JP3130970B2 - 車両の自動操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、障害物との接触を回避
するための操舵を行う車両の自動操舵装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、平面上を移動する移動体同士の衝
突回避を操舵により実現する誘導装置として、例えば特
開平１−１２４００８号公報に記載されるように、自車
と、他の移動体の位置、進行方向及び速度から衝突位置
を求め、操舵によって衝突を回避する経路を演算し、操
舵を行うことは知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、そのよう
に、操舵によって接触を回避する経路を演算し、自動操
舵により衝突回避を行う場合、自車の周囲の環境（例え
ば先行車、ガイドレ−ル、他の障害物等）も変化するの
で、新たな接触要因が発生するおそれがある。

【０００４】本発明は、障害物との接触の回避をより確
実に行うことができる車両の自動操舵装置を提供するも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、前
方の障害物との接触を回避するための操舵を行う車両の
自動操舵装置を前提とする。

【０００６】そして、自動操舵中に自車の周囲の環境を
センシングする環境検出手段と、該環境検出手段の出力
を受け、自動操舵中に自車の周囲の環境の変化により障
害物との接触の可能性が新たに生じたとき、該新たな接
触の可能性を操舵によって回避することが可能か否かを
判断する判断手段と、該判断手段が上記障害物との新た
な接触の可能性を回避することができると判断したと
き、該障害物との接触を回避すべく操舵パターンを修正
する一方、上記判断手段が上記障害物との新たな接触の
可能性を回避することができないと判断したときは、運
転者の操舵に任せるべく、上記修正操舵を行わないよう
に構成された操舵パターン修正手段とを備えている。

【０００７】請求項２の発明では、上記判断手段が、障
害物との接触の可能性を回避するこ とができないと判断
した場合に、警報を発する警報手段を備えている。

【０００８】請求項３の発明では、上記判断手段が、障
害物との新たな接触の可能性を回避することができない
と判断したときに、該接触に備えてベルトテンショナを
作動させる接触対策手段を備えている。

【０００９】

【作用】自動操舵において、自車の周囲の環境の変化に
より障害物との接触の可能性が新たに生じたときには、
該障害物との接触の可能性を操舵によって回避できると
判断されると、操舵パタ−ンが修正され、それによって
障害物との接触が回避される。

【００１０】一方、該障害物との接触を回避することが
できないときには、運転者に操舵が任せられるので、例
えば障害物の形状や硬さなど、センサーでは検出しにく
く、却って運転者の方が容易に判断できるようなパラメ
ーターにあっては、それを基に運転者自身が接触の様態
を任意に選択できるようになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に
説明する。

【００１２】概略構成を示す図１において、１はステア
リングホイ−ルで、そのステアリングシャフト２の下端
のピニオン（図示せず）が、車軸４のラック部（図示せ
ず）に噛合し、操舵できるようになっている。また、車
軸４に対しては自動操舵シリンダ６が設けられ、自動操
舵もできるようになっている。そして、コントロ−ラ７
によって、車軸４の位置を検出する位置センサ８の出力
を受け、２つの切替バルブ９，１０と自動操舵バルブ１
１とを制御して、自動操舵シリンダ６に油ポンプ１２よ
り供給される圧油を供給して、フィ−ドバック制御によ
り自動操舵を行うことができるようになっている。ま
た、自車１４である車両の前部の左右側部及びそれより
若干後方の左右側部に、後述の右側方向の距離ＤR1、Ｄ
R2、左側の距離ＤL1、ＤL2を検出する超音波センサ１
５，１６，１７，１８がそれぞれ配設されている（図２
参照）。

【００１３】上記コントロ−ラ７には、自車速度を検出
する第１車速センサ１００Ａよりの信号及び先行車の速
度を検出する第２車速センサ１００Ｂよりの信号が入力
されるようになっている。また、自動操舵中に超音波セ
ンサ１５，１６，１７，１８を介して自車の周囲の環境
をセンシングする環境検出手段７Ａと、該環境検出手段
７Ａの出力を受け、自車の周囲の環境の変化により接触
の可能性が新たに生じたとき操舵パタ−ンを修正する操
舵パタ−ン修正手段７Ｂを備える。

【００１４】この自動操舵は、車両の走行条件（車間距
離、前方車両とガイドレ−ルとの距離等）から、路面の
摩擦係数や車両の運動特性を考慮した上で、接触回避の
ための操舵パタ−ンを設定し、必要に応じて行い、自動
操舵終了後、実際の車両特性と操舵パタ−ン設定のため
に用いた車両特性とのずれ等によって生じる誤差的な運
動を補正するための、修正操舵を行い、車両を安定させ
るようになっている。

【００１５】続いて、障害物としての先行車との接触を
回避するための、上記コントロ−ラ７による自動操舵の
制御について説明する。

【００１６】図３及び図４において、自動操舵をスタ−
トすると、イニシャライズされて、先行車と自車との車
間距離Ｌ1 、自車速度ｖ0 、先行車の速度ｖ1 、路面の
摩擦係数μ、左許容範囲ｙL 、右許容範囲ｙR を検出す
る（ステップＳ1 ）。なお、自車速度ｖ0 、先行車の速
度ｖ1 は車速センサ１００Ａ，１００Ｂにより周知の方
法で検出される。また、スキャン型のレ−ザレ−ダ等の
外部環境認識システムから、先行車１３と自車１４との
車間距離Ｌ1 、先行車と両側のガイドレ−ルや白線等の
道路境界線までの角度θR 、θL を検出し（図５参
照）、例えば、 ｙR ＝Ｌ1 ・tan θR ｙL ＝Ｌ1 ・tan θL 等の式に従って、右許容範囲ｙR 、左許容範囲ｙL を求
める。

【００１７】白線の検出については、白線上に設置され
たキャッツアイ等からの反射やビデオカメラ等を用いた
画像処理技術の応用によって可能である。

【００１８】それから、それらの検出値に基づいて、最
小車間距離Ｌ0 、自車と先行車との相対速度Ｖ（＝ｖ0
−ｖ1 ）、追越し時間Ｔ1 、操舵角θH 、許容横Ｇを演
算する（ステップＳ2 ）。

【００１９】ここで、最小車間距離Ｌ0 は、次の数式に
よって計算される。

【００２０】

【数１】

【００２１】そして、横方向移動距離ｙ0 と、路面の摩
擦係数によって決定される許容最大横Ｇとによって、操
舵に要する時間Ｔ1 が、次の式に基づき決定される。

【００２２】

【数２】

【００２３】さらに、車両モデルを考慮して操舵角θH
が次の式に基づき決定される。

【００２４】

【数３】

【００２５】操舵角は、路面の摩擦係数も考慮して決定
されている（図６参照）。即ち、路面の摩擦係数が小さ
いと、許容横Ｇが小さくなる。一方、必要な横移動距離
は略一定であるから、許容横Ｇが小さくなると、操舵に
要する時間は長くなり、その結果操舵角は小さくなる。
また、図７に示すように、相対速度Ｖが大きくなるほ
ど、自動操舵するのに必要な最小車間距離Ｌ0 が大きく
なる。

【００２６】そして、それらに基づき、図８に示すよう
に、自動操舵による操舵パタ−ンが定まる。この自動操
舵は、先行車に追い付くまでに、所定量ｙ0 だけ横方向
に移動できるだけの正弦の単波条の操舵パタ−ンで操舵
する。

【００２７】それから、障害物と接触する可能性がある
か否かをチェックするために、相対速度Ｖ＞０であるか
否かを判定する（ステップＳ3 ）。

【００２８】相対速度Ｖが０を越えると、接触する可能
性があるので、車間距離Ｌ1 が警報距離より小さいか否
かを判定する（ステップＳ4 ）。小さければ警報（例え
ば警報ランプ、警報ブザ−）を発し（ステップＳ5 ）、
小さくなければ、リタ−ンする。

【００２９】そして、警報を発した後、車間距離Ｌ1 が
最小車間距離Ｌ0 より小さいか否かを判定する（ステッ
プＳ6 ）。小さい場合は、接触を回避する必要があるの
で、まず、右許容範囲ｙR が必要な横移動量ｙ0 よりも
小さいか否かを判定し（ステップＳ7 ）、小さければ、
右方向への移動ができないので、左許容範囲ｙL が必要
な横移動量ｙ0 よりも小さいか否かを判定し（ステップ
Ｓ8 ）、小さければ、右方向への移動ができない。よっ
て、リタ−ンする。

【００３０】また、右許容範囲ｙR が必要な横移動量ｙ
0 よりも小さくなければ、右旋回できるので、ｙフラグ
を１として（ステップＳ9 ）、ｙフラグ＝１であるか否
かを判定する（ステップＳ10）。

【００３１】ｙフラグ＝１であれば、右方向から左方向
へと変化する操舵パタ−ンの自動操舵を行って接触を回
避し（ステップＳ11）、ｙフラグ＝１でなければ、左方
向から右方向へと変化する操舵パタ−ンで自動操舵を行
って接触を回避する（ステップＳ12）。なお、このと
き、自車速が大きくなれば操舵角が小さくなるように、
自車速が小さくなれば、操舵角が大きくなるように自動
操舵される。

【００３２】それから、自車１４の周囲の環境をセンシ
ングするために超音波センサ１５，１６，１７，１８に
よる右側方向の距離ＤR1、ＤR2、左側の距離ＤL1、ＤL2
を検出する（ステップＳ13）。その結果により、右側方
向及び左側方向の許容距離ＳR1、ＳR2、ＳL1、ＳL2との
差を取って、右側及び左側障害物に対する回避の横移動
量ＥR1（＝ＳR1−ＤR1）、ＥR2（＝ＳR2−ＤR2）、ＥL1
（＝ＳL1−ＤL1）、ＥL2（＝ＳL2−ＤL2）を演算する
（ステップＳ14）。そしてＥR1、ＥR2のうち大きい方を
ＥR とし、ＥL1、ＥL2のうち大きい方をＥL とする（ス
テップＳ15）。すなわち接触する可能性が高い方を採用
するのである。

【００３３】そして、ＥR ＞０又はＥL ＞０であるか否
かを判定する（ステップＳ16）。ＥR ＞０又はＥL ＞０
でなければ、障害物との接触の可能性が新たに生じてい
ないので、追越し時間Ｔ1 が経過したかを判定し（ステ
ップＳ17）、経過するまで上記自動操舵を継続し、経過
後、修正操舵を行い（ステップＳ18）、リタ−ンする。

【００３４】ＥR ＞０又はＥL ＞０であれば、接触の可
能性が新たに生じ回避操舵を行う必要があるので、回避
許容横Ｇ、回避操舵に要する時間ｔ1 を算出し（ステッ
プＳ19）、ＥR ＞０かつＥL ＞０であるか否かを判定す
る（ステップＳ20）。

【００３５】ＥR ＞０かつＥL ＞０であれば、右方向に
も左方向に回避操舵が困難なので、ベルトテンショナ作
動等の接触に備えた対策を開始する（ステップＳ21）。
そして、接触警報を発し（ステップＳ21）、最終的には
運転者の操舵に任せる（ステップＳ23）。それから、
Ｌ、ｖ0 を検出し（ステップＳ24）、それに基づいて最
小車間距離Ｌ0 、相対速度Ｖを算出し（ステップＳ2
5）、Ｖ≧０であるか否かを判定し（ステップＳ26）、
Ｖ≧０であれば、ステップＳ23に戻る一方、Ｖ≧０でな
ければリタ−ンする。

【００３６】一方、ＥR ＞０かつＥL ＞０でなければ、
ＥL ＞０であるか否かを判定し（ステップＳ27）、ＥL
＞０であれば、右方向に回避できるので、右方向から左
方向の回避操舵パタ−ンを採用する（ステップＳ28) 一
方、ＥL ＞０でなければ、左方向に回避できるので、左
方向から右方向の回避操舵パタ−ンを採用し（ステップ
Ｓ29）、ｔ＝ｔ1 であるか否かを判定する（ステップＳ
30）。

【００３７】そして、ｔ＝ｔ1 であれば、ステップＳ17
に移行する一方、ｔ＝ｔ1 でなければ、ステップＳ27に
移行し、回避操舵を続行する。なお、上記回避操舵角
は、図６に示す自動操舵角と同様に演算される。

【００３８】また上記ステップＳ18における修正操舵
は、図９に示すようにして行われる。

【００３９】スタ−トすると、まず、自動操舵開始後の
ヨ−角θ2 を検出する（ステップＳ31）。この検出は、
ヨ−レ−トジャイロの出力を積算して行う。

【００４０】それから、自動操舵開始前のヨ−角θ1 と
自動操舵開始後のヨ−角θ2 との差θref を演算する
（ステップＳ32）。そして、その差θref に基づき、自
動操舵角θH を検出する（ステップＳ33）。なお、Ｋp
，Ｋx ，Ｋd は定数である。

【００４１】そして、自動操舵角θH の絶対値が操舵角
の遊び分θ0 より小さいか否かを判定する（ステップＳ
34）。小さければ、操舵の必要がないので、そのまま終
了する一方、小さくなければ、自動操舵角θH が正であ
るか否かを判定する（ステップＳ35）。正であれば、左
に操舵角θH を操舵する（ステップＳ36）一方、正でな
ければ、右に操舵角θH を操舵する（ステップＳ37）。

【００４２】このようにして修正操舵が行われ、自動操
舵開始前の進行方向と終了後の進行方向のずれが解消さ
れる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１〜３の発明によれば、自車の周
囲の環境の変化により障害物との接触の可能性が新たに
生じたとき、該障害物との接触の可能性を操舵によって
回避することが可能か否か判断し、この接触を回避する
ことができると判断したとき、操舵パタ−ンを修正し、
自車の周囲の環境の変化に対応して障害物との間に一定
の距離が確保されるようになり、接触が確実に防止され
る。また、上記接触の可能性を回避することができない
と判断したときには、修正操舵を行わず運転者の操舵に
任せることができ、障害物との接触の態様の運転者自身
による選択を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両の自動操舵装置の構成を示す概略斜視図で
ある。

【図２】超音波センサの配置の説明図である。

【図３】前方の障害物を回避するための制御の前半を示
すフロ−チャ−ト図である。

【図４】前方の障害物を回避するための制御の後半を示
すフロ−チャ−ト図である。

【図５】先行車と自車との関係を示す図である。

【図６】操舵角算出のブロック図である。

【図７】操舵角、横方向移動距離及び追越し時間の関係
を示す図である。

【図８】相対速度と、最小車間距離との関係を示す図で
ある。

【図９】修正操舵の処理の流れを示すフロ−チャ−ト図
である。

【符号の説明】

7 コントロ−ラ 7A 環境検出手段 7B 操舵パタ−ン修正手段 13 先行車（障害物） 14 自車 15 〜18 超音波センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ // Ｂ６２Ｄ 101:00 105:00 111:00 113:00 137:00 (72)発明者 河村 賢 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (72)発明者 宇都宮 昭則 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−124008（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−85067（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 B60R 21/00 624 G05D 1/02 G08G 1/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 障害物との接触を回避するための自動操
   舵を行う車両の自動操舵装置において、 自動操舵中に自車の周囲の環境をセンシングする環境検
   出手段と、 該環境検出手段の出力を受け、自動操舵中に自車の周囲
   の環境の変化により障害物との接触の可能性が新たに生
   じたとき、該新たな接触の可能性を操舵によって回避す
   ることが可能か否かを判断する判断手段と、 上記判断手段が上記障害物との新たな接触の可能性を回
   避することができると判断したとき、該障害物との接触
   を回避すべく 操舵パターンを修正する一方、上記判断手
   段が上記障害物との新たな接触の可能性を回避すること
   ができないと判断したときは、運転者の操舵に任せるべ
   く、上記修正操舵を行わないように構成された操舵パタ
   ーン修正手段とを備えていることを特徴とする車両の自
   動操舵装置。
2. 【請求項２】 請求項１の車両の自動操舵装置におい
   て、 判断手段が障害物との新たな接触の可能性を回避するこ
   とができないと判断したときに、警報を発する警報手段
   を備えていることを特徴とする車両の自動操舵装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の車両の自動操舵装置に
   おいて 、判断手段が障害物との新たな接触の可能性を回避するこ
   とができないと判断したときに、該接触に備えてベルト
   テンショナを作動させる接触対策手段を備えていること
   を特徴とする車両の自動操舵装置。