JP2018039285A - Traveling control device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自車両が追従走行する目標経路を生成し、該目標経路への追従走行を制御する車両の走行制御装置に関する。 The present invention relates to a travel control device for a vehicle that generates a target route that the host vehicle follows and travels along the target route.
従来、自動車等の車両においては、自車両の走行車線及び自車両前方の先行車両をカメラやレーダ等により検知し、先行車両との車間距離を適正距離に制御すると共に、走行車線内での自車両の位置を制御して、車線中央位置や先行車両の中心位置を軌跡とする目標経路への追従走行を制御する追従走行制御が知られている。この追従走行制御では、自車両の位置が目標経路の制御目標点に一致するように操舵角を制御し、自車両の走行軌跡が目標経路に追従して変化するように制御している。 Conventionally, in a vehicle such as an automobile, the traveling lane of the host vehicle and a preceding vehicle ahead of the host vehicle are detected by a camera, a radar, and the like, and the distance between the preceding vehicle and the preceding vehicle is controlled to an appropriate distance. Follow-up travel control is known in which the position of a vehicle is controlled to control the follow-up travel to a target route whose locus is the center position of the lane or the center position of the preceding vehicle. In this follow-up travel control, the steering angle is controlled so that the position of the host vehicle coincides with the control target point of the target route, and control is performed so that the travel locus of the host vehicle changes following the target route.
例えば、特許文献1には、道路白線が検出できるときには、車線中心線に追従する走行制御を行い、白線が先行車両によって隠れて検出できないときには、先行車両の中心位置に追従する走行制御を行う技術が開示されている。この先行技術では、先行車両への追従走行時に、先行車両が右左折する可能性を地図情報から判断した場合には制御ゲインを弱め、また、先行車両の横変位変化から蛇行を推定して追従制御を弱めることで、自車両の不適正な挙動変化を低減するようにしている。
For example,
しかしながら、車両が走行する実環境には、運転スキルの異なるドライバが混在し、先行車両に追従して走行する場合、先行車両が左右に蛇行するような状況となる場合があり、自車両も蛇行する制御となる虞がある。 However, in the actual environment where the vehicle travels, there are cases where drivers with different driving skills coexist, and when the vehicle follows the preceding vehicle, the preceding vehicle may meander to the left and right. There is a risk of control.
例えば、トラック等のドライバであれは、広い車幅の車両を車線の中に適確におさめるように蛇行なく運転する場合が多いが、一方、軽自動車等の車幅の狭い車両では、車線に対して車幅が余裕があることや、運転スキルが必ずしも高くないドライバが運転する場合があることから、車線内で蛇行する傾向が少なくない。このような状況では、自車両も蛇行する制御となってしまう。 For example, a driver such as a truck often drives a vehicle with a wide vehicle width without meandering so that the vehicle is properly placed in the lane. On the other hand, there is a tendency to meander in the lane because there is a margin in the vehicle width and a driver who does not necessarily have high driving skills may drive. In such a situation, the own vehicle is also controlled to meander.
また、実走行環境においては、白線に追従して走行している状態で、白線を安定的に認識できなくなるような状況になる場合がある。例えば、渋滞等で先行車両と自車両との車間距離が短くなると、白線の形状が安定せず、白線の認識が不安定になって、安定した制御が困難となる場合がある。 Further, in an actual driving environment, there may be a situation where the white line cannot be stably recognized while traveling following the white line. For example, if the inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the host vehicle is shortened due to traffic jams or the like, the shape of the white line may not be stable, the recognition of the white line may become unstable, and stable control may be difficult.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車両の蛇行の影響や走行車線の認識不安定による影響を低減して安定した追従走行制御を実現することのできる車両の走行制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a vehicle travel control device capable of realizing stable follow-up travel control by reducing the effects of meandering of a preceding vehicle and the unstable recognition of a travel lane. The purpose is to do.
本発明の一態様による車両の走行制御装置は、自車両が走行する目標経路を生成し、該目標経路への追従走行を制御する車両の走行制御装置であって、自車両が走行する走行車線の軌跡と、自車両の前方を走行する先行車両の軌跡と、自車両或いは前記先行車両と並行して走行する並走車両の軌跡とのうちの少なくとも2つの軌跡を検出する軌跡検出部と、前記軌跡検出部で検出した各軌跡の経路成分を、各軌跡毎に重みを付けして統合し、統合した統合経路を前記目標経路として出力する経路出力部とを備える。 A travel control device for a vehicle according to an aspect of the present invention is a travel control device for a vehicle that generates a target route on which the host vehicle travels and controls tracking following the target route. A trajectory detector that detects at least two trajectories of the trajectory, a trajectory of a preceding vehicle that travels in front of the host vehicle, and a trajectory of a parallel running vehicle that travels in parallel with the host vehicle or the preceding vehicle; A route output unit that integrates the route components detected by the locus detection unit with weighting for each locus and outputs the integrated integrated route as the target route;
本発明によれば、先行車両の蛇行の影響や走行車線の認識不安定による影響を低減して安定した追従走行制御を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence of the meandering of a preceding vehicle and the influence by the recognition instability of a driving lane can be reduced, and the stable following driving | running | working control is realizable.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。先ず、本発明の実施の第1形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described.
図1において、符号10は、自動車等の車両の走行制御システムであり、車両の自律的な自動運転を含む走行制御を実行する。この走行制御システム10は、走行制御装置100を中心として、外部環境認識装置20、地図情報処理装置30、エンジン制御装置40、変速機制御装置50、ブレーキ制御装置60、操舵制御装置70等が車内ネットワークを形成する通信バス150を介して互いに接続されて構成されている。
In FIG. 1,
外部環境認識装置20は、車載のカメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ等の各種デバイスにより、自車両周囲の外部環境を認識する。本実施の形態においては、外部環境認識装置20として、車載のカメラ1及び画像認識装置2による外部環境の認識を主として説明する。
The external
カメラ1は、本実施の形態においては、同一対象物を異なる視点から撮像する2台のカメラ1a,1bで構成されるステレオカメラであり、CCDやCMOS等の撮像素子を有するシャッタ同期のカメラである。これらのカメラ1a,1bは、例えば、車室内上部のフロントウィンドウ内側のルームミラー近傍に所定の基線長で配置されている。
In this embodiment, the
カメラ1で撮像した左右一対の画像は、画像認識装置2で処理される。画像認識装置2は、ステレオマッチング処理により、左右画像の対応位置の画素ずれ量(視差)を求め、画素ずれ量を輝度データ等に変換して距離画像を生成する。距離画像上の点は、三角測量の原理から、自車両の車幅方向すなわち左右方向をX軸、車高方向をY軸、車長方向すなわち距離方向をZ軸とする実空間上の点に座標変換され、自車両が走行する道路の白線(車線)、障害物、自車両の前方を走行する車両等が3次元的に認識される。
A pair of left and right images captured by the
車線としての道路白線は、画像から白線の候補となる点群を抽出し、その候補点を結ぶ直線や曲線を算出することにより、認識することができる。例えば、画像上に設定された白線検出領域内において、水平方向(車幅方向)に設定した複数の探索ライン上で輝度が所定以上変化するエッジの検出を行って探索ライン毎に1組の白線開始点及び白線終了点を検出し、白線開始点と白線終了点との間の中間の領域を白線候補点として抽出する。 A road white line as a lane can be recognized by extracting a point group that is a candidate for a white line from an image and calculating a straight line or a curve connecting the candidate points. For example, in a white line detection region set on an image, an edge whose luminance changes more than a predetermined value is detected on a plurality of search lines set in the horizontal direction (vehicle width direction), and one set of white lines is set for each search line. A start point and a white line end point are detected, and an intermediate region between the white line start point and the white line end point is extracted as a white line candidate point.
そして、単位時間当たりの車両移動量に基づく白線候補点の空間座標位置の時系列データを処理して左右の白線を近似するモデルを算出し、このモデルにより、白線を認識する。白線の近似モデルとしては、ハフ変換によって求めた直線成分を連結した近似モデルや、2次式等の曲線で近似したモデルを用いることができる。 Then, the time series data of the spatial coordinate position of the white line candidate point based on the vehicle movement amount per unit time is processed to calculate a model that approximates the left and right white lines, and the white line is recognized by this model. As an approximate model of the white line, an approximate model obtained by connecting linear components obtained by the Hough transform, or a model approximated by a curve such as a quadratic equation can be used.
地図情報処理装置30は、地図データベースを備え、GPS衛星等からの信号に基づいて自車両位置を測位し、地図データとの照合を行う。地図データベースには、車両走行の経路案内や車両の現在位置を表示するための地図データと、自動運転を含む運転支援制御を行うための高精細の地図データとが含まれている。
The map
地図情報処理装置30は、自車両位置の測位結果と地図データとの照合に基づく走行経路案内や交通情報を、図示しない表示装置を介してドライバに提示し、また、自車両及び先行車両が走行する道路の曲率、車線幅、路肩幅等の道路形状データや、道路方位角、道路白線種別、レーン数等の走行制御用の地図情報を出力する。
The map
エンジン制御装置40は、エンジン運転状態を検出する各種センサ類からの信号及び通信バス150を介して送信される各種制御情報に基づいて、エンジン(図示せず)の運転状態を制御する。エンジン制御装置40は、例えば、吸入空気量、スロットル開度、エンジン水温、吸気温度、空燃比、クランク角、アクセル開度、その他の車両情報に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御、電子制御スロットル弁の開度制御等を主要とするエンジン制御を実行する。
The
変速機制御装置50は、変速位置や車速等を検出するセンサ類からの信号や通信バス150を介して送信される各種制御情報に基いて、自動変速機(図示せず)に供給する油圧を制御し、予め設定された変速特性に従って自動変速機を制御する。
The
ブレーキ制御装置60は、例えば、ブレーキスイッチ、4輪の車輪速、ハンドル角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、4輪のブレーキ装置(図示せず)をドライバのブレーキ操作とは独立して制御する。また、ブレーキ制御装置60は、各輪のブレーキ力に基づいて各輪のブレーキ液圧を算出して、アンチロック・ブレーキ・システムや横すべり防止制御等を行う。
The
操舵制御装置70は、例えば、車速、ドライバの操舵トルク、ハンドル角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、車両の操舵系に設けた電動パワーステアリングモータ(図示せず)によるアシストトルクを制御する。また、操舵制御装置70は、走行制御装置100からの指示により、自車両の前方を走行する先行車両への追従走行時、先行車両の走行軌跡に追従する操舵量で電動パワーステアリングモータを駆動制御する。
The steering control device 70 controls assist torque by an electric power steering motor (not shown) provided in the vehicle steering system based on, for example, vehicle speed, driver steering torque, steering wheel angle, yaw rate, and other vehicle information. In addition, the steering control device 70 drives and controls the electric power steering motor with a steering amount that follows the traveling locus of the preceding vehicle when traveling following the preceding vehicle traveling in front of the host vehicle according to an instruction from the
次に、走行制御システム10の中心となる走行制御装置100について説明する。走行制御装置100は、外部環境認識装置20による外部環境の認識結果に基づいて、自車両の追従走行の対象となる目標経路を生成し、この目標経路に沿って走行するよう、エンジン制御装置40、変速機制御装置50、ブレーキ制御装置60、及び操舵制御装置70を介した走行制御を実行する。
Next, the
詳細には、走行制御装置100は、道路の白線が安定的に認識される場合、左右白線の中央位置を軌跡とする目標経路に追従するよう制御する。一方、道路の白線が無い或いは白線を認識できず、自車両前方に先行車両を補足している場合には、先行車両の走行軌跡に基づく目標経路に追従するよう制御する。
Specifically, when the white line on the road is stably recognized, the
この場合、先行車両への追従走行制御では、先行車両が蛇行すると、自車両も蛇行する可能性が高くなる。従って、走行制御装置100は、先行車両と並行して走行する車両(並走車両)を検出し、この並走車両の情報を併用して先行車両への追従走行を制御することにより、先行車両の蛇行の影響を低減して安定した追従走行制御を実現する。このため、走行制御装置100は、図1中に示すように、軌跡検出部101、先行車両登録部102、並走車両登録部103、経路出力部104、制御部105を備えている。
In this case, in the follow-up traveling control for the preceding vehicle, if the preceding vehicle meanders, the possibility that the own vehicle also meanders increases. Accordingly, the
尚、本実施の形態においては、並走車両の情報を取り込んで先行車両への追従走行制御を行う例について説明するが、白線への追従走行制御において白線の認識が不安定の場合に、白線情報と並走車両の情報と合わせて追従走行制御を行うことで、同様に、安定した追従走行制御を実現することができる。 In the present embodiment, an example is described in which the information on the parallel running vehicle is taken in and tracking control for the preceding vehicle is performed. However, when the white line recognition is unstable in the tracking control for the white line, the white line By performing the follow-up running control together with the information and the information of the parallel running vehicle, the stable follow-up running control can be similarly realized.
軌跡検出部101は、走行車線としての道路の白線、自車両前方の先行車両、並走車両に目標点を設定し、各目標点の軌跡をそれぞれ検出する。例えば、白線に対する目標点を左右の白線の中央位置に設定し、先行車両や並走車両に対する目標点を先行車両や並走車両の背面領域の幅方向の中央位置に設定し、それぞれの目標点が移動する軌跡を検出する。本実施の形態においては、目標点の軌跡を2次曲線で近似して検出する例について説明する。
The
(a)白線の場合
画像上で検出された白線候補点を目標点として、それぞれ画像座標系に対して、実空間の座標系に写像する。この画像上の白線候補点は、例えば、手前側の約7〜8mから遠方側の100m位までの候補点であり、これらの全ての白線候補点が実空間に写像される。そして、画像上で検出できた白線候補点と、自車両の移動量に基づいて推定した過去の白線データとを合わせ、それぞれの候補点に対する近似曲線を同定することで、走行車線としての白線の軌跡を検出する。
(A) In the case of a white line A white line candidate point detected on an image is used as a target point and is mapped to a coordinate system in real space with respect to each image coordinate system. The white line candidate points on this image are, for example, candidate points from about 7 to 8 m on the near side to about 100 m on the far side, and all these white line candidate points are mapped to the real space. Then, by combining the white line candidate points detected on the image with the past white line data estimated based on the movement amount of the host vehicle, by identifying the approximate curve for each candidate point, the white line as the traveling lane Detect the trajectory.
(b)先行車両、並走車両の場合
先行車両の背面中心の座標を点Pとして、それに対して、以下の(1)〜(4)式に基づき、時々刻々、自車両の移動量分だけ更新していき、先行車両の軌跡点群、並走車両の軌跡点群を作成する。この軌跡点群に対して、近似曲線を同定することで、先行車両の走行軌跡、並走車両の走行軌跡を検出する。
(B) In the case of a preceding vehicle or a parallel running vehicle, the coordinates of the back center of the preceding vehicle are set as a point P. On the other hand, based on the following formulas (1) to (4), only the movement amount of the own vehicle is given every moment. It updates and creates the trajectory point group of the preceding vehicle and the trajectory point group of the parallel running vehicle. By identifying an approximate curve for this locus point group, the traveling locus of the preceding vehicle and the traveling locus of the parallel running vehicle are detected.
具体的には、例えば、カメラ1の撮像画像の1フレーム当たりの自車両の移動量に基づいてフレーム毎に目標となる候補点Pを求め、この候補点Pの点群を近似する曲線を、目標点の軌跡として算出する。詳細には、図2に示す関係から、自車両CRの車速Vと、自車両CRのヨーレートから求まるヨー角θとに基づき、フレームレートΔt(撮像画像が1フレーム更新されるまでの時間)での自車両CR’への移動量Δx,Δzを、以下の(1)式及び(2)式を用いて計算する。
Δx=V・Δt・sinθ …(1)
Δz=V・Δt・cosθ …(2)
Specifically, for example, a target candidate point P is obtained for each frame based on the amount of movement of the host vehicle per frame of the captured image of the
Δx = V · Δt · sin θ (1)
Δz = V · Δt · cos θ (2)
次に、以下の(3)式及び(4)式に示すように、前フレーム以前に検出した車両固定座標系(X,Z)における候補点Pold(Xold,Zold)に対し、自車両の移動量Δx,Δzを減算した後、現在のフレームにおける車両固定座標系(X',Z')への座標変換を行うことにより、現在のフレームにおける候補点Ppre(Xpre,Zpre)の座標を計算する。
Xpre=(Xold-Δx)・cosθ−(Zold-Δz)・sinθ …(3)
Zpre=(Xold-Δx)・sinθ+(Zold-Δz)・cosθ …(4)
Next, as shown in the following equations (3) and (4), the movement of the host vehicle with respect to the candidate point Pold (Xold, Zold) in the vehicle fixed coordinate system (X, Z) detected before the previous frame After subtracting the quantities Δx and Δz, the coordinates of the candidate point Ppre (Xpre, Zpre) in the current frame are calculated by performing coordinate transformation to the vehicle fixed coordinate system (X ′, Z ′) in the current frame. .
Xpre = (Xold−Δx) · cos θ− (Zold−Δz) · sin θ (3)
Zpre = (Xold−Δx) · sin θ + (Zold−Δz) · cos θ (4)
そして、これらの候補点の点群に対して、例えば最小二乗法を適用することにより、以下の(5)式に示すように、候補点の軌跡を2次曲線で表現した経路PHを求める(図3参照)。(5)式において、係数A,B,Cは経路を構成する成分を表し、係数Aは経路の曲率成分、係数Bは自車両に対する経路のヨー角成分(自車両の前後方向軸と経路(接線)との間の角度成分)、係数Cは自車両に対する経路の横方向の位置成分(横位置成分)を示している。
X=A・Z2+B・Z+C …(5)
Then, by applying, for example, the least square method to the point group of these candidate points, a path PH in which the locus of the candidate points is expressed by a quadratic curve is obtained as shown in the following equation (5) ( (See FIG. 3). In the equation (5), coefficients A, B, and C represent components constituting the route, the coefficient A is the curvature component of the route, and the coefficient B is the yaw angle component of the route relative to the host vehicle (the longitudinal axis of the host vehicle and the route ( The angle component between the tangent line) and the coefficient C indicate the position component (lateral position component) in the lateral direction of the route with respect to the host vehicle.
X = A · Z 2 + B · Z + C (5)
(5)式を白線に適用した軌跡は、曲率成分A1、ヨー角成分B1、横位置成分C1を有する以下の(5−1)式の曲線で示すことができる。また、(5)式を先行車両に適用した軌跡は、曲率成分A2、ヨー角成分B2、横位置成分C2を有する以下の(5−2)式の曲線で示することができる。更に、(5)式を並走車両に適用した軌跡は、曲率成分A3、ヨー角成分B3、横位置成分C3を有する以下の(5−3)式の曲線で示すことができる。
X=A1・Z2+B1・Z+C1 …(5−1)
X=A2・Z2+B2・Z+C2 …(5−2)
X=A3・Z2+B3・Z+C3 …(5−3)
A locus obtained by applying the equation (5) to the white line can be represented by a curve of the following equation (5-1) having a curvature component A1, a yaw angle component B1, and a lateral position component C1. Moreover, the locus | trajectory which applied (5) Formula to a preceding vehicle can be shown with the curve of the following (5-2) Formula which has curvature component A2, yaw angle component B2, and lateral position component C2. Furthermore, the trajectory in which the equation (5) is applied to a parallel running vehicle can be represented by the following equation (5-3) curve having a curvature component A3, a yaw angle component B3, and a lateral position component C3.
X = A1 · Z 2 + B1 · Z + C1 (5-1)
X = A2 · Z 2 + B2 · Z + C2 (5-2)
X = A3 · Z 2 + B3 · Z + C3 ... (5-3)
尚、白線による経路は、左右の白線の候補点の中央位置を目標点として、この中央の目標点から上記(5)式を算出するようにしても良いが、より正確には、左右の白線のそれぞれについて(5)式の曲線を算出し、左右の曲線から求められる中央位置の軌跡を経路とする。 In the route by the white line, the center position of the left and right white line candidate points may be used as the target point, and the above equation (5) may be calculated from the center target point. The curve of the formula (5) is calculated for each of the above, and the locus of the center position obtained from the left and right curves is used as the path.
先行車両登録部102は、自車両と同じ経路をたどる車両であって、追従制御可能な動作をしている車両か否かを、以下の(E1−1)〜(E1−3)に示す条件で評価する。そして、(E1−1)〜(E1−3)の条件を全て満たす車両を追従対象の先行車両として登録し、追従走行制御の作動を許可する。逆に、(E1−1)〜(E1−3)の条件を満たさなくなった場合には、その時点で先行車両登録をOFFとする。
The preceding
(E1−1)車両の軌跡の曲率が所定の範囲内に収まっている。
評価対象の車両の軌跡の曲率が道路の曲率等に対して設定範囲内にある場合、自車両と同じ車線内を走行している追従対象の候補とし、設定範囲を超えている場合には、車線から逸脱するような動作をしているものとして先行車両登録をOFFし、追従対象から外す。
(E1-1) The curvature of the trajectory of the vehicle is within a predetermined range.
When the curvature of the trajectory of the vehicle to be evaluated is within the set range with respect to the curvature of the road, etc., as a candidate for the tracking target running in the same lane as the host vehicle, and when exceeding the set range, The preceding vehicle registration is turned off and the vehicle is excluded from the target of tracking as if the vehicle deviates from the lane.
(E1−2)車両の軌跡に対する横位置が所定の範囲内に治まっている。
評価対象の車両の点列の最小二乗法で近似した軌跡に対する横位置の観測値が設定範囲内にあり、観測値のばらつきが大きくない場合には、追従対象の候補とし、横位置の観測値が設定範囲を超えている場合、該当車両が大きく蛇行したり、車線変更しようとしているものとして先行車両登録をOFFし、追従対象から外す。
(E1-2) The lateral position with respect to the trajectory of the vehicle is settled within a predetermined range.
If the observed value of the lateral position with respect to the trajectory approximated by the least-squares method of the point sequence of the vehicle to be evaluated is within the set range, and the variation in the observed value is not large, the observed value of the lateral position is determined as a candidate for the tracking target. If the vehicle exceeds the set range, the preceding vehicle registration is turned off and the vehicle is removed from the tracking target because the vehicle is meandering greatly or is about to change lanes.
(E1−3)車両が方向指示器を作動させていない。
評価対象の車両が方向指示器を作動させていないことを追従対象の候補の条件として、方向指示器を作動させているときには、車線変更等で現在の車線から逸脱するものとして先行車両登録をOFFし、追従対象から外す。
(E1-3) The vehicle is not operating the direction indicator.
When the direction indicator is activated with the evaluation target vehicle not operating the direction indicator as a condition of the tracking target candidate, the preceding vehicle registration is turned off as a departure from the current lane due to a lane change, etc. And remove it from the tracking target.
並走車両登録部103は、先行車両として登録した車両に並走して走行する車両を選定して、並走車両として登録する。並走車両を選定するにあたり、先行車両と異なる方向へ進むことが予測される車両は追従制御の情報を取得する車両としては適切ではない。そこで、以下の(E2−1)〜(E2−3)の条件で評価し、これらの条件を全て満たす車両のみを並走車両として、並走車両登録をONにする。逆に、(E2−1)〜(E2−3)の条件を満たさなくなった時点で、並走車両登録をOFFとする。
The parallel running
(E2−1)車両の軌跡の曲率が所定の範囲内に収まっている。
評価対象の車両の軌跡の曲率が車線の曲率等に対して設定範囲内にある場合は、先行車両と同じ方向に進むものとして並走車両の候補とし、設定範囲を超えている場合、先行車両と異なる方向に進む可能性があるとして、並走車両の候補から外す。
(E2-1) The curvature of the vehicle trajectory is within a predetermined range.
If the curvature of the trajectory of the vehicle to be evaluated is within the set range with respect to the curvature of the lane, etc., it is considered as a candidate for a parallel running vehicle as it proceeds in the same direction as the preceding vehicle. Because it may go in a different direction, it is removed from the candidates for parallel vehicles.
(E2−2)先行車両の軌跡と評価対象の車両の軌跡とが平行である。
図4に示すように、先行車両CR2の軌跡PH2と並走車両の評価を行う車両CR3の軌跡PH3との横位置のオフセット(X座標値の偏差)を、自車両CRに近い距離と遠方の距離との2点で算出する。そして、近距離の横位置オフセットdと遠距離の横位置オフセットd1との差の絶対値|d1−d|が所定の閾値以内である場合、該当車両CR3は、先行車両CR2と平行に進行しているとものとして並走車両の候補とし、閾値を超えている場合、該当車両CR3は先行車両CR2とは異なる方向に進む可能性があるとして、並走車両の候補から外す。
(E2-2) The trajectory of the preceding vehicle and the trajectory of the vehicle to be evaluated are parallel.
As shown in FIG. 4, the lateral position offset (deviation of the X coordinate value) between the trajectory PH2 of the preceding vehicle CR2 and the trajectory PH3 of the vehicle CR3 that evaluates the parallel running vehicle is set to a distance close to the own vehicle CR and a distant distance. It is calculated at two points with distance. When the absolute value | d1-d | of the difference between the horizontal position offset d1 at a short distance and the horizontal position offset d1 at a long distance is within a predetermined threshold, the vehicle CR3 travels in parallel with the preceding vehicle CR2. If it exceeds the threshold, the corresponding vehicle CR3 is excluded from the parallel vehicle candidates because it may travel in a different direction from the preceding vehicle CR2.
(E2−3)車両が方向指示器を作動させていない。
評価対象の車両が方向指示器を作動させていないことを並走車両の候補の条件として、方向指示器を作動させているときには、車線変更等で現在の車線から逸脱するものとして、並走車両の候補から外す。
(E2-3) The vehicle is not operating the direction indicator.
As a condition of a parallel running vehicle candidate that the vehicle to be evaluated does not operate the direction indicator, when the direction indicator is operating, the parallel running vehicle is assumed to deviate from the current lane due to lane change etc. Remove from the candidate.
経路出力部104は、白線を安定的に認識可能な場合、(5−1)式で示す軌跡を目標経路として、この白線に基づく目標経路の経路データを制御部105に出力する。一方、白線が無い或いは白線を認識できず、自車両前方に先行車両として登録された車両はあるが並走車両として登録された車両はない場合には、(5−2)式で示す軌跡を目標経路として、この先行車両に基づく目標経路の経路データを制御部105に出力する。
When the white line can be stably recognized, the
また、自車両前方に先行車両として登録された車両があり、且つ並走車両として登録された車両がある場合には、(5−2)式で示す先行車両の軌跡の経路成分と、(5−3)式で示す並走車両の軌跡の経路成分とを重み付けて統合し、先行車両の軌跡と並走車両の軌跡を統合した統合経路を目標経路として、この統合経路の経路データを制御部105に出力する。 Further, when there is a vehicle registered as a preceding vehicle in front of the host vehicle and there is a vehicle registered as a parallel running vehicle, the path component of the trajectory of the preceding vehicle expressed by the equation (5-2) and (5 -3) Weighting and integrating the path components of the parallel vehicle trajectory expressed by the equation (3), and setting the integrated route obtained by integrating the trajectory of the preceding vehicle and the trajectory of the parallel vehicle as a target route, the route data of the integrated route is controlled by the control unit. To 105.
具体的には、以下の(6)〜(8)式に示すように、先行車両の軌跡の曲率成分A2と並走車両の軌跡の曲率成分A3とを重みW2,W3で加重平均した値、先行車両の軌跡のヨー角成分B2と並走車両の軌跡のヨー角成分B3とを重みW2,W3で加重平均した値、先行車両の軌跡の横位置成分C2を、それぞれ、曲率成分Ai、ヨー角成分Bi、横位置成分Ciとして、(9)式で示す統合経路を生成し、その経路データを出力する。
Ai=W2・A2+W3・A3 …(6)
Bi=W2・B2+W3・B3 …(7)
Ci=C2 …(8)
X=Ai・Z2+Bi・Z+Ci …(9)
Specifically, as shown in the following equations (6) to (8), a value obtained by weighted averaging the curvature component A2 of the trajectory of the preceding vehicle and the curvature component A3 of the trajectory of the parallel running vehicle with weights W2 and W3, A value obtained by weighted averaging the yaw angle component B2 of the trajectory of the preceding vehicle and the yaw angle component B3 of the trajectory of the parallel running vehicle with weights W2 and W3, and the lateral position component C2 of the trajectory of the preceding vehicle are respectively calculated as the curvature component Ai and the yaw. As the corner component Bi and the lateral position component Ci, an integrated route represented by the equation (9) is generated, and the route data is output.
Ai = W2 / A2 + W3 / A3 (6)
Bi = W2 / B2 + W3 / B3 (7)
Ci = C2 (8)
X = Ai · Z 2 + Bi · Z + Ci (9)
尚、以上の統合経路においては、先行車両が走った位置を蛇行せず追従するため、先行車両の曲率成分A2及びヨー角成分B2に対して、並走車両の曲率成分A3及びヨー角成分B3を統合対象として情報を加算するが、先行車両車の横位置成分C2に並走車両の情報を加えると、自車両の走行位置そのものが変わってしまい、先行車両の経路から外れる虞がある。 In the above integrated route, the curvature component A3 and the yaw angle component B3 of the parallel running vehicle are compared with the curvature component A2 and the yaw angle component B2 of the preceding vehicle in order to follow the position where the preceding vehicle ran without meandering. However, if the information on the parallel running vehicle is added to the lateral position component C2 of the preceding vehicle, the traveling position of the host vehicle itself is changed, and there is a possibility that the vehicle will deviate from the route of the preceding vehicle.
このため、本実施の形態においては、統合経路の横位置成分Ciについては、先行車両の横位置成分C2に対して並走車両の横位置成分C3は統合対象とせず、Ci=C2とする。換言すれば、統合経路の横位置成分Ciに関しては、先行車両の横位置成分C2の重みを100%として、並走車両の横位置成分C3の重みを0%とする。 Therefore, in the present embodiment, for the lateral position component Ci of the integrated route, the lateral position component C3 of the parallel running vehicle is not integrated with respect to the lateral position component C2 of the preceding vehicle, and Ci = C2. In other words, regarding the lateral position component Ci of the integrated route, the weight of the lateral position component C2 of the preceding vehicle is set to 100%, and the weight of the lateral position component C3 of the parallel running vehicle is set to 0%.
(6),(7)式における重みW2,W3は、重みW2が先行車両の軌跡の重み、重みW3が並走車両の軌跡の重みであり、先行車両と並走車両との双方に対して、どれだけの重みをおいて統合経路を生成するかを決定するものとなる。この場合、先行車両と並走車両との双方に関して蛇行が認められる場合には、それぞれの軌跡を点列の2次の最小二乗近似で求めた場合の近似誤差が大きくなる傾向がある。 In weights W2 and W3 in equations (6) and (7), weight W2 is the weight of the trajectory of the preceding vehicle, weight W3 is the weight of the trajectory of the parallel running vehicle, and for both the preceding vehicle and the parallel running vehicle. It is determined how much weight to generate the integrated route. In this case, when meandering is recognized for both the preceding vehicle and the parallel running vehicle, the approximation error tends to increase when the respective trajectories are obtained by second-order least square approximation of the point sequence.
従って、図5に示すように、点列の2次の最小二乗近似で求めた軌跡PHの個々の観測値Ptに対する近似誤差Enを先行車両と並行車両でそれぞれ積算し、設定期間におけるそれぞれの積算値を平均する。そして、以下の(10)、(11)式に示すように、先行車両車の軌跡の近似誤差の平均値(積算値の平均値)Ea2と並走車両の軌跡の近似誤差の平均値(積算値の平均値)Ea3の差に基づいて、重みW2,W3を決定する。但し、(Ea2+Ea3)が0の場合には、W2=W3=1とする。
W2=1−Ea2/(Ea2+Ea3) …(10)
W3=1−W2 …(11)
Therefore, as shown in FIG. 5, the approximation error En for each observed value Pt of the trajectory PH obtained by second-order least square approximation of the point sequence is accumulated for the preceding vehicle and the parallel vehicle, respectively, and the respective accumulations in the set period are performed. Average the values. Then, as shown in the following formulas (10) and (11), the average value of the approximate error (average value of the integrated value) Ea2 of the locus of the preceding vehicle vehicle and the average value (the integrated value) of the approximate error of the track of the parallel running vehicle Based on the difference of the average value (Ea3), the weights W2 and W3 are determined. However, when (Ea2 + Ea3) is 0, W2 = W3 = 1.
W2 = 1−Ea2 / (Ea2 + Ea3) (10)
W3 = 1−W2 (11)
制御部105は、自車両の車幅方向の中心位置が目標経路上の制御目標点に一致するように、操舵制御装置70を介して現在の操舵角を修正し、目標経路への追従走行を制御する。制御目標点への操舵制御は、現在の操舵角で進行したときの所定距離における自車両の推定横位置と目標点との偏差δ(図2参照)対するフィードバック制御、目標経路と自車両との相対ヨー角に対するフィードバック制御、目標経路の曲率に対するフィードフォワード制御を主として実行される。
The
尚、所定の距離における自車両の推定横位置は、操舵角、車速、車両固有のスタビリティファクタ、ホイールベース、ステアリングギヤレシオ等から算出することができ、また、センサによって検出した自車両のヨーレートを用いて算出することも可能である。 The estimated lateral position of the host vehicle at a predetermined distance can be calculated from the steering angle, the vehicle speed, the vehicle-specific stability factor, the wheel base, the steering gear ratio, and the yaw rate of the host vehicle detected by the sensor. It is also possible to calculate by using.
例えば、以下の(12)式に示すように、目標経路の曲率成分Aに対するフィードフォーワード制御の操舵制御量と、目標経路のヨー角成分Bに基づく目標経路と自車両との相対ヨー角θyに対するフィードバック制御の操舵制御量と、目標経路の横位置成分Cに基づく自車両の推定横位置と目標点との偏差δに対するフィーバック制御の操舵制御量とを加えて目標操舵角αrefを算出し、操舵制御装置70に出力する。
αref=Gff・A+Gy・θy+Gf・δ…(12)
ここで、Gff:目標経路の曲率成分Aに対するフィードフォワードゲイン
Gy :目標経路と自車両との相対ヨー角θyに対するフィードバックゲイン
Gf :現在の操舵角で進行したときの自車両と目標経路との横位置の偏差δに対するフィードバックゲイン
For example, as shown in the following equation (12), the steering control amount of the feedforward control with respect to the curvature component A of the target route, and the relative yaw angle θy between the target route and the host vehicle based on the yaw angle component B of the target route. The target steering angle αref is calculated by adding the steering control amount of the feedback control to the above and the steering control amount of the feedback control with respect to the deviation δ between the estimated lateral position of the vehicle based on the lateral position component C of the target route and the target point. And output to the steering control device 70.
αref = Gff · A + Gy · θy + Gf · δ (12)
Where Gff: feed forward gain for curvature component A of the target path
Gy: feedback gain for the relative yaw angle θy between the target route and the vehicle
Gf: feedback gain for deviation δ of the lateral position between the host vehicle and the target route when traveling at the current steering angle
操舵制御装置70は、目標操舵角αrefと実舵角との偏差に基づいて目標操舵トルクを演算し、電動パワーステアリングモータを制御する。この目標トルクへの制御は、具体的には、電動パワーステアリングモータの電流制御として実行され、例えば、PID制御による駆動電流によって電動パワーステアリングモータが駆動される。 The steering control device 70 calculates a target steering torque based on the deviation between the target steering angle αref and the actual steering angle, and controls the electric power steering motor. Specifically, the control to the target torque is executed as current control of the electric power steering motor. For example, the electric power steering motor is driven by a drive current by PID control.
次に、走行制御装置100における追従走行制御のプログラム処理について、図6に示すフローチャートを用いて説明する。
Next, the program process of the following traveling control in the traveling
この追従走行制御では、最初のステップS1において、外部環境認識装置20からの情報に基づいて、道路の白線を安定的に認識できているか否かを調べる。そして、白線を安定的に認識できている場合には、ステップS2で白線情報に基づく目標経路を生成し、ステップS3で、この白線情報に基づく目標経路に追従走行するための追従走行制御を実行する。
In this follow-up running control, in the first step S1, it is checked whether or not the white line on the road can be stably recognized based on the information from the external
一方、白線を安定的に認識できない場合には、ステップS1からステップS4へ進み、自車両の前方に先行車両として登録された車両が存在するか否かを調べる。そして、先行車両として登録されている車両が存在しない場合には、本処理を抜け、先行車両として登録されている車両が存在する場合、更に、ステップS5で並走車両として登録されている車両が存在するか否かを調べる。 On the other hand, when the white line cannot be stably recognized, the process proceeds from step S1 to step S4, and it is checked whether or not there is a vehicle registered as a preceding vehicle ahead of the host vehicle. And when there is no vehicle registered as a preceding vehicle, this process is passed, and when there is a vehicle registered as a preceding vehicle, there is a vehicle registered as a parallel running vehicle in step S5. Check if it exists.
ステップS5において、並走車両として登録されている車両が存在しない場合には、ステップS5からステップS6へ進み、先行車両情報に基づく目標経路を生成する。そして、ステップS7において、先行車両情報に基づく目標経路に追従走行するための追従走行制御を実行する。 In step S5, when there is no vehicle registered as a parallel running vehicle, the process proceeds from step S5 to step S6, and a target route based on the preceding vehicle information is generated. In step S7, follow-up running control for following the target route based on the preceding vehicle information is executed.
一方、ステップS5において、並走車両として登録されている車両が存在する場合には、ステップS5からステップS8へ進み、先行車両情報と並走車両情報とを統合した統合経路を生成する。そして、ステップS9において、統合経路に追従走行するための追従走行制御を実行する。この統合経路への追従走行制御では、統合経路の曲率成分及びヨー角成分に並走車両の情報が反映され、横位置成分は先行車両の情報が用いられる。 On the other hand, if there is a vehicle registered as a parallel running vehicle in step S5, the process proceeds from step S5 to step S8, and an integrated route in which the preceding vehicle information and the parallel running vehicle information are integrated is generated. In step S9, follow-up running control for following the integrated route is executed. In the follow-up traveling control to the integrated route, the information on the parallel running vehicle is reflected in the curvature component and the yaw angle component of the integrated route, and the information on the preceding vehicle is used as the lateral position component.
このように本実施の形態においては、先行車両への追従走行を行う場合、走行車線の情報に基づく経路成分と並走車両の情報に基づく経路成分とを重み付けして統合した統合経路を生成し、この統合経路に追従するように制御する。これにより、先行車両への追従走行中に、先行車両車が蛇行しても自車両がつられて蛇行することを防止することができ、安定した走行制御を実現することができる。 As described above, in the present embodiment, when the follow-up traveling to the preceding vehicle is performed, an integrated route is generated by weighting and integrating the route component based on the information on the traveling lane and the route component based on the information on the parallel running vehicle. , Control to follow this integrated path. As a result, even when the preceding vehicle is meandering while following the preceding vehicle, it is possible to prevent the subject vehicle from being snatched and meandering, and stable traveling control can be realized.
次に、本発明の実施の第2形態について説明する。第2形態は、白線への追従走行制御で白線の認識が不安定の場合、白線情報と並走車両の情報とを統合することで、安定した追従走行制御を可能とするものである。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second mode, when the white line recognition is unstable in the following traveling control to the white line, the white line information and the information on the parallel running vehicle are integrated to enable stable following traveling control.
白線情報に基づく経路は、渋滞シーン等では、先行車両と自車両との車間距離が短いため、白線の形状が安定せず、不安定になる場合がある。但し、白線情報に関して全ての物理値が不安定なわけでなく、白線の経路成分のうち、曲率及びヨー角成分は不安定になる傾向にあるが、自車両に対する白線の横位置成分は安定している。従って、白線情報に基づく経路の曲率及びヨー角成分に、並走車両の軌跡の曲率及びヨー角成分を反映させることで、白線の認識不安定による影響を低減して安定した追従走行を実現することが可能となる。 The route based on the white line information may be unstable because the distance between the preceding vehicle and the own vehicle is short in a traffic jam scene or the like, and the shape of the white line is not stable. However, not all physical values for white line information are unstable, and the curvature and yaw angle components of the white line path component tend to be unstable, but the horizontal position component of the white line relative to the host vehicle is stable. ing. Accordingly, by reflecting the curvature and yaw angle component of the trajectory of the parallel running vehicle in the curvature and yaw angle component of the route based on the white line information, the influence of the recognition instability of the white line is reduced and stable follow-up traveling is realized. It becomes possible.
このため、第2形態においては、統合経路の曲率成分Ai、ヨー角成分Biを、以下の(13),(14)式に示すように、白線軌跡の近似誤差に応じた重みW1と、並走車両の軌跡の近似誤差に応じた重みW3とを用いて算出する。統合経路の横位置成分Ciは、(15)式に示すように、白線経路の横位置成分C1とする。
Ai=W1・A1+W3・A3 …(13)
Bi=W1・B1+W3・B3 …(14)
Ci=C1 …(15)
For this reason, in the second embodiment, the curvature component Ai and the yaw angle component Bi of the integrated path are set in parallel with the weight W1 corresponding to the approximation error of the white line locus, as shown in the following equations (13) and (14). It calculates using the weight W3 according to the approximate error of the locus | trajectory of a running vehicle. The horizontal position component Ci of the integrated path is the horizontal position component C1 of the white line path as shown in the equation (15).
Ai = W1 · A1 + W3 · A3 (13)
Bi = W1 · B1 + W3 · B3 (14)
Ci = C1 (15)
重みW1,W3は、第1形態で説明したように、点列の2次の最小二乗近似で求めた軌跡の観測値に対する近似誤差に基づいて決定されるものであり、以下の(16),(17)式に示すように、白線の軌跡、並走車両の軌跡のそれぞれの近似誤差の平均値(積算値の平均値)Ea1,Ea3の差に基づいて算出される。但し、(Ea1+Ea3)が0の場合には、W1=W3=1とする。
W1=1−Ea1/(Ea1+Ea3) …(16)
W3=1−W1 …(17)
As described in the first embodiment, the weights W1 and W3 are determined based on the approximation error with respect to the observed value of the trajectory obtained by the second-order least square approximation of the point sequence, and the following (16), As shown in the equation (17), the calculation is based on the difference between the average values (average values of the integrated values) Ea1 and Ea3 of the approximate error of the white line locus and the parallel vehicle locus. However, when (Ea1 + Ea3) is 0, W1 = W3 = 1.
W1 = 1−Ea1 / (Ea1 + Ea3) (16)
W3 = 1−W1 (17)
尚、第2形態では、白線情報に並走車両情報を統合する例について説明するが、白線情報に、先行車両情報、並走車両情報を統合するようにしても良い。 In addition, although the 2nd form demonstrates the example which integrates parallel running vehicle information with white line information, you may make it integrate preceding vehicle information and parallel running vehicle information with white line information.
例えば、白線情報に先行車両情報を統合する場合には、統合経路の曲率成分Ai、ヨー角成分Biは、以下の(18),(19)式に示すように、各軌跡毎の近似誤差に基づく重みW11,W21で加重平均された成分となる。横位置成分Ciは、(15)式と同様、白線経路の横位置成分C1のままとする。
Ai=W11・A1+W21・A2 …(18)
Bi=W11・B1+W21・B2 …(19)
For example, when the preceding vehicle information is integrated with the white line information, the curvature component Ai and the yaw angle component Bi of the integrated route are approximate errors for each locus as shown in the following equations (18) and (19). It becomes a component that is weighted and averaged based on the weights W11 and W21. The horizontal position component Ci is left as the horizontal position component C1 of the white line path as in the equation (15).
Ai = W11 · A1 + W21 · A2 (18)
Bi = W11 · B1 + W21 · B2 (19)
また、白線情報に先行車両情報と並走車両情報とを統合する場合には、統合経路の曲率成分Ai、ヨー角成分Biは、以下の(20),(21)式に示すように、各軌跡毎の近似誤差に基づく重みW12,W22,W32で加重平均された成分となる。横位置成分Ciは、(15)式と同様、白線経路の横位置成分C1のままとする。
Ai=W12・A1+W22・A2+W32・A3 …(20)
Bi=W12・B1+W22・B2+W32・B3 …(21)
Further, when the preceding vehicle information and the parallel running vehicle information are integrated into the white line information, the curvature component Ai and the yaw angle component Bi of the integrated route are as shown in the following equations (20) and (21). This is a component that is weighted and averaged with weights W12, W22, and W32 based on the approximation error for each locus. The horizontal position component Ci is left as the horizontal position component C1 of the white line path as in the equation (15).
Ai = W12 · A1 + W22 · A2 + W32 · A3 (20)
Bi = W12 · B1 + W22 · B2 + W32 · B3 (21)
第2形態の追従走行制御は、図7のフローチャートに示される。図7に示す第2形態の追従走行制御は、第1形態の追従走行制御(図6参照)に対して、白線と並走車両との統合経路に係る処理を追加するものであり、白線の経路、先行車両の経路、先行車両と並走車両の統合経路に係る処理は、第1形態と同様である。 The follow-up running control of the second form is shown in the flowchart of FIG. The follow-up running control of the second form shown in FIG. 7 adds processing related to the integrated route of the white line and the parallel running vehicle to the follow-up running control of the first form (see FIG. 6). Processes relating to the route, the route of the preceding vehicle, and the integrated route of the preceding vehicle and the parallel running vehicle are the same as in the first embodiment.
すなわち、ステップS1において白線を安定的に認識できず、ステップS4で先行車両として登録されている車両が存在しない場合、ステップS4からステップS10へ進み、並走車両として登録されている車両が存在するか否かを調べる。 That is, if the white line cannot be stably recognized in step S1 and there is no vehicle registered as a preceding vehicle in step S4, the process proceeds from step S4 to step S10, and there is a vehicle registered as a parallel running vehicle. Check whether or not.
そして、並走車両として登録されている車両が存在する場合、ステップS10からステップS11へ進んで白線情報と並走車両情報とを統合した統合経路を生成し、ステップS12で、統合経路に追従走行するための追従走行制御を実行する。この統合経路への追従走行制御では、白線経路の曲率成分及びヨー角成分に並走車両の情報が反映され、横位置成分は白線経路の横位置成分が維持される。 If there is a vehicle registered as a parallel running vehicle, the process proceeds from step S10 to step S11 to generate an integrated route in which the white line information and the parallel running vehicle information are integrated. In step S12, the vehicle follows the integrated route. Follow-up running control is performed to In the following traveling control for the integrated route, the information on the parallel running vehicle is reflected in the curvature component and the yaw angle component of the white line route, and the horizontal position component of the white line route is maintained.
第2形態においては、白線情報に基づく経路成分に、並走車両の情報に基づく経路成分を重み付けして統合経路を生成し、この統合経路に自車両が追従するように制御する。のため、白線への追従走行制御中に、白線の形状が安定せず、白線認識が不安定となっても、安定した走行制御を継続することが可能となる。 In the second mode, the route component based on the white line information is weighted with the route component based on the information on the parallel running vehicle to generate an integrated route, and control is performed so that the host vehicle follows the integrated route. Therefore, even if the shape of the white line is not stable and the recognition of the white line becomes unstable during the travel control following the white line, the stable travel control can be continued.
10 走行制御システム
20 外部環境認識装置
100 走行制御装置
101 軌跡検出部
102 先行車両登録部
103 並走車両登録部
104 経路出力部
105 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
自車両が走行する走行車線の軌跡と、自車両の前方を走行する先行車両の軌跡と、自車両或いは前記先行車両と並行して走行する並走車両の軌跡とのうちの少なくとも2つの軌跡を検出する軌跡検出部と、
前記軌跡検出部で検出した各軌跡の経路成分を、各軌跡毎に重みを付けして統合し、統合した統合経路を前記目標経路として出力する経路出力部と
を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。 A travel control device for a vehicle that generates a target route on which the host vehicle travels and controls the follow-up travel to the target route,
At least two of a trajectory of a traveling lane in which the host vehicle travels, a trajectory of a preceding vehicle that travels in front of the host vehicle, and a trajectory of a parallel running vehicle that travels in parallel with the preceding vehicle. A locus detection unit to detect;
A route output unit that integrates the route components detected by the locus detection unit with weighting for each locus, and outputs the integrated integrated route as the target route. Travel control device.
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