JP2018012369A - 制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】位置取得部51は、車両の現在位置を取得する。道路取得部53は、車両の走行する道路に関する情報であって、車両の進行方向に沿って延びる道路の形状を表す情報を含む道路情報を取得する。目標曲率部55は、車両の現在位置及び道路情報に基づいて推定された道路の曲率であって、車両の現在位置から道路に沿う方向に予め定められた目標距離離れた位置を表す目標位置における道路の曲率を表す道路曲率を取得する。目標算出部57は、目標位置における車両の舵角を表す目標舵角を、道路曲率を用いて算出する。現舵角部59は、現在位置における車両の舵角を表す現舵角を取得する。駆動制御部62は、車両が目標位置に到達したときに現舵角が目標舵角に一致するように、ステアリングを駆動させる指令値を出力する。
【選択図】図3
Description
[1.第1実施形態]
[1−1.構成]
図1に示す制御システム1は、車両に搭載されるシステムである。以下では、制御システム1が搭載された車両を自車両ともいう。制御システム1は、検出部10と、記録装置20と、操舵実行装置30と、制御装置40と、を備える。
GPS12は、自車両の位置を取得し、制御装置40へ出力する。車速センサ13は、自車両の速度を検出し、その検出結果を制御装置40へ出力する。
測距センサ16は、電波やレーザ光によって自車両の周辺に存在する物体を検出し、自車両からその物体までの距離、自車両を基準とする物体の方位、及び物体の速度を算出する。具体的には、測距センサ16は、ミリ波センサや、レーザレーダや、ライダーであってもよい。
図1に戻り説明を続ける。制御装置40は、CPU41と、RAM、ROM、フラッシュメモリ等の半導体メモリ(以下、メモリ42)と、を有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。
目標設定部50は、GPS12と道路情報21とに基づいて、走行レーンや走行レーンにおける自車両の位置を検出し、その検出結果に基づいて自車両に走行レーン内を走行させるための目標コースを設定する。更に、車速や後述する視認距離等に基づいて、自車両を目標コースに沿って走行させるための制御量を設定する。
道路取得部53は、記録装置20から道路情報21を取得する。道路情報21とは、車両の走行する道路に関する情報であって、自車両の進行方向に沿って延びる道路の形状を表す情報を含む。
操舵制御部60は、図2に示すように、目標設定部50にて設定された目標舵角δref及び現舵角δcurと、車速センサ13によって取得された車速Vと、トルクセンサ15から検出された操舵トルクTsと、に基づいて、最終指令DCを演算する。
なお、操舵制御部60が有する機能の実現は、ソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。
駆動制御部62は、図4に示すように、偏差演算部71と特性決定器72とを備える。偏差演算部71は、目標舵角δrefと現舵角δcurとの偏差を演算して追従指令TCとして出力する。特性決定器72は、偏差演算部71から出力される追従指令TCに予め定められた追従ゲインを付与して、新たな追従指令TCとして加算器64へ出力する。追従ゲインは予め定められた値でありメモリ52に記録されている。
操舵制御部60は、目標設定部50、具体的には目標設定部50における目標曲率部55からの指示に従って、後述するように、GPS12の信頼度が信頼閾値以上である場合に追従指令TCを出力してもよい。また、操舵制御部60は、該信頼度が信頼閾値未満である場合に追従指令TCを出力しない、すなわち0を追従指令TCとして出力してもよい。
モータ駆動回路65は、駆動指令DCに基づいてモータ6へ駆動電圧Vdを印可することによりモータ6に通電し該モータ6を駆動する。
モータ駆動回路65は、駆動指令DCに基づき、駆動指令DCに対応したトルクが操舵軸に付与されるようにモータ6へ駆動電圧Vdを印加する。具体的には、駆動指令DCを目標電流とし、モータ6に流れる通電電流Imが目標電流と一致するように駆動電圧Vdをフィードバック制御することで、操舵軸に対して所望のトルクを発生させる。なお、このようなモータ駆動回路65は、例えば、特開2013−52793号公報等において公知であるため、その詳細についての説明は省略する。
アシスト制御演算部61は、操舵トルクTs、実舵角δreal、操舵角速度、車速V等に基づき、アシスト指令ACを生成する。実舵角δreal、操舵角速度は、モータ回転角、モータ回転角速度であってもよい。具体的には、アシスト制御演算部61は、例えば、操舵トルクTsおよび車速Vに基づき路面反力に応じた伝達感を得るための基本アシスト量を演算し、該基本アシスト量をアシスト指令ACとして生成してもよい。
<目標曲率設定処理>
次に、目標曲率部55が実行する目標曲率設定処理について、図6のフローチャートを用いて説明する。目標曲率設定処理は、予め定められた周期毎に実行されてもよい。また、目標曲率設定処理は、予め定められた距離を走行する毎に実行されてもよい。本実施形態では、図5のフローチャートに示す周期処理を実行することにより、予め定められた距離(以下、走行閾値)を走行する毎に目標曲率設定処理が実行される例について説明する。
目標曲率部55は、S1では初期値の設定を行う。ここでいう初期値の設定とは、経過時間及び進行距離をそれぞれ0に設定することを表す。経過時間とは、自車両が基準位置に位置した時点からの経過時間を表す。CPU41は、本周期処理とは別の処理において経過時間をカウントする。進行距離は、自車両が基準位置から進行した距離を表す。基準位置とは、車両が走行閾値を走行する毎に更新される、車両の現在位置を表す。
目標曲率部55は、S3では進行距離を取得する。目標曲率部55は、例えば、S2で取得した経過時間に車速センサ13から取得した車速Vを乗じた値を進行距離として取得してもよい。
目標曲率部55は、S5では目標曲率設定処理を実行し、処理をS1へ移行させる。また、目標曲率部55は、本ステップでは、GPS12から取得した現在位置を新たな基準位置としてメモリ42に記録する。
次に、目標曲率設定処理について図6に示すフローチャートを用いて説明する。
S15では、目標曲率部55は、車速センサ13から車速Vを取得する。
S20では、環境センサから取得した検出結果(以下、環境値)と環境対応情報とに基づいて、視認度を特定する。視認度とは、車両の運転者による前方の見易さの程度を数値で表したものである。
目標曲率部55は、S40では、GPS12の信頼度を算出し、信頼度が予め定められた信頼閾値以上であるか否かを判断する。ここでいうGPS12の信頼度とは、GPS12の検出結果の確からしさを表す。
目標曲率部55は、S45では、運転者に、視認度に基づく運転支援が中止されることを報知する。目標曲率部55は、例えば、図示しないスピーカに、視認度に基づく運転支援が中止されることを示す音声情報を出力することにより、該報知を実行してもよい。
目標曲率部55は、S55では、記録装置20から道路情報21を取得する。
目標曲率部55は、S70では、道路情報21によって表される道路上における目標位置Prefを特定する。前述のように、目標位置Prefとは、車両の現在位置Pcurから道路に沿う方向に予め定められた目標距離dref離れた位置を表す。ここで特に、目標曲率部55は、図10に示すように視認距離dsを目標距離drefとして用いて、車両の現在位置Pcurから道路に沿う方向に視認距離ds離れた位置を目標位置Prefとする。目標曲率部55は、道路情報21によって表される地図上における該目標位置Prefの座標を特定する。
目標曲率部55は、S90では、目標道路曲率ρrefを目標算出部57へ出力し、本目標曲率設定処理を終了する。
第1実施形態では、制御装置40は次の様に作動する。
(1)現在位置Pcurにおける実舵角δrealが現舵角δcurとして設定される。
(3)目標舵角δrefと実舵角δrealとの偏差を小さくするように補正トルクが出力される。
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1a)制御装置40は、車両においてステアリング2の駆動を制御する。制御装置40は、位置取得部51と、道路取得部53と、目標曲率部55と、目標算出部57と、現舵角部59と、駆動制御部62と、を備える。
[2−1.第1実施形態との相違点]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
次に、本実施形態の目標曲率部55が、第1実施形態の図6に示す処理に代えて実行する目標曲率設定処理について、図11のフローチャートを用いて説明する。図11においては、図6におけるS30の処理に置換してS31の処理を実行する。なお、図11におけるS10〜S25、S40〜S90の処理は、図6における処理と同様であるため、説明を省略する。
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1d)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
第2実施形態では、車速とは現在位置Pcurにおける車両の速度を表していた。但し、これに限定されるものではない。ここでいう車速は、例えば、予め定められた任意の速度であってもよいし、目標位置Prefにおける車両の推定速度であってもよい。
[3−1.第1実施形態との相違点]
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
次に、第3実施形態の舵角算出部58が実行する現舵角算出処理について、図14のフローチャートを用いて説明する。
舵角算出部58は、S120では、道路情報21によって表される道路上における現在位置Pcurを特定する。
舵角算出部58は、S140では、現在道路曲率ρcurを用いて、(2)式に基づいて推奨舵角を算出する。
目標曲率部55は、S150では、算出された推奨舵角を現舵角δcurとして現舵角部59へ出力し、本現舵角算出処理を終了する。
第3実施形態では、制御装置40は次の様に作動する。
(1)道路情報21から取得した道路の曲率ρcurを用いて算出された推奨舵角が、現舵角δcurとして設定される。
(3)目標舵角δrefと現舵角δcurとの偏差を小さくするように補正トルクが出力される。
以上詳述した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1d)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
[4.第4実施形態]
[4−1.第1実施形態との相違点]
第4実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[4−2.構成]
図16に示すように、本施形態の駆動制御部62は、曲率ゲイン部73を更に備えてもよい。
特性決定器72は、曲率ゲイン部73から曲率ゲインを取得する。特性決定器72は、追従ゲインに曲率ゲインを乗じた値を新たな追従ゲインとして、偏差演算部71から出力される追従TCに該追従ゲインを乗じた値を新たな追従指令TCとして出力する。
[4−3.効果]
以上詳述した第4実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1d)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
[5.第5実施形態]
[5−1.第1実施形態との相違点]
第5実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
[5−2.構成]
図18に示すように、第5実施形態の駆動制御部62は、車速補正部74を更に備えていてもよい。車速補正部74は、車速取得部741と車速ゲイン部742とを備えていてもよい。
車速ゲイン部742は、車速Vと車速ゲイン情報とを取得し、これらに基づいて車速ゲインを設定する。図19に示すように、車速ゲイン情報とは、車速ゲインと車速との対応関係を表す。車速ゲインとは、車速が増加するにつれて値が大きくなるように設定されるゲインを表す。車速ゲイン情報は予めメモリ42に記録されている。
特性決定器72は、車速ゲイン部742から車速ゲインを取得する。特性決定器72は、追従ゲインに車速ゲインを乗じた値を新たな追従ゲインとして、偏差演算部71から出力される追従指令TCに該追従ゲインを乗じた値を新たな追従指令TCとして出力する。
そこで、本実施形態では、駆動制御部62に、追従指令TCを補正するために、車速が増加するにつれて単調増加するよう車速ゲインを設定する車速ゲイン部742を追加した。なお、車速ゲイン情報は、運転者による手感が良好となるよう実験に基づいて設定した。
なお、車速ゲイン情報は、図19に示すように、車速が0から境界速度β未満の範囲においては、車速ゲインが単調減少するように設定されてもよい。具体的には、車速ゲインの最大値を示す車速ゲイン最大値Kmaxから車速ゲインの最小値を示す車速ゲイン最小値Kminまで単調減少するように車速ゲインが設定されてもよい。
以上詳述した第5実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1d)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
これによれば、車速が増加するにつれて値が大きくなるように定めた車速ゲインを乗じた追従指令TCを出力する構成を備えるので、車速が増加した際にも運転者に良好な手感を伝えることができる。
[6−1.第1実施形態との相違点]
第6実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
これに対し、本実施形態では、道路情報21が道路上の任意の位置における曲率を含んでいない点、及び、目標設定部50が道路情報21に基づいて目標位置Prefにおける道路の曲率を算出する曲率算出部54を更に備える点で、第1実施形態と相違する。また、この相違点に基づき、目標曲率部55が、道路情報21ではなく曲率算出部54から目標道路曲率ρrefを取得する点で、第1実施形態と相違する。
本実施形態では、道路情報21には、後述するように、複数の補間点についての座標や接続情報等といった、道路の任意の位置における曲率を算出するための情報が含まれる。
図20に示すように、本実施形態の目標設定部50は、曲率算出部54を更に備えていてもよい。曲率算出部54は、後述する曲率算出処理を実行して、目標道路曲率ρrefを算出する。目標曲率部55は、後述する目標曲率設定処理を実行して、曲率算出部54により算出された仮の道路の曲率ρmapを目標道路曲率ρrefとして取得し、目標算出部57へ出力する。
次に、本実施形態の目標設定部50において、目標曲率部55が実行する目標曲率設定処理と、曲率算出部54が実行する曲率算出処理について説明する。
目標曲率部55が実行する目標曲率設定処理を図21に示すフローチャートを用いて説明する。本実施形態における目標曲率設定処理では、図6に示すフローチャートにおけるS55〜S60、S70が削除され、S75が追加される点が、第1実施形態と相違する。
そして、目標曲率部55は、S90では、該目標道路曲率ρrefを目標算出部57へ出力し、本目標曲率設定処理を終了する。
曲率算出部54が実行する曲率算出処理を図22に示すフローチャートを用いて説明する。
ある補間点Mnに対する相対角θnとは、補間点Mnよりも1つ後方の補間点(以下、後方補間点)Mn-1と該補間点Mnとを通る直線(以下、後方直線)と、補間点Mnよりも1つ前方の補間点(以下、前方補間点)Mn+1と該補間点Mnとを通る直線(以下、前方直線)とがなす角を表す。ここでいう前方とは自車両の進行方向を表す。
つまり、曲率算出部54は、補間点Mnと補間点Mn+1との間に位置する現在対応位置Mcurの相対角θcurを(4)式のように特定する。
曲率算出部54は、S250では、目標対応位置Mrefの相対角θrefを特定する。図23に示すように、目標対応位置Mrefは、補間点Mn+2と補間点Mn+3との間に位置するものとする。
曲率算出部54は、S270では、仮の道路の曲率であって目標対応位置Mrefにおける曲率を仮の道路の曲率ρmapとして算出する。
これにより、目標曲率部55は、メモリ42に記録された仮の道路の曲率ρmapを目標道路曲率ρrefとして取得することができる。
以上詳述した第6実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1a)〜(1d)を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
更に、曲率算出部54は、現在対応位置Mcur、目標対応位置Mref、及び中間特定部により特定された補間点の座標に基づいて、目標対応位置Mrefにおける仮の道路の曲率ρmapを算出してもよい。目標曲率部55は、目標対応位置Mrefにおける仮の道路の曲率ρmapを目標道路曲率ρrefとして取得してもよい。
曲率算出部54は、現在対応位置Mcur、目標対応位置Mref、及び中間特定部により特定された補間点の座標に基づいて、例えば、線形自乗法等を用いて仮の道路を特定し、目標対応位置Mrefにおける仮の道路の曲率ρmapを算出してもよい。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
目標曲率部55は、例えば、検出部10が備える照度センサ17、またはレインセンサ18を環境センサとして使用し、視認度を特定してもよい。
なお、照度センサ17は前照灯スイッチに置換されてもよい。前照灯スイッチは、運転者に操作されることにより、自車両の前照灯の照度を一または複数の段階に設定して前照灯を作動させるスイッチを表す。目標曲率部55は、前照灯スイッチが照度を増加させるよう設定されるにつれて視認度がステップ状に小さい値を表すよう該視認度を設定してもよい。照度センサ17、前照灯スイッチが時間帯環境を検出する環境センサに相当する。
なお、レインセンサ18は、ワイパースイッチに置換されてもよい。ワイパースイッチは、運転者に操作されることにより、ワイパーの単位時間あたりの作動回数を一または複数段階に設定してワイパーを作動させるスイッチを表す。目標曲率部55は、ワイパースイッチが作動回数を増加させるよう設定されるにつれて視認度が小さい値を表すよう該視認度を設定してもよい。レインセンサ18、ワイパースイッチが気象環境を検出する環境センサに相当する。
(7b)上記実施形態では制御システム1はカメラ11を備えない構成であったが、これに限定されるものではない。図26に示すように、制御システム1において、検出部10は、カメラ11を環境センサとして備えていてもよい。
上記実施形態における操舵角が舵角に相当し、目標道路曲率ρrefが道路曲率に相当し、追従指令TCが指令値に相当する。また、目標曲率部55が距離推定部、距離取得部、対応取得部、車速取得部、時間設定部に相当する。また、S35が距離推定部としての処理に相当し、S3が距離取得部としての処理に相当し、S30が対応取得部としての処理に相当し、S15が車速取得部としての処理に相当し、S31が時間設定部としての処理に相当する。
Claims (9)
- 車両においてステアリングの駆動を制御する制御装置(40)であって、
前記車両の現在位置を取得するように構成された位置取得部(51)と、
前記車両の走行する道路に関する情報であって、前記車両の進行方向に沿って延びる道路の形状を表す情報を含む道路情報を取得するように構成された道路取得部(53)と、
前記車両の現在位置及び前記道路情報に基づいて推定された前記道路の曲率であって、前記車両の現在位置から前記道路に沿う方向に予め定められた目標距離離れた位置を表す目標位置における道路の曲率を表す道路曲率を取得するように構成された目標曲率部(55)と、
前記目標位置における前記車両の舵角を表す目標舵角を、前記道路曲率を用いて算出するように構成された目標算出部(57)と、
現在位置における前記車両の舵角を表す現舵角を取得するように構成された現舵角部(59)と、
前記車両が前記目標位置に到達したときに前記現舵角が前記目標舵角に一致するように、前記ステアリングを駆動させる指令値を出力するように構成された駆動制御部(62)と、
を備える制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記車両の運転者による前方の見易さの程度を数値で表した視認度を取得し、前記視認度に基づいて、前記運転者が前方において視認可能な距離を表す視認距離を推定するように構成された距離推定部(55、S35)
を更に備え、
前記目標曲率部は、前記視認距離を前記目標距離として用いるように構成された
制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の制御装置であって、
前記車両が前記現在位置から進行した距離を表す進行距離を取得するように構成された距離取得部(55、S3)を更に備え、
前記駆動制御部は、前記進行距離が増加するにつれて前記現舵角と前記目標舵角との差が減少するように、前記指令値を出力するように構成された
制御装置。 - 請求項2または請求項3に記載の制御装置であって、
前記視認度は、前記車両の前方における見通しが良くなるにつれて値が大きくなる数値であり、
前記視認度と前記視認距離とが、前記視認度の値が大きくなるにつれて前記視認距離の値が単調増加するように設定された距離対応情報、を取得するように構成された対応取得部(55、S30)
を更に備え、
前記距離推定部は、前記取得した視認度と前記距離対応情報とに基づいて、前記取得した視認度に対応する視認距離を前記視認距離として推定するように構成された
制御装置。 - 請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記車両の速度を取得するように構成された車速取得部(55、S15)と、
前記視認度に応じた時間を表す視認時間を前記視認度が増加するにつれて大きい値に設定するように構成された時間設定部(55、S31)と、
を更に備え、
前記距離推定部は、前記車両の速度と前記視認時間との積を前記視認距離として推定するように構成された
制御装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記道路情報は、任意の位置における道路の曲率を含んでおり、
前記道路情報から現在位置における道路の曲率を抽出し、前記抽出した道路の曲率を用いて、前記現在位置での前記車両の推奨舵角を算出するように構成された舵角算出部(58)
を更に備え、
前記現舵角部は、前記推奨舵角を前記現舵角として取得するように構成された
制御装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記道路情報は、少なくとも、前記道路上の位置であって予め定められた距離ごとの位置を表す複数の補間点について、前記補間点の座標と、前記補間点が前記複数の補間点のうちのいずれの他の補間点に接続しているかを表す接続情報と、を含んでおり、
前記補間点を接続して示される道路を仮の道路として、前記現在位置を前記仮の道路上に対応づけた位置を表す現在対応位置と、前記目標位置を前記仮の道路上に対応づけた位置を表す目標対応位置と、の座標を特定するように構成された座標特定部(54、S210、S220)と、
前記仮の道路上における前記現在対応位置から前記目標対応位置までの間に含まれる一又は複数の前記補間点の座標を特定するように構成された中間特定部(54、S230)と、
前記現在対応位置、前記目標対応位置、及び前記中間特定部により特定された補間点の座標に基づいて、前記目標対応位置における仮の道路の曲率を算出するように構成された仮算出部(54、S270)と、
を更に備え、
前記目標曲率部は、前記目標対応位置における前記仮の道路の曲率を前記道路曲率として取得するように構成された
制御装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の制御装置であって、
道路の曲率が増加するにつれて値が小さくなるように前記指令値を増幅するゲインを表す曲率ゲインと前記道路の曲率との対応関係を表す曲率ゲイン情報を取得し、前記道路曲率に対応する曲率ゲインを設定するように構成された曲率ゲイン部(73)
を更に備え、
前記駆動制御部は、前記指令値に前記曲率ゲイン部にて設定された曲率ゲインを乗じた値を新たな指令値として出力するように構成された
制御装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記車両の速度を表す車速を取得するように構成された車速取得部(741)と
前記車速が増加するにつれて値が大きくなるように前記指令値を増幅するゲインを表す車速ゲインと前記車速との対応関係を表す車速ゲイン情報を取得し、前記車速取得部により取得された車速に対応する車速ゲインを設定するように構成された車速ゲイン部(742)
を更に備え、
前記駆動制御部は、前記指令値に前記車速ゲイン部にて設定された車速ゲインを乗じた値を新たな指令値として出力するように構成された
制御装置。
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