JP2023539467A - 自動車両の横方向運動を制御するための制御方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車両（１０）の横方向運動を制御するための制御方法であって、自動車両が、道路（２０）上の所定の軌道（Ｔｐ）をたどるためのステアリング手段を備える制御方法に関する。制御方法は、自動車両（１０）の外部の少なくとも１つの環境パラメータ（Ｐｅｘｔｊ）を選択するステップ（Ｅ５）であって、環境パラメータの選択が、この環境パラメータに関連する衝突リスク（Ｒｊ）の関数である、ステップ（Ｅ５）を含む。ステアリング手段のためのコマンド（Ｋ）は、衝突リスク（Ｒｊ）に従って、かつ自動車両（１０）の横方向シフト（ＤＬ）に従って決定される。【選択図】図５

Description

本発明は、自動車両の横方向運動を制御するための制御方法、前記横方向運動を制御するための制御システム、前記制御システムによって使用され得るプログラム命令を含むコンピュータプログラム製品、および前記制御システムを備える自動運転または半自動運転自動車両に関する。

近年、自動車両に運転支援システムを装備することにおいてなされた進歩は、交通安全の著しい改善に貢献している。将来の課題は、自動運転自動車両を設計することである。自動運転自動車両は、ドライバがほとんどまたは全く介入することなく公道を移動することのできる自動車両である。この概念の目的は、道路上に存在する他の車両または障害物（人間、動物、木など）によって生み出される交通の如何に関わらず、最終的には公道を完全に安全に移動することのできる車両を開発し、製造することである。ここでは、自動運転自動車両の概念は、前記車両を運転するために人間のオペレータによる介入が不要である完全自動運転自動車両を包含する。この概念はまた、自動運転支援システムを有するが、全体として人間のオペレータによる介入が依然として重要である、いわゆる「半自動運転」自動車両を包含する。

自動運転自動車両の操作は一般に、車載ナビゲーションデバイスと、所定の軌道を定義するためのデバイスとによって共同で管理される。車載ナビゲーションデバイスは、大規模に、すなわち道路網のスケールでルートをプログラムするように設計される。このルートは、開始位置を目的地に結び付けることのできる一連の連続する道路区間を含む。この一連の道路区間は、潜在的には、道路網に関する検出された交通条件または事前定義された移動制限（たとえば、道路工事のための一定の区間の閉鎖）に応じて動的に可変である。所定の軌道を定義するためのデバイスは、数十または数百メートル程度の局所的スケールで車両の移動軌道を自動的に処理するように設計される。この所定の軌道を定義するためのデバイスは、ナビゲーションシステムによってプログラムされたルートを実装することができる。そのような実装は、自動車両の動的制限（最大速度、縦加速度、ステアリング角など）などの運動制限、環境的制限（道路上の障害物など）、または最適化制限（たとえば、自動車両の横加速度を最小限に抑えること）の関数として、経時的に車両の位置、方向、および速度を求めることによって実施される。

自動運転の状況では、自動車両が、車載ナビゲーションデバイスによって求められた一連の道路区間上を移動することによって、事前定義された都市型または郊外型ルートをたどるように構成される。所定の軌道は、経時的に可変であり、事前定義されたルートが達成される道路区間と、環境パラメータの関数としてリアルタイムに計算される１組のデカルト座標によって定義される。この計算は、道路マーキング認識デバイス、レーダーまたはレーザ検出手段、障害物認識デバイスなどを使用して実装され得る。移動するとき、自動車両は、所定の軌道とは異なり得る実際の軌道をたどる。実際、移動するとき、自動車両は、所定の軌道を定義するためのデバイスによって考慮に入れられないことがあるいくつかの制限（タイヤ圧力、道路の勾配、風の強さなど）を受ける。その結果、この実際の軌道と所定の軌道との間に横方向オフセットがあり得、横方向オフセットを最小限に抑えなければならない。横方向オフセットは、所定の軌道に垂直な軸に沿って測定した、実際の軌道と前記所定の軌道との間のゼロでない距離を意味するために与えられる。自動車両のステアリング角を変更するために、横方向制御システムからの適切なコマンドでこのオフセットを補正することが可能である。

米国特許第１００２６３１７号は、ファジィ論理に基づいて自動車両を制御するための方法を開示している。この方法は、自動運転車両の求めた軌道、求めた位置、求めた速度、および求めた加速度からの偏差の確率を求めるステップを含む。この情報に基づいて確率因子が計算される。この因子は、ドライバによって実施される処置が車両を安全な状態にするために実施された確率を示す。この確率は、自動運転モード、半自動運転モード、および自動車両の誤作動のためにドライバによる処置が必要とされる手動モードの間の遷移を可能にする。ファジィ論理を使用するこの方法は、自動車両が自動運転モードにあるときに人間の挙動を再現しようと試みる。しかしながら、この車両は、自動車両に搭乗するときに様々な希望を有し得る様々なタイプの搭乗者／ドライバを受け入れ得る。ある搭乗者は、滑らかで一定の運転を望むことがあり、別の搭乗者はずっとスポーティな運転を好むことがある。したがって、自動運転車両のユーザの希望には多様性がある。さらに、ファジィ論理は比較的長い学習時間を必要とし、そのことによって、自動車両を制御するこの方法をセットアップすることがより複雑になる。

したがって、単純で、実装するのに好都合であり、自動車両の自動運転についてのより多数のパラメータを考慮に入れることを可能にする、前記自動車両の横方向運動を制御するための制御方法を提案する必要がある。

本発明は、この必要を少なくとも部分的に満たすことを目的とする。

より具体的には、本発明は、自動運転車両内の搭乗者の体験を改善することを目的とする。

本発明の第１の目的は、自動車両の横方向運動を制御するための制御方法であって、前記自動車両が、道路上の所定の軌道をたどるためのステアリング手段を備える制御方法に関する。制御方法は、前記所定の軌道に対する前記自動車両の横方向オフセットを決定するステップと、自動車両のステアリング手段を制御するためのコマンドを決定するステップとを含む。これらのステアリング手段は、横方向オフセットを補正するように前記自動車両の方向を変更することができる。制御方法はまた、自動車両の外部の少なくとも１つの環境パラメータを選択するステップを含み、前記環境パラメータの前記選択は、前記自動車両との衝突リスクの関数である。ステアリング手段のためのコマンドは、前記衝突リスクに従って、かつ自動車両の前記横方向オフセットに従って決定される。

したがって、ステアリング手段を制御するために、自動車両の内部パラメータ、ならびに前記自動車両の外部の環境パラメータが考慮に入れられる。次いで、衝突リスクをコマンド決定に組み込み、それに応じて横方向オフセットの補正を制御することが可能である。たとえば、自動車両が道路の端に向かって偏位する場合、道路の反対側のもう一方の方向に移動中の別の車両の存在が、自動車両についての低い衝突リスクを生成する。その結果、自動車両の移動方向に対して突然の変更が行われることなく、横方向オフセットの低速な補正を実現することが可能である。逆に、自動車両が道路の中央分離帯に向かって偏位し、別の自動車両が反対方向から来ている場合、衝突リスクが高く、したがって、どんな衝突も回避するために、ステアリング手段からの応答がずっと動的でなければならない。したがって、本発明は、搭乗者の体験を改善しながら、前記自動車両の内部および外部パラメータの関数として自動車両の横方向運動の制御の調節を改善することを可能にする。

特定の一実施形態では、環境パラメータは、以下のパラメータのリストから選択された少なくとも１つのパラメータである：
－ 道路交通を表すパラメータ、
－ 人間や動物などの、道路上の移動行為者を表すパラメータ、
－ 道路上の不動障害物を表すパラメータ。

別の特定の実施形態では、横方向オフセットの補正の速度が、衝突リスクおよび横方向オフセットの関数として調節される。

別の特定の実施形態では、自動車両の横方向オフセットに関して衝突リスクが低い場合、横方向オフセットの補正が減速される。したがって、自動車両の自動運転がより滑らかになる。

別の特定の実施形態では、自動車両の横方向オフセットに関して衝突リスクが高い場合、横方向オフセットの補正が加速される。したがって、自動車両の自動運転がより安全になる。

別の特定の実施形態では、横方向オフセットの補正が、衝突リスクおよび横方向オフセットの関数として減衰される。したがって、自動車両が所定の軌道をたどる仕方が、経時的に安定する。

別の特定の実施形態では、制御方法は、自動車両における通知するステップを含み、前記通知は、前記自動車両の移動状況に関係する。この通知ステップは、ヒューマンマシンインターフェース手段を使用して行われる。これらの手段は、具体的には自動運転車両で移動しているときに、ステアリングホイールの制御を取り戻さなければならない場合、具体的にはドライバに警告することを可能にする。

本発明の別の目的は、自動車両の横方向運動を制御するための制御システムであって、前記車両が、道路上の所定の軌道をたどるためのステアリング手段を備える制御システムに関する。この制御システムは、所定の軌道に対する自動車両の横方向オフセットを決定するための手段と、自動車両のステアリング手段を制御するためのコマンドを決定するための手段とを備え、前記ステアリング手段は、前記横方向オフセットを補正するように前記自動車両の方向を変更することができる。制御システムはまた、自動車両の外部の少なくとも１つの環境パラメータを選択するための手段を備え、前記環境パラメータの前記選択は、前記自動車両との衝突リスクの関数である。ステアリング手段のためのコマンドは、前記衝突リスクに従って、かつ自動車両の前記横方向オフセットに従って決定される。

特定の一実施形態では、制御システムは、前記自動車両の移動状況を搭乗者に通知するためのヒューマンマシンインターフェース手段を備える。

本発明の別の目的は、前記制御システムによって使用され得るプログラム命令であって、前述の制御システムによって実行または解釈されると、自動車両において前述の制御方法の実装をトリガするプログラム命令を含む、コンピュータプログラム製品に関する。

本発明の別の目的は、前述の目的のうちの１つによる制御システムを備える自動運転自動車両に関する。

非限定的な例として与えられ、添付の図面によって示される実施形態の詳細な説明を読むときに、本発明をより良く理解されよう。

本発明による自動運転自動車両を示すダイアグラム図である。 道路上で動作中の、図１の自動運転自動車両を示す図である。 図２の道路上の、図１の自動車両の横方向運動を制御するための制御システムを示す図である。 図１の自動車両のステアリング手段を制御するためのコマンドを決定するための手段を示す図であって、前記コマンド手段が図３の制御システムに属する図である。 図１の自動車両の横方向運動を制御するための制御方法の相異なるステップを示す図であって、前記制御方法が図３の制御システムによって実装される図である。 相異なる横方向距離Ｄ_Ｌ入力値の関数としての自動車両１０の応答を示す図である。 図３の制御システムによって適用されるステアリング角の経時的な変化と、従来の制御システムによって適用されるステアリング角の経時的な変化とを示す図である。 衝突リスクが低いケースでの、図３の制御システムと、従来の制御システムとによって制御されるステアリング角の重ね合わされた変化を示す図である。 衝突リスクが高いケースでの、図３の制御システムと、従来の制御システムとによって制御されるステアリング角の重ね合わされた変化を示す図である。

本発明は、記載の実施形態および変形形態に限定されず、別の実施形態および変形形態が当業者にははっきりと明らかになるであろう。

様々な図では、同一または類似の要素は同一の参照符号を有する。

図１は、本発明による自動車両１０のダイアグラム上面図を示す。この自動車両１０は、車両フロント部分、車両リア部分、車両ルーフ、車両内部、およびステアリング手段（図示せず）を備える。自動車両はまた、シャーシと、前記シャーシに取り付けられ、または固定された１つまたは複数のボディパネルとを備える。

ここでは、自動車両１０は自動運転車両である。自動運転車両は、完全自動運転または半自動運転自動車両を意味するために与えられる。自動車両での自律性にはいくつかのレベルがある。

レベル１と呼ばれる第１のレベルでは、自動車両は、前記自動車両に関連する限られた数の運転操作の役割を果たす。このケースでは、ドライバは依然として運転制御操作の大部分の役割を果たす。レベル１では、加速および／またはブレーキング制御操作（クルーズ制御など）が自動車両によって制御される。レベル１は運転支援レベルに対応する。

レベル２と呼ばれる第２のレベルでは、自動車両は、（たとえば、１つまたは複数の運転支援システム、センサなどを介して）外部環境（自動車両の周りの道路、路面、道路交通、周囲条件）についての情報を収集することができる。レベル２では、自動運転車両は、いくつかの運転操作（たとえば、ステアリング、加速、および／またはブレーキング）を制御するために、収集した情報を使用することができる。レベル２は、自動車両の部分的自動化のレベルである。レベル１およびレベル２では、ドライバは自動運転自動車両によって実施される運転操作を完全に監視しなければならないことに留意されたい。

レベル３と呼ばれる第３のレベルでは、自動車両が運転操作のうちの１つまたは複数を制御するために行動または介入するようにドライバに求めるとき以外は、ドライバは、これらの運転操作のすべてを前記自動車両に委ねる。レベル３は、条件付き自動化のレベルである。

レベル４と呼ばれる第４のレベルでは、ドライバはもはや運転操作のいずれも管理しない。このケースでは、自動車両は、ドライバが介入の要求に応答しないときを含めて、運転操作のすべてを制御する。レベル４は高自動化のレベルである。

レベル５と呼ばれる第５のレベルでは、自動車両は運転操作のすべてを制御する。したがって、移動するとき、自動車両は、道路交通、道路上の移動行為者（人間、動物）、道路上の不動障害物、路面を監視する。レベル５では、人間のドライバとの対話は不要である。レベル５は完全自動化のレベルである。レベル３から５では、自動車両は運転操作を監視することができ、前記自動車両の外部環境を監視することができることに留意されたい。

これらの様々なレベルの自律性で様々な運転操作を実施することができるために、自動車両１０は以下のようないくつかのセンサを備える：
－ フロントレーダー１１Ａ、１１Ｂ
－ リアレーダー１２Ａ、１２Ｂ
－ 超音波センサ１３
－ ビデオカメラ１４
－ ＬＩＤＡＲセンサ１５
－ ＧＰＳアンテナ１６。

フロントレーダーは、前記自動車両１０の対称軸の両側の車両フロント部分に配置された２つのフロントレーダー素子１１Ａ、１１Ｂを備える。フロントレーダーは、自動車両の前方の検出ゾーン１１１を有する。したがって、フロントレーダーは、周囲の物体の位置を検出することができる。フロントレーダーは、自動車両の速度を測定することを可能にする。フロントレーダー１１Ａ、１１Ｂによって収集される情報は、緊急ブレーキング、車線保持などのいくつかの運転操作を実装するのに特に有用である。

リアレーダーは、前記自動車両１０の対称軸の両側の車両リア部分に配置された２つのリアレーダー素子１２Ａ、１２Ｂを備える。リアレーダーは、自動車両の後方の検出ゾーン１１２を有する。したがって、リアレーダーは、周囲の物体の位置を検出することができる。リアレーダーは、前記自動車両１０に追従する他の自動車両の速度を測定することを可能にする。リアレーダー１２Ａ、１２Ｂによって収集される情報は、緊急ブレーキング、車線保持などのいくつかの運転操作を実装するのに特に有用である。

超音波センサ１３は、２つのフロントレーダー素子１１Ａ、１１Ｂの間の車両のフロント部分に配置される。超音波センサ１３は、フロントレーダー１１Ａ、１１Ｂの検出ゾーン１１１よりもずっと狭い検出ゾーン１１３を有する。したがって、この超音波センサ１３は、非常に接近した障害物を検出することができる。収集される情報は、前記自動車両１０のすぐ前方の別の自動車両からの安全な距離を維持することなどの運転操作を実装するのに特に有用である。

ここでは、ビデオカメラ１４は、バックミラーの後ろに位置する。このビデオカメラ１４によって収集される情報は、道路標識を復号すること、縁石および中央分離帯を識別すること、道路上の移動行為者（人間、動物）を検出することなどのいくつかの運転操作を実装するのに特に有用である。

ここでは、ＬＩＤＡＲ（ＬＩｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）センサ１５は、自動車両１０のルーフ上に位置する。ＬＩＤＡＲセンサ１５は、レーザを使用してリモートセンシング測定を行うことを可能にする。ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇは、光ビーム源に戻る光ビームの特性の解析に基づく遠隔測定技術である。ＬＩＤＡＲセンサは、たとえば直径５０メートル程度の、かなり広い検出ゾーン１１５を有する。ＬＩＤＡＲセンサは、環境の３Ｄマップを生成するために、３６０°にわたって環境を常に走査することを可能にする。ＬＩＤＡＲセンサ１５によって収集される情報は、夜間を含む、障害物を検出することなどのいくつかの運転操作を実装するのに有用である。

ＧＰＳアンテナ１６は、自動車両１０のリア部分に位置する。ＧＰＳアンテナ１６は、ＧＰＳ（全地球測位システム）信号を受信することを可能にする。次いで、これらのＧＰＳ信号に基づいて、ナビゲーションデータが自動車両１０内で更新され得る。

自動車両はまた、センサ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１３、１４、１５からの様々なデータを処理することのできる中央コンピュータ１６を備える。中央コンピュータ１６、およびセンサ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１３、１４、１５は、センサからの前記データを搬送するために、１つまたは複数のＣＡＮバス（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（図示せず）によって自動車両内で接続される。

図２は、道路２０上の、図１の自動運転自動車両を示す。この図を簡略化するために、図２ではセンサ１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１３、１４、１５は図示されていない。道路２０は２つの縁石２１で区切られる。道路はまた、複数の中央分離帯２２によって分離される２つの車線に分割される。図２では、車両は右車線内を運転中であり、実際の軌道Ｔ_ｒをたどる。ここでは、この実際の軌道Ｔ_ｒは、所定の軌道Ｔ_ｐに対して横方向オフセットＤ_Ｌだけ偏位する。所定の軌道Ｔ_ｐは、自動車両１０のナビゲーションシステムによって、具体的にはＧＰＳアンテナ１６によって受信されたＧＰＳ信号からのデータに基づいてあらかじめ計算されたものである。ここでは、この所定の軌道Ｔ_ｐは、縁石２１と中央分離帯２２の中間に延びる。本発明は、横方向オフセットＤ_Ｌを最小限に抑えることを目的とする。この目的で、自動車両１０は、図３に示される、適合された制御システム３０を備える。好ましい実施形態では、この制御システム３０は、自動車両の中央コンピュータ１６内に直接的に組み込まれる。

図３は制御システム３０をより詳細に示す。前述のように、この制御システム３０は、自動車両１０の横方向運動を制御することができる。制御システム３０は、
－ マップを生成するための手段３１と、
－ 環境パラメータを生成するための手段３２と、
－ 衝突リスクアナライザ３３と、
－ 自動車両の内部のデータを収集するための手段３４と、
－ 所定の軌道を生成するための手段３５と、
－ 横方向オフセットを決定するための手段とも呼ばれる、角度誤差および横方向誤差計算器３６と、
－ 自動車両１０のステアリング手段を制御するためのコマンドを決定するための手段３７とも呼ばれる、自然平面挙動を決定するための手段と、
－ 横方向オフセットを制御するための手段３８と、
－ ヒューマンマシンインターフェース手段３９と
を備える。

マップを生成するための手段３１は、道路２０に関する情報を生成することができる。この情報は、道路２０の縁石２１、中央分離帯２２、ルートの始点および終点、道路標識、道路２０の勾配、路面の品質（ターマック、砂利など）についての詳細なデータを含む１つまたは複数のデジタル地図Ｍを作成することを可能にする。デジタル地図Ｍは、たとえばビデオカメラ１４を使用して作成される。次いで、これらが衝突リスクアナライザ３３に送られる。

環境パラメータを生成するための手段３２は、人間や動物などの道路上の移動行為者ならびに不動障害物の表現を支援することができる。これらの移動行為者および不動障害物は、３６０度にわたって情報を取り込むために車両のルーフ上に分散する複数のカメラ（たとえば、少なくとも５つのカメラ）から発信される情報を組み合わせる低レベルマージングアルゴリズムを使用して表現される。これらのカメラ（図１では図示せず）は主に、前記移動行為者および前記不動障害物のカテゴリｃ（移動または不動、人間または動物など）を識別する目的で、前記移動行為者および前記不動障害物を検出するために使用される。次いで、この情報がＬＩＤＡＲセンサ１５と組み合わされ、ＬＩＤＡＲセンサ１５は、各移動行為者および／または各不動障害物についての自動車両１０に対する距離ｄを供給する。環境パラメータを生成するための手段３２は、自動車両１０が移動している全体的状況を参照する複数の３Ｄボックスを含み、したがって、各移動行為者および各不動障害物に、マップを生成するための手段３１のデジタル地図Ｍ上の所与のｘ、ｙ座標を与えることが可能となる。各移動行為者および各不動障害物ｊについて、環境パラメータを生成するための手段３２は、環境パラメータＰｅｘｔ_ｊを生成することができる。ただしｊは０からＮの間の自然数である。したがって、各環境パラメータＰｅｘｔ_ｊは、移動行為者または不動障害物のカテゴリｃ_ｊについての情報と、移動行為者または不動障害物の座標ｘ_ｊ、ｙ_ｊについての情報と、自動車両１０に対する移動行為者または不動障害物の距離ｄ_ｊとを含む。したがって、環境パラメータＰｅｘｔ_ｊ（ｃ_ｊ；ｘ_ｊ，ｙ_ｊ；ｄ_ｊ）のすべてが衝突リスクアナライザ３３に送られる。

デジタル地図Ｍおよび環境パラメータＰｅｘｔ_ｊ（ｃ_ｊ；ｘ_ｊ，ｙ_ｊ；ｄ_ｊ）は、自動車両１０が移動するようにされる環境の良好なビューを供給する。

衝突リスクアナライザ３３はデジタル地図Ｍおよび環境パラメータＰｅｘｔ_ｊを受け取ることができる。より具体的には、衝突リスクアナライザ３３は、各環境パラメータＰｅｘｔ_ｊについて、関連するリスクＲ_ｊを求めることができる。この目的で、リスクアナライザは、道路上の移動行為者および／または不動障害物の変化をリアルタイムに予測することができる。リスクアナライザは、パラメータＰｅｘｔ_ｊおよび関連するリスクＲ_ｊのすべてを、コマンドを決定するための手段３７に送ることになる。

自動車両の内部のデータを収集するための手段３４は、自動車両１０の内部パラメータＰ_ｉｎｔのすべてを収集することができる。これらのパラメータは、相異なる車載センサに基づいて求められる。これらの内部パラメータＰ_ｉｎｔは、具体的には、ステアリング角、車両の速度、車両の加速度、および車両の角ヨー速度に関係する。内部パラメータＰ_ｉｎｔはまた、自動車両１０の質量中心のＸおよびＹ座標を含む。これらの内部パラメータＰ_ｉｎｔは、横方向オフセットを決定するための手段３６に送るのに適している。

所定の軌道を生成するための手段３５は、車両が短期にたどらなければならない軌道を供給することができる。この所定の軌道はナビゲーションシステムによって供給される。変形形態として、所定の軌道は、自動車両２０が移動中の車線の縁石２１と、中央分離帯２２とを走査するカメラから取得される。通常動作モードでは、この所定の軌道は、縁石２１と中央分離帯２２の中間である。このケースでは、生成手段３５は、所定の座標Ｘ_ｐｒｅｄ、Ｙ_ｐｒｅｄの１つまたは複数の対を、横方向オフセットを決定するための手段３６に供給することになる。このケースでは、これらの座標の対は、所与の時刻シーケンスにわたる所定の軌道Ｔ_ｐに対応する。

横方向オフセットを決定するための手段３６は、自動車両の所定の軌道Ｔ_ｐと実際の軌道Ｔ_ｒとの間の横方向オフセットＤ_Ｌを決定することができる。この目的で、コンピュータ３６は、自動車両１０の質量中心の座標Ｘ、Ｙを所定の座標Ｘ_ｐｒｅｄ、Ｙ_ｐｒｅｄと比較する。ここでは、比較は２次元手法である。次いで手段３６は、コマンドを決定するための手段３７およびヒューマンマシンインターフェース手段３９に横方向オフセットＤ_Ｌを送る。

コマンドを決定するための手段３７は、環境パラメータＰｅｘｔ_ｊおよび関連するリスクＲ_ｊならびに横方向オフセットＤ_Ｌを受け取ることができる。この情報に基づいて、決定する手段３７は、横方向オフセットＤ_Ｌを補正するように、自動車両のステアリング手段を制御するためのコマンドＫを生成する。次いで、このコマンドＫが、横方向オフセットを制御するための手段３８ならびにヒューマンマシンインターフェース手段３９に送られる。

受け取った横方向オフセットＤ_Ｌに基づいて、横方向オフセットを制御するための手段３８はステアリング手段（図示せず）に作用することになる。これらのステアリング手段は、横方向オフセットＤ_Ｌを低減するように自動車両１０のステアリング角を変更することになる。周知のように、これらのステアリング手段は、ステアリングコラム、ステアリングボックス、ラック、接続ロッド、およびステアリングナックルを備え得る。

ヒューマンマシンインターフェース手段３９は、横方向オフセットＤ_Ｌについての情報と、コマンドＫについての情報とを受け取ることができる。この情報に基づいて、インターフェース手段３９は、異常な状況をドライバに警告し得る。そのような異常な状況は、ヒューマンマシンインターフェース手段３９によって受け取られた横方向オフセットＤ_Ｌが所与の基準値よりも大きいときに生じる。代替実施形態では、そのような異常な状況はまた、横方向オフセットＤ_Ｌを低減するためにコマンドＫがステアリング手段に対する非常に高速な処置を要求するときに生じる。その結果、ドライバは、どんな事故のリスクも回避するように車両を制御するオプションを有する。これは自律性レベル３であり、自動化のレベルは条件付きである。より具体的には、インターフェース手段３９は、ドライバに状況を通知するために視覚構成要素および／または音響構成要素を有する。視覚構成要素は、車両内部に設置されたＬＥＤを使用して生成される。例として、リスクなしが検出された場合、ＬＥＤは青であり、自動モードが活動化されることをドライバに通知する。わずかなリスクが検出されたとき（反対方向に移動中の別の車両が自動車両１０に接近している、狭い道路など）、ＬＥＤはオレンジ色を帯びる。このケースでは、ドライバは警戒を高めなければならない。著しいリスクが検出されたとき、ＬＥＤは赤色を有し、ドライバは車両を制御するように求められる。

図４は、決定する手段３７の相異なる構成要素の詳細を示す。これらの決定する手段３７は、
－ 少なくとも１つの環境パラメータＰｅｘｔ_ｊを選択するための手段３７１と、
－ 横方向オフセットＤ_Ｌを受け取るための手段３７２と、
－ ステアリング角特性を決定するための手段３７３と、
－ 自動車両の応答の特性を生成するための手段３７４と、
－ ステアリング手段のモデルを生成するための手段３７５と、
－ 車両のモデル３７６と、
－ コマンドＫを生成するための手段３７７と
を備える。

選択する手段３７１は、環境パラメータＰｅｘｔ_ｊのすべて、ならびにこれらの環境パラメータのそれぞれに関連する衝突リスクＲ_ｊを受け取る。これらのデータに基づいて、選択する手段は、著しいリスクをもたらす環境パラメータを選択することができる。この環境パラメータ選択は、ステアリング角特性を決定するための手段３７３、ならびに自動車両の応答の特性を生成するための手段３７４に送られる。

受信手段３７２は、横方向オフセットＤ_Ｌを受信し、決定する手段３７３および生成する手段３７４に横方向オフセットＤ_Ｌを送ることができる。

決定する手段３７３は、環境パラメータＰｅｘｔ_ｊに関連する衝突リスクＲ_ｊおよび横方向オフセットＤ_Ｌに基づいて、最適なステアリング角θおよび最適な角ステアリング速度θ’を求めることができる。ステアリング角θおよび角ステアリング速度θ’を求めることはまた、自動車両のステアリング手段の最大能力を考慮に入れる。次いで、この情報θ、θ’がステアリング手段のモデル３７５に送られる。

生成する手段３７４は、環境パラメータＰｅｘｔ_ｊに関連する衝突リスクＲ_ｊおよび横方向オフセットＤ_Ｌの関数として自動車両１０の応答の特性を求めることができる。この応答の特性は、横方向オフセットの補正の速度Ｖ_ｃ（低速または高速）、ならびに経時的なこの補正の減衰Ａ_ｃ（短い、または長い）に関係する。この衝突リスクＲ_ｊが低く、横方向オフセットＤ_Ｌも小さい場合、自動車両の応答の特性は、低速な補正速度と短い減衰時間を与えることになる。そのような短い減衰時間は、所定の軌道Ｔ_ｄの周りのオーバーシュート振幅を限定することによって、わずかな振動で自動車両１０をこの所定の軌道Ｔ_ｄに戻すことを可能にする。

生成する手段３７５は、決定する手段３７３によって送られた最適なステアリング角θおよび最適なステアリング速度θ’に基づいて、ステアリング手段のモデルＭ_ｄを生成することができる。特定の一実施形態では、ステアリング手段のこのモデルＭ_ｄは２次線形時不変（ＬＴＩ）モデルである。

車両のモデル３７６は、ヨー角およびその派生パラメータ（角ヨー速度、ヨー加速度）などの、車両のヨー挙動を供給することができる。自動車両のヨー挙動を観測することにより、前記自動車両の誘導の品質についての情報が与えられる。特定の一実施形態では、角ヨー速度Ｖ_Ｌが、最適なステアリング角θおよび最適なステアリング速度θ’から推論され得る。

生成する手段３７７は、
－ 横方向オフセットの補正の速度Ｖ_ｃおよび経時的な補正の減衰Ａ_ｃと、
－ ステアリング手段のモデルＭ_ｄと、
－ 角ヨー速度Ｖ_Ｌと
に基づいてコマンドＫを生成する。

したがって、コマンドＫは、前記衝突リスクＲ_ｊに従って、補正速度Ｖ_ｃおよび減衰Ａ_ｃを介して部分的に求められる。コマンドＫはまた、横方向オフセットＤ_Ｌに従って、ステアリング手段のモデルＭ_ｄを介して部分的に求められる。

図５は、自動車両１０の横方向運動を制御するための制御方法の相異なるステップを示す。この制御方法は、自動車両の外部のパラメータを取得する第１のステップＥ１を含む。これらの外部パラメータはデジタル地図Ｍおよび環境パラメータＰｅｘｔ_ｊを含む。環境パラメータＰｅｘｔ_ｊは、以下のパラメータのリストから選択されたパラメータである：
－ 道路交通を表すパラメータ、
－ 人間や動物などの、道路上の移動行為者を表すパラメータ、
－ 道路上の不動障害物を表すパラメータ。

第２のステップＥ２では、各外部環境パラメータについて衝突リスクＲ_ｊが求められる。第１のステップＥ１および第２のステップＥ２と並行して、制御方法は、自動車両の内部のパラメータを取得する第３のステップＥ３を含む。これらの内部パラメータに基づいて、第４のステップＥ４で、所定の軌道Ｔ_ｐに対する自動車両の横方向オフセットＤ_Ｌを推論することが可能である。第５のステップＥ５では、少なくとも１つの外部環境パラメータＰｅｘｔ_ｊが選択される。この選択は、前記環境パラメータＰｅｘｔ_ｊに関連する衝突リスクＲ_ｊの関数である。通常、第５のステップＥ５では、自動車両１０との衝突の最高のリスクをもたらす環境パラメータが選択される。この環境パラメータは、たとえば、道路の反対側に存在し、前記自動車両１０の反対方向に移動している別の自動車両にリンクされる。

第６のステップＥ６は、自動車両のステアリング手段を制御するためのコマンドＫを求めるステップに関係する。ステアリング手段のこのコマンドＫは、選択された環境パラメータＰｅｘｔ_ｊの衝突リスクＲ_ｊに従って、かつ自動車両１０の横方向オフセットＤ_Ｌに従って求められる。

第７のステップＥ７では、ステアリング手段が、横方向オフセットＤ_Ｌを補正するように、コマンドＫの関数として自動車両１０の方向を変更する。横方向オフセットＤ_Ｌの補正の速度は、衝突リスクＲ_ｊと、前記横方向オフセットＤ_Ｌの有意性の関数として調節される。したがって、自動車両の横方向オフセットＤ_Ｌに関して衝突リスクＲ_ｊが低い場合、横方向オフセットＤ_Ｌの補正が減速される。同様に、前記自動車両１０の横方向オフセットＤ_Ｌに関して衝突リスクＲ_ｊが高い場合、横方向オフセットＤ_Ｌの補正が加速される。さらに、横方向オフセットＤ_Ｌの補正が、衝突リスクＲ_ｊと、この横方向オフセットＤ_Ｌの有意性の関数として減衰される（Ａ_ｃ）。これは、所定の軌道Ｔ_ｐの周りの自動車両の実際の軌道Ｔ_ｒの振動の現象を制限するものである。

第８のステップＥ８では、制御方法は、自動車両において通知するステップを含む。この視覚および／または音響通知はドライバのためのものである。この視覚および／または音響通知は、自動車両の移動状況を前記ドライバに知らせることを可能にする。たとえば、この視覚および／または音響通知は、危険の場合に自動車両のステアリング手段の制御を取り戻すようにドライバに促すことができる。

ステップＥ１からＥ７は、０．０１秒程度の所定の頻度で行われることに留意されよう。この頻度は、具体的には環境パラメータおよび関連するリスクの変化に関連して、自動車両１０の高い応答性を可能にするのに十分な短さである。

図６は、所定の軌道Ｔ_ｐに対して測定された相異なる横方向距離Ｄ_Ｌに従う自動車両１０の応答を示す。したがって、曲線６１は、横方向距離Ｄ_Ｌが５ｃｍであるときの自動車両１０の応答を示す。曲線６２は、横方向距離Ｄ_Ｌ１０ｃｍに対する応答を示す。曲線６３は、横方向距離Ｄ_Ｌ１５ｃｍに対する応答を示す。曲線６４は、横方向距離Ｄ_Ｌ２０ｃｍに対する応答を示す。曲線６５は、横方向距離Ｄ_Ｌ２５ｃｍに対する応答を示す。曲線６６は、横方向距離Ｄ_Ｌ３０ｃｍに対する応答を示す。これらの曲線のｘ軸は秒単位の時間を表し、ｙ軸は応答振幅を表す。これらの相異なる曲線は、横方向距離Ｄ_Ｌが大きいほど、所定の軌道に戻るための自動車両１０の応答が低速になることを示す。したがって、この応答は、搭乗者にとってより自然で、より快適なものとなる。この応答方策は、反対方向から来る交通がないときに特に適している。反対方向から来る著しい量の交通がある場合、自動車両が道路上の中央分離帯に向かってドリフトする傾向がある特定のケースでは特に、自動車両１０の応答はより高速になり得る。この特定のケースでは、補正の減衰時間は、曲線６１から６６について、所定の軌道Ｔ_ｐの周りのより著しい振動がある場合はより長くなり得る。

関連する制御方法および制御システム３０が、直線およびカーブを含む混合部分でテスト回路に関してチェックされた。第１のテストが実施され、本発明の制御システム３０が環境パラメータを考慮に入れない従来の制御システムと比較された。図７から９は、これらのテストの結果を示す。より具体的には、図７は、制御システム３０によって加えられたステアリング角の経時的な変化（曲線７１）と、従来の制御システムによって加えられたステアリング角θの経時的な変化（曲線７２）とを比較する。曲線７１上で、１３４秒で、自動車両が、たとえば別の車両を追い越すために、車線を変更する目的で制御される。次いで、制御システム３０は、この追い越し方向転換を行うためにステアリング角の突然の変更をトリガする。この突然の変更は、１３５秒で、絶対値として約９０°のステアリング角値θで第１のピーク７１１を生成する。次いで、自動車両は、１３９秒で第２のピーク７１２を生成するステアリング角の別の変更によって、所定の軌道に向かって方向転換される。この第２のピーク７１２は、絶対値として約５０°のより小さいステアリング角値θを有する。次いで、ステアリング角は約０°で安定し、車両は再び所定の軌道に沿って移動する。曲線７２は、曲線７１のオーバーシュートと同等のオーバーシュート中に従来の制御システムによって加えられたステアリング角θの経時的な変化を反映する。この曲線６２は、ステアリング角としての１００°よりも大きい第１のピーク７２１と、やはり約１００°の第２のピーク７２２とを含む。曲線７２のピークのステアリング角値は、曲線７１のピークよりも著しく大きい。同様に、第１のピーク７２１と第２のピーク７２２との間の振幅は、曲線７１の第１のピーク７１１と第２のピーク７１２との間の振幅よりも大きい。したがって、制御システム３０は、ステアリングホイールの大きな運動を制限することを可能にし、自動車両の運転を搭乗者にとってより快適なものにする。さらに、制御システム３０は、所定の軌道Ｔ_ｐ上の自動車両のより高速な安定化を保証する。

図８は、ステアリング角が制御システム３０によって制御されたときのステアリング角の変化（曲線８１）と、ステアリング角が従来の制御システムによって制御されたときのステアリング角の変化（曲線８２）とを比較する。これらの曲線８１および８２は、３２秒での第１の介入と、６２秒での第２の介入とを受ける。この場合も、大きい振幅を有する従来の制御システムの曲線８２とは異なり、制御システム３０に関連する曲線８１は介入に過剰反応しないことに留意されよう。制御システム３０は、制御システム３０の意思決定に衝突リスクを組み込む。このリスクが低いとき、さらには存在しないとき、自動車両の横方向オフセットが非常に滑らかに補正され得る。したがって、曲線８１は、値０の周りの限られた振幅で、ほぼ安定的に推移する。

図９は、少なくとも１つの外部環境パラメータについて衝突リスクが高い状況を示す。この図９は、時間の関数としての横方向オフセットＤ_Ｌの変動を、制御システム３０について（曲線９１）、および従来の制御システムについて（曲線９２）示す。ここでは、制御システム３０についての曲線９１は、従来の制御システムについての曲線９２と概して同じ振幅を有する。しかしながら、曲線９１についてのゼロへの戻りが、曲線９２についてよりも遅いことを観察されよう。したがって、制御システム３０によって、自動車両の横方向オフセットがより滑らかに補正される。

したがって、自動車両の横方向運動を制御するための制御方法および関連する制御システム３０は、
－ 自動車両１０の環境に対する自動車両１０の応答をリアルタイムに調節すること、
－ 自動車両１０の内部のパラメータと、前記自動車両１０の外部の環境パラメータの両方を考慮に入れる応答を有すること、
－ 自動車両１０の搭乗者にとっての高い快適性および高い安全性を実現すること、
－ 特に危険の場合に、自動車両１０のステアリング手段の制御の必要についての情報をドライバに迅速に提供し、あるいはステアリング手段の制御を取り戻すこと
を可能にする。

本発明はまた、前記制御システム３０によって使用され得るプログラム命令であって、制御システム３０によって実行または解釈されると、図５で説明される制御方法の実装をトリガするプログラム命令を含む、コンピュータプログラム製品に関する。

本発明はまた、制御システム３０を備える自動車両１０に関する。この自動車両は、図１および図２に示されるような搭乗者車両である。変形形態として、自動車両は、バスやトラックなどの任意の他の車両である。

本発明は、記載の実施形態および変形形態に限定されず、別の実施形態および変形形態が当業者にははっきりと明らかになるであろう。

Claims (11)

1. 自動車両（１０）の横方向運動を制御するための制御方法であって、前記自動車両（１０）が、道路（２０）上の所定の軌道（Ｔ_ｐ）をたどるためのステアリング手段を備え、前記ステアリング手段が、前記自動車両（１０）の方向を変更すること（Ｅ７）ができ、前記制御方法が、
   － 前記所定の軌道（Ｔ_ｐ）に対する前記自動車両（１０）の横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）を決定するステップ（Ｅ４）と、
   － 前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）を補正するのに適した、前記自動車両（１０）の前記ステアリング手段を制御するためのコマンド（Ｋ）を決定するステップ（Ｅ６）と
   を含み、
   － 前記自動車両（１０）の外部の少なくとも１つの環境パラメータ（Ｐｅｘｔ_ｊ）を選択するステップ（Ｅ５）であって、前記環境パラメータ（Ｐｅｘｔ_ｊ）の選択が、前記自動車両（１０）との衝突リスク（Ｒ_ｊ）の関数であるステップ（Ｅ５）
   を含み、前記ステアリング手段のための前記コマンド（Ｋ）が、前記衝突リスク（Ｒ_ｊ）に従って、かつ前記自動車両（１０）の前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）に従って決定されることを特徴とする制御方法。
2. 前記環境パラメータが、
   － 道路交通を表すパラメータ、
   － 人間や動物などの、前記道路上の移動行為者を表すパラメータ、
   － 前記道路上の不動障害物を表すパラメータ
   のパラメータのリストから選択された少なくとも１つのパラメータである、請求項１に記載の制御方法。
3. 前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）の補正の速度が、前記衝突リスク（Ｒ_ｊ）および前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）の関数として調節される、請求項１または２に記載の制御方法。
4. 前記自動車両の前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）に関して前記衝突リスク（Ｒ_ｊ）が低い場合、前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）の前記補正が減速される、請求項３に記載の制御方法。
5. 前記自動車両の前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）に関して前記衝突リスク（Ｒ_ｊ）が高い場合、前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）の前記補正が加速される、請求項３または４に記載の制御方法。
6. 前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）の前記補正が、前記衝突リスク（Ｒ_ｊ）および前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）の関数として減衰される（Ａ_ｃ）、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御方法。
7. 前記自動車両（１０）における通知するステップ（Ｅ８）を含み、前記通知が、前記自動車両（１０）の移動状況に関係する、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御方法。
8. 自動車両（１０）の横方向運動を制御するための制御システムであって、前記車両（１０）が、道路（２０）上の所定の軌道（Ｔ_ｐ）をたどるためのステアリング手段を備え、前記ステアリング手段が、前記自動車両（１０）の方向を変更することができ、前記システムが、
   － 前記所定の軌道（Ｔ_ｐ）に対する前記自動車両（１０）の横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）を決定するための手段（３６）と、
   － 前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）を補正するのに適した、前記自動車両（１０）の前記ステアリング手段を制御するためのコマンド（Ｋ）を決定するための手段（３７）と、
   － 前記自動車両（１０）の外部の少なくとも１つの環境パラメータ（Ｐｅｘｔ_ｊ）を選択するための手段（３７１）であって、前記環境パラメータ（Ｐｅｘｔ_ｊ）の前記選択が、前記自動車両（１０）との衝突のリスク（Ｒ_ｊ）の関数である手段（３７１）と
   を備え、前記ステアリング手段のための前記コマンド（Ｋ）が、前記衝突リスク（Ｒ_ｊ）に従って、かつ前記自動車両（１０）の前記横方向オフセット（Ｄ_Ｌ）に従って決定される、制御システム。
9. 前記自動車両（１０）の移動状況を搭乗者に通知するためのヒューマンマシンインターフェース手段（３９）を備える、請求項８に記載の制御システム。
10. 前記制御システム（３０）によって使用され得るプログラム命令であって、請求項８または９に記載の制御システム（３０）によって実行または解釈されると、自動車両（１０）において請求項１から７のいずれか一項に記載の制御方法の実装をトリガするプログラム命令を含む、コンピュータプログラム製品。
11. 請求項８または９に記載の制御システム（３０）を備える、自動運転自動車両。

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