JP2016030587A - 到達予測点提示装置、及びプログラム - Google Patents

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Hideyuki Koe
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Abstract

【課題】ドライバに到達予測点を精度よく提示することができる。【解決手段】マーカ提示位置算出部３６により、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に車両が到達する目標地点を目標コースに基づいて予測し、出力装置９２により、予測された到達する目標地点を示すマーカを、車両のウインドシールド上の位置に提示する。【選択図】図５

Description

本発明は、到達予測点提示装置、及びプログラムに係り、特に、車両の到達予測点を提示するための到達予測点提示装置、及びプログラムに関する。
従来、車両のウインドシールド上に、これから自車が進むべき経路をナビシステムから得られる経路情報を矢印として重畳表示することによって、運転者に対する運転アシストを行う方法が知られている（特許文献１）。
特開２０１１−２０３０５３号公報
しかし、特許文献１の技術においては、運転支援システムとしてのナビの意思をドライバに伝達できるものの、ドライバの意思を反映した表示にはなっていないという問題がある。
本発明では、上記問題点を解決するために成されたものであり、ドライバに到達予測点を精度よく提示することができる到達予測点提示装置、及びプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、第１の発明に係る到達予測点提示装置は、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する地点をハンドル角又は実舵角と車速とに基づいて予測する到達地点予測手段と、前記到達地点予測手段により予測された前記到達する地点を示すマーカを、前記車両のウインドシールド上の位置に提示する提示手段と、を含んで構成されている。
第１の発明によれば、到達地点予測手段により、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する目標地点を目標コースに基づいて予測し、提示手段により、前記到達地点予測手段により予測された前記到達する目標地点を示すマーカを、前記車両のウインドシールド上の位置に提示する。
このように、第１の発明によれば、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に車両が到達する目標地点を目標コースに基づいて予測し、予測された到達する目標地点を示すマーカを、車両のウインドシールド上の位置に提示することによりドライバに到達予測点を精度よく提示することができる。
また、第１の発明の到達予測点提示装置において、前記提示手段は、ハンドル角からヨー角速度までの動特性に対応する一定時間内の前記ハンドル角の変化が基準値以下となった場合のみ前記マーカを提示してもよい。
また、第１の発明の到達予測点提示装置において、前記提示手段は、前記ドライバの視点から見た、ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する目標地点の方向と、前記ドライバの視点から見た、ハンドルの基準位置の方向とを一致させるようにハンドル角と車両に発生するヨー角速度との関係を実現する運転支援中の車両において、前記ウインドシールド上の位置に前記マーカを提示してもよい。
また、第１の発明の到達予測点提示装置において、前記ドライバの視点から見た、ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する目標地点の方向と、前記ドライバの視点から見た、ハンドルの基準位置の方向とを一致させるようにハンドル角と車両に発生するヨー角速度との関係を実現する制御手段を更に含んでもよい。
また、第１の発明の到達予測点提示装置において、前記制御手段は、車両のステアリングギヤ比によって前記ハンドル角とヨー角速度との関係を実現してもよい。
また、第１の発明の到達予測点提示装置において、前記制御手段は、前記ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する目標地点の方向と、前記ハンドルの基準位置の方向とに基づいて計算された、前記ハンドル角と車両に発生するヨー角速度との関係を実現するように車両のステアリングギヤ比を制御してもよい。
また、第１の発明の到達予測点提示装置において、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段によって検出された車速、及び前記ハンドル角と前記ヨー角速度との関係を実現するように予め定められた前記車速とヨー角速度ゲインとの関係に基づいて、ヨー角速度ゲインを算出するヨー角速度ゲイン算出手段と、を更に含み、前記制御手段は、前記ヨー角速度ゲイン算出手段によって算出されたヨー角速度ゲインを実現するように、ステアリングギヤ比を制御してもよい。
また、第１の発明の到達予測点提示装置において、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記ハンドル角を検出する舵角検出手段と、前記車速検出手段によって検出された車速、前記舵角検出手段によって検出された前記ハンドル角、及び前記ハンドル角と前記ヨー角速度との関係に基づいて、目標ヨー角速度を算出するヨー角速度算出手段と、を更に含み、前記制御手段は、前記ヨー角速度算出手段によって算出された目標ヨー角速度を実現するように、ステアリングギヤ比を制御してもよい。
また、第１の発明の到達予測点提示装置において、前記提示手段は、前記到達地点予測手段により予測された前記到達する目標地点に基づいて、前記到達する目標地点を示すマーカを前記車両のウインドシールド上に提示する位置を算出するマーカ提示位置算出手段を含み、前記マーカ提示位置算出手段によって算出された位置に、前記到達する目標地点を示すマーカを提示してもよい。
また、第１の発明の到達予測点提示装置において、前記前方注視時間を、２．５秒〜３．５秒としてもよい。
また、本発明のプログラムは、コンピュータを、上記の到達予測点提示装置を構成する各手段として機能させるためのプログラムである。
以上説明したように、本発明の到達予測点提示装置及びプログラムによれば、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に車両が到達する地点をハンドル角又は実舵角と車速とに基づいて予測し、予測された到達する地点を示すマーカを、車両のウインドシールド上の位置に提示することによりドライバに到達予測点を精度よく提示することができる。
車両の進行方向と目標到達点の方向との偏角を示すイメージ図である。 （Ａ）相対俯角を示すイメージ図、及び（Ｂ）車両前後方向と目標到達点の方向との偏角を示すイメージ図である。 （Ａ）ドライバの頭部が移動した様子を示すイメージ図、（Ｂ）ドライバの頭部とハンドル中心との距離を示すイメージ図、（Ｃ）ドライバの頭部が移動したときのハンドル角と前方注視角と相対俯角との関係を示すイメージ図である。 （Ａ）ハンドル中心俯角と見切り線俯角との相対俯角を説明するための図、及び（Ｂ）前方注視点が見切り線より上に存在する場合を示すイメージ図である。 本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置の機能的構成を示すブロック図である。 ギヤ比調整部とステアリングギヤ比可変部との関係を示す図である。 ヨー角速度ゲインｋと車速ｖとの関係を示すマップの例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置におけるマーカ提示処理ルーチンを示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置におけるギヤ比調整処理ルーチンを示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施の形態に係る到達予測点提示装置の機能的構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る到達予測点提示装置の機能的構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る到達予測点提示装置におけるマーカ提示処理ルーチンを示すフローチャート図である。 本発明の第３の実施の形態に係る到達予測点提示装置におけるマーカ提示処理ルーチンを示すフローチャート図である。 本発明の第４の実施の形態に係る到達予測点提示装置の機能的構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る到達予測点提示装置におけるマーカ提示処理ルーチンを示すフローチャート図である。 本発明の第５の実施の形態に係る到達予測点提示装置の機能的構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施の形態に係る到達予測点提示装置の機能的構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施の形態に係る到達予測点提示装置におけるマーカ提示処理ルーチンを示すフローチャート図である。
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。
＜本発明の実施の形態の原理＞
まず、本発明の実施の形態の原理について説明する。ドライバモデルに関して、到達予測軌跡上の注視点と車速方向の方位角偏差である前方注視角θｇａｚｅと、一定時間後のヨー角速度ｒとが、下記（１）式に示すように、車速に依存することなく比例関係にあることがわかっている（特許文献２：特許第５３９６８７３号）。
ただし、ｒはヨー角速度を表し、τはむだ時間を表し、θｇaｚeは前方注視角（図１に示すように、注視時間後の予測位置と目標コースとの偏角）を表し、ｋｒは前方注視角θｇaｚeからヨー角速度ｒまでの伝達ゲインを表す。これは、ドライバが前方注視角θｇａｚｅに基づいてハンドルを操作していることを示す結果である。なお、理論解析の結果、前方注視時間Ｔｇａｚｅと前方注視角θｇａｚｅとからヨー角速度ｒまでの伝達ゲインｋｒの間には、下記（２）式の関係が成立し、前方注視時間Ｔｇａｚｅとむだ時間τとの間には、下記（３）式の関係が成立している。なお、本実施の形態においては、前方注視時間Ｔｇａｚｅを２．５秒〜３．５秒の一定時間として設定する。
上記のドライバモデルを活用し、むだ時間τ後のヨー角速度が上記（１）式の値となるように前輪実舵角を制御することによって、違和感の少ない経路追従のための操舵制御が実現できる（特許文献３：特許第５４１７８５６）。
このように、ドライバは前方注視角θｇａｚｅに基づいてハンドルを操作していることから、ドライバの意図であり、注視時間後Ｔｇａｚｅに当該位置を通過するという意味で、図２に示すように、車両運動の出力でもある注視点の方向と、ドライバの操作量であるハンドル角δｓｗを一致させることにより、車両とドライバの一体感や操作性、アジリティなどが向上する（特許文献４：特許第５２９１６４０号）。
一方、図１で定義されている前方注視角θｇａｚｅは、自動車の進行速度方向を基準としているが、ハンドル角δｓｗとの関係を一致させるためには、ドライバの着席している車体方向を基準とする必要がある。そのため、本実施の形態においては、前方注視角θｇａｚｅに車体スリップ角βを加えた
とハンドル角δｓｗと、を一致させる。また、図２に示すように、ハンドル中心と注視点の相対俯角をθｚとすると、ハンドル角δｓｗが注視点の方向と一致するための条件として下記（５）式が得られる。
なお、上記（５）式では、ロール運動のためにハンドル角δｓｗが見かけ上、ロール角だけ切り戻されることを考慮しており、ここで、Ｋｒоｌｌはロール率を表す。また、前方注視時間Ｔｇａｚｅと前方注視角θｇａｚｅとからヨー角速度ｒまでの伝達ゲインｋｒとの間には、上記（２）式の関係があることから、前方注視角θｇａｚｅは下記（６）式のように表される。
さらに、車体スリップ角βは、車両運動の線形モデルから下記（７）式のように表されることから、上記（５）式は、下記（８）式のように表される。
ただし、Ｃｒは後輪コーナリングパワーを表し、ｌはホイールベースを表し、ｌｒは重心後軸間距離を表し、ｍは車両質量を表し、ｖは車速を表す。
ところで、上記（８）式の関係は、ドライバの視点位置は変化しないという仮定の下での関係式であるが、実車走行時には、横加速度の影響を受けて、ドライバ姿勢すなわち視点の位置が変化することを考慮する必要がある。図３（Ａ）に示すように車両の横加速度に比例してドライバの頭部が横加速度に対向する方向にｈｙ移動すると、ドライバから見たハンドルの中心は、以下の（９）式で求められるθｄだけ旋回外向きに移動する。
ただし、ｈｘはドライバ頭部とハンドル中心の距離である（図３（Ｂ）参照）。
したがって、図３（Ｃ）から、ドライバ頭部移動時の操舵角δｓｗの方向（ハンドルの基準位置の方向）が、前方注視点の方向と一致するための条件は、以下の（１０）式で表される。
本実施の形態では、横加速度が９．８[ｍ／ｓ２]発生したときにｈｙ＝ｈｙｍａｘ移動するとして、以下の（１１）式のように、θｄを定式化する。
さらに、横加速度とヨー角速度ｒとの関係（スリップ角βが増加しないための条件）は、以下の（１２）式で表される。
上記（１１）式、（１２）式を考慮すると、下記（１３）式で表される関係式が導出される。
また、相対俯角θｚは、ドライバの視点からハンドル中心までのハンドル中心俯角θｚｓｗと前方注視時間Ｔｇａｚｅとアイポイント高ｈｅｙｅとに基づく、下記の（１４）式で表される関係が成立する。
上記（１４）式より、上記（１３）式は、下記（１５）式で記述できる。
ここで、ハンドル角が１０ｄｅｇ以下の小舵角領域を仮定すると、ハンドル角からヨー角速度ｒまでのゲインであるヨー角速度ゲインｋは、下記（１６）式のように近似的に導出される。
上記（１６）式は、分子の定数項のみ負の係数を有し、かつ、分子の他の項及び分母の項は正の係数を有する２次分の１次の有理関数である車速の関数を表わしている。
なお、上記（１６）式は、図４（Ｂ）に示すように、前方注視時間Ｔｇａｚｅに対応する前方注視点が、ドライバからの前方視野における見切り線より上に存在する車速領域においてのみ成立する。この車速より低い車速領域では、ドライバは、前方注視時間Ｔｇａｚｅに対応する前方注視点を見ることはできず、見切り線より上の視覚情報に基づいてハンドル操舵を行っている。
そこで、この車速領域では、見切り線上に前方注視点を仮定し、見切り線に消失する到達予測点（見切り線上の前方注視点）の方向と、ハンドルの基準位置の方向とを一致させるヨー角速度ゲインを求める。
ここで、前方注視時間Ｔｇａｚｅ後の予測到達点（目標コース上の目標到達点）がドライバからの前方視野における見切り線上に来るときの車速ｖ０は、見切り線俯角θｚｆｖｉｅｗ（図４（Ａ）参照）とアイポイント高ｈｅｙｅとから、下記（１７）式のように記述できる。
上記（１７）式で表される車速ｖ０以下では、上記（１６）式における前方注視時間Ｔｇａｚｅを下記（１８）式に置き換えることによって、下記（１９）式で表わすことができ、見切り線に消失する到達予測点（見切り線上の前方注視点）の方向とハンドルの基準位置の方向とを一致させることができる。
なお、上記（１９）式は、速度が小さい領域で利用する関係式であることから、分母にある車速の２乗項を無視することができ、下記（２０）式で表される関係式に近似できる。
なお、Ｌｆｖｉｅｗは、ドライバからの前方視界の見切り線上の道路面位置とドライバ位置との距離である。
上記（２０）式は、ドライバから見たハンドル中心までの俯角と前方視界の見切り線までの俯角との相対俯角を、ドライバから見た前方視界の見切り線上に位置する道路面位置とドライバの位置との距離の半分の長さと、車両重心と後軸との間の距離との和で除した値を係数として、ヨー角速度ゲインが、上記係数と車速との積となることを表わしている。
以上のようにハンドル角に対するヨー角速度ｒの特性を設定することによって、前方注視点がドライバからの前方視野における見切り線より上に存在する車速領域において、ドライバの視点から見た、ハンドルの基準位置の方向と前方注視点の方向とを一致させることができ、上記車速領域より低い車速領域では、ハンドルの基準位置の方向と見切り線上に仮定した前方注視点の方向と一致させることができるため、微低速から高速領域まで常に望ましい車両運動特性が得られ、車両との一体感が向上する。また、前方注視点を見切り線上に設定する微低速領域では、速度に依らず一定距離先の車両到達点を前方注視点とすることで、前方注視時間Ｔｇａｚｅは車速ｖに反比例した値となる。この点は、前方注視時間が一定と仮定した従来技術と異なり、車速ｖに比例した前方注視時間Ｔｇａｚｅを設定することによって車速ｖに比例したヨー角速度ゲインが実現されギヤ比がクイックになりすぎる、という課題を解決する。
＜本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置の構成＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置１００の構成について説明する。図５に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置１００は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述するギヤ比制御処理ルーチン及びマーカ提示処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この到達予測点提示装置１００は、機能的には図５に示すように撮像装置１０と、車速センサ１２と、舵角センサ１４と、演算部２０と、操舵装置９０と、出力装置９２と、ステアリングギヤ比可変部９４とを備えている。
撮像装置１０は、自車両の前方を撮像し、画像の画像信号を生成する単眼のカメラで構成される撮像部（図示省略）と、撮像部で生成された画像をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部（図示省略）と、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）とを備えている。
車速センサ１２は、自車両の車速を検出する。
舵角センサ１４は、自車両の前輪の実舵角を検出する。
出力装置９２は、自車両のウインドシールド上に情報を表示する。
演算部２０は、マーカ提示部３０と、ギヤ比調整部６０とを含んで構成されている。
マーカ提示部３０は、撮像装置１０から入力される自車両の前方の画像と、車速センサ１２から入力される自車両の車速ｖと、舵角センサ１４から入力される自車両の前輪の実舵角（前輪実舵角δｆ）とに基づいて、前方注視時間後の目標到達点を示すマーカを自車両のウインドシールド上に重畳し、また、当該目標到達点に移動するように自車両を制御する。また、マーカ提示部３０は、画像入力部３２と、目標到達点偏角検出部３４と、マーカ提示位置算出部３６と、目標ヨー角速度算出部３８と、操舵制御部４０と、を含んでいる。なお、目標到達点偏角検出部が到達地点予測手段の一例である。
画像入力部３２は、撮像装置１０から入力される自車両の前方画像を受け付ける。
目標到達点偏角検出部３４は、画像入力部３２において受け付けた自車両の前方画像と、車速センサ１２において検出された自車両の車速ｖと、舵角センサ１４において検出された前輪実舵角δｆとに基づいて、自車両の進行方向と前方注視時間後の目標到達点の方向との偏角θｇａｚｅを検出する。具体的には、まず、目標到達点偏角検出部３４は、車速センサ１２において検出された車速ｖ、及び舵角センサ１４において検出された前輪実舵角δｆとに基づいて、下記（２１）式に従って、車体スリップ角βを算出する。
ここで、ｖは検出された車速を表し、ｌは予め定められたホイールベースを表し、ｌｆは予め定められた前軸から重心までの距離を表し、ｌｒは予め定められた後軸から重心までの距離を表し、ｍは予め定められた車両質量を表し、Ｉｚは予め定められたヨー慣性モーメントを表し、ｃｆは予め定められた前輪コーナリングパワーを表し、ｓは予め定められたラプラス演算子を表す。
次に、前方画像から画像認識処理により目標コースを認識し、目標コース上であって、かつ、予め設定された前方注視時間Ｔｇａｚｅと車速ｖとの積で得られる前方注視距離前方にある点を、前方注視時間後の目標到達点として検出する。次に、算出された車体スリップ角βと検出された前方注視時間後の目標到達点の位置に基づいて、自車両の進行方向と前方注視時間後の目標到達点の方向との偏角θｇａｚｅを検出する。なお、目標到達点について、ナビゲーションシステムなどから自車両の目標コースを取得して、目標到達点の位置を検出するようにしてもよい。また、車速センサ１２から検出された車速ｖ及び舵角センサ１４において検出された前輪実舵角δｆを用いて車体スリップ角βを算出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、従来既知のほかの手法を用いて、車体スリップ角βを求めてもよい。
マーカ提示位置算出部３６は、前方注視時間Ｔｇａｚｅ後の目標到達点に基づいて、自車両のウインドシールド上のマーカを提示する位置を決定する。具体的には、予め定められたドライバの視点位置と、予め定められた自車両のウインドシールドの位置座標とに基づいて、ドライバの視点位置と、目標到達点とを結ぶ線分とウインドシールドの平面との交点をマーカ提示位置として決定し、出力装置９２に出力する。なお、出力装置及びマーカ提示位置算出部が提示手段の一例である。
出力装置９２は、マーカ提示位置算出部３６から入力されたマーカ提示位置に基づいて、自車両のウインドシールド上にマーカを表示する。
目標ヨー角速度算出部３８は、目標到達点偏角検出部３４において検出された自車両の進行方向と前方注視時間後の目標到達点の方向との偏角θｇａｚｅに基づいて、上記（１）式に従って、むだ時間後のヨー角速度の目標値を算出する。
操舵制御部４０は、目標ヨー角速度算出部３８において算出されたむだ時間後のヨー角速度の目標値ｒ０に基づいて、下記（２７）式に従って、むだ時間後の前輪実舵角δｆを算出し、メモリ（図示省略）に記憶する。ここで、前輪実舵角δｆとヨー角速度ｒとの間には、下記（２２）式で表される関係が成り立つ。
第１の実施の形態においては、上記（２２）式〜（２４）式を、下記（２５）式に近似する。
ただし、Ｇは上記（２２）式の定常源を表し、下記（２６）式で表される。また、Ｌは、上記（２２）式の動特性による遅れを、むだ時間で近似したときのむだ時間である。
したがって、むだ時間τ後のヨー角速度の目標値ｒ０を実現するための前輪実舵角δｆは、下記（２７）式に従って、算出される。
なお、このむだ時間としては、車両運動の遅れを考慮して、上記（２５）式のむだ時間Ｌだけ減算した値が用いられる。むだ時間を経過すると、操舵制御部４０は、メモリから対応する前輪実舵角δｆを読み込むと共に、舵角センサ１４において検出された前輪実舵角δｆと、読み込んだ前輪実舵角δｆとに基づいて、読み込んだ前輪実舵角δｆを得るために必要な操舵アシストトルクを算出し、操舵装置９０の電動パワーステアリング装置におけるアシストトルクに、算出した操舵アシストトルクを加算するように設定する。これによって、操舵装置９０によって、ヨー角速度の目標値ｒ０が実現される。
ギヤ比調整部６０は、車速センサ１２において検出した車速に基づいて、自車両のステアリングギヤ比を制御する。また、ギヤ比調整部６０は、マップ記憶部７０と、ヨーゲイン算出部７２と、ギヤ比算出部７４と、ギヤ比制御部７６と、を含んでいる。なお、ヨーゲイン算出部が、ヨー角速度ゲイン算出手段の一例である。
また、ギヤ比調整部６０は、図６に示すように、ハンドル１に連動する回動軸２に接続されている、ステアリングギヤ比可変部９４と接続されている。このステアリングギヤ比可変部９４からは、出力軸３が突出しており、この出力軸３に連結されたピニオン４が、図示を省略した操舵輪に連結されたラック軸５に噛合している。
従って、ハンドル１の回転が、ステアリングギヤ比可変部９４を介して、ピニオン４に伝わり、ラック軸５がその軸方向（図６の矢印Ｗ方向）へ移動することによって、操舵輪が転舵するようになっている。
ステアリングギヤ比可変部９４は、演算部２０に連結されている。ステアリングギヤ比可変部９４は、従来からある周知の構造とされており、演算部２０から出力されるギヤ比指令信号に基づいてステアリングギヤ比可変部９４のステアリングギヤ比を変更するようになっている。
マップ記憶部７０には、予め求められた、ヨー角速度とハンドル角の比であるヨー角速度ゲインｋ（ハンドル角からヨー角速度までのヨー角速度ゲイン）と、車速ｖとの関係を示すマップが記憶されている。ここで、当該マップは、前方注視点がドライバからの前方視野における見切り線より上に存在する車速領域では、上記（１６）式に基づいてヨー角速度ゲインを算出し、また、上記車速領域より低い車速領域では、上記（２０）式に基づいてヨー角速度ゲインを算出することによって求められる。これによって、図７に示すような、ヨー角速度ゲインｋと車速ｖとの関係を示すマップが得られる。なお、図７中の式は、上記（１６）式、（２０）式を、車速の関数として簡略的に記載したものである。
ヨーゲイン算出部７２は、車速センサ１２によって検出された車速に対応するヨー角速度ゲインｋの目標値を、マップ記憶部７０に記憶されたマップに従って算出する。
次に、上記のマップに基づいて算出される目標とするヨー角速度ゲインｋを実現するための制御方法について説明する。
目標とするヨー角速度ゲインｋは、ハンドルと前輪の実舵角を転舵する機構との間に設けたステアリングギヤ比可変部９４の特性を、車速ｖに応じてアクティブに変更することにより実現される。前輪の実舵角δｆとヨー角速度ｒとの間には、車両運動の動特性を無視すると、下記（２８）式で表される関係が成立している。
ただし、Ｃｆは、予め定められた前輪コーナリングパワーである。ハンドル角δｓｗと前輪実舵角δｆとの間のステアリングギヤ比をｇｓｗとすると、下記（２９）式の関係が得られる。
上記（２８）式、（２９）式により、上記図７に示すマップから算出されるヨー角速度ゲインｋを実現するためのステアリングギヤ比ｇｓｗは、以下の（３０）式で表される。
ギヤ比算出部７４は、上記（３０）式に従って、ヨーゲイン算出部７２によって算出された目標とするヨー角速度ゲインｋと、車速センサ１２によって検出された車速ｖとに基づいて、ステアリングギヤ比ｇｓｗを算出する。
ギヤ比制御部７６は、算出されたステアリングギヤ比ｇｓｗに変更するようにギヤ比指令信号をステアリングギヤ比可変部９４へ出力して、ステアリングギヤ比ｇｓｗを制御する。ギア比制御部が制御手段の一例である。
＜本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置のマーカ提示処理の動作＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置１００のマーカ提示処理の動作について説明する。まず、到達予測点提示装置１００を搭載した車両の走行中に、撮像装置１０、車速センサ１２、及び舵角センサ１４から、自車両の前方画像、自車両の車速ｖ、及び自車両の前輪実舵角δｆを受け付けると、到達予測点提示装置１００によって、図８に示すマーカ提示処理ルーチンが実行される。
まず、ステップＳ１００では、受け付けた車速ｖと前輪実舵角δｆとに基づいて、上記（２１）式に従って、車体スリップ角βを算出する。
次に、ステップＳ１０４では、受け付けた前方画像から画像認識処理により目標コースを認識し、目標コース上であって、かつ、予め設定された前方注視時間Ｔｇａｚｅと車速ｖとの積で得られる前方注視距離前方にある点を、前方注視時間後Ｔｇａｚｅの目標到達点として検出する。
次に、ステップＳ１０６では、ステップＳ１００において取得した車体スリップ角β、ステップＳ１０４において取得した目標到達点の位置に基づいて、自車両の進行方向と前方注視時間Ｔｇａｚｅ後の目標到達点の方向との偏角θｇａｚｅを検出する。
次に、ステップＳ１１２では、ステップＳ１０４において取得した前方注視時間後の目標到達点に基づいて、マーカ提示位置を算出し、出力装置９２にマーカ提示指示を出力する。
次に、ステップＳ１１４では、ステップＳ１０６において取得した自車両の進行方向と前方注視時間後の目標到達点の方向との偏角θｇａｚｅに基づいて、むだ時間後のヨー角速度の目標値ｒ０を算出する。
次に、ステップＳ１１６では、上記（２７）式に従って、ステップＳ１１４において取得したむだ時間後のヨー角速度の目標値ｒ０を実現するための前輪実舵角δｆを算出し、むだ時間後の時刻を指定時刻として設定して、算出した前輪実舵角δｆをメモリに記憶する。そして、撮像装置１０、車速センサ１２、及び舵角センサとから、自車両の前方画像と、自車両の車速ｖと、自車両の前輪実舵角δｆとを新たに受け付け、ステップＳ１００へ移行する。
そして、出力装置９２によって、以下の処理を実行する。
まず、マーカ提示位置算出部３６から入力される、マーカを提示する自車両のウインドシールド上の位置を特定する。そして、特定された位置にマーカを提示する。
上記の処理が繰り返し実行されることにより、繰り返し算出したマーカ提示位置にマーカを提示しつづけることができる。
また、演算部２０では、操舵制御部４０によって、以下の処理を実行する。
まず、メモリから現在時刻が指定事項として設定された前輪実舵角δｆを読みだして、前輪実舵角δｆを実現するための操舵アシストトルクを算出し、操舵装置９０の電動パワーステアリング装置におけるアシストトルクに加算して設定するように操舵装置９０を制御する。
上記の処理が繰り返し実行されることにより、繰り返し算出されたむだ時間後のヨー角速度の目標値ｒ０が各々実現される。
＜本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置のギヤ比調整処理の動作＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置１００のギヤ比調整処理の動作について説明する。まず、到達予測点提示装置１００を搭載した車両の走行中に、車速センサ１２から、自車両の車速を受け付けると、到達予測点提示装置１００によって、図９に示すギヤ比調整処理ルーチンが実行される。
まず、ステップＳ１０００では、受け付けた自車両の車速ｖと、マップ記憶部７０に記憶されているマップに従って、受け付けた自車両の車速ｖからヨー角速度ゲインｋの目標値を算出する。
次に、ステップＳ１００２では、受け付けた自車両の車速ｖと、ステップＳ１０００において取得したヨー角速度ゲインｋの目標値とから、上記（３０）式に従って、ヨー角速度ゲインｋの目標値を実現するためのステアリングギヤ比ｇｓｗを算出する。
次に、ステップＳ１００４では、ステップＳ１００２において取得したステアリングギヤ比ｇｓｗに変更するようにギヤ比指令信号をステアリングギヤ比可変部９４に出力して、ステアリングギヤ比ｇｓｗを制御し、車速センサ１２から新たに自車両の車速ｖを受け付けて、ステップＳ１０００へ移行する。
上記の処理が繰り返し実行されることにより、繰り返し算出されたヨー角速度ゲインｋの目標値が次々実現される。
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係る到達予測点提示装置によれば、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に車両が到達する地点を前輪実舵角と車速とに基づいて予測し、予測された到達する地点を示すマーカを、車両のウインドシールド上の位置に提示することによりドライバに到達予測点を精度よく提示することができる。
また、提示された到達予測点とハンドルの方向との双方からドライバは、一定時間（注視時間）後の車両到達点を認知することが可能となり、また、提示された到達予測点は、ドライバの視線を誘導する効果もあり、個人差の大きな注視時間を理想状態にコントロールすることができる。そして、ドライバの注視時間を一定値にコントロールすることで、ドライバが運転する場合の車両運動を運転支援システムが制御によって達成する車両運動と一致させることが可能となり、運転支援システムからドライバへのスムースな権限移譲が可能となる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、第１の実施の形態においては、舵角センサを用いて自車両の前輪実舵角を検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、自車両のハンドル角をセンサにより検出するようにしてもよい。この場合には、当該ハンドル角とステアリングギヤ比との積を前輪実舵角として算出するようにすればよい。
また、第１の実施の形態においては、ドライバの視線位置を固定とする場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ等により、ドライバの視線位置を取得してもよい。
次に、第２の実施の形態に係る到達予測点提示装置について説明する。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。
第２の実施の形態では、ギヤ比調整部において、ヨー角速度の目標値を算出して、ヨー角速度の目標値を実現するようにステアリングギヤ比を制御している点が、第１の実施の形態と主に異なっている。
＜本発明の第２の実施の形態に係る到達予測点提示装置の構成＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る到達予測点提示装置２００の構成について説明する。図１０に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る到達予測点提示装置２００は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述するギヤ比制御処理ルーチン及びマーカ提示処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この到達予測点提示装置２００は、機能的には図１０に示すように撮像装置１０と、車速センサ１２と、舵角センサ１４と、ハンドル角センサ２１６と、演算部２２０と、操舵装置９０と、出力装置９２と、ステアリングギヤ比可変部９４とを備えている。
ハンドル角センサ２１６は、自車両のハンドル角δｓｗを検出する。
演算部２２０は、マーカ提示部３０と、ギヤ比調整部２６０とを含んで構成されている。
ギヤ比調整部２６０は、車速センサ１２において検出される自車両の車速ｖと、ハンドル角センサ２１６において検出される自車両のハンドル角δｓｗとに基づいて、自車両のステアリングギヤ比ｇｓｗを制御する。また、ギヤ比調整部２６０は、マップ記憶部７０と、ヨーレート算出部２７２と、ギヤ比算出部２７４と、ギヤ比制御部７６と、を含んでいる。
ヨーレート算出部２７２は、車速センサ１２において検出される自車両の車速ｖに対応するヨー角速度ゲインを、マップ記憶部７０に記憶されたマップに従って算出し、算出したヨー角速度ゲインと、ハンドル角センサ２１６によって検出したハンドル角とに基づいて、ヨー角速度の目標値を算出する。ヨーレート算出部が、ヨー角速度算出手段の一例である。
ギヤ比算出部２７４は、ヨーレート算出部２７２によって算出された目標とするヨー角速度ｒと、車速センサ１２によって検出された車速ｖとに基づいて、上記（２８）式に従って、目標とするヨー角速度ｒを実現する前輪実舵角δｆを算出し、算出された前輪実舵角δｆと、ハンドル角センサ２１６によって検出されたハンドル角δｓｗとに基づいて、上記（２９）式に従って、ステアリングギヤ比ｇｓｗを算出する。
＜本発明の第２の実施の形態に係る到達予測点提示装置のギヤ比調整処理の動作＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る到達予測点提示装置２００のギヤ比調整処理の動作について説明する。まず、車速センサ１２より検出された車速ｖ及びハンドル角センサ２１６により検出されたハンドル角δｓｗの各々を取得する。そして、マップ記憶部７０に記憶されているマップに従って、上記で取得した車速ｖ及びハンドル角δｓｗからヨー角速度ｒの目標値を算出する。
次に、上記で取得した車速ｖと上記で算出されたヨー角速度ｒの目標値とから、上記（２８）式及び上記（２９）式に従って、ヨー角速度の目標値を実現するためのステアリングギヤ比ｇｓｗを算出する。そして、上記で算出されたステアリングギヤ比ｇｓｗに変更するようにギヤ比指令信号をステアリングギヤ比可変部９４に出力して、ステアリングギヤ比ｇｓｗを制御し、最初の処理へ戻る。
上記の処理が繰り返し実行されることにより、繰り返し算出されたヨー角速度ｒの目標値が各々実現される。
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る到達予測点提示装置によれば、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に車両が到達する地点をハンドル角と車速とに基づいて予測し、予測された到達する地点を示すマーカを、車両のウインドシールド上の位置に提示することによりドライバに到達予測点を精度よく提示することができる。
次に、第３の実施の形態に係る到達予測点提示装置について説明する。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。
第３の実施の形態では、ハンドルに加えられたトルクセンサによりドライバによる修正操舵を判定し、修正操舵に応じたマーカ提示を行っている点が、第１の実施の形態と主に異なっている。
＜本発明の第３の実施の形態に係る到達予測点提示装置の構成＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る到達予測点提示装置３００の構成について説明する。図１１に示すように、本発明の実施の形態に係る到達予測点提示装置３００は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述するギヤ比制御処理ルーチン及びマーカ提示処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この到達予測点提示装置３００は、機能的には図１１に示すように撮像装置１０と、車速センサ１２と、舵角センサ１４と、トルクセンサ３１８と、演算部３２０と、操舵装置９０と、出力装置９２と、ステアリングギヤ比可変部９４とを備えている。
トルクセンサ３１８は、自車両のハンドルに加えられるトルクを検出する。
演算部２０は、マーカ提示部３３０と、ギヤ比調整部６０とを含んで構成されている。
マーカ提示部３３０は、撮像装置１０から入力される自車両の前方の画像と、車速センサ１２から入力される自車両の車速ｖと、舵角センサ１４から入力される自車両の前輪実舵角δｆと、トルクセンサ３１８から入力されるトルクと、に基づいて、前方注視時間後の目標到達点を示すマーカを自車両のウインドシールド上に重畳し、また、当該目標到達点に移動するように自車両を制御する。また、マーカ提示部３３０は、画像入力部３２と、トルク判定部３３３と、目標到達点偏角検出部３４と、マーカ提示位置算出部３３６と、目標ヨー角速度算出部３８と、操舵制御部３４０と、を含んでいる。
トルク判定部３３３は、トルクセンサ３１８において検出されたトルクに基づいて、ドライバが積極的な修正操舵を行ったか否かを判定する。ここで、ドライバが積極的な修正操舵を行ったか否かは、ハンドルに加えられたトルクによって判定することができる。すなわち、人間は意思をもってハンドル操舵を行う特性には、閾値が存在しており、この閾値を超えたトルクが加わったことで積極的な修正操舵が行われたと判定することができる。具体的には、トルクセンサ３１８において検出したトルクが、予め定めた閾値を超えたか否かによって、ドライバが積極的な修正操舵を行ったか否かを判定する。第３の実施の形態においては、例えば、閾値を１〜１．５Ｎｍに設定して、この閾値を超えた場合に修正操舵が行われたと判定する。
マーカ提示位置算出部３３６は、トルク判定部３３３において、ドライバが積極的な修正操舵を行っていないと判定した場合には、目標到達点に基づいて、上記第１の実施の形態で説明したマーカ提示位置算出部３６と同様に、自車両のウインドシールド上のマーカを提示する位置を決定し、出力装置９２に出力する。
また、マーカ提示位置算出部３３６は、トルク判定部３３３において、ドライバが積極的な修正操舵を行っていると判定した場合には、自車両のヨー角速度ｒを算出し、算出したヨー角速度ｒに基づいて、自車両のウインドシールド上のマーカを提示する位置を決定する。下記（３３）式〜下記（３５）式に基づいて自車両の現在の位置を基準として前方注視時間後における自車両の位置を予測し、予測された前方注視時間後の自車両の位置と、予め定められたドライバの視点位置と、予め定められた自車両のウインドシールドの位置座標とに基づいて、ドライバの視点位置であるアイポントと、到達予測点とを結ぶ線分とウインドシールドの平面との交点をマーカ提示位置として決定し、出力装置９２に出力する。
操舵制御部３４０は、トルク判定部３３３において、ドライバが積極的な修正操舵を行っていないと判定した場合には、上記第１の実施の形態で説明した操舵制御部４０と同様に、むだ時間後の前輪実舵角を算出し、メモリ（図示省略）に記憶し、むだ時間を経過すると、メモリから対応する前輪実舵角δｆを読み込むと共に、読み込んだ前輪実舵角δｆに基づいて、読み込んだ前輪実舵角δｆを得るために必要な操舵アシストトルクを算出し、操舵装置９０の電動パワーステアリング装置におけるアシストトルクに、算出した操舵アシストトルクを加算するように設定する。
また、操舵制御部３４０は、トルク判定部３３３において、ドライバが積極的な修正操舵を行っていると判定した場合には、操舵装置９０を制御しない。
＜本発明の第３の実施の形態に係る到達予測点提示装置のマーカ提示処理の動作＞
次に、本発明の第３の実施の形態に係る到達予測点提示装置３００のマーカ提示処理の動作について説明する。まず、到達予測点提示装置３００を搭載した車両の走行中に、撮像装置１０、車速センサ１２、舵角センサ１４、及びトルクセンサ３１８から、自車両の前方画像、自車両の車速ｖ、自車両の前輪実舵角δｆ、及び自車両のハンドルに加えられるトルクを受け付けると、到達予測点提示装置３００によって、図１２及び図１３に示すマーカ提示処理ルーチンが実行される。
まず、ステップＳ３００では、トルクセンサ３１８から受け付けた自車両のハンドルに加えられるトルクに基づいて、ドライバが積極的な修正操舵を行っているか否かを判定する。ドライバが積極的な修正操舵を行っている場合には、ステップＳ３０２へ移行し、ドライバが積極的な修正操舵を行っていない場合には、ステップＳ１００へ移行し、ステップＳ１００〜ステップＳ１１６の処理を行い、新たに撮像装置１０、車速センサ１２、舵角センサ１４、及びトルクセンサ３１８とから、自車両の前方画像と、自車両の車速ｖと、自車両の前輪実舵角δｆと、自車両のハンドルに加えられるトルクとを受け付けステップＳ３００へ移行する。
次に、ステップＳ３０２では、受け付けた自車両の車速ｖと、自車両の前輪実舵角δｆとに基づいて、ヨー角速度ｒを算出する。
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０２において取得したヨー角速度ｒに基づいて、下記（３３）式〜下記（３５）式に従って、前方注視時間後の自車両の位置を予測する。
次に、ステップＳ３０６では、ステップＳ３０４において取得した前方注視時間後の自車両の位置と、自車両のウインドシールドの位置座標とに基づいて、マーカ提示位置を算出し、出力装置９２にマーカ提示指示を出力し、新たに撮像装置１０、車速センサ１２、舵角センサ１４、及びトルクセンサ３１８とから、自車両の前方画像と、自車両の車速ｖと、自車両の前輪実舵角δｆと、自車両のハンドルに加えられるトルクと、を受け付けステップＳ３００へ移行する。
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態に係る到達予測点提示装置によれば、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に車両が到達する地点をハンドル角と車速とに基づいて予測し、予測された到達する地点を示すマーカを、車両のウインドシールド上の位置に提示することによりドライバに到達予測点を精度よく提示することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、第３の実施の形態においては、ドライバが積極的な修正操舵を行っていると判定した場合には、ヨー角速度ｒを算出し、算出されたヨー角速度ｒに基づいて、到達予測点を算出する場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、修正操舵角に基づいて修正されるヨー角を算出し、このヨー角分だけ目標到達点を修正してもよい。
次に、第４の実施の形態に係る到達予測点提示装置について説明する。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。
第４の実施の形態では、一定時間内のハンドル角δｓｗの変化量に基づいて、到達予測点をマーカにより表示するか否かを決定する点が、第１の実施の形態と主に異なっている。
＜本発明の第４の実施の形態に係る到達予測点提示装置の構成＞
次に、本発明の第４の実施の形態に係る到達予測点提示装置４００の構成について説明する。図１４に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る到達予測点提示装置４００は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述するギヤ比制御処理ルーチン及びマーカ提示処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この到達予測点提示装置４００は、機能的には図１４に示すように撮像装置１０と、車速センサ１２と、舵角センサ１４と、ハンドル角センサ４１９と、演算部４２０と、操舵装置９０と、出力装置４９２と、ステアリングギヤ比可変部９４とを備えている。
ハンドル角センサ４１９は、自車両のハンドル角δｓｗを検出する。
演算部２０は、マーカ提示部４３０と、ギヤ比調整部６０とを含んで構成されている。
マーカ提示部４３０は、撮像装置１０から入力される自車両の前方の画像と、車速センサ１２から入力される自車両の車速ｖと、舵角センサ１４から入力される自車両の前輪実舵角δｆと、ハンドル角センサ４１９から入力されるハンドル角δｓｗと、に基づいて、前方注視時間後の目標到達点を示すマーカを自車両のウインドシールド上に重畳し、また、当該目標到達点に移動するように自車両を制御する。また、マーカ提示部４３０は、画像入力部３２と、目標到達点偏角検出部３４と、ハンドル角変化量判定部４３５と、マーカ提示位置算出部４３６と、目標ヨー角速度算出部３８と、操舵制御部４０と、を含んでいる。
ハンドル角変化量判定部４３５は、ハンドル角センサ４１９において検出されるハンドル角δｓｗの変化量が、一定期間内（むだ時間内）において予め定められた基準値を超えているか否かを判定する。そして、ハンドル角δｓｗの変化量が、一定期間内において予め定められた基準値を超えている場合には、マーカを提示しない指示をマーカ提示位置算出部４３６に出力し、ハンドル角δｓｗの変化量が、一定期間内において予め定められた基準値を超えていない場合には、マーカを提示する指示をマーカ提示位置算出部４３６に出力する。
マーカ提示位置算出部４３６は、ハンドル角変化量判定部４３５によってハンドル角δｓｗの変化量が、一定期間内において予め定められた基準値を超えていないと判定された場合には、目標到達点偏角検出部３４において検出されたθｇａｚｅに基づいて、上記第１の実施の形態で説明したマーカ提示位置算出部３６と同様に、自車両のウインドシールド上のマーカを提示する位置を決定し、出力装置４９２に出力する。
また、マーカ提示位置算出部４３６は、ハンドル角変化量判定部４３５によってハンドル角δｓｗの変化量が、一定期間内において予め定められた基準値を超えていると判定された場合、出力装置４９２にマーカを出力しない指示を出力する。
＜本発明の第４の実施の形態に係る到達予測点提示装置のマーカ提示処理の動作＞
次に、本発明の第４の実施の形態に係る到達予測点提示装置４００のマーカ提示処理の動作について説明する。まず、到達予測点提示装置４００を搭載した車両の走行中に、撮像装置１０、車速センサ１２、舵角センサ１４、及びハンドル角センサ４１９とから、自車両の前方画像と、自車両の車速ｖと、自車両の前輪実舵角δｆと、自車両のハンドル角δｓｗとを受け付けると、到達予測点提示装置４００によって、図１５に示すマーカ提示処理ルーチンが実行される。
ステップＳ４００では、ハンドル角センサ４１９から受け付けた自車両のハンドル角δｓｗに基づいて、一定期間内のハンドル角δｓｗの変化量が予め定められた基準値以下か否かを判定する。一定期間内のハンドル角δｓｗの変化量が予め定められた基準値よりも大きい場合には、ステップＳ１１４へ移行する。また、一定期間内のハンドル角δｓｗの変化量が予め定められた閾値以下である場合には、ステップＳ１１２へ移行する。
以上説明したように、本発明の第４の実施の形態に係る到達予測点提示装置によれば、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に車両が到達する地点をハンドル角δｓｗと車速ｖとに基づいて予測し、予測された到達する地点を示すマーカを、車両のウインドシールド上の位置に提示することによりドライバに到達予測点を精度よく提示することができる。
また、車両運動の動特性やドライバモデル内のむだ時間等を無視して導出した関係式は、速いハンドル操舵に対しては成立せず、本来の到達予測点から外れた点を指し示すこともあるため、車両運動やドライバモデルのむだ時間に相当する一定時間内のハンドル変化量が一定値以下である場合のみ到達予測点を提示することから、外れた点を指し示すことを防止することができる。
次に、第５の実施の形態に係る到達予測点提示装置について説明する。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。
第５の実施の形態では、ステアリングギヤ比ｇｓｗが一定である点が、第１の実施の形態と主に異なっている。
＜本発明の第５の実施の形態に係る到達予測点提示装置の構成＞
次に、本発明の第５の実施の形態に係る到達予測点提示装置５００の構成について説明する。図１６に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る到達予測点提示装置５００は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述するギヤ比制御処理ルーチン及びマーカ提示処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この到達予測点提示装置５００は、機能的には図１６に示すように撮像装置１０と、車速センサ１２と、舵角センサ１４と、演算部５２０と、操舵装置９０と、出力装置９２と、を備えている。
演算部５２０は、マーカ提示部３０を備えている。演算部５２０は、ステアリングギヤ比可変部に対する制御を行わない。
以上説明したように、本発明の第５の実施の形態に係る到達予測点提示装置によれば、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に車両が到達する地点をハンドル角と車速とに基づいて予測し、予測された到達する地点を示すマーカを、車両のウインドシールド上の位置に提示することによりドライバに到達予測点を精度よく提示することができる。
次に、第６の実施の形態に係る到達予測点提示装置について説明する。なお、第６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。
第６の実施の形態では、ＧＰＳ情報を用いて目標到達点を決定している点が、第１の実施の形態と主に異なっている。
＜本発明の第６の実施の形態に係る到達予測点提示装置の構成＞
次に、本発明の第６の実施の形態に係る到達予測点提示装置６００の構成について説明する。図１７に示すように、本発明の第６の実施の形態に係る到達予測点提示装置６００は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、後述するギヤ比制御処理ルーチン及びマーカ提示処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したＲＯＭと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この到達予測点提示装置６００は、機能的には図１７に示すようにＧＰＳ６１１と、車速センサ１２と、舵角センサ１４と、演算部６２０と、操舵装置９０と、出力装置９２と、ステアリングギヤ比可変部９４とを備えている。
ＧＰＳ６１１は、自車両の位置情報を検出する。
演算部６２０は、マーカ提示部６３０と、ギヤ比調整部６０とを備えている。
マーカ提示部６３０は、ＧＰＳから入力される自車両の位置情報と、車速センサ１２から入力される自車両の車速ｖと、舵角センサ１４から入力される自車両の前輪実舵角δｆとに基づいて、前方注視時間後の目標到達点を示すマーカを自車両のウインドシールド上に重畳し、また、当該目標到達点に移動するように自車両を制御する。また、マーカ提示部６３０は、目標到達点偏角検出部６３４と、マーカ提示位置算出部３６と、目標ヨー角速度算出部３８と、操舵制御部４０と、を含んでいる。
目標到達点偏角検出部６３４は、ＧＰＳにおいて検出された自車両の位置情報と、車速センサ１２において検出された自車両の車速ｖと、舵角センサ１４において検出された前輪実舵角δｆとに基づいて、自車両の進行方向と前方注視時間後の目標到達点の方向との偏角θｇａｚｅを検出する。具体的には、まず、目標到達点偏角検出部６３４は、車速センサ１２において検出された車速ｖ、及び舵角センサ１４において検出された前輪実舵角δｆとに基づいて、上記（２１）式に従って、車体スリップ角βを算出する。次に、車速センサ１２において検出された自車両の車速ｖと、舵角センサ１４において検出された前輪実舵角δｆとに基づいて、上記（２２）式に従って、ヨー角速度ｒを算出する。次に、車速センサ１２において検出された自車両の車速ｖと、算出されたヨー角速度ｒとに基づいて、下記（３３）式〜下記（３５）式に従って、自車両の現在の位置を基準として、前方注視時間後における自車両の位置を予測し、予測された前方注視時間後における自車両の位置に基づいて、前方注視時間後の目標到達点の方向との偏角θｇａｚｅを求める。
ただし、Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ）は、時刻ｔにおける前後位置及び横位置であり、θ（ｔ）は時刻ｔにおけるヨー角である。
＜本発明の第６の実施の形態に係る到達予測点提示装置のマーカ提示処理の動作＞
次に、本発明の第６の実施の形態に係る到達予測点提示装置６００のマーカ提示処理の動作について説明する。まず、到達予測点提示装置６００を搭載した車両の走行中に、ＧＰＳ６１１、車速センサ１２、及び舵角センサ１４とから、自車両の位置情報と、自車両の車速ｖと、自車両の前輪実舵角δｆとを受け付けると、到達予測点提示装置１００によって、図１８に示すマーカ提示処理ルーチンが実行される。
ステップＳ６００では、受け付けた車速ｖと前輪実舵角δｆとに基づいて、上記（２２）式に従って、ヨー角速度ｒを算出する。
ステップＳ６０２では、受け付けた自車両の位置情報と、ステップＳ６００において取得したヨー角速度ｒとに基づいて、上記（３３）式〜上記（３５）式に従って、目標到達点を検出する。
ステップＳ６０４では、ステップＳ６０２において取得した目標到達点に基づいて、目標到達点の方向との偏角θｇａｚｅを検出する。
ステップＳ１１６では、上記（２７）式に従って、ステップＳ１１４において取得したむだ時間後τのヨー角速度ｒの目標値を実現するための前輪実舵角δｆを算出し、むだ時間後の時刻を指定時刻として設定して、算出した前輪実舵角δｆをメモリに記憶して、ＧＰＳ６１１、車速センサ１２、及び舵角センサから、自車両の位置情報、自車両の車速ｖ、自車両の前輪実舵角δｆを新たに受け付け、ステップＳ１００へ移行する。
以上説明したように、本発明の第６の実施の形態に係る到達予測点提示装置によれば、経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に車両が到達する地点をハンドル角と車速とに基づいて予測し、予測された到達する地点を示すマーカを、車両のウインドシールド上の位置に提示することによりドライバに到達予測点を精度よく提示することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
本願明細書中において、プログラムが予めインストールされている実施形態として説明したが、当該プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能であるし、ネットワークを介して提供することも可能である。
１ ハンドル
２ 回動軸
３ 出力軸
４ ピニオン
５ ラック軸
１０ 撮像装置
１２ 車速センサ
１４ 舵角センサ
２０ 演算部
３０ マーカ提示部
３２ 画像入力部
３４ 目標到達点偏角検出部
３６ マーカ提示位置算出部
３８ 目標ヨー角速度算出部
４０ 操舵制御部
６０ ギヤ比調整部
７０ マップ記憶部
７２ ヨーゲイン算出部
７４ ギヤ比算出部
７６ ギヤ比制御部
９０ 操舵装置
９２ 出力装置
９４ ステアリングギヤ比可変部
１００ 到達予測点提示装置
２００ 到達予測点提示装置
２１６ ハンドル角センサ
２２０ 演算部
２６０ ギヤ比調整部
２７２ ヨーレート算出部
２７４ ギヤ比算出部
３００ 到達予測点提示装置
３１８ トルクセンサ
３２０ 演算部
３３０ マーカ提示部
３３３ トルク判定部
３３６ マーカ提示位置算出部
３４０ 操舵制御部
４００ 到達予測点提示装置
４１９ ハンドル角センサ
４２０ 演算部
４３０ マーカ提示部
４３５ ハンドル角変化量判定部
４３６ マーカ提示位置算出部
４９２ 出力装置
５００ 到達予測点提示装置
５２０ 演算部
６００ 到達予測点提示装置
６２０ 演算部
６３０ マーカ提示部
６３４ 目標到達点偏角検出部

Claims (11)

  1. 経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する目標地点を目標コースに基づいて予測する到達地点予測手段と、
    前記到達地点予測手段により予測された前記到達する目標地点を示すマーカを、前記車両のウインドシールド上の位置に提示する提示手段と、
    を含む、到達予測点提示装置。
  2. 前記提示手段は、ハンドル角からヨー角速度までの動特性に対応する一定時間内の前記ハンドル角の変化が基準値以下となった場合のみ前記マーカを提示する請求項１記載の到達予測点提示装置。
  3. 前記提示手段は、前記ドライバの視点から見た、ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する目標地点の方向と、前記ドライバの視点から見た、ハンドルの基準位置の方向とを一致させるようにハンドル角と車両に発生するヨー角速度との関係を実現する運転支援中の車両において、前記ウインドシールド上の位置に前記マーカを提示する請求項１又は２記載の到達予測点提示装置。
  4. 前記ドライバの視点から見た、ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する目標地点の方向と、前記ドライバの視点から見た、ハンドルの基準位置の方向とを一致させるようにハンドル角と車両に発生するヨー角速度との関係を実現する制御手段を更に含む請求項１〜３の何れか１項記載の到達予測点提示装置。
  5. 前記制御手段は、車両のステアリングギヤ比によって前記ハンドル角とヨー角速度との関係を実現する請求項４記載の到達予測点提示装置。
  6. 前記制御手段は、前記ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する目標地点の方向と、前記ハンドルの基準位置の方向とに基づいて計算された、前記ハンドル角と車両に発生するヨー角速度との関係を実現するように車両のステアリングギヤ比を制御する請求項４又は請求項５項記載の到達予測点提示装置。
  7. 前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
    前記車速検出手段によって検出された車速、及び前記ハンドル角と前記ヨー角速度との関係を実現するように予め定められた前記車速とヨー角速度ゲインとの関係に基づいて、ヨー角速度ゲインを算出するヨー角速度ゲイン算出手段と、を更に含み、
    前記制御手段は、前記ヨー角速度ゲイン算出手段によって算出されたヨー角速度ゲインを実現するように、ステアリングギヤ比を制御する請求項４〜請求項６の何れか１項記載の到達予測点提示装置。
  8. 前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
    前記ハンドル角を検出する舵角検出手段と、
    前記車速検出手段によって検出された車速、前記舵角検出手段によって検出された前記ハンドル角、及び前記ハンドル角と前記ヨー角速度との関係に基づいて、目標ヨー角速度を算出するヨー角速度算出手段と、を更に含み、
    前記制御手段は、前記ヨー角速度算出手段によって算出された目標ヨー角速度を実現するように、ステアリングギヤ比を制御する請求項４〜請求項６の何れか１項記載の到達予測点提示装置。
  9. 前記提示手段は、前記到達地点予測手段により予測された前記到達する目標地点に基づいて、前記到達する目標地点を示すマーカを前記車両のウインドシールド上に提示する位置を算出するマーカ提示位置算出手段を含み、
    前記マーカ提示位置算出手段によって算出された位置に、前記到達する目標地点を示すマーカを提示する請求項１〜請求項８の何れか１項記載の到達予測点提示装置。
  10. 前記前方注視時間を、２．５秒〜３．５秒とした請求項１〜請求項９の何れか１項記載の到達予測点提示装置。
  11. コンピュータを、
    経路に沿って運転支援中の車両において、ドライバの前方注視時間後に前記車両が到達する目標地点を目標コースに基づいて予測する到達地点予測手段、及び
    前記到達地点予測手段により予測された前記到達する目標地点を示すマーカを、前記車両のウインドシールド上の位置に提示する提示手段、
    として機能させるためのプログラム。
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