JP2022122796A - ヨーレート推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヨーレート推定装置300は、前方画像の情報及び車速の情報を取得する情報取得部311と、前方画像の情報に基づき自車両の走行路に描かれた走行車線及びその曲率を認識する車線認識部313と、走行車線の曲率及び車速の情報に基づいて走行車線の向きの変化率Ψcを算出する向き変化率算出部315と、走行車線の曲率及び車速の情報に基づいて走行車線の向きに対する自車両のヨー角の変化率Ψvを算出するヨー角変化率算出部317と、走行車線の向きの変化率Ψc、走行車線の向きに対する自車両のヨー角の変化率Ψvに基づいて車線ヨーレートYRlnを推定する車線ヨーレート推定部319と、を備え、前記推定した車線ヨーレートYRlnを自車両のヨーレートとして用いる。
【選択図】図5
Description
なお、以下に示す図面において、共通の機能を有する部材には共通の参照符号を付するものとする。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。
本発明に係るヨーレート推定装置300が備わる車両制御装置100を備える自動運転車(以下、「自車両」又は「車両」と称する場合がある。)1の説明において、自車両1について左右の表現を用いる場合、自車両1の進行方向前方を基準とする。具体的には、例えば、自車両1が右ハンドル仕様のケースに置いて、運転席側を右側、助手席側を左側と呼ぶ。
はじめに、本発明に係るヨーレート推定装置300が備わる車両制御装置100を備える自動運転車(自車両)1の構成について、図1を参照して説明する。
図1は、本発明に係るヨーレート推定装置300が備わる車両制御装置100を備える自動運転車(自車両)1の全体構成図である。
本発明に係るヨーレート推定装置300が備わる車両制御装置100が搭載される自車両1は、図1に示すように、例えば、二輪、三輪、四輪等の自動車である。
自車両1としては、ディーゼルエンジン・ガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関及び電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。このうち、電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動される。
これらの装置や機器は、例えばCAN(Controller Area Network)等の通信媒体を介して相互にデータ通信可能に接続して構成されている。
外界センサ10は、カメラ11、レーダ13、及びライダ15を含んで構成されている。
カメラ11は、自車両前方の斜め下方に傾斜した光軸を有し、自車両1の進行方向画像を撮像する機能を有する。カメラ11としては、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラやCCD(Charge Coupled Device)カメラ等を適宜用いることができる。カメラ11は、自車両1の車室内におけるバックミラー(不図示)近傍、及び自車両1の車室外における右側ドア前部・左側ドア前部などに設けられる。
カメラ11により撮像された自車両1の進行方向前方・左右側方・進行方向後方の画像情報は、通信媒体を介して車両制御装置100へ送られる。
レーダ13は、本実施形態において、図1に示すように、フロント側に3つ、リア側に2つの都合5つ設けられている。レーダ13による物標の分布情報は、通信媒体を介して車両制御装置100へ送られる。
ナビゲーション装置20は、GNSS(Global Navigation Satellite System)受信機、地図情報(ナビ地図)、ヒューマンマシンインターフェースとして機能するタッチパネル式の内部表示装置61、スピーカ63(いずれも図3参照)、マイク等を備えて構成される。ナビゲーション装置20は、GNSS受信機によって自車両1の現在位置を割り出すと共に、現在位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導き出す役割を果たす。
次に、自車両1に搭載される、本発明の実施形態に係るヨーレート推定装置300が備わる車両制御装置100及びその周辺部構成について、図2を参照して説明する。
図2は、本発明の実施形態に係るヨーレート推定装置300が備わる車両制御装置100及びその周辺部の構成を表す機能ブロック構成図である。
自車両1には、前記した外界センサ10、ナビゲーション装置20、及び車両制御装置100の他に、図2に示すように、通信装置25、車両センサ30、HMI(Human Machine Interface)35、走行駆動力出力装置200、ステアリング装置210、ブレーキ装置220、が搭載されている。
通信装置25、車両センサ30、HMI35、走行駆動力出力装置200、ステアリング装置210、及びブレーキ装置220は、車両制御装置100との間で通信媒体を介して相互にデータ通信可能に接続して構成されている。
通信装置25は、例えば、セルラー網、Wi-Fi網、Bluetooth(登録商標)、DSRC(Dedicated Short Range Communication)等の無線通信媒体を介して通信を行う機能を有する。
通信装置25は、例えば、VICS(Vehicle Information and Communication System:ただし、VICSは登録商標)などの道路の交通状況を監視するシステムの情報提供用サーバと無線通信を行い、自車両1が走行中の道路や走行予定の道路の交通状況を示す交通情報を取得する。交通情報には、前方の渋滞情報、渋滞地点を通過するための所要時間情報、事故・故障車・工事情報、速度規制・走行車線規制情報、駐車場の位置情報、駐車場・サービスエリア・パーキングエリアの満車・空車情報などの情報が含まれる。
通信装置25は、道路の側帯などに設けられた無線ビーコンと通信を行ったり、自車両1の周囲を走行する他車両と車車間通信を行ったりすることで、前記交通情報を取得してもよい。
通信装置25は、道路の側帯などに設けられた光ビーコンと通信を行ったり、自車両1の周囲を走行する他車両と車車間通信を行ったりすることで、前記信号情報を取得してもよい。
車両センサ30は、自車両1に関する各種情報を検出する機能を有する。車両センサ30は、自車両1の車速を検出する車速センサ、自車両1の加速度を検出する加速度センサ、自車両1の鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両1の向きを検出する方位センサ、自車両1の傾斜角度を検出する傾斜角センサ、自車両1の存する場所の照度を検出する照度センサ、自車両1の存する場所の雨滴の量を検出する雨滴センサ等を含む。
次に、HMI35について、図3、図4を参照して説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る車両制御装置100に接続されるHMI35の概略構成図である。図4は、車両制御装置100を備える車両1の車室前部構造を表す図である。
HMI35は、図3に示すように、運転操作系の構成部材と、非運転操作系の構成部材と、を備える。これらの境界は明確なものではなく、運転操作系の構成部材が非運転操作系の機能を備える構成(又はその逆)を採用しても構わない。
なお、アクセル開度信号を車両制御装置100に出力するのに代えて、走行駆動力出力装置200、ステアリング装置210、又はブレーキ装置220に直接出力する構成を採用してもよい。以下に説明する他の運転操作系の構成についても同様である。アクセルペダル反力出力装置45は、例えば車両制御装置100からの指示に応じて、アクセルペダル41に対して操作方向と反対向きの力(操作反力)を出力する。
マルチインフォメーションパネル87には、例えば、自車両1周辺の地図情報、地図上における自車両1の現在位置情報、自車両1の現在の走行路・予定経路に関する交通情報(信号情報を含む)、自車両1の周囲に存する交通参加者(歩行者・自転車・オートバイ・他車両等を含む)に関する交通参加者情報、交通参加者に向けて発するメッセージ等の各種情報等が表示される。
右側パネル89aには、自車両1の右側に設けたカメラ11により撮像した自車両1の右側における後方及び下方の画像情報が表示される。
左側パネル89bには、自車両1の左側に設けたカメラ11により撮像した自車両1の左側における後方及び下方の画像情報が表示される。
スピーカ63は、音声を出力する機能を有する。スピーカ63は、例えば、車室内のインストルメントパネル60、ドアパネル、リアパーセルシェルフ(いずれも不図示)等の適宜の位置に適宜の数だけ設けられる。
次に、図2に戻って、車両制御装置100の構成について説明する。
車両制御装置100は、例えば、一以上のプロセッサ又は同等の機能を有するハードウェアにより実現される。車両制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサ、記憶装置、及び通信インターフェースが内部バスによって接続されたECU(Electronic Control Unit)、又はMPU(Micro-Processing Unit)などが組み合わされた構成であってよい。
目標走行車線決定部110、運転支援制御部120の各部の機能、及び走行制御部160のうち一部又は全部の機能は、プロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの機能のうち一部又は全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。
目標走行車線決定部110は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)により実現される。目標走行車線決定部110は、ナビゲーション装置20から提供された経路を複数のブロックに分割し(例えば、車両進行方向に関して100[m]毎に分割し)、高精度地図情報181を参照してブロックごとに目標走行車線を決定する。目標走行車線決定部110は、例えば、左から何番目の走行車線を走行するといった決定を行う。
目標走行車線決定部110は、例えば、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、自車両1が、分岐先に進行するための合理的な走行経路を走行できるように、目標走行車線を決定する。目標走行車線決定部110により決定された目標走行車線は、目標走行車線情報182として記憶部180に記憶される。
運転支援制御部120は、運転支援モード制御部130と、認識部140と、切替制御部150と、を備える。
運転支援モード制御部130は、HMI35に対する運転者の操作、行動計画生成部144により決定されたイベント、軌道生成部147により決定された走行態様などに基づいて、運転支援制御部120が実行する自動運転モード(自動運転支援状態)を決定する。自動運転モードは、HMI制御部170に通知される。
オーバーライドは、例えば、自車両1の運転者によるHMI35の運転操作系の構成要素に対する操作が、所定時間を超えて継続した場合、所定の操作変化量(例えばアクセルペダル41によるアクセル開度、ブレーキペダル47によるブレーキ踏量、ステアリングホイール55によるステアリング操舵角)を超える場合、又は、運転操作系の構成要素に対する操作を所定の回数を超えて行った場合などに開始される。
認識部140は、自車位置認識部141と、外界認識部142と、エリア特定部143と、行動計画生成部144と、軌道生成部147と、を備える。
自車位置認識部141は、記憶部180に格納された高精度地図情報181と、カメラ11、レーダ13、ライダ15、ナビゲーション装置20、又は車両センサ30から入力される情報とに基づいて、自車両1の走行路91(図6参照)に描かれた走行車線93(図6参照)、及び、走行車線93に対する自車両1の相対位置(相対座標:詳しくは後記する。)を認識する。
外界認識部142は、図2に示すように、カメラ11、レーダ13、ライダ15を含む外界センサ10から入力される外界情報に基づいて、例えば、周辺車両の位置・車速・加速度を含む外界状態を認識する。周辺車両とは、例えば、自車両1の周辺を走行する車両であって、自車両1と同じ方向に走行する他車両(前走車、並走車及び後走車)である。
周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の状態とは、上記各種機器の情報に基づいて把握される、周辺車両の速度・加速度、走行車線変更をしているか否か(あるいは走行車線変更をしようとしているか否か)を含んでもよい。また、外界認識部142は、前走車及び後走車を含む周辺車両に加えて、ガードレール、電柱、駐車車両、歩行者、交通標識を含む物標の位置を認識する構成を採用してもよい。
エリア特定部143は、自車両1の周辺に存する特定エリア(インターチェンジ:IC/ジャンクション:JCT/走行車線の増加・減少地点)に係る情報を地図情報に基づき取得する。これにより、エリア特定部143は、前走車を含む前方車両に隠れて進行方向画像を外界センサ10を介して取得できない場合でも、自車両1の円滑な進行を補助する特定エリアに係る情報を取得することができる。
また、後記するように、通信装置25が入手したVICS情報を用いて、エリア特定部143が取得した特定エリアに係る情報の精度を高める構成を採用しても構わない。
行動計画生成部144は、自動運転のスタート地点、及び/又は自動運転の目的地を設定する。自動運転のスタート地点は、自車両1の現在位置であってもよいし、自動運転を指示する操作がなされた地点であってもよい。行動計画生成部144は、そのスタート地点と自動運転の目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限らず、行動計画生成部144は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。
<モード変更部145>
モード変更部145は、例えば、外界認識部142による自車両1の進行方向に存する物標に認識結果に基づいて、予め設定される複数段階の自動運転モード及び手動運転モードを含む運転モードのなかから、前記認識結果に相応しい運転モードを選択し、当該選択した運転モードを用いて自車両1の運転動作を行わせる。
報知制御部146は、モード変更部145によって自車両1の運転モードが遷移された場合、自車両1の運転モードが遷移した旨を報知する。報知制御部146は、例えば、記憶部180に予め記憶される音声情報をスピーカ63に出力させることにより、自車両1の運転モードが遷移した旨を報知する。
なお、自車両1の運転モードの遷移を運転者に報知することが可能であれば、音声による報知に限らず、表示、発光、振動、又はこれらの組合わせによって前記報知を行っても構わない。
軌道生成部147は、行動計画生成部144で生成された行動計画に基づいて、自車両1の走行すべき軌道を生成する。
切替制御部150は、図2に示すように、自動運転切替スイッチ71(図3参照)から入力される信号、その他に基づいて自動運転モード及び手動運転モードを相互に切替える。また、切替制御部150は、HMI35における運転操作系の構成要素に対する加速、減速又は操舵を指示する操作に基づいて、その時の自動運転モードを下位の運転モードに切替える。例えば、切替制御部150は、HMI35における運転操作系の構成要素から入力された信号の示す操作量が閾値を超えた状態が、基準時間以上継続した場合に、その時の自動運転モードを下位の運転モードに切替える(オーバーライド)。
また、切替制御部150は、オーバーライドによる下位の運転モードへの切替えの後、所定時間の間、HMI35における運転操作系の構成要素に対する操作が検出されなかった場合に、元の自動運転モードに復帰させる切替え制御を行ってもよい。
走行制御部160は、軌道生成部147によって生成された自車両1の走行すべき軌道を、予定の時刻通りに自車両1が通過するように、走行駆動力出力装置200、ステアリング装置210、及びブレーキ装置220の制御を行うことにより、自車両1の走行制御を行う。
HMI制御部170は、運転支援制御部120により自車両1の自動運転モードに係る設定情報が通知されると、モード別操作可否情報184を参照して、自動運転モードの設定内容に応じてHMI35を制御する。
HMI制御部170は、図2に示すように、運転支援制御部120から取得した自車両1の運転モードの情報に基づき、また、モード別操作可否情報184を参照することで、使用が許可される装置(ナビゲーション装置20及びHMI35の一部又は全部)と、使用が許可されない装置とを判別する。また、HMI制御部170は、前記判別結果に基づいて、運転操作系のHMI35又はナビゲーション装置20に関する運転者操作の受け付け可否を制御する。
<表示制御部171>
表示制御部171は、内部表示装置61及び外部表示装置83に関する表示制御を行う。具体的には、例えば、表示制御部171は、車両制御装置100の実行する運転モードが自動化度の高い自動運転モードである場合に、自車両1の周囲に存する交通参加者に対する注意喚起・警告・運転補助等の情報を内部表示装置61及び/又は外部表示装置83に表示させる制御を行う。
記憶部180には、例えば、高精度地図情報181、目標走行車線情報182、行動計画情報183、モード別操作可否情報184などの情報が格納される。記憶部180は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部180に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部180にインストールされてもよい。
車両制御装置100は、図2に示すように、走行制御部160による走行制御指令に従って、走行駆動力出力装置200、ステアリング装置210、及びブレーキ装置220の駆動を制御する。
<走行駆動力出力装置200>
走行駆動力出力装置200は、自車両1が走行するための駆動力(トルク)を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置200は、例えば、自車両1が内燃機関エンジンを動力源とした自動車である場合、内燃機関エンジン、変速機、及び内燃機関エンジンを制御するエンジンECU(Electronic Control Unit:いずれも不図示)を備える。
また、走行駆動力出力装置200は、自車両1が電動機を動力源とした電気自動車である場合、走行用モータ及び走行用モータを制御するモータECU(いずれも不図示)を備える。
さらに、走行駆動力出力装置200は、自車両1がハイブリッド自動車である場合、内燃機関エンジン、変速機、エンジンECU、走行用モータ、及びモータECU(いずれも不図示)を備える。
走行駆動力出力装置200が走行用モータのみを含む場合、モータECUは、走行制御部160から入力される情報に従って、走行用モータに与えるPWM信号のデューティ比を調整する。
走行駆動力出力装置200が内燃機関エンジン及び走行用モータを含む場合、エンジンECU及びモータECUは、走行制御部160から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。
ステアリング装置210は、例えば、ステアリングECUと、電動モータ(いずれも不図示)とを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングECUは、車両制御装置100から入力される情報、又は入力されるステアリング操舵角又はステアリングトルクの情報に従って電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。
ブレーキ装置220は、例えば、ブレーキキャリパと、ブレーキキャリパに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置(いずれも不図示)である。電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部160から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。電動サーボブレーキ装置は、ブレーキペダル47の操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてもよい。
次に、前述した車両制御装置100に備わる本発明に係るヨーレート推定装置300の概要について、図5を参照して説明する。
図5は、本発明に係るヨーレート推定装置300が有する車線ヨーレート推定機能を概念的に表すブロック構成図である。図6は、ヨーレート推定装置300の概要説明に供する自車両1の俯瞰図である。
そこで、本発明に係るヨーレート推定装置300では、従来のヨーレートセンサによる検出値である検出ヨーレートに代えて、又は加えて、「車線ヨーレート」という概念を導入している。
本明細書では、走行車線93に関する情報に基づき推定されたヨーレートを特に「車線ヨーレート」と呼ぶ。本発明では、ヨーレートセンサによる検出値である検出ヨーレートYRsrを車線ヨーレートYRlnと区別して取り扱う必要があるためである。
情報取得部311は、図5に示すように、自車両1の前方画像の情報及び車速の情報を取得する機能を有する。自車両1の前方画像の情報は、外界センサ10のうちカメラ11を介して取得すればよい。また、自車両1の車速の情報は、車両センサ30のうち車速センサを介して取得すればよい。
情報取得部311により取得した自車両1の前方画像の情報及び車速の情報は、車線認識部313に送られる。
情報取得部311は、図2に示す車両制御装置100に備わる入出力インタフェース(不図示)に包含される機能部である。
車線認識部313は、図5、図6に示すように、情報取得部311により取得した自車両1の前方画像の情報に基づいて、自車両1の走行路91に描かれた走行車線93、及び当該走行車線93の曲率を認識する機能を有する。
車線認識部313は、図2に示す車両制御装置100のうち認識部140に包含される機能部である。
実際には、車線認識部313は、走行車線93の軌跡に係る注目値(今回値)を含む(n+1)以上の連続した時系列値(現時点から遡った過去の標本値)に基づいて前記n次多項式を求める。例えば、(n=2)と設定した場合、図6に示す走行車線93の軌跡(近似曲線)は、次に示す2次多項式(式1)によって表すことができる。
2次係数k2 は、走行車線93の曲率成分に対応する。1次係数k1 は、走行車線93の向きに対する自車両1のヨー角成分に対応する。0次係数k0 は、自車両1に対する走行車線93のx軸方向(車幅方向)の寸法成分に対応する。
なお、走行車線93の軌跡(近似曲線)を2次多項式によって表すに際しては、例えば、特許文献(特開2019-131149号公報)の段落0020-0021に記載の技術的事項を適宜参照すればよい。
向き変化率算出部315は、図5、図6に示すように、車線認識部313により認識した走行車線93の曲率及び情報取得部311により取得した車速の情報に基づいて、自車両1に係る基準座標90における走行車線93の向きの変化率Ψc(図6参照)を算出する。
なお、向き変化率算出部315は、車線認識部313で求めた前記n次多項式の2次係数に基づいて走行車線93の曲率を算出しても構わない。
向き変化率算出部315は、図2に示す車両制御装置100のうち認識部140に包含される機能部である。
ヨー角変化率算出部317は、図5、図6に示すように、車線認識部313により認識した走行車線93の曲率及び情報取得部311により取得した車速の情報に基づいて、自車両1に係る基準座標90における走行車線93の向きに対する自車両1のヨー角の変化率Ψv(図6参照)を算出する。
なお、ヨー角変化率算出部317は、車線認識部313で求めた前記n次多項式の1次係数に基づいて走行車線93の向きに対する自車両1のヨー角を求めると共に自車両1のヨー角の変化率Ψvを算出しても構わない。
ヨー角変化率算出部317は、図2に示す車両制御装置100のうち認識部140に包含される機能部である。
車線ヨーレート推定部319(図2及び図5参照)は、向き変化率算出部315により算出された走行車線93の向きの変化率Ψc、ヨー角変化率算出部317により算出された走行車線93の向きに対する自車両1のヨー角の変化率Ψvに基づいて、走行車線93の曲率及び自車両1の車速の情報により導出されるヨーレートである車線ヨーレートYRlnを推定する。
車線ヨーレート推定部319は、図2に示す車両制御装置100のうち認識部140に包含される機能部である。
次に、本発明に係るヨーレート推定装置300の動作について、図5、図6を適宜参照して説明する。
次に、第1変形例に係るヨーレート推定装置320の構成について、図7、図8を参照して説明する。
図7は、第1変形例に係るヨーレート推定装置320の概略構成を表す機能ブロック図である。図8は、第1変形例に係るヨーレート推定装置320に備わるローパスフィルタ(LPF)325の入力信号波形、出力信号波形の例を対比して表す図である。
本発明に係るヨーレート推定装置300と、第1変形例に係るヨーレート推定装置320とを比べると、本発明に係るヨーレート推定装置300は本発明の基本概念に係る構成を備えるのに対し、第1変形例に係るヨーレート推定装置320は、本発明の基本概念に係る構成に加えて、本発明を具現化した構成を備える点が相違している。
その結果、高周波成分除去後の車線ヨー角の時系列データは、自車両1の実際の挙動を再現した負荷価値の高い情報となる。
LPF325による高周波成分除去後の車線ヨー角の時系列データは、走行車線93の向きに対する自車両1のヨー角の変化率Ψvに相当する。
LPF325による高周波成分除去後の車線ヨー角の時系列データは、加算部333に送られる。
第1ゲイン調整部329によるゲイン調整後の自車両1の車速の時系列データは、乗算部331に送られる。
乗算部331の乗算結果である走行車線5の向きの変化率Ψcは、加算部333に送られる。
加算部333の加算結果である自車両1に係る車線ヨーレートYRlnの推定値は、第2ゲイン調整部335に送られる。
次に、第1変形例に係るヨーレート推定装置320の動作について、図7を参照して説明する。
第1変形例に係るヨーレート推定装置320は、第2ゲイン調整部335が出力した車線ヨーレートYRlnの推定値を自車両1のヨーレートとして用いる。
次に、第2変形例に係るヨーレート推定装置340の構成について、図9A、図9Bを参照して説明する。
図9Aは、第2変形例に係るヨーレート推定装置340の概略構成を表す機能ブロック図である。図9Bは、第2変形例に係るヨーレート推定装置340に備わる相補フィルタ347に適用される検出ヨーレートYRsr及び車線ヨーレートYRlnに関するフィルタゲインの周波数特性を対比して表す図である。
なお、第2変形例に係るヨーレート推定装置340は、本発明の基本概念に係る構成を前提としている点で、第1変形例に係るヨーレート推定装置320と共通している。
要するに、併合部341は、所定の時間間隔をもって順次取得される車線ヨー角の時系列データを一時的に記憶し、当該記憶された車線ヨー角の時系列データに対して微分演算を行い、当該微分演算後の車線ヨー角の時系列データに含まれる高周波成分を除去する。これにより、併合部341は、走行車線93の向きに対する自車両1のヨー角の変化率Ψvを出力する。
併合部341により出力された走行車線93の向きに対する自車両1のヨー角の変化率Ψvは、加算部333に送られる。
乗算部331の乗算結果である走行車線5の向きの変化率Ψcは、加算部333に送られる。
加算部333の加算結果である自車両1に係る車線ヨーレートYRlnの推定値は、相補フィルタ部343に送られる。
また、検出YR周波数fsrが中間周波帯(第1周波数閾値f1<検出YR周波数fsr<第2周波数閾値f2:図9B参照)に属する場合、検出YRフィルタゲインGsrとして検出YR周波数fsrの漸増に連れて(0~1)に至るまで線形に増大する可変値を設定する。
そして、検出YR周波数fsrが高周波帯(検出YR周波数fsr=>第2周波数閾値f2:図9B参照)に属する場合、検出YRフィルタゲインGsrとして固定値(1)を設定する。
なお、第1周波数閾値f1、第2周波数閾値f2は、第2変形例に係るヨーレート推定装置340の主旨に基づき適宜の値に設定される。
これにより、低周波帯でのヨーレートセンサの中点ドリフトによるヨー角誤差に起因するフュージョンヨーレートYRfsへの影響を可及的に抑えて、フュージョンヨーレートYRfsの精度向上に寄与する。
第1フィルタ(HPF)351の出力データは、統合部345に送られる。
また、車線YR周波数flnが中間周波帯(f1<fln<f2:図9B参照)に属する場合、車線YRフィルタゲインGlnとして車線YR周波数flnの漸減に連れて(0~1)に至るまで線形に増大する可変値を設定する。
そして、車線YR周波数flnが低周波帯(fln=<f1:図9B参照)に属する場合、車線YRフィルタゲインGlnとして固定値(1)を設定する。
第2フィルタ(LPF)353では、車線YR周波数flnの高低に応じて車線ヨーレートYRlnの寄与比率を可変設定するために、車線ヨーレートYRlnの寄与比率として車線YRフィルタゲインGlnが適用される。
これにより、高周波帯での車線ヨーレートYRlnが検出ヨーレートYRsrと比べて即時応答性の点で劣ることに起因するフュージョンヨーレートYRfsへの影響を可及的に抑えて、フュージョンヨーレートYRfsの精度向上に寄与する。
第2フィルタ(LPF)353の出力データは、統合部345に送られる。
次に、第2変形例に係るヨーレート推定装置340の動作について、図9A、図9Bを参照して説明する。
ただし、併合部341、乗算部331、及び加算部333(いずれも図7参照)の組み合わせによって車線ヨーレートYRlnを推定する点は、第1変形例に係るヨーレート推定装置320と共通である。そこで、車線ヨーレートYRlnを推定するための動作説明を省略する。相補フィルタ部343及び統合部345の動作に注目して説明することで、第2変形例に係るヨーレート推定装置340の動作説明に代える。
第2変形例に係るヨーレート推定装置340は、統合部345が出力したフュージョンヨーレートYRfsを自車両1のヨーレートとして用いる。
次に、第3変形例に係るヨーレート推定装置360の構成について、図10A、図10Bを参照して説明する。
図10Aは、第3変形例に係るヨーレート推定装置360の概略構成を表す機能ブロック図である。図10Bは、第3変形例に係るヨーレート推定装置360の判定部361に備わる車線長-ゲイン特性を表す図である。
ここで、走行車線93に係る車線長LLの長短に応じて車線ヨーレートYRlnの寄与比率を可変設定するのは、次の理由による。すなわち、走行車線93に係る車線長LLが比較的短いケースでは、車線ヨー角、車線曲率の推定精度(車線ヨーレートYRlnの推定精度)が低下する。このため、走行車線93に係る車線長LLが比較的短いケースでは車線ヨーレートYRlnの寄与比率を低減することによって、フュージョンヨーレートYRfsの精度向上を図る趣旨である。
なお、第3変形例に係るヨーレート推定装置360は、本発明の基本概念に係る構成を前提としている点で、第1及び第2変形例に係るヨーレート推定装置320、340と共通している。
車線認識部313により認識した走行車線93に係る車線長LLの情報は、判定部361に送られる。
判定部361による走行車線93に係る車線長LLの判定結果は、フュージョンヨーレート生成部363に送られる。
また、判定部361による走行車線93に係る車線長LLの判定の結果、車線長LLが第1車線長閾値LLth1を超えるが第2車線長閾値LLth2未満(図10B参照)である旨の判定が下された場合、フュージョンヨーレート生成部363は、車線長ゲインGLLの値を車線長LLに応じた可変値(0-1:0を超えるが1未満の値)であって車線ヨーレートYRlnが有効である旨を表す値に設定する。
そして、判定部361による走行車線93に係る車線長LLの判定の結果、車線長LLが第2車線長閾値LLth2(図10B参照)以上である旨の判定が下された場合、フュージョンヨーレート生成部363は、車線長ゲインGLLの値を車線ヨーレートYRlnが有効であって特に優れている旨を表す固定値(1)に設定する。
フュージョンヨーレート生成部363には、図10Bに示すように、走行車線93に係る車線長LLの変化に対する車線長ゲインGLLの値が対応付けられた車線長-車線長ゲインテーブル365が記憶されている。
また、車線長-車線長ゲインテーブル365には、走行車線93に係る車線長LLが第1車線長閾値LLth1を超えているが第2車線長閾値LLth2以下である場合、車線長ゲインGLLの値として車線長LLの増大に連れて(0~1)に至るまで線形に増大する可変値が対応付けられている。
そして、車線長-車線長ゲインテーブル365には、走行車線93に係る車線長LLが第2車線長閾値LLth2を超える場合、車線長ゲインGLLの値として固定値(1)が対応付けられている。
次に、第3変形例に係るヨーレート推定装置360の動作について、図10A、図10Bを参照して説明する。
すなわち、フュージョンヨーレート生成部363は、車線認識部313により認識した走行車線93に係る車線長LLが第1車線長閾値LLth1以下である場合、車線長LLが第1車線長閾値LLth1を超えている場合と比べて、車線ヨーレートYRlnの寄与比率(車線長ゲインGLL)を低減する(GLL=0)ように設定する。
また、フュージョンヨーレート生成部363は、車線認識部313により認識した走行車線93に係る車線長LLが第1車線長閾値LLth1を超えているが第2車線長閾値LLth2(図10B参照)以下である場合、車線長LLが第2車線長閾値LLth2を超えている場合(GLL=1)と比べて、車線ヨーレートYRlnの寄与比率(車線長ゲインGLL)を低減する(0<GLL<1)ように可変設定する。
そして、フュージョンヨーレート生成部363は、車線認識部313により認識した走行車線93に係る車線長LLが第2車線長閾値LLth2(図10B参照)を超える場合、車線ヨーレートYRlnの寄与比率(車線長ゲインGLL)を規範となる固定値(GLL=1)に設定する。
ここで、車線長ゲインGLLは1を超えない値(GLL=<1)に設定される。このため、車線長LLが第2車線長閾値LLth2を超えている場合(GLL=1)であっても、車線YR周波数flnの高低に応じて設定された車線ヨーレートYRlnの寄与比率が上がることはない。
フュージョンヨーレート生成部363は、検出ヨーレートYRsr及び車線ヨーレートYRlnを統合した高精度のフュージョンヨーレートYRfsを出力する。
第3変形例に係るヨーレート推定装置360は、検出ヨーレートYRsr及び車線ヨーレートYRlnを統合したフュージョンヨーレートYRfsを自車両1のヨーレートとして用いる。
次に、本発明に係るヨーレート推定装置300が奏する作用効果について、適宜の図面を参照して説明する。
なお、第1変形例に係るヨーレート推定装置320、第2変形例に係るヨーレート推定装置340、第3変形例に係るヨーレート推定装置360のそれぞれは、本発明に係るヨーレート推定装置300の範疇に属する。
そこで、本発明に係るヨーレート推定装置300の説明において、いずれかの変形例に係るヨーレート推定装置が対応する場合、その旨をカッコ書きで示す。
第1の観点に基づくヨーレート推定装置300は、前記推定した車線ヨーレートYRlnを自車両1のヨーレートとして用いる。
第1の観点に基づくヨーレート推定装置300は、車線ヨーレート推定部319により推定した車線ヨーレートYRlnを自車両1のヨーレートとして用いる。
一方、車線ヨーレートYRlnに係る信号の周波数(車線YR周波数fln)が所定の第1周波数閾値f1未満である低周波帯では、低周波帯でのヨーレートセンサの中点ドリフトによるヨー角誤差に起因するフュージョンヨーレートYRfsへの影響が懸念される。
その結果、より一層のフュージョンヨーレートYRfsの精度向上を図ることができる。
その結果、より一層のフュージョンヨーレートYRfsの精度向上を図ることができる。
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
300 本発明に係るヨーレート推定装置
311 情報取得部
313 車線認識部
315 向き変化率算出部
317 ヨー角変化率算出部
319 車線ヨーレート推定部
320 第1変形例に係るヨーレート推定装置
325 ローパスフィルタ
327 不感帯処理部
340 第2変形例に係るヨーレート推定装置
343 相補フィルタ部(フュージョンヨーレート生成部)
345 統合部(フュージョンヨーレート生成部)
360 第3変形例に係るヨーレート推定装置
361 判定部
363 フュージョンヨーレート生成部
YRsr 検出ヨーレート
YRln 車線ヨーレート
YRfs フュージョンヨーレート
Claims (8)
- 自車両の前方画像の情報及び車速の情報を取得する情報取得部と、
前記取得した自車両の前方画像の情報に基づき自車両の走行路に描かれた走行車線、及び当該走行車線の曲率を認識する車線認識部と、
前記認識した走行車線の曲率及び前記取得した車速の情報に基づいて、自車両に係る基準座標における当該走行車線の向きの変化率を算出する向き変化率算出部と、
前記認識した走行車線の曲率及び前記取得した車速の情報に基づいて、自車両に係る基準座標における当該走行車線の向きに対する自車両のヨー角の変化率を算出するヨー角変化率算出部と、
前記向き変化率算出部により算出された当該走行車線の向きの変化率、前記ヨー角変化率算出部により算出された当該走行車線の向きに対する自車両のヨー角の変化率に基づいて、当該走行車線の曲率及び自車両の車速の情報により導出されるヨーレートである車線ヨーレートを推定する車線ヨーレート推定部と、を備え、
前記推定した車線ヨーレートを自車両のヨーレートとして用いる
ことを特徴とするヨーレート推定装置。 - 請求項1に記載のヨーレート推定装置であって、
前記車線認識部は、自車両の走行路に描かれた前記走行車線の軌跡としてn次(ただし、nは2以上の整数)多項式からなる近似曲線を対応付けることで当該走行車線、及び当該走行車線の曲率を認識し、
前記向き変化率算出部は、前記n次多項式の2次係数に基づいて当該走行車線の曲率を求め、
前記ヨー角変化率算出部は、前記n次多項式の1次係数に基づいて当該走行車線の向きに対する自車両のヨー角を求める
ことを特徴とするヨーレート推定装置。 - 請求項2に記載のヨーレート推定装置であって、
前記車線認識部は、当該走行車線の軌跡に係る注目値を含む(n+1)以上の連続した時系列値に基づいて前記n次多項式を求め、
前記ヨー角変化率算出部は、前記求めたn次多項式の1次係数に基づいて自車両のヨー角の変化率を算出する
ことを特徴とするヨーレート推定装置。 - 請求項3に記載のヨーレート推定装置であって、
前記ヨー角変化率算出部により算出した自車両のヨー角の変化率の時系列信号に係る低周波成分を抽出するローパスフィルタをさらに備える
ことを特徴とするヨーレート推定装置。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載のヨーレート推定装置であって、
前記車線認識部により認識した走行車線の曲率に係る信号に対して不感帯処理を行う不感帯処理部をさらに備え、
前記向き変化率算出部は、前記不感帯処理後の当該走行車線の曲率及び前記取得した車速の情報に基づいて、自車両に係る基準座標における当該走行車線の向きの変化率を算出する
ことを特徴とするヨーレート推定装置。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載のヨーレート推定装置であって、
前記情報取得部は、ヨーレートセンサにより検出した自車両のヨーレートの情報をさらに取得し、
前記ヨーレートセンサの検出値である検出ヨーレート及び前記車線ヨーレート推定部の推定値である車線ヨーレートを所定の寄与比率で加算することでフュージョンヨーレートを生成するフュージョンヨーレート生成部と、をさらに備え、
当該生成したフュージョンヨーレートを自車両のヨーレートとして用いる
ことを特徴とするヨーレート推定装置。 - 請求項6に記載のヨーレート推定装置であって、
前記情報取得部は、前記検出ヨーレートに係る信号の周波数、前記車線ヨーレートに係る信号の周波数の情報をさらに取得し、
前記フュージョンヨーレート生成部は、前記検出ヨーレートに係る信号の周波数が所定の第2周波数閾値を超える周波数帯域では、当該検出ヨーレートの寄与比率を前記車線ヨーレートの寄与比率に対して高める一方、前記車線ヨーレートに係る信号の周波数が所定の第1周波数閾値未満である周波数帯域では、当該車線ヨーレートの寄与比率を前記検出ヨーレートの寄与比率に対して高める
ことを特徴とするヨーレート推定装置。 - 請求項7に記載のヨーレート推定装置であって、
前記車線認識部により認識した走行車線に係る車線長が、所定の車線長閾値以下か否かを判定する判定部をさらに備え、
前記フュージョンヨーレート生成部は、前記認識した走行車線に係る車線長が前記車線長閾値以下である場合、前記認識した走行車線に係る車線長が前記車線長閾値を超えている場合と比べて、前記車線ヨーレートの寄与比率を低減する
ことを特徴とするヨーレート推定装置。
Priority Applications (3)
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