvature and lateral deviation from moment to moment and controlling the behavior defined as the turning motion.

次に、第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については同一符号を付して説明を省略する。   Next, a second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the part which becomes the same structure as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.

<第2の実施の形態の概要>
第1の実施の形態では、車両制御を事前に設定した制御特性や制御係数によって行う。制御対象である車両の特性、例えば重量などが変化した場合、制御対象の応答特性が想定条件と異なり、制御量の過不足などが発生し、制御精度が低下し、最適な位置制御ができなくなる場合がある。
<Outline of Second Embodiment>
In the first embodiment, vehicle control is performed based on control characteristics and control coefficients set in advance. If the characteristics of the vehicle being controlled, such as weight, changes, the response characteristics of the controlled object will differ from the assumed conditions, resulting in an excess or deficiency of the controlled variable, resulting in a decrease in control accuracy and an inability to perform optimal position control. There is a case.

また、目標コース形状はコースと車両の相対姿勢から検出される。車両の姿勢が正しく検出されないと目標コース形状の測定誤差が発生し、制御精度が低下する。第1の実施の形態では、車両の姿勢,例えば車体スリップ角は操舵角に対するスリップ角ゲインから推定する。スリップ角ゲイン値の精度や制御対象の特性変化に伴うスリップ角ゲインの変化により姿勢検出の精度が低下し、制御の精度が低下する。   The target course shape is detected from the relative posture of the course and the vehicle. If the vehicle posture is not correctly detected, a measurement error of the target course shape occurs, and the control accuracy decreases. In the first embodiment, the posture of the vehicle, for example, the vehicle body slip angle is estimated from the slip angle gain with respect to the steering angle. The accuracy of the posture detection decreases due to the accuracy of the slip angle gain value and the change of the slip angle gain accompanying the change in the characteristics of the controlled object, and the accuracy of the control decreases.

そこで、本実施の形態では、目標コース追従のための車両の位置制御を行う車両制御装置において、実時間で、制御量に対する車両の挙動を検出または推定することにより、車両の応答特性を検出または推定し、制御特性を逐次更新して再設定することにより自律適応し、制御精度ならびに安定性を最適化する。   Therefore, in the present embodiment, in the vehicle control device that controls the position of the vehicle for following the target course, the response characteristic of the vehicle is detected or detected by detecting or estimating the behavior of the vehicle with respect to the control amount in real time. Estimate and autonomously adapt by sequentially updating and resetting control characteristics to optimize control accuracy and stability.

<車両制御装置の構成>
図22に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る車両制御装置210のコンピュータ220は、画像取得部22、車線マーク抽出部24、目標コース検出部26、車両情報取得部28、検出係数演算部30、検出点基準値演算部32、検出点取得部34、形状係数演算部36、検出係数設定部38、車線位置演算部40、形状演算部42、車両姿勢演算部44、制御係数設定部246、制御係数演算部250、及び旋回制御部48を備えている。なお、検出係数演算部30が、姿勢算出手段の一例であり、制御係数演算部250が、制御ゲイン算出手段の一例である。
<Configuration of vehicle control device>
As shown in FIG. 22, the computer 220 of the vehicle control apparatus 210 according to the second embodiment of the present invention includes an image acquisition unit 22, a lane mark extraction unit 24, a target course detection unit 26, a vehicle information acquisition unit 28, Detection coefficient calculation unit 30, detection point reference value calculation unit 32, detection point acquisition unit 34, shape coefficient calculation unit 36, detection coefficient setting unit 38, lane position calculation unit 40, shape calculation unit 42, vehicle attitude calculation unit 44, control A coefficient setting unit 246, a control coefficient calculation unit 250, and a turning control unit 48 are provided. The detection coefficient calculation unit 30 is an example of an attitude calculation unit, and the control coefficient calculation unit 250 is an example of a control gain calculation unit.

ここで、本実施の形態の原理について説明する。   Here, the principle of the present embodiment will be described.

<原理>
追従する目標コース形状を、前方カメラ12による前方道路画像により撮影し、画像データから道路形状を定常旋回曲率ρ及び横偏差Yerとして算出する。車両の運動情報として、車速センサ14、ヨーレートセンサ16により、車速V、ヨーレートrを計測する。車両の制御を旋回ヨーレート制御によるとし、旋回曲率ρから設定したMaRと、横偏差Yerから設定したMaYとを加算した操舵角MAにより、旋回ヨーレート制御を行う(図23、図24参照)。
<Principle>
The target course shape to be followed is photographed from the front road image by the front camera 12, and the road shape is calculated as the steady turning curvature ρ and the lateral deviation Yer from the image data. As vehicle motion information, the vehicle speed V and the yaw rate r are measured by the vehicle speed sensor 14 and the yaw rate sensor 16. The vehicle is controlled by the turning yaw rate control, and the turning yaw rate control is performed by the steering angle MA obtained by adding the MaR set from the turning curvature ρ and the MaY set from the lateral deviation Yer (see FIGS. 23 and 24).

図23に示すブロック図、図24に示す処理フロー図は、第1の実施の形態と共通であり、図23の各ブロックの該当式を以下に示す。   The block diagram shown in FIG. 23 and the processing flow diagram shown in FIG. 24 are common to the first embodiment, and the corresponding expressions of each block in FIG. 23 are shown below.

ρoutは、式(16)などで算出され、Youtは、式(17)などで算出され、KdRは、式(28)で算出され、KdYは、式(29)で算出される。また、Ty・Vは、式(26)、(31)などで算出され、Ckrは式(44)などで算出され、Ckbは式(45-1)などで算出される。sは微分演算子を表し、1/sは積分演算子を表している。   ρout is calculated by equation (16), etc., Yout is calculated by equation (17), etc., KdR is calculated by equation (28), and KdY is calculated by equation (29). In addition, Ty · V is calculated by equations (26) and (31), Ckr is calculated by equation (44) and the like, and Ckb is calculated by equation (45-1) and the like. s represents a differential operator, and 1 / s represents an integral operator.

制御対象の車両の車両重量などの特性変化により、操舵角に対するヨーレートゲインCkr、操舵角に対するスリップ角ゲインCkbが変化し、ヨーレートrやスリップ角βが設定した値と異なり、制御誤差となり、位置精度、安定性が低下する。   The yaw rate gain Ckr with respect to the steering angle and the slip angle gain Ckb with respect to the steering angle change due to changes in characteristics such as the vehicle weight of the vehicle to be controlled. , Stability decreases.

本実施の形態では、実時間でヨーレートゲインCkr、スリップ角ゲインCkbを検出することにより、最適な制御特性を再設定する。   In the present embodiment, optimum control characteristics are reset by detecting the yaw rate gain Ckr and slip angle gain Ckb in real time.

ヨーレートゲイン、スリップ角ゲインを実時間で測ればよいことは、自明であるが、実時間計測値の使用には処理による時間遅れや、検出要素の相互干渉などの理由で困難であった。本実施の形態では、処理の適正化により、これらの問題を解決し、実時間計測を可能とした。   It is obvious that the yaw rate gain and the slip angle gain may be measured in real time, but it is difficult to use the real time measurement value due to a time delay due to processing and mutual interference of detection elements. In the present embodiment, these problems are solved by optimizing the processing, and real-time measurement is possible.

以下、第1の実施の形態で説明したCkr、Ckbと区別するため、実時間の検出値をCkrRT、CkbRTと表記する。   Hereinafter, in order to distinguish from Ckr and Ckb described in the first embodiment, the detection values in real time are denoted as CkrRT and CkbRT.

<車両制御装置の各部の処理>
上記で説明した原理に従って、本実施の形態では、制御係数演算部250は、形状係数演算部36によって演算された横偏差係数Ky1、Ky2と、車両姿勢演算部44によって演算された特性方位角ψby1、ψby2とに基づいて、上記式(21)に従って、スリップ角βを演算する(βRTとして明示する)。
<Processing of each part of vehicle control device>
In accordance with the principle described above, in the present embodiment, the control coefficient calculation unit 250 has the lateral deviation coefficients Ky1 and Ky2 calculated by the shape coefficient calculation unit 36 and the characteristic azimuth angle ψby1 calculated by the vehicle attitude calculation unit 44. , Ψby 2, the slip angle β is calculated according to the above equation (21) (denoted as βRT).

制御係数演算部250は、ヨーレートセンサ16によって計測された旋回ヨーレートr、演算されたスリップ角βRT、及び旋回制御部48によって発生させた操舵角MAを用い、以下の式(101)、(102)に従って、ヨーレートゲインCkrRT、スリップ角ゲインCkbRTを演算することにより自律適応する(図25参照)。   The control coefficient calculation unit 250 uses the turning yaw rate r measured by the yaw rate sensor 16, the calculated slip angle βRT, and the steering angle MA generated by the turning control unit 48, and the following equations (101), (102) Thus, autonomous adaptation is performed by calculating the yaw rate gain CkrRT and the slip angle gain CkbRT (see FIG. 25).

CkrRT = r / MA ・・・(101)
CkbRT= βRT/ MA ・・・(102)
CkrRT = r / MA (101)
CkbRT = βRT / MA (102)

第1の実施の形態では、スリップ角として直接使用する形態で記述しており、そのため、同期方位角値ψs1,ψs2の精度、遅れなどにより、βRTの精度の制約を受けるが、スリップ角ゲインCkbRTとして設定し、操舵角関数のスリップ角とすることにより、スリップ角の高精度推定、ならびに遅れ特性の設定も容易になる。かつ、βRT算出のためのψs1,ψs2の要件精度を低くでき、各種の走行条件での安定した検出が可能になる。スリップ角の検出は、車両の高い精度の位置検出には重要である。本実施の形態のように方位角を用いた形状検出では、スリップ角を画像データから直接検出でき、安定した自律適応を実現する。   In the first embodiment, it is described in a form that is directly used as the slip angle. Therefore, although the accuracy of βRT is restricted by the accuracy and delay of the synchronous azimuth values ψs1, ψs2, the slip angle gain CkbRT By setting as the slip angle of the steering angle function, it becomes easy to estimate the slip angle with high accuracy and to set the delay characteristic. In addition, the required accuracy of ψs1 and ψs2 for βRT calculation can be lowered, and stable detection under various driving conditions becomes possible. The detection of the slip angle is important for highly accurate position detection of the vehicle. In the shape detection using the azimuth angle as in the present embodiment, the slip angle can be directly detected from the image data, and stable autonomous adaptation is realized.

制御係数設定部246は、制御係数演算部250で演算されたヨーレートゲインCkrRT、スリップ角ゲインCkbRTを用いて、ヨーレートゲインCkr、スリップ角ゲインCkbの再設定を行う。また、制御係数設定部246は、制御係数演算設定部46と同様に、横偏差収束時定数Ty、補正係数Ktを、車線位置演算部40の追従条件に応じて設定する。   The control coefficient setting unit 246 uses the yaw rate gain CkrRT and slip angle gain CkbRT calculated by the control coefficient calculation unit 250 to reset the yaw rate gain Ckr and slip angle gain Ckb. Similarly to the control coefficient calculation setting unit 46, the control coefficient setting unit 246 sets the lateral deviation convergence time constant Ty and the correction coefficient Kt according to the following condition of the lane position calculation unit 40.

旋回制御部48は、形状演算部42によって演算された旋回曲率ρ及び横偏差Yerと、制御係数設定部246によって演算されたヨーレート操舵角ゲインCkrRT及び設定された横偏差収束時定数Tyと、車速Vとに基づいて、上記式(27)、(28)、(29)又は(29−1)に従って、操舵角MAを演算し、演算した操舵角MAに従って、操舵機構18を制御する。このように、再設定されたCkrRTを用いることにより、位置制御のための操舵角MA、MaR、MaYがつねに最適化される。   The turning control unit 48 includes a turning curvature ρ and a lateral deviation Yer calculated by the shape calculating unit 42, a yaw rate steering angle gain CkrRT calculated by the control coefficient setting unit 246, a set lateral deviation convergence time constant Ty, and a vehicle speed. Based on V, the steering angle MA is calculated according to the above formula (27), (28), (29) or (29-1), and the steering mechanism 18 is controlled according to the calculated steering angle MA. Thus, by using the reset CkrRT, the steering angles MA, MaR, and MaY for position control are always optimized.

検出係数演算部30は、制御係数設定部246によって設定された車体スリップ角操舵角ゲインCkbRTと、旋回制御部48によって演算された操舵角MAとから、上記式(45)に従って車体スリップ角βを演算する。   The detection coefficient calculation unit 30 calculates the vehicle body slip angle β from the vehicle body slip angle steering angle gain CkbRT set by the control coefficient setting unit 246 and the steering angle MA calculated by the turning control unit 48 according to the above equation (45). Calculate.

車両姿勢演算部44は、形状演算部42によって演算された横偏差Yerの、前回値との差分ΔYerと、車速Vとに基づいて、上記式(11)に従って、車体偏差角ψhを演算する。車両姿勢演算部44は、演算された車体偏差角ψhと、検出係数演算部30によって演算された車体スリップ角βとに基づいて、上記式(10)に従って、車線偏差角ψcを演算する。   The vehicle attitude calculation unit 44 calculates the vehicle body deviation angle ψh according to the above equation (11) based on the difference ΔYer of the lateral deviation Yer calculated by the shape calculation unit 42 from the previous value and the vehicle speed V. Based on the calculated vehicle body deviation angle ψh and the vehicle body slip angle β calculated by the detection coefficient calculation unit 30, the vehicle posture calculation unit 44 calculates the lane deviation angle ψc according to the above equation (10).

形状演算部42は、検出点取得部34によって取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、車両姿勢演算部44によって演算された車線偏差角ψc、及び車線位置演算部40によって演算された車線位置偏差角ψo1、ψo2に基づいて、上記式(14−1)、式(15−1)に従って、形状方位角ψry1、ψry2を演算する。   The shape calculation unit 42 includes a lane deviation angle ψc calculated by the vehicle attitude calculation unit 44 and a lane position calculation unit for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired by the detection point acquisition unit 34. Based on the lane position deviation angles ψo1 and ψo2 calculated by 40, the shape azimuth angles ψry1 and ψry2 are calculated according to the above formulas (14-1) and (15-1).

このように、再設定されたCkbRTを用いることにより、目標コース形状検出のための方位角ψc,ψry1,ψry1がつねに最適化される。   Thus, by using the reset CkbRT, the azimuth angles ψc, ψry1, and ψry1 for detecting the target course shape are always optimized.

<車両制御装置の作用>
次に、第2の実施の形態に係る車両制御装置210の作用について説明する。車両制御装置210を搭載した車両の走行中に、コンピュータ220において、図26に示す車両制御処理ルーチンが実行される。なお、第1の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
<Operation of vehicle control device>
Next, the operation of the vehicle control device 210 according to the second embodiment will be described. A vehicle control processing routine shown in FIG. 26 is executed in the computer 220 while the vehicle equipped with the vehicle control device 210 is traveling. In addition, about the process similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

まず、ステップ100において、検出係数設定部38は、横向き加速度ar、横偏差収束時間Ty、及び検出点補正係数Ktを設定すると共に、Kr算出半径KrRの初期値を設定する。そして、ステップ102において、車線位置演算部40は、ステップ118において前回演算された旋回曲率ρ、及び予め設定されたコース取り係数Kdrに基づいて、上記式(32)に従って、車線横位置Ydriveを算出する。また、車線位置演算部40は、検出点取得部34によって取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、車線横位置Ydriveに基づいて、上記式(12)、式(12−1)に従って、車線位置偏差角ψo1、ψo2を演算する。   First, in step 100, the detection coefficient setting unit 38 sets the lateral acceleration ar, the lateral deviation convergence time Ty, and the detection point correction coefficient Kt, and sets the initial value of the Kr calculation radius KrR. In step 102, the lane position calculation unit 40 calculates the lane lateral position Ydrive according to the above equation (32) based on the turning curvature ρ previously calculated in step 118 and the preset course taking coefficient Kdr. To do. In addition, the lane position calculation unit 40 calculates the above formulas (12) and (12) for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired by the detection point acquisition unit 34 based on the lane lateral position Ydrive. In accordance with 12-1), the lane position deviation angles ψo1 and ψo2 are calculated.

ステップ104において、車両情報取得部28は、車速センサ14によって検出された車速V、及びヨーレートセンサ16によって検出されたヨーレートrを取得する。   In step 104, the vehicle information acquisition unit 28 acquires the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 14 and the yaw rate r detected by the yaw rate sensor 16.

ステップ106において、検出係数演算部30は、ステップ118で前回計算された旋回曲率ρから求められる旋回半径Rに基づいて、Kr算出半径KrRを算出する。検出係数演算部30は、後述するステップ272で前回設定された車体スリップ角ゲインCkbRTと、ステップ124で前回演算された操舵角MAとから、上記式(45)に従って車体スリップ角βを演算する。また、ステップ102において設定した車線横位置Ydrive、ステップ104で取得した車速Vに応じてTy、Ktを補償演算する。   In step 106, the detection coefficient calculation unit 30 calculates a Kr calculation radius KrR based on the turning radius R obtained from the turning curvature ρ previously calculated in step 118. The detection coefficient calculation unit 30 calculates a vehicle body slip angle β from the vehicle body slip angle gain CkbRT previously set in step 272 described later and the steering angle MA previously calculated in step 124 according to the above equation (45). Further, Ty and Kt are compensated for according to the lane lateral position Ydrive set in step 102 and the vehicle speed V acquired in step 104.

ステップ108において、画像取得部22によって、前方カメラ12によって撮像された前方画像を取得する。   In step 108, the image acquisition unit 22 acquires a front image captured by the front camera 12.

ステップ110において、車線マーク抽出部24は、上記ステップ108で取得した前方画像から、車線マークを抽出する。そして、目標コース検出部26は、抽出された車線マークに基づいて、目標コースを検出する。   In step 110, the lane mark extraction unit 24 extracts a lane mark from the front image acquired in step 108. And the target course detection part 26 detects a target course based on the extracted lane mark.

ステップ112において、検出点基準値演算部32は、上記ステップ104で取得した車速Vと、上記ステップ100で設定されたTy、Ktとに基づいて、上記式(31)に従って、俯角距離Lθを演算する。また、検出点基準値演算部32は、俯角距離Lθと、カメラ視点高さHeとに基づいて、上記式(8)に従って、検出点俯角θを演算する。   In step 112, the detection point reference value calculation unit 32 calculates the depression angle Lθ according to the above equation (31) based on the vehicle speed V acquired in step 104 and Ty and Kt set in step 100. To do. In addition, the detection point reference value calculation unit 32 calculates the detection point depression angle θ according to the above equation (8) based on the depression angle distance Lθ and the camera viewpoint height He.

ステップ114において、検出点取得部34は、上記ステップ110で検出された目標コースと、上記ステップ112で演算された検出点俯角θとに基づいて、目標コース上の検出点俯角θ付近の2点について、視覚座標(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)を取得する。   In step 114, the detection point acquisition unit 34 determines two points near the detection point depression angle θ on the target course based on the target course detected in step 110 and the detection point depression angle θ calculated in step 112. The visual coordinates (θ1, ψ1), (θ2, ψ2) are acquired.

ステップ116において、形状係数演算部36は、上記ステップ114で取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、カメラ視点高さHeに基づいて、上記式(5)に従って、横偏差係数Ky1、Ky2を演算する。形状係数演算部36は、上記ステップ114で取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、上記ステップ106で演算されたKr算出半径KrRに基づいて、上記式(7)、式(8)に従って、曲率係数Kr1、Kr2を演算する。   In step 116, the shape factor calculation unit 36 calculates the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired in step 114 according to the above formula (5) based on the camera viewpoint height He. Lateral deviation coefficients Ky1 and Ky2 are calculated. Based on the Kr calculation radius KrR calculated in step 106 for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired in step 114, the shape factor calculation unit 36 calculates the equation (7). The curvature coefficients Kr1 and Kr2 are calculated according to the equation (8).

ステップ118において、形状演算部42は、上記ステップ114で取得した2点(θ1、ψ1)、(θ2、ψ2)の各々について、ステップ120で前回演算された車線偏差角ψc、及び上記ステップ102で演算された車線位置偏差角ψo1、ψo2に基づいて、上記式(14−1)、式(15−1)に従って、形状方位角ψry1、ψry2を演算する。形状演算部42は、形状方位角ψry1、ψry2と、上記ステップ106で演算された横偏差係数Ky1、Ky2とに基づいて、上記式(16)、式(17)に従って、旋回曲率ρ及び横偏差Yerを演算する。形状演算部42は、上記ステップ110で抽出された車線マークに基づいて、車線幅Ylwを演算する。   In step 118, the shape calculation unit 42 determines the lane deviation angle ψc previously calculated in step 120 for each of the two points (θ1, ψ1) and (θ2, ψ2) acquired in step 114, and the step 102. Based on the calculated lane position deviation angles ψo1 and ψo2, the shape azimuth angles ψry1 and ψry2 are calculated according to the above formulas (14-1) and (15-1). Based on the shape azimuth angles ψ ry 1 and ψ ry 2 and the lateral deviation coefficients Ky 1 and Ky 2 computed in step 106, the shape computation unit 42 turns the turning curvature ρ and the lateral deviation according to the above formulas (16) and (17). Yer is calculated. The shape calculation unit 42 calculates the lane width Ylw based on the lane mark extracted in step 110.

ステップ120において、車両姿勢演算部44は、上記ステップ118で演算された横偏差Yerの、前回値との差分ΔYerと、上記ステップ104で取得した車速Vとに基づいて、上記式(11)に従って、車体偏差角ψhを演算する。車両姿勢演算部44は、上記ステップ106で演算された車体スリップ角βとに基づいて、上記式(10)に従って、車線偏差角ψcを演算する。車両姿勢演算部44は、方位角ψ1、2をフィルタ処理などにより車両測定値と同期させた同期方位角ψs1、ψs2と、上記ステップ116で演算された曲率係数Kr1、Kr2と、演算された車体偏差角ψhと、車速Vと、ヨーレートrとに基づいて、上記式(19−1)、(20−1)に従って、特性方位角ψby1、ψby2を演算する。   In step 120, the vehicle attitude calculation unit 44 follows the equation (11) based on the difference ΔYer between the lateral deviation Yer calculated in step 118 and the previous value and the vehicle speed V acquired in step 104. Then, the vehicle body deviation angle ψh is calculated. The vehicle attitude calculation unit 44 calculates the lane deviation angle ψc according to the above equation (10) based on the vehicle body slip angle β calculated in step 106. The vehicle attitude calculation unit 44 synchronizes azimuth angles ψ 1 and ψ s 2 that synchronize the azimuth angles ψ 1 and 2 with the vehicle measurement values by filtering, the curvature coefficients Kr 1 and Kr 2 calculated in step 116, and the calculated vehicle body Based on the deviation angle ψh, the vehicle speed V, and the yaw rate r, the characteristic azimuth angles ψby1 and ψby2 are calculated according to the above equations (19-1) and (20-1).

ステップ124において、旋回制御部48は、上記ステップ118で演算された旋回曲率ρ及び横偏差Yerと、ステップ272で前回演算されたヨーレート操舵角ゲインCkrRTと、設定された横偏差収束時定数Tyと、車速Vとに基づいて、上記式(27)、(28)、(29)又は(29−1)に従って、操舵角MAを演算し、演算した操舵角MAに従って、操舵機構18を制御する。   In step 124, the turning control unit 48 calculates the turning curvature ρ and the lateral deviation Yer calculated in step 118, the yaw rate steering angle gain CkrRT previously calculated in step 272, and the set lateral deviation convergence time constant Ty. Based on the vehicle speed V, the steering angle MA is calculated according to the above formula (27), (28), (29) or (29-1), and the steering mechanism 18 is controlled according to the calculated steering angle MA.

そして、ステップ270において、制御係数演算部250は、上記ステップ116で演算された横偏差係数Ky1、Ky2と、上記ステップ120で演算された特性方位角ψby1、ψby2とに基づいて、上記式(21)に従って、スリップ角βRTを演算する。制御係数演算部250は、上記ステップ104で取得された旋回ヨーレートr、演算されたスリップ角βRT、旋回制御部48によって発生させた操舵角MAを用い、以下の式(101)、(102)にしたがって、ヨーレートゲインCkrRT、スリップ角ゲインCkbRTを演算する。   In step 270, the control coefficient calculation unit 250 calculates the above formula (21) based on the lateral deviation coefficients Ky1 and Ky2 calculated in step 116 and the characteristic azimuth angles ψby1 and ψby2 calculated in step 120. ) To calculate the slip angle βRT. The control coefficient calculation unit 250 uses the turning yaw rate r acquired in step 104, the calculated slip angle βRT, and the steering angle MA generated by the turning control unit 48, and uses the following equations (101) and (102). Therefore, the yaw rate gain CkrRT and the slip angle gain CkbRT are calculated.

ステップ272では、上記ステップ270で演算されたヨーレートゲインCkrRT、スリップ角ゲインCkbRTを用いて、ヨーレートゲインCkr、スリップ角ゲインCkbを再設定し、上記ステップ102へ戻る。   In step 272, the yaw rate gain Ckr and slip angle gain Ckb are reset using the yaw rate gain CkrRT and slip angle gain CkbRT calculated in step 270, and the process returns to step 102.

以上説明したように、第2の実施の形態に係る車両制御装置によれば、車両制御において、旋回ヨーレートの計測値や、前方道路環境を撮影した画像データなどから、制御対象特性値となる操舵角に対するヨーレートゲインや、環境検出特性値となる操舵角に対する車体スリップ角ゲインなどを実時間で検出することにより、制御対象である車両の重量などの諸元が変化しても制御特性を適切な状態に保ち、制御の精度と安定性を維持することができる。また、最適な制御特性を実時間で再設定することにより、制御対象である車両の特性変化にも対応した車両制御特性を実現する。また、事前に想定した条件以外でも、最適な制御特性を実現できる。   As described above, according to the vehicle control apparatus according to the second embodiment, in vehicle control, steering that becomes a control target characteristic value from a measured value of a turning yaw rate, image data obtained by imaging a front road environment, or the like. By detecting the yaw rate gain with respect to the angle and the vehicle body slip angle gain with respect to the steering angle, which is the environment detection characteristic value, in real time, the control characteristics can be adjusted appropriately even if the specifications such as the weight of the controlled vehicle change The accuracy and stability of the control can be maintained while maintaining the state. In addition, by resetting the optimum control characteristics in real time, the vehicle control characteristics corresponding to the characteristic changes of the vehicle to be controlled are realized. In addition, optimal control characteristics can be realized under conditions other than those assumed in advance.

<第3の実施の形態>
次に、第3の実施の形態について説明する。なお、第3の実施の形態に係る車両制御装置の構成は、第2の実施の形態と同様の構成となるため、同一符号を付して説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described. In addition, since the structure of the vehicle control apparatus which concerns on 3rd Embodiment becomes a structure similar to 2nd Embodiment, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits description.

ここで、本実施の形態の原理について説明する。   Here, the principle of the present embodiment will be described.

<原理>
本実施の形態では、上記式(45-1)のように設定したスリップ角ゲインが適用でき、車両の特性変化によるヨーレートゲインの変化に適応する。
<Principle>
In the present embodiment, a slip angle gain set as shown in the above equation (45-1) can be applied, and it adapts to a change in yaw rate gain due to a change in vehicle characteristics.

車速センサ14により車速Vを計測し、前方カメラ12による前方道路画像により撮影し、画像データとして道路形状を撮影する構成においては、上記第1の実施の形態で説明したように、上記式(16)、(17)に従って検出した目標コース形状の旋回曲率ρならびに横偏差Yer、車速Vとそれらから設定される操舵角MaR、MaYから、ヨーレートゲインCkrRTを適応検出する。   In the configuration in which the vehicle speed V is measured by the vehicle speed sensor 14, the road image is captured by the front camera 12 and the road shape is captured as the image data, as described in the first embodiment, the above equation (16 ) And (17), the yaw rate gain CkrRT is adaptively detected from the turning curvature ρ of the target course shape, the lateral deviation Yer, the vehicle speed V, and the steering angles MaR and MaY set from them.

旋回曲率に応じ操舵角は上記式(28)として設定され、同式からヨーレートゲインは式(103)となる。   The steering angle is set as the above equation (28) according to the turning curvature, and from this equation, the yaw rate gain becomes the equation (103).

MaR = V / Ckr * ρ ・・・(28)
Ckr = V *ρ/ MaR ・・・(103)
MaR = V / Ckr * ρ (28)
Ckr = V * ρ / MaR (103)

車両特性変化によりCkrが設定値と異なる場合、制御誤差として横偏差が発生しMaYが式(29)により設定される。制御誤差に相当するMaYを収束させるようにCkrRTを式(104)により設定する。CkrRTが車両特性変化に対応した正値に収束するにつれ、MaY*KyRTは減少し、自律適応できる。ヨーレートゲイン適応係数KyRtは適応条件に応じた適正値を設定すればよい。   When Ckr differs from the set value due to a change in vehicle characteristics, a lateral deviation occurs as a control error, and MaY is set according to equation (29). CkrRT is set by Equation (104) so that MaY corresponding to the control error converges. As CkrRT converges to a positive value corresponding to changes in vehicle characteristics, MaY * KyRT decreases and can be autonomously adapted. The yaw rate gain adaptation coefficient KyRt may be set to an appropriate value according to the adaptation condition.

MaY = 2 / ( Ty2* V * Ckr ) * Yer ・・・(29)
CkrRT = V *ρ/ (MaR + MaY * KyRT ) ・・・(104)
MaY = 2 / (Ty 2 * V * Ckr) * Yer (29)
CkrRT = V * ρ / (MaR + MaY * KyRT) (104)

<車両制御装置の各部の処理>
制御係数演算部250は、車速センサ14によって計測された車速V、形状演算部42によって演算された旋回曲率ρ、及び旋回制御部48によって発生させた操舵角MAを用い、上記式(104)にしたがって、ヨーレートゲインCkrRTを演算することにより自律適応する(図27参照)。
<Processing of each part of vehicle control device>
The control coefficient calculation unit 250 uses the vehicle speed V measured by the vehicle speed sensor 14, the turning curvature ρ calculated by the shape calculation unit 42, and the steering angle MA generated by the turning control unit 48. Therefore, autonomous adaptation is performed by calculating the yaw rate gain CkrRT (see FIG. 27).

制御係数設定部246は、制御係数演算部250で演算されたヨーレートゲインCkrRTを用いて、ヨーレートゲインCkrの再設定を行う。また、制御係数設定部246は、制御係数演算設定部46と同様に、横偏差収束時定数Ty、補正係数Ktを車線位置演算部40の追従条件に応じて設定する。また、制御係数設定部246は、スリップ角ゲインCkbとして予め定められた値を設定する。   The control coefficient setting unit 246 uses the yaw rate gain CkrRT calculated by the control coefficient calculation unit 250 to reset the yaw rate gain Ckr. Similarly to the control coefficient calculation setting unit 46, the control coefficient setting unit 246 sets the lateral deviation convergence time constant Ty and the correction coefficient Kt according to the following condition of the lane position calculation unit 40. Control coefficient setting unit 246 sets a predetermined value as slip angle gain Ckb.

なお、第3の実施の形態に係る車両制御装置の他の構成及び作用については、第2の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the vehicle control apparatus which concern on 3rd Embodiment, since it is the same as that of 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上説明したように、第3の実施の形態に係る車両制御装置によれば、車両の特性変化に応じてヨーレートゲインを適応させることができる。   As described above, according to the vehicle control device according to the third embodiment, the yaw rate gain can be adapted in accordance with the change in the characteristics of the vehicle.

<第4の実施の形態>
次に、第4の実施の形態について説明する。なお、第4の実施の形態に係る車両制御装置の構成は、第2の実施の形態と同様の構成となるため、同一符号を付して説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described. In addition, since the structure of the vehicle control apparatus which concerns on 4th Embodiment becomes a structure similar to 2nd Embodiment, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits description.

ここで、本実施の形態の原理について説明する。   Here, the principle of the present embodiment will be described.

<原理>
本実施の形態では、車両の特性変化による、ヨーレートゲイン、スリップ角ゲインの変化に適応する。
<Principle>
The present embodiment adapts to changes in the yaw rate gain and slip angle gain due to changes in vehicle characteristics.

車速センサ14により車速Vを計測し、前方カメラ12による前方道路画像により撮影し、画像データとして道路形状を撮影する構成においては、上記第1の実施の形態で説明したように、上記式(16)、(17)に従って検出した目標コース形状の旋回曲率ρならびに横偏差Yer、車速Vと、それらから設定される操舵角MaR,MaYとから車体スリップ角ゲインCkbRT、ヨーレートゲインCkrRTを適応する。   In the configuration in which the vehicle speed V is measured by the vehicle speed sensor 14, the road image is captured by the front camera 12 and the road shape is captured as the image data, as described in the first embodiment, the above equation (16 The vehicle body slip angle gain CkbRT and the yaw rate gain CkrRT are applied from the turning curvature ρ of the target course shape detected in accordance with (17), the lateral deviation Yer, the vehicle speed V, and the steering angles MaR and MaY set from them.

ヨーレートゲインは上記式(104)により自律適応する。   The yaw rate gain is autonomously adapted by the above equation (104).

車体スリップ角は旋回中の旋回方向に対する車体方位角の差に相当する。   The vehicle body slip angle corresponds to the difference between the vehicle body azimuth angle and the turning direction during turning.

目標コース形状の旋回曲率、横偏差は旋回方向と車体方位角が一致する状態で正しく検出でき、車体スリップ角による誤差を防ぐために車体スリップ角ゲインCkbなどにより検出角度を補正する(上記式(10)(13) (14-1)(15-2) (14)(15)(16)(17)(45)などを参照)。   The turning curvature and lateral deviation of the target course shape can be detected correctly when the turning direction and the vehicle body azimuth coincide with each other, and the detected angle is corrected by the vehicle body slip angle gain Ckb or the like in order to prevent errors due to the vehicle body slip angle (the above formula (10 ) (13) (14-1) (15-2) (14) (15) (16) (17) (45) etc.).

実際の車体スリップ角ゲインが車両特性変化などにより設定値と誤差が生ずると、旋回曲率、横偏差の検出誤差となる。そこで、本実施の形態では、横偏差を収束させることにより、車体スリップ角ゲインを適応させる。   If the actual vehicle body slip angle gain has a set value and an error due to a change in vehicle characteristics, a turning curvature and lateral deviation detection error occurs. Therefore, in the present embodiment, the vehicle body slip angle gain is adapted by converging the lateral deviation.

旋回時の車体方向と目標コースの旋回方向との方位角度差を車体スリップ角とする。旋回外側方向を外向きスリップ角、符号プラス(+)で表し、逆の旋回内側方向を内向きスリップ角、符号マイナス(−)とする。スリップ角ゲインもスリップ角と同じ符号を用い、旋回方向、操舵角MAに依存した符号になる。   The azimuth angle difference between the vehicle body direction at the time of turning and the turning direction of the target course is defined as a vehicle body slip angle. The turning outer direction is represented by an outward slip angle and a plus sign (+), and the reverse turning inner direction is taken as an inward slip angle and a minus sign (−). The slip angle gain also uses the same sign as the slip angle and depends on the turning direction and the steering angle MA.

また、右旋回に伴う旋回方向と操舵角MAをプラス(+)とし、スリップ角によって検出される横偏差Yerも右方向を(+)とする座標系を考える。スリップ角推定が正しく行われないとスリップ角誤差により図28のようにYerが検出される。   Also, consider a coordinate system in which the turning direction and steering angle MA associated with a right turn are plus (+), and the lateral deviation Yer detected by the slip angle is also the right direction (+). If the slip angle is not correctly estimated, Yer is detected as shown in FIG. 28 due to the slip angle error.

上記の関係から、車体スリップ角が内向きになる条件は、横偏差Yerに操舵角MAの逆符号(マイナス)を付加した値である、スリップ角偏差sYer(式(105))がプラス+になる。逆に同値がマイナス(−)になる条件で車体スリップ角は外向きになる。   From the above relationship, the condition for the vehicle body slip angle to be inward is the value obtained by adding the reverse sign (minus) of the steering angle MA to the lateral deviation Yer, and the slip angle deviation sYer (formula (105)) is plus + Become. Conversely, the vehicle body slip angle is outward when the equivalence is negative (-).

車体スリップ角による横偏差は通常補正されるが、スリップ角ゲインCkbの誤差により横偏差が誤検出される。式(105)のスリップ角偏差sYerがスリップ角偏差規定値Yebeta以下になるようにCkbRTを式(106)、(107)により自律適応する(図29参照)。スリップ角偏差規定値Yebeta、スリップ角ゲイン適応係数Ckb_Rupは、適応条件に応じた適正値を設定する。   The lateral deviation due to the vehicle body slip angle is normally corrected, but the lateral deviation is erroneously detected due to the error of the slip angle gain Ckb. CkbRT is autonomously adapted by equations (106) and (107) so that the slip angle deviation sYer in equation (105) is equal to or less than the specified slip angle deviation Yebeta (see FIG. 29). The slip angle deviation prescribed value Yebeta and the slip angle gain adaptation coefficient Ckb_Rup are set to appropriate values according to the adaptation conditions.

sYer = Yer * sign(−MA) ・・・(105) sYer = Yer * sign (−MA) (105)

車体スリップ角が外向きとなる判定式(106)の成立で、式(107)に従って、CkbRTを(+)側に増加させる。   When the judgment formula (106) in which the vehicle body slip angle is outward is established, CkbRT is increased to the (+) side according to the formula (107).

sYer > Yebeta ・・・(106)
CkbRT = CkbRT + Ckb_Rup ・・・(107)
sYer> Yebeta (106)
CkbRT = CkbRT + Ckb_Rup (107)

一方、車体スリップ角が内向きとなる判定式(108)の成立で、式(109)に従って、CkbRTを(−)側に増加させる。   On the other hand, when the judgment formula (108) in which the vehicle body slip angle is inward is established, CkbRT is increased to the (−) side according to the formula (109).

sYer < ( −Yebeta ) ・・・(108)
CkbRT = CkbRT − Ckb_Rup ・・・(109)
sYer <(−Yebeta) (108)
CkbRT = CkbRT − Ckb_Rup (109)

上記式(107)、(109)で設定したCkbRTが、車両特性変化に対応した正値に収束するにつれ、sYerは減少し、自律適応できる。   As CkbRT set in the above equations (107) and (109) converges to a positive value corresponding to a change in vehicle characteristics, sYer decreases and can be autonomously adapted.

また、CkbRTは適宜リセットする。例えば直進状態になった時(横向き加速度が規定値以下となった時)などにリセットすればよい。   CkbRT is reset as appropriate. For example, the resetting may be performed when the vehicle goes straight (when the lateral acceleration becomes a specified value or less).

<車両制御装置の各部の処理>
制御係数演算部250は、車速センサ14によって計測された車速V、形状演算部42によって演算された旋回曲率ρ、及び旋回制御部48によって発生させた操舵角MAを用い、上記式(104)にしたがって、ヨーレートゲインCkrRTを演算することにより自律適応する(図30参照)。
<Processing of each part of vehicle control device>
The control coefficient calculation unit 250 uses the vehicle speed V measured by the vehicle speed sensor 14, the turning curvature ρ calculated by the shape calculation unit 42, and the steering angle MA generated by the turning control unit 48. Therefore, autonomous adaptation is performed by calculating the yaw rate gain CkrRT (see FIG. 30).

また、制御係数演算部250は、形状演算部42によって演算された横偏差Yerと、及び旋回制御部48によって発生させた操舵角MAとを用い、上記式(105)にしたがって、スリップ角偏差sYerを演算する。制御係数演算部250は、演算したスリップ角偏差sYerが、スリップ角偏差規定値Yebetaより大きい場合には、スリップ角ゲインCkbRTを式(107)に従って演算する。また、制御係数演算部250は、演算したスリップ角偏差sYerが、−Yebetaより小さい場合には、スリップ角ゲインCkbRTを式(109)に従って演算する。   Further, the control coefficient calculation unit 250 uses the lateral deviation Yer calculated by the shape calculation unit 42 and the steering angle MA generated by the turning control unit 48, and the slip angle deviation sYer according to the above equation (105). Is calculated. When the calculated slip angle deviation sYer is larger than the slip angle deviation prescribed value Yebeta, the control coefficient calculation unit 250 calculates the slip angle gain CkbRT according to the equation (107). Further, when the calculated slip angle deviation sYer is smaller than −Yebeta, the control coefficient calculation unit 250 calculates the slip angle gain CkbRT according to the equation (109).

制御係数設定部246は、制御係数演算部250で演算されたヨーレートゲインCkrRT、スリップ角ゲインCkbRTを用いて、ヨーレートゲインCkr、スリップ角ゲインCkbの再設定を行う。また、制御係数設定部246は、制御係数演算設定部46と同様に、横偏差収束時定数Ty、補正係数Ktを車線位置演算部40の追従条件に応じて設定する。   The control coefficient setting unit 246 uses the yaw rate gain CkrRT and slip angle gain CkbRT calculated by the control coefficient calculation unit 250 to reset the yaw rate gain Ckr and slip angle gain Ckb. Similarly to the control coefficient calculation setting unit 46, the control coefficient setting unit 246 sets the lateral deviation convergence time constant Ty and the correction coefficient Kt according to the following condition of the lane position calculation unit 40.

なお、第4の実施の形態に係る車両制御装置の他の構成及び作用については、第2の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the vehicle control apparatus which concern on 4th Embodiment, since it is the same as that of 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上説明したように、第4の実施の形態に係る車両制御装置によれば、車両の特性変化に応じてスリップ角ゲイン及びヨーレートゲインを適応させることができる。   As described above, according to the vehicle control apparatus according to the fourth embodiment, the slip angle gain and the yaw rate gain can be adapted according to changes in the characteristics of the vehicle.

第4の実施の形態では、スリップ角ゲインの調節と、スリップ角推定による、ヨーレートゲイン推定の自律適応と、旋回曲率と横偏差の検出とをほぼ同時に行なう。これは、前方道路画像の画像データから目標コース形状を旋回曲率ρと横偏差Yerとして検出する検出式の相互関係に応じて、検出時期などを調整することにより可能になる。   In the fourth embodiment, adjustment of slip angle gain, autonomous adaptation of yaw rate gain estimation by slip angle estimation, and detection of turning curvature and lateral deviation are performed almost simultaneously. This can be achieved by adjusting the detection time and the like according to the correlation between detection equations for detecting the target course shape as the turning curvature ρ and the lateral deviation Yer from the image data of the road image ahead.

なお、上記の第4の実施の形態では、操舵角MaR、MaYの誤差、横偏差Yerの誤差の収束により、CkbRT、CkrRTを検出し、再設定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、旋回曲率誤差などの他の検出値の収束による適正化により、CkbRT、CkrRTや他の制御係数を検出し、再設定しても良い。   In the fourth embodiment, the case where CkbRT and CkrRT are detected and reset by the convergence of the errors of the steering angles MaR and MaY and the error of the lateral deviation Yer has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. Instead, CkbRT, CkrRT, and other control coefficients may be detected and reset by optimization by convergence of other detection values such as a turning curvature error.

また、上記の第2の実施の形態〜第4の実施の形態では、CkrRT、CkbRTの各々に対して、上限値と下限値を設定し、それを超える場合は適応値を設定するようにしてもよい。例えば、車両挙動が微小な状態(横向き加速度が規定値以下など)での過度な自律適応は行わないようにしてもよい。この場合には、再設定するCkr、Ckbの値を0、または初期設定値に準じた値に設定すればよい。   In the second to fourth embodiments, an upper limit value and a lower limit value are set for each of CkrRT and CkbRT, and an adaptive value is set if the upper limit value and the lower limit value are exceeded. Also good. For example, excessive autonomous adaptation may not be performed in a state where the vehicle behavior is very small (eg, the lateral acceleration is equal to or less than a specified value). In this case, the value of Ckr and Ckb to be reset may be set to 0 or a value according to the initial setting value.

また、上記第2の実施の形態〜第4の実施の形態では、検出されたCkrRT、CkbRTの値を、ヨーレートゲイン、スリップ角ゲインとして再設定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、前回値との重み付き平均を、ヨーレートゲイン、スリップ角ゲインとして再設定するようにしてもよい。   In the second to fourth embodiments, the case where the detected CkrRT and CkbRT values are reset as the yaw rate gain and the slip angle gain has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. Instead, the weighted average with the previous value may be reset as the yaw rate gain and slip angle gain.

また、上記第2の実施の形態〜第4の実施の形態で説明した、ヨーレートゲインCkrRTの算出方法を組み合わせて、ヨーレートゲインを再設定してもよい。また、上記第2の実施の形態と第4の実施の形態で説明した、スリップ角ゲインCkbRTの算出方法を組み合わせて、スリップ角ゲインを再設定してもよい。   Further, the yaw rate gain may be reset by combining the calculation methods of the yaw rate gain CkrRT described in the second to fourth embodiments. Further, the slip angle gain may be reset by combining the calculation methods of the slip angle gain CkbRT described in the second embodiment and the fourth embodiment.

<実施例>
次に、第4の実施の形態で説明した手法を用いた軌跡追従制御の結果を示す。
<Example>
Next, the result of trajectory tracking control using the method described in the fourth embodiment is shown.

車両重量mを×1.2(基準より20%増加,5名乗車相当)とした場合のコース追従試算の時系列結果を図31、図32に示す。追従コースは直進区間(S)と定常旋回区間(R)をクロソイド緩和区間(C)で接続し、コース中央を追従した。また、旋回横向き加速度を0.2Gとし、定常旋回をR400とし、車速を100km/hとした。   31 and 32 show the time series results of the course follow-up trial calculation when the vehicle weight m is x1.2 (20% increase from the standard, equivalent to five passengers). In the following course, the straight section (S) and steady turning section (R) were connected by the clothoid relaxation section (C) and followed the center of the course. The lateral acceleration of turning was 0.2G, the steady turning was R400, and the vehicle speed was 100km / h.

図31は、Ckr、Ckbに規定値を使用した場合の結果を示す。旋回時に定常横偏差の増加が見られる。   FIG. 31 shows the results when the specified values are used for Ckr and Ckb. There is an increase in steady lateral deviation when turning.

図32は、上記第4の実施の形態で説明した方法によりCkrRT(真値:実線,算出値:二点鎖線),CkbRT(真値:破線,算出値:一点鎖線)を算出し、車両増加状態に適応した場合の、コース追従試算の時系列結果を示す。適応により旋回時の定常横偏差の増加が減少していることが分かる。   In FIG. 32, CkrRT (true value: solid line, calculated value: two-dot chain line) and CkbRT (true value: broken line, calculated value: one-dot chain line) are calculated by the method described in the fourth embodiment, and the number of vehicles increases. The time series results of the course follow-up trial calculation when adapted to the state are shown. It can be seen that the increase in steady lateral deviation during turning is reduced due to adaptation.

次に、第3の実施の形態で説明した手法を用いた軌跡追従制御の結果を示す。旋回半径に応じて旋回横向き加速度が0.2Gになる車速を設定する。   Next, the result of trajectory tracking control using the method described in the third embodiment is shown. The vehicle speed at which the turning lateral acceleration is 0.2G is set according to the turning radius.

車両重量mを×1.0(基準状態,1名乗車相当)、×1.2(20%増加,5名乗車相当)とした場合の、コース追従試算の追従誤差の横偏差rms値を図33に示す。追従条件は図31、図32と同条件とし、通常の走行を想定した旋回半径を設定した。旋回半径に応じて走行距離は異なる。   FIG. 33 shows the lateral deviation rms value of the tracking error in the course tracking trial calculation when the vehicle weight m is set to x1.0 (reference state, equivalent to one passenger), and x1.2 (increased by 20%, equivalent to five passengers). The follow-up conditions were the same as those shown in FIGS. 31 and 32, and a turning radius assuming normal traveling was set. The travel distance varies depending on the turning radius.

規定値を用いた場合には設定値誤差により高速(旋回半径大)の追従誤差が増加し、さらに、車両重量の増加に伴い誤差の増加が顕著になる。第3の実施の形態で説明した手法による適応(CkrRT)により追従誤差が減少し、追従精度と安定性の向上が確認できる。   When the specified value is used, a high-speed (large turning radius) follow-up error increases due to a set value error, and an increase in error becomes remarkable as the vehicle weight increases. The tracking error is reduced by the adaptation (CkrRT) using the method described in the third embodiment, and it is possible to confirm improvement in tracking accuracy and stability.

なお、上記の実施の形態では、前方カメラにより撮像された画像から車線マークを抽出している場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、後方カメラを更に用いて、後方カメラにより撮像された画像から車線マークを抽出するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the lane mark is extracted from the image captured by the front camera has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the rear camera is further used. The lane mark may be extracted from the image captured by the above.

また、基準方向をカメラの撮像方向とし、目標コース上の2点の角度表記を、カメラ視点からのカメラ撮像方向に対する俯角及び方位角で表わす場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。カメラ撮像方向以外の基準方向を用いて、目標コース上の2点の角度表記を、カメラ視点からの基準方向に対する俯角及び方位角で表わすようにしてもよい。   In addition, the case where the reference direction is the camera imaging direction and the angle notation of the two points on the target course is expressed by the depression angle and the azimuth angle with respect to the camera imaging direction from the camera viewpoint has been described as an example. is not. The angle notation of two points on the target course may be expressed by a depression angle and an azimuth angle with respect to the reference direction from the camera viewpoint using a reference direction other than the camera imaging direction.

また、目標コース上の2点について、俯角及び方位角を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、車線マーク上の2点を検出点として、俯角及び方位角を取得するようにしてもよい。   Moreover, although the case where the depression angle and the azimuth angle are acquired for two points on the target course has been described as an example, the present invention is not limited to this, and the depression angle and the azimuth angle are determined using the two points on the lane mark as detection points. You may make it acquire.

また、旋回運動により移動位置の変更を行う移動体であれば、車両以外の移動体に適用してもよい。   Moreover, you may apply to mobile bodies other than a vehicle, if it is a mobile body which changes a movement position by turning motion.

10 車両制御装置
12 前方カメラ
14 車速センサ
16 ヨーレートセンサ
18 操舵機構
20 コンピュータ
22 画像取得部
24 車線マーク抽出部
26 目標コース検出部
28 車両情報取得部
30 検出係数演算部
32 検出点基準値演算部
34 検出点取得部
36 形状係数演算部
38 検出係数設定部
40 車線位置演算部
42 形状演算部
44 車両姿勢演算部
46 制御係数演算設定部
48 旋回制御部
210 車両制御装置
220 コンピュータ
246 制御係数設定部
250 制御係数演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle control apparatus 12 Front camera 14 Vehicle speed sensor 16 Yaw rate sensor 18 Steering mechanism 20 Computer 22 Image acquisition part 24 Lane mark extraction part 26 Target course detection part 28 Vehicle information acquisition part 30 Detection coefficient calculation part 32 Detection point reference value calculation part 34 Detection point acquisition unit 36 Shape coefficient calculation unit 38 Detection coefficient setting unit 40 Lane position calculation unit 42 Shape calculation unit 44 Vehicle attitude calculation unit 46 Control coefficient calculation setting unit 48 Turn control unit 210 Vehicle control device 220 Computer 246 Control coefficient setting unit 250 Control coefficient calculator

Claims (8)

旋回運動により移動位置の変更を行う移動体の旋回運動を制御する移動体制御装置であって、
前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段と、
前記移動体の前方又は後方を撮像する撮像手段によって撮像された画像から、車線マーク又は目標コースを検出するコース検出手段と、
前記コース検出手段によって検出された車線マーク又は目標コース上の複数の点の各々について、基準方向に対する前記点の方向の俯角及び方位角を検出する角度検出手段と、
前記角度検出手段によって前記複数の点の各々について検出された俯角及び方位角に基づいて、前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を計算する形状計算手段と、
前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差と、前記速度検出手段によって検出された前記移動速度とに基づいて、目標コースに追従するように前記移動体の旋回運動を制御する旋回制御手段と、
を含む移動体制御装置。
A moving body control device for controlling a turning movement of a moving body that changes a moving position by a turning movement,
Speed detecting means for detecting the moving speed of the moving body;
Course detection means for detecting a lane mark or a target course from an image picked up by an image pickup means for picking up the front or rear of the moving body,
Angle detection means for detecting a depression angle and an azimuth of the direction of the point with respect to a reference direction for each of a plurality of points on the lane mark or target course detected by the course detection means,
Based on the depression angle and the azimuth angle detected for each of the plurality of points by the angle detection means, the turning curvature of the lane mark or the target course and the lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course are calculated. Shape calculation means;
Based on the turning curvature of the lane mark or target course calculated by the shape calculating means, the lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or target course, and the moving speed detected by the speed detecting means, Turning control means for controlling the turning motion of the moving body so as to follow a target course;
A moving body control apparatus including:
前記複数の点の各々について、前記点の俯角及び前記撮像手段の視点高さに基づいて、曲率あたりの方位角係数である曲率係数を算出し、前記複数の点の各々について、前記点の俯角、方位角、及び前記撮像手段の視点高さに基づいて、横偏差あたりの方位角係数である横偏差係数を計算する形状係数計算手段を更に含み、
前記形状計算手段は、前記角度検出手段によって前記複数の点の各々について検出された俯角及び方位角、並びに前記形状係数計算手段によって前記複数の点の各々について計算された前記曲率係数及び前記横偏差係数に基づいて、前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を計算する請求項1記載の移動体制御装置。
For each of the plurality of points, a curvature coefficient, which is an azimuth coefficient per curvature, is calculated based on the depression angle of the point and the viewpoint height of the imaging unit, and the depression angle of the point is calculated for each of the plurality of points. A shape factor calculating means for calculating a lateral deviation coefficient that is an azimuth coefficient per lateral deviation based on the azimuth angle and the viewpoint height of the imaging means,
The shape calculation means includes a depression angle and an azimuth angle detected for each of the plurality of points by the angle detection means, and the curvature coefficient and the lateral deviation calculated for each of the plurality of points by the shape coefficient calculation means. The mobile body control device according to claim 1, wherein a turning curvature of the lane mark or the target course and a lateral deviation of the mobile body with respect to the lane mark or the target course are calculated based on a coefficient.
前記旋回制御手段は、前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率に応じ、かつ、前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を収束させる旋回ヨーレートを実現するように、前記移動体の旋回運動を制御する請求項1又は2記載の移動体制御装置。   The turning control means realizes a turning yaw rate that converges a lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course according to the turning curvature of the lane mark or the target course calculated by the shape calculating means. The moving body control device according to claim 1, wherein the moving body controls a turning motion of the moving body. 前記旋回制御手段は、前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率に応じ、かつ、前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を収束させる旋回ヨーレートを実現するための操舵角を算出し、前記移動体の操舵角を制御する請求項3記載の移動体制御装置。   The turning control means realizes a turning yaw rate that converges a lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course according to the turning curvature of the lane mark or the target course calculated by the shape calculating means. The mobile body control device according to claim 3, wherein a steering angle of the mobile body is controlled by calculating a steering angle of the mobile body. 前記複数の点の各々について、前記点の俯角及び前記撮像手段の視点高さに基づいて、曲率あたりの方位角係数である曲率係数を算出し、前記複数の点の各々について、前記点の俯角、方位角、及び前記撮像手段の視点高さに基づいて、横偏差あたりの方位角係数である横偏差係数を計算する形状係数計算手段と、
前記移動体のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
前記ヨーレート検出手段によって検出された前記移動体のヨーレート、前記速度検出手段によって検出された前記移動速度、及び前記形状係数計算手段によって前記複数の点の各々について計算された前記横偏差係数に基づいて、前記移動体のスリップ角を算出し、
前記ヨーレート検出手段によって検出された前記移動体のヨーレートと、前記算出された前記移動体のスリップ角と、前記旋回制御手段によって算出された前記操舵角とに基づいて、前記操舵角に対する前記移動体のヨーレートゲイン及び前記操舵角に対する前記移動体のスリップ角ゲインを算出する制御ゲイン算出手段と、を更に含む請求項4記載の移動体制御装置。
For each of the plurality of points, a curvature coefficient, which is an azimuth coefficient per curvature, is calculated based on the depression angle of the point and the viewpoint height of the imaging unit, and the depression angle of the point is calculated for each of the plurality of points. A shape factor calculating means for calculating a lateral deviation coefficient that is an azimuth coefficient per lateral deviation based on the azimuth angle and the viewpoint height of the imaging means;
Yaw rate detection means for detecting the yaw rate of the moving body;
Based on the yaw rate of the moving body detected by the yaw rate detecting means, the moving speed detected by the speed detecting means, and the lateral deviation coefficient calculated for each of the plurality of points by the shape coefficient calculating means. , Calculate the slip angle of the moving body,
The moving body with respect to the steering angle based on the yaw rate of the moving body detected by the yaw rate detecting means, the calculated slip angle of the moving body, and the steering angle calculated by the turning control means. 5. The moving body control device according to claim 4, further comprising control gain calculating means for calculating a slip angle gain of the moving body with respect to the yaw rate gain and the steering angle.
前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率と、前記速度検出手段によって検出された前記移動速度と、前記旋回制御手段によって算出された前記操舵角とに基づいて、前記操舵角に対する前記移動体のヨーレートゲインを算出する制御ゲイン算出手段を更に含む請求項4記載の移動体制御装置。   The steering based on the turning curvature of the lane mark or target course calculated by the shape calculating means, the moving speed detected by the speed detecting means, and the steering angle calculated by the turning control means. The mobile body control device according to claim 4, further comprising control gain calculation means for calculating a yaw rate gain of the mobile body with respect to a corner. 前記制御ゲイン算出手段は、前記形状計算手段によって計算された前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差に応じて、前記操舵角に対する前記移動体のスリップ角ゲインを算出する請求項6記載の移動体制御装置。   The said control gain calculation means calculates the slip angle gain of the said mobile body with respect to the said steering angle according to the lateral deviation of the said mobile body with respect to the said lane mark or target course calculated by the said shape calculation means. Mobile control device. 前記制御ゲイン算出手段によって算出された前記移動体のスリップ角ゲインを用いて算出されるスリップ角に基づいて、前記移動体の姿勢を算出する姿勢算出手段を更に含み、
前記旋回制御手段は、前記制御ゲイン算出手段によって算出された前記移動体のヨーレートゲインに基づいて、前記操舵角を算出し、前記移動体の操舵角を制御し、
前記形状計算手段は、前記角度検出手段によって前記複数の点の各々について検出された俯角及び方位角と、前記姿勢算出手段によって算出された前記移動体の姿勢とに基づいて、前記車線マーク又は目標コースの旋回曲率、及び前記車線マーク又は目標コースに対する前記移動体の横偏差を計算する請求項5又は請求項7に記載の移動体制御装置。
Further comprising posture calculating means for calculating the posture of the moving body based on the slip angle calculated using the slip angle gain of the moving body calculated by the control gain calculating means;
The turning control means calculates the steering angle based on the yaw rate gain of the moving object calculated by the control gain calculating means, and controls the steering angle of the moving object;
The shape calculation unit is configured to determine the lane mark or the target based on the depression angle and the azimuth angle detected for each of the plurality of points by the angle detection unit and the posture of the moving body calculated by the posture calculation unit. The moving body control device according to claim 5 or 7, wherein a turning curvature of a course and a lateral deviation of the moving body with respect to the lane mark or the target course are calculated.
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