JP3525698B2 - State estimation device and vehicle traveling control device - Google Patents

State estimation device and vehicle traveling control device

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JP3525698B2
JP3525698B2 JP26186797A JP26186797A JP3525698B2 JP 3525698 B2 JP3525698 B2 JP 3525698B2 JP 26186797 A JP26186797 A JP 26186797A JP 26186797 A JP26186797 A JP 26186797A JP 3525698 B2 JP3525698 B2 JP 3525698B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも道路曲
率を推定する状態推定装置と、その状態推定装置を利用
した車両走行制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a state estimating device for estimating at least road curvature and a vehicle traveling control device using the state estimating device.

【0002】[0002]

【従来の技術】道路曲率を推定する従来の状態推定装置
としては、例えば、特開平4−283900号公報に記
載された図16に示すものがある。この推定装置は、撮
像手段101と、輝度変化検出手段103と、世界座標
系検出手段105と、カーブ検出手段107と、表示手
段109とを備えている。
2. Description of the Related Art As a conventional state estimating device for estimating a road curvature, there is, for example, a device shown in FIG. 16 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-283900. This estimation device includes an image pickup unit 101, a luminance change detection unit 103, a world coordinate system detection unit 105, a curve detection unit 107, and a display unit 109.

【0003】撮像手段101は、CCDカメラ等で構成
され、車両の前方路面の濃淡画像を撮影するものであ
る。輝度変化検出手段103は、撮像手段101からの
画像において、画像の底部の個々の画素から画像の上方
へ向けて画素の輝度変化量を求め、その変化量が所定の
値以上である画素のうち画像の底部に最も近い画素を求
めるものである。
The image pickup means 101 is composed of a CCD camera or the like and picks up a grayscale image of the road surface ahead of the vehicle. In the image from the image pickup unit 101, the brightness change detection unit 103 obtains a brightness change amount of a pixel from the individual pixels at the bottom of the image toward the upper side of the image, and among the pixels whose change amount is a predetermined value or more, It seeks the pixel closest to the bottom of the image.

【0004】世界座標系検出手段105は、輝度変化検
出手段103で求めた画素の画像座標系での位置から実
世界の座標系での位置を求めるものである。カーブ検出
手段107は、世界座標系検出手段105で求めた輝度
変化画素の実世界での座標から道路の曲率と曲率半径を
求めるものである。表示手段109は、検出した道路形
状の結果を運転者に表示するものである。
The world coordinate system detecting means 105 obtains the position in the real world coordinate system from the position in the image coordinate system of the pixel obtained by the luminance change detecting means 103. The curve detecting means 107 obtains the curvature and radius of curvature of the road from the real-world coordinates of the brightness change pixels obtained by the world coordinate system detecting means 105. The display means 109 displays the result of the detected road shape to the driver.

【0005】従って、この従来の状態推定装置は、車両
前方の道路画像データから輝度が変化している画素を輝
度変化検出手段103で求めて道路の端と判断し、求め
た画素の画像平面上での位置を、撮像手段101を原点
とした実世界での座標に変換することにより道路の曲率
と曲率半径を求めるものである。
Therefore, in this conventional state estimating device, the brightness change detecting means 103 finds a pixel whose brightness is changing from the road image data in front of the vehicle, determines that it is the edge of the road, and determines the pixel on the image plane. The curvature and radius of the road are obtained by converting the position at 1 to the coordinates in the real world with the image pickup means 101 as the origin.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記推
定装置においては、図17に示すような車両前方の濃淡
画像を撮像手段101で取り込み、その濃淡画像の輝度
変化量から曲線の座標変換を行うようにしているため、
多くの画素を演算しなければならず、演算時間の著しい
増大を招いていた。従って、かかる推定装置によって推
定した道路曲率を用いて車輌の自動操舵を行わせようと
する場合には、走行している車両に対して演算遅れが生
じて、制御が不安定になる恐れがある。このため、従来
の推定装置では、より遠方の道路の濃淡画像を撮影する
ことによって演算遅れを補償する必要があった。
However, in the above estimation device, a grayscale image in front of the vehicle as shown in FIG. 17 is captured by the image pickup means 101, and the coordinate transformation of the curve is performed based on the luminance change amount of the grayscale image. Because
Many pixels have to be calculated, resulting in a significant increase in calculation time. Therefore, when attempting to automatically steer the vehicle using the road curvature estimated by the estimation device, there is a possibility that a calculation delay occurs in the traveling vehicle and control becomes unstable. . Therefore, in the conventional estimation device, it is necessary to compensate for the calculation delay by capturing a grayscale image of a road farther away.

【0007】しかし、図17に示すように道路の濃淡画
像を遠方まで撮影すると、同じ道幅Pでも遠方の道幅P
は画像上少ない画素数で表示され、手前の道幅Pはより
多くの画素数で表示されるため、従来の状態推定装置に
は、遠方の分解能が低下して道路の曲率を精度良く推定
することができない、という問題がある。
However, when a grayscale image of a road is photographed up to a distant place as shown in FIG.
Is displayed with a small number of pixels on the image, and the road width P in the foreground is displayed with a larger number of pixels. Therefore, in the conventional state estimation device, the distant resolution is lowered and the curvature of the road is accurately estimated. There is a problem that you cannot do it.

【0008】また、従来の状態推定装置では、車線に沿
った道路の白線等のラインを多項式近似によって求め、
その結果に基づいて道路の曲率を計算するため、図18
に示すように画像のデータ点数が多くなり、その演算処
理に時間を要し、この場合も演算遅れによって制御不安
定を招く恐れがある。
Further, in the conventional state estimating device, a line such as a white line of a road along a lane is obtained by polynomial approximation,
Since the curvature of the road is calculated based on the result, FIG.
As shown in (3), the number of data points of the image becomes large, and it takes time to perform the arithmetic processing, and in this case as well, there is a possibility that the control becomes unstable due to the arithmetic delay.

【0009】そこで、本発明では、画像処理を規制して
迅速な演算が可能であり、安定した車両の走行制御を可
能にする状態推定装置を提供すると共に、その状態推定
装置を利用した車両走行制御装置を提供することを課題
としている。
In view of the above, the present invention provides a state estimating device that can regulate image processing and perform a quick calculation and that enables stable vehicle traveling control, as well as vehicle traveling using the state estimating device. An object is to provide a control device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段として、請求項1の発明では、所定の車両前方注
視点での道路に対する車両の相対横変位を計測する相対
横変位計測手段と、前記車両の前輪又は後輪の少なくと
も一方の舵角を検出する舵角検出手段と、前記相対横変
位及び舵角に基づく演算によって少なくとも道路曲率と
フィードバック用の前記相対横変位とを推定する演算手
段とを備え前記演算手段は、前記道路曲率と同一の曲
率を有する目標走行線に、車両前後方向へ向かう車両中
心線が車両の重心位置で接する状態で、前記車両前方注
視点と前記目標走行線との間の車幅方向へ沿った離間距
離を、前記フィードバック用の相対横変位の推定に前記
道路曲率が及ぼす影響として演算する、という構成を採
用している。
As means for solving the above-mentioned problems, in the invention of claim 1, relative lateral displacement measuring means for measuring the relative lateral displacement of the vehicle with respect to the road at a predetermined vehicle front gazing point is provided. A steering angle detecting means for detecting a steering angle of at least one of a front wheel and a rear wheel of the vehicle, and a calculation for estimating at least a road curvature and the relative lateral displacement for feedback by a calculation based on the relative lateral displacement and the steering angle. and means, said computing means, the same songs and the road curvature
The vehicle in the front-rear direction on the target travel line
With the core wires touching at the center of gravity of the vehicle,
Distance between the viewpoint and the target travel line in the vehicle width direction
The separation is used to estimate the relative lateral displacement for the feedback.
A configuration is adopted in which calculation is performed as the effect of road curvature .

【0011】このため、請求項1の発明では、相対横変
位計測手段は、所定の車両前方注視点での道路に対する
車両の相対横変位を計測し、舵角検出手段は、車両の前
輪又は後輪の少なくとも一方の舵角を検出する。そし
て、演算手段は、相対横変位計測手段が計測した相対横
変位と、舵角検出手段が検出した車両の前輪又は後輪の
少なくとも一方の舵角とに基づく演算により、少なくと
も道路曲率とフィードバック用の前記相対横変位とを推
定し、フィードバック用の相対横変位の推定には道路曲
率の影響を考慮する。このため、演算手段は、道路曲率
の影響を正確に考慮してフィードバック用の相対横変位
を推定することができる。
Therefore, in the first aspect of the invention, the relative lateral displacement measuring means measures the relative lateral displacement of the vehicle with respect to the road at a predetermined vehicle front gazing point, and the steering angle detecting means is the front wheel or rear wheel of the vehicle. The steering angle of at least one of the wheels is detected. Then, the calculation means calculates at least the road lateral curvature and feedback by calculation based on the relative lateral displacement measured by the relative lateral displacement measurement means and the steering angle of at least one of the front wheels and the rear wheels of the vehicle detected by the steering angle detection means. And the relative lateral displacement of the above is estimated, and the influence of the road curvature is considered in the estimation of the relative lateral displacement for feedback. Therefore, the calculation means is
Relative lateral displacement for feedback considering the influence of
Can be estimated.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】請求項の発明は、請求項1記載の状態推
定装置であって、前記演算手段は、前記道路曲率及びフ
ィードバック用の相対横変位に加えて、車両前方の道路
に沿った方向に対する車両の相対偏角と、道路に対する
車両の相対重心位置横変位とを推定し、該推定した前記
道路曲率,相対偏角及び相対重心位置横変位の線形結合
として前記フィードバック用の相対横変位を表すことを
特徴とするものである。
The invention of claim 2, there is provided a state estimating apparatus of claim 1 Symbol placement, the calculating means, in addition to the relative lateral displacement for the road curvature and feedback, the direction along the road ahead of the vehicle Relative declination of the vehicle with respect to, the relative center of gravity position lateral displacement of the vehicle with respect to the road is estimated, and the relative lateral displacement for feedback as a linear combination of the estimated road curvature, relative declination and relative center of gravity position lateral displacement. It is characterized by representing.

【0015】このため、請求項の発明では、演算手段
は、線形の式のみの演算によってフィードバック用の相
対横変位を推定することができ、従って、フィードバッ
ク用の相対横変位を推定するための演算から非線形の式
を無くすことができる。
Therefore, according to the second aspect of the present invention, the calculating means can estimate the relative lateral displacement for feedback by calculating only the linear equation, and therefore, the relative lateral displacement for feedback can be estimated. Non-linear expressions can be eliminated from the calculation.

【0016】請求項の発明は、請求項1または2のい
ずれかに記載の状態推定装置であって、前記車両の車速
を検出する車速検出手段を備え、前記演算手段は、前記
相対横変位計測手段が計測した相対横変位と、前記舵角
検出手段が検出した舵角と、前記車速検出手段が検出し
た車速とに基づいて演算することを特徴とするものであ
る。
The invention according to claim 3 is the state estimating apparatus according to any one of claims 1 and 2 , further comprising a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed of the vehicle, wherein the computing means comprises the relative lateral displacement. The calculation is performed based on the relative lateral displacement measured by the measuring means, the steering angle detected by the steering angle detecting means, and the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means.

【0017】このため、請求項の発明では、演算手段
は、相対横変位計測手段が計測した相対横変位と、舵角
検出手段が検出した車両の前輪又は後輪の少なくとも一
方の舵角と、車速検出手段が検出した車速とに基づく演
算により、少なくとも道路曲率とフィードバック用の相
対横変位とを推定する。
Therefore, in the third aspect of the present invention, the calculating means determines the relative lateral displacement measured by the relative lateral displacement measuring means and the steering angle of at least one of the front wheels and the rear wheels of the vehicle detected by the steering angle detecting means. At least the road curvature and the relative lateral displacement for feedback are estimated by calculation based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means.

【0018】請求項の発明は、所定の車両前方注視点
での道路に対する車両の相対横変位を計測する相対横変
位計測手段と、前記車両の前輪又は後輪の少なくとも一
方の舵角を検出する舵角検出手段と、前記相対横変位及
び舵角に基づく演算によって少なくとも道路曲率とフィ
ードバック用の前記相対横変位とを推定する演算手段
と、前記車両の操舵を自動的に行う自動操舵機構と、前
記演算手段からの出力に基づいて前記自動操舵機構を制
御するコントローラとを備えた車両走行制御装置であっ
て、前記演算手段は、前記道路曲率と同一の曲率を有す
る目標走行線に、車両前後方向へ向かう車両中心線が車
両の重心位置で接する状態で、前記車両前方注視点と前
記目標走行線との間の車幅方向へ沿った離間距離を、前
記フィードバック用の相対横変位の推定に前記道路曲率
が及ぼす影響として演算することを特徴とするものであ
る。
According to a fourth aspect of the present invention, a relative lateral displacement measuring means for measuring a relative lateral displacement of the vehicle with respect to a road at a predetermined vehicle gazing point, and a steering angle of at least one of front wheels and rear wheels of the vehicle are detected. A steering angle detecting means, a computing means for estimating at least the road curvature and the relative lateral displacement for feedback by a calculation based on the relative lateral displacement and the steering angle, and an automatic steering mechanism for automatically steering the vehicle. And a controller for controlling the automatic steering mechanism based on an output from the calculating means, wherein the calculating means has the same curvature as the road curvature.
The vehicle center line heading in the front-rear direction of the vehicle
When the vehicle is in contact with each other at the center of gravity,
The distance from the target travel line along the vehicle width direction
The road curvature is used to estimate the relative lateral displacement for feedback.
It is characterized in that it is calculated as the effect of .

【0019】このため、請求項の発明では、相対横変
位計測手段は、所定の車両前方注視点での道路に対する
車両の相対横変位を計測し、舵角検出手段は、車両の前
輪又は後輪の少なくとも一方の舵角を検出する。演算手
段は、相対横変位計測手段が計測した相対横変位と、舵
角検出手段が検出した車両の前輪又は後輪の少なくとも
一方の舵角とに基づく演算により、少なくとも道路曲率
とフィードバック用の前記相対横変位とを推定し、フィ
ードバック用の相対横変位の推定には道路曲率の影響を
考慮する。そして、コントローラは、演算手段からの出
力に基づいて自動操舵機構を制御し、自動操舵機構は、
車両の操舵を自動的に行う。このため、演算手段は、道
路曲率の影響を正確に考慮してフィードバック用の相対
横変位を推定することができる。
Therefore, in the invention of claim 4 , the relative lateral displacement measuring means measures the relative lateral displacement of the vehicle with respect to the road at a predetermined vehicle front gazing point, and the steering angle detecting means is the front wheel or rear wheel of the vehicle. The steering angle of at least one of the wheels is detected. The calculating means calculates the relative lateral displacement measured by the relative lateral displacement measuring means and the steering angle of at least one of the front wheels and the rear wheels of the vehicle detected by the steering angle detecting means, thereby calculating at least the road curvature and the feedback. Relative lateral displacement is estimated, and the influence of road curvature is considered in estimating relative lateral displacement for feedback. Then, the controller controls the automatic steering mechanism based on the output from the calculation means, and the automatic steering mechanism is
Automatically steer the vehicle. Therefore, the calculation means is
Relative feedback for accurately considering the effect of path curvature
Lateral displacement can be estimated.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】請求項の発明は、請求項記載の車両走
行制御装置であって、前記演算手段は、前記道路曲率及
びフィードバック用の相対横変位に加えて、車両前方の
道路に沿った方向に対する車両の相対偏角と、道路に対
する車両の相対重心位置横変位とを推定し、該推定した
前記道路曲率,相対偏角及び相対重心位置横変位の線形
結合として前記フィードバック用の相対横変位を表すこ
とを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the vehicle travel control device according to the fourth aspect , wherein the calculating means is arranged in addition to the road curvature and the relative lateral displacement for feedback, in addition to the direction along the road in front of the vehicle. Relative declination of the vehicle with respect to, the relative center of gravity position lateral displacement of the vehicle with respect to the road is estimated, and the relative lateral displacement for feedback as a linear combination of the estimated road curvature, relative declination and relative center of gravity position lateral displacement. It is characterized by representing.

【0023】このため、請求項の発明では、演算手段
は、線形の式のみの演算によってフィードバック用の相
対横変位を推定することができ、従って、フィードバッ
ク用の相対横変位を推定するための演算から非線形の式
を無くすことができる。
Therefore, in the invention of claim 5 , the calculating means can estimate the relative lateral displacement for feedback by calculating only the linear equation, and therefore, the relative lateral displacement for feedback can be estimated. Non-linear expressions can be eliminated from the calculation.

【0024】請求項の発明は、請求項4または5の
ずれかに記載の車両走行制御装置であって、前記車両の
車速を検出する車速検出手段を備え、前記演算手段は、
前記相対横変位計測手段が計測した相対横変位と、前記
舵角検出手段が検出した舵角と、前記車速検出手段が検
出した車速とに基づいて演算することを特徴とするもの
である。
The invention of claim 6 is the vehicle motion control device according to any have <br/> deviation of claim 4 or 5, comprising a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed of said vehicle, said computing means Is
The calculation is performed based on the relative lateral displacement measured by the relative lateral displacement measuring means, the steering angle detected by the steering angle detecting means, and the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means.

【0025】このため、請求項の発明では、演算手段
は、相対横変位計測手段が計測した相対横変位と、舵角
検出手段が検出した車両の前輪又は後輪の少なくとも一
方の舵角と、車速検出手段が検出した車速とに基づく演
算により、少なくとも道路曲率とフィードバック用の相
対横変位とを推定する。
Therefore, in the sixth aspect of the present invention, the calculating means determines the relative lateral displacement measured by the relative lateral displacement measuring means and the steering angle of at least one of the front wheels and the rear wheels of the vehicle detected by the steering angle detecting means. At least the road curvature and the relative lateral displacement for feedback are estimated by calculation based on the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means.

【0026】[0026]

【発明の効果】請求項1の発明では、演算手段は、相対
横変位計測手段が計測した相対横変位と、舵角検出手段
が検出した車両の前輪又は後輪の少なくとも一方の舵角
とに基づく演算により道路曲率を推定するので、道路曲
率の推定における画像処理を規制して迅速な演算が可能
となる。
According to the first aspect of the present invention, the calculating means calculates the relative lateral displacement measured by the relative lateral displacement measuring means and the steering angle of at least one of the front wheels and the rear wheels of the vehicle detected by the steering angle detecting means. Since the road curvature is estimated by the calculation based on this, it is possible to regulate the image processing in the estimation of the road curvature and perform a quick calculation.

【0027】しかも、請求項1の発明では、演算手段は
道路曲率の影響を考慮してフィードバック用の相対横変
位を推定するので、推定したフィードバック用の相対横
変位の精度が向上し、フィードバック用の相対横変位の
推定値が真値に収束するまでの収束時間が短縮されて、
道路曲率の推定に要する演算時間が短縮され、例えば自
動操舵の自動車に用いた場合には迅速な演算によって安
定した走行制御を行わせることができ、従って、カーブ
走行時には極めて円滑かつ正確な走行制御が可能とな
る。
Moreover, in the invention of claim 1, since the calculation means estimates the relative lateral displacement for feedback in consideration of the influence of the road curvature, the accuracy of the estimated relative lateral displacement for feedback is improved and the relative lateral displacement for feedback is improved. The convergence time until the estimated value of the relative lateral displacement of converges to the true value is shortened,
The calculation time required for estimating the road curvature is shortened. For example, when used in a vehicle with automatic steering, it is possible to perform stable driving control by quick calculation. Therefore, extremely smooth and accurate driving control can be performed when driving on a curve. Is possible.

【0028】更に、請求項の発明では、演算手段は道
路曲率の影響を正確に考慮してフィードバック用の相対
横変位を推定することができるので、推定したフィード
バック用の相対横変位の精度をより向上させることがで
き、フィードバック用の相対横変位の推定値が真値に収
束するまでの収束時間をより短縮させて、道路曲率の推
定に要する演算時間をより短縮することができる。
Furthermore, in the invention of claim 1, since the calculating means can estimate the relative lateral displacement for feedback to accurately considering the effect of road curvature, the relative transverse displacement of the feedback was estimated boss accuracy Can be further improved, the convergence time until the estimated value of the relative lateral displacement for feedback converges to the true value can be further shortened, and the calculation time required for estimating the road curvature can be further shortened.

【0029】請求項の発明では、フィードバック用の
相対横変位を推定するための演算から非線形の式を無く
すことができるので、請求項1又は2の発明と比べて、
演算手段のアルゴリズムをより簡単にすることができ、
道路曲率の推定に要する演算時間をより短縮することが
できる。
In the invention of claim 2 , since the non-linear expression can be eliminated from the calculation for estimating the relative lateral displacement for feedback, as compared with the invention of claim 1 or 2,
The algorithm of the calculation means can be made simpler,
The calculation time required for estimating the road curvature can be further shortened.

【0030】請求項の発明では、演算手段は、相対横
変位計測手段が計測した相対横変位と、舵角検出手段が
検出した車両の前輪又は後輪の少なくとも一方の舵角
と、車速検出手段が検出した車速とに基づく演算によ
り、少なくとも道路曲率とフィードバック用の相対横変
位とを推定するので、広範囲な車速に亘って道路曲率を
正確に推定することができる。
According to the third aspect of the invention, the calculating means includes the relative lateral displacement measured by the relative lateral displacement measuring means, the steering angle of at least one of the front wheels and the rear wheels of the vehicle detected by the steering angle detecting means, and the vehicle speed detection. At least the road curvature and the relative lateral displacement for feedback are estimated by the calculation based on the vehicle speed detected by the means, so that the road curvature can be accurately estimated over a wide range of vehicle speeds.

【0031】請求項の発明では、演算手段は、相対横
変位計測手段が計測した相対横変位と、舵角検出手段が
検出した舵角とに基づく演算により道路曲率を推定する
ので、道路曲率の推定における画像処理を規制して迅速
な演算が可能となり、しかも、演算手段は道路曲率の影
響を考慮してフィードバック用の相対横変位を推定する
ので、その推定値の精度が向上し、その推定値が真値に
収束するまでの収束時間が短縮されて、道路曲率の推定
に要する演算時間が短縮され、その結果、迅速な演算に
よって安定した走行制御を行わせることができ、カーブ
走行時には極めて円滑かつ正確な走行制御が可能とな
る。
According to the fourth aspect of the present invention, the calculating means estimates the road curvature by the calculation based on the relative lateral displacement measured by the relative lateral displacement measuring means and the steering angle detected by the steering angle detecting means. It is possible to control the image processing in the estimation of and to perform a quick calculation, and moreover, since the calculation means estimates the relative lateral displacement for feedback in consideration of the influence of the road curvature, the accuracy of the estimated value is improved. The convergence time until the estimated value converges to the true value is shortened, the calculation time required to estimate the road curvature is shortened, and as a result, stable traveling control can be performed by quick calculation, and when traveling on a curve. It enables extremely smooth and accurate traveling control.

【0032】また、請求項4の発明では、演算手段は道
路曲率の影響を正確に考慮してフィードバック用の相対
横変位を推定することができるので、推定したフィード
バック用の相対横変位の精度をより向上させることがで
き、フィードバック用の相対横変位の推定値が真値に収
束するまでの収束時間をより短縮させて、道路曲率の推
定に要する演算時間をより短縮することができ、その結
果、カーブ走行時には、より円滑かつ正確な走行制御が
可能となる。
[0032] In the invention of claim 4, since the arithmetic means can estimate the relative lateral displacement for feedback to accurately considering the effect of road curvature, the relative transverse displacement of the feedback was estimated boss accuracy Can be further improved, the convergence time until the estimated value of the relative lateral displacement for feedback converges to the true value can be further shortened, and the calculation time required for estimating the road curvature can be further shortened. As a result, smoother and more accurate traveling control becomes possible when traveling on a curve.

【0033】請求項の発明では、フィードバック用の
相対横変位を推定するための演算から非線形の式を無く
すことができるので、請求項4の発明と比べて、演算手
段のアルゴリズムをより簡単にすることができ、道路曲
率の推定に要する演算時間をより短縮することができ、
その結果、カーブ走行時には、より円滑かつ正確な走行
制御が可能となる。
In the invention of claim 5 , since the non-linear expression can be eliminated from the operation for estimating the relative lateral displacement for feedback, the algorithm of the operation means can be made simpler as compared with the invention of claim 4. It is possible to shorten the calculation time required for estimating the road curvature,
As a result, smoother and more accurate traveling control becomes possible when traveling on a curve.

【0034】請求項の発明では、演算手段は、相対横
変位計測手段が計測した相対横変位と、舵角検出手段が
検出した車両の前輪又は後輪の少なくとも一方の舵角
と、車速検出手段が検出した車速とに基づく演算によ
り、少なくとも道路曲率とフィードバック用の相対横変
位とを推定するので、広範囲な車速に亘って道路曲率を
正確に推定することができ、その結果、カーブ走行時に
は、広範囲な車速に亘って円滑かつ正確な走行制御が可
能となる。
According to the sixth aspect of the invention, the calculating means includes the relative lateral displacement measured by the relative lateral displacement measuring means, the steering angle of at least one of the front wheels and the rear wheels of the vehicle detected by the steering angle detecting means, and the vehicle speed detection. By calculating at least the road curvature and the relative lateral displacement for feedback by the calculation based on the vehicle speed detected by the means, it is possible to accurately estimate the road curvature over a wide range of vehicle speeds, and as a result, when traveling on a curve. Thus, smooth and accurate traveling control is possible over a wide range of vehicle speeds.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】図1は、請求項1〜記載の各発
明を併せて実施した実施の形態の一例を示しており、
(a)は、自動車の側面から見た概略図であり、(b)
は、駆動系との関係で示す平面から見た概略図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an example of an embodiment in which the inventions according to claims 1 to 6 are combined and implemented.
(A) is a schematic view seen from the side of the automobile, and (b) is
[Fig. 3] is a schematic view seen from a plane showing a relationship with a drive system.

【0036】図1の自動車は、道路曲率等を推定する状
態推定装置1と、その状態推定装置1を利用した車両走
行制御装置2と、手動操舵機構3とを備えている。状態
推定装置1は、所定の車両前方注視点での道路に対する
車両の相対横変位を計測する横変位計測手段7と、車両
の前輪21の舵角を計測する前輪舵角計測手段としての
前輪舵角センサ9と、車両の後輪23の舵角を計測する
後輪舵角計測手段としての後輪舵角センサ11と、車速
を計測する車速計測手段としての車速センサ13と、道
路曲率等を演算する演算手段としての演算装置15とを
備えている。
The automobile shown in FIG. 1 is provided with a state estimating device 1 for estimating a road curvature and the like, a vehicle traveling control device 2 using the state estimating device 1, and a manual steering mechanism 3. The state estimating device 1 includes a lateral displacement measuring means 7 for measuring a relative lateral displacement of a vehicle with respect to a road at a predetermined vehicle front gazing point, and a front wheel steering as a front wheel steering angle measuring means for measuring a steering angle of a front wheel 21 of the vehicle. The angle sensor 9, the rear wheel steering angle sensor 11 as the rear wheel steering angle measuring means for measuring the steering angle of the rear wheel 23 of the vehicle, the vehicle speed sensor 13 as the vehicle speed measuring means for measuring the vehicle speed, the road curvature, etc. An arithmetic unit 15 as an arithmetic means for performing arithmetic operations is provided.

【0037】横変位計測手段7は、車両前方の画像を取
り込むCCDカメラ17と、そのCCDカメラ17の画
像を処理する画像処理装置19より構成され、画像処理
装置19において、CCDカメラ17で取り込まれた画
像から、前方注視点での道路に対する車両の相対横変位
が計算され、その計算した値を、車両の前記相対横変位
を計測した計測値として演算装置15に出力するもので
ある。
The lateral displacement measuring means 7 is composed of a CCD camera 17 for capturing an image of the front of the vehicle and an image processing device 19 for processing the image of the CCD camera 17. In the image processing device 19, the CCD camera 17 captures the image. The relative lateral displacement of the vehicle with respect to the road at the forward gazing point is calculated from the captured image, and the calculated value is output to the arithmetic unit 15 as a measurement value obtained by measuring the relative lateral displacement of the vehicle.

【0038】なお、前方注視点での道路に対する車両の
相対横変位とは、図4に示すように、車両前後方向へ向
かう車両中心線上の所定距離Ks前方の前方注視点Zに
おける、車線区分線である白線等からの車輌の車幅方向
の変位ysrのことである。
The relative lateral displacement of the vehicle with respect to the road at the front gazing point means, as shown in FIG. 4, a lane line at the front gazing point Z ahead of a predetermined distance Ks on the vehicle center line in the vehicle front-rear direction. Is the displacement ysr of the vehicle in the vehicle width direction from the white line or the like.

【0039】図1に示すように、演算装置15は、横変
位計測手段7が計測した車両の相対横変位と、前輪舵角
センサ9が計測した前輪21の舵角と、後輪舵角センサ
11が計測した後輪23の舵角と、車速センサ13が計
測した車速とを入力して、現代制御理論の状態推定によ
り道路曲率等を演算し、その演算結果を、車両走行制御
装置2のコントローラ40と図示しない表示手段とに出
力する。なお、この表示手段は、演算装置15が演算し
た道路曲率等を運転者に表示するものである。
As shown in FIG. 1, the arithmetic unit 15 includes a vehicle relative lateral displacement measured by the lateral displacement measuring means 7, a steering angle of the front wheels 21 measured by the front wheel steering angle sensor 9, and a rear wheel steering angle sensor. The steering angle of the rear wheel 23 measured by 11 and the vehicle speed measured by the vehicle speed sensor 13 are input to calculate the road curvature and the like by the state estimation of the modern control theory, and the calculation result is calculated by the vehicle traveling control device 2. The data is output to the controller 40 and display means (not shown). The display means displays the road curvature calculated by the calculation device 15 to the driver.

【0040】車両走行制御装置2は、演算装置15から
の出力,車速,前方車両との車間距離等の走行環境情報
に基づいて自動操舵機構5を制御するコントローラ40
と、車両の操舵を自動的に行う自動操舵機構5とを備え
ている。自動操舵機構5は電動モータ41を備え、その
電動モータ41の出力軸43には後輪側ピニオンギヤ4
5が取り付けられ、その後輪側ピニオンギヤ45は後輪
側ラック47に噛合している。
The vehicle traveling control device 2 controls the automatic steering mechanism 5 on the basis of traveling environment information such as the output from the computing device 15, the vehicle speed, and the distance to the preceding vehicle.
And an automatic steering mechanism 5 for automatically steering the vehicle. The automatic steering mechanism 5 includes an electric motor 41, and an output shaft 43 of the electric motor 41 has a rear wheel side pinion gear 4 attached thereto.
5, the rear wheel side pinion gear 45 is meshed with the rear wheel side rack 47.

【0041】後輪側ラック47は、図示しない車体側の
ラックハウジングに左右方向へ並進運動自在に支持さ
れ、その両端に後輪側サイドロッド49が連結されてい
る。後輪側サイドロッド49には、後輪側ナックルアー
ム51を介して後輪側アクスル53が連結され、後輪側
アクスル53には、後輪23が支持されている。なお、
後輪舵角センサ11は、後輪側ラック47の左右並進移
動量を検出するようになっている。
The rear wheel side rack 47 is supported by a rack housing (not shown) on the vehicle body side so as to be translationally movable in the left-right direction, and rear wheel side rods 49 are connected to both ends thereof. A rear wheel side axle 53 is connected to the rear wheel side rod 49 via a rear wheel side knuckle arm 51, and the rear wheel side axle 53 supports the rear wheel 23. In addition,
The rear wheel steering angle sensor 11 is adapted to detect the lateral translational movement amount of the rear wheel side rack 47.

【0042】自動操舵機構5の電動モータ41が駆動さ
れると、電動モータ41の出力軸43に取り付けられた
後輪側ピニオンギヤ45が回転して、後輪側ラック47
が左右いずれかへ並進運動し、この並進運動が後輪側サ
イドロッド49,後輪側ナックルアーム51へと伝達さ
れ、後輪側アクスル53を介して左右の後輪23が転舵
される。
When the electric motor 41 of the automatic steering mechanism 5 is driven, the rear wheel side pinion gear 45 attached to the output shaft 43 of the electric motor 41 rotates, and the rear wheel side rack 47.
Moves to the left or right, and this translation is transmitted to the rear wheel side rod 49 and the rear wheel side knuckle arm 51, and the left and right rear wheels 23 are steered via the rear wheel side axle 53.

【0043】従って、車両走行制御装置2は、車両がカ
ーブ走行する際には、状態推定装置1の演算装置からの
出力に基づいてコントローラ40が自動操舵機構5の電
動モータ41を制御し、状態推定装置1が推定した道路
曲率等に基づいて車両の操舵を自動的に行う。なお、車
両走行制御装置2のコントローラ40には、前輪舵角セ
ンサ9及び後輪舵角センサ11からの両出力が演算装置
15を介してフィードバックされている。
Therefore, in the vehicle traveling control device 2, when the vehicle travels on a curve, the controller 40 controls the electric motor 41 of the automatic steering mechanism 5 based on the output from the arithmetic unit of the state estimating device 1, and the state The vehicle is automatically steered based on the road curvature and the like estimated by the estimation device 1. Both outputs from the front wheel steering angle sensor 9 and the rear wheel steering angle sensor 11 are fed back to the controller 40 of the vehicle travel control device 2 via the arithmetic unit 15.

【0044】手動操舵機構3は、ステアリングホイール
27を備えたステアリングシャフト29の下端側に前輪
側ピニオンギヤ31を有し、その前輪側ピニオンギヤ3
1は、前輪側ラック33に噛合している。前輪側ラック
33は、図示しない車体側のラックハウジングに左右方
向へ並進自在に支持され、その両端に前輪側サイドロッ
ド35が連結されている。前輪側サイドロッド35に
は、前輪側ナックルアーム37を介して前輪側アクスル
39が連結され、前輪側アクスル39には、前輪21が
支持されている。なお、前輪舵角センサ9は、前輪側ラ
ック33の左右並進移動量を検出するようになってい
る。
The manual steering mechanism 3 has a front wheel side pinion gear 31 on the lower end side of a steering shaft 29 having a steering wheel 27, and the front wheel side pinion gear 3 is provided.
1 is meshed with the front wheel side rack 33. The front wheel side rack 33 is supported in a vehicle-body side rack housing so as to be translatable in the left-right direction, and front wheel side rods 35 are connected to both ends thereof. A front wheel side axle 39 is connected to the front wheel side rod 35 via a front wheel side knuckle arm 37, and the front wheel 21 is supported on the front wheel side axle 39. The front wheel steering angle sensor 9 is adapted to detect the lateral translational movement amount of the front wheel side rack 33.

【0045】この手動操舵機構3では、ステアリングホ
イール27の左右いずれかへの操舵により前輪側ピニオ
ンギヤ31が回転して、前輪側ラック33が左右いずれ
かへ並進運動し、この並進運動が前輪側サイドロッド3
5,前輪側ナックルアーム37へと伝達され、前輪側ア
クスル39を介して左右の前輪21が操舵方向へ転舵さ
れる。
In this manual steering mechanism 3, the front wheel side pinion gear 31 is rotated by steering the steering wheel 27 to the left or right, and the front wheel side rack 33 translates to either the left or right side. Rod 3
5, It is transmitted to the front wheel side knuckle arm 37, and the left and right front wheels 21 are steered in the steering direction via the front wheel side axle 39.

【0046】なお、図1図示の自動車は、手動操舵と自
動操舵とを切り替える切替手段を備えており、この切替
手段によって自動操舵が選択されると、車両走行制御装
置2のコントローラ40は、状態推定装置1の演算装置
15からの出力,車速,前方車両との車間距離等の走行
環境情報を入力して自動操舵機構5の電動モータ41を
制御し、その制御によって自動操舵を行う。このとき、
手動操舵機構3は操舵角0度の位置で固定され、自動操
舵機構5による操舵のみによって自動操舵が行われる。
The vehicle shown in FIG. 1 is equipped with a switching means for switching between manual steering and automatic steering. When automatic steering is selected by this switching means, the controller 40 of the vehicle travel control device 2 is in the state. The driving environment information such as the output from the arithmetic unit 15 of the estimation device 1, the vehicle speed, the distance between the vehicle and the preceding vehicle is input to control the electric motor 41 of the automatic steering mechanism 5, and the automatic steering is performed by the control. At this time,
The manual steering mechanism 3 is fixed at the position where the steering angle is 0 degree, and the automatic steering is performed only by the steering by the automatic steering mechanism 5.

【0047】図2は、状態推定装置1で実行されるフロ
ーチャートを示しており、ステップS1では、各部の初
期設定の処理が行われる。ステップS2では、画像取り
込みの処理が行われ、CCDカメラ17で取り込まれた
画像が画像処理装置19へ送られる。
FIG. 2 shows a flow chart executed by the state estimating device 1. In step S1, initial setting processing of each unit is performed. In step S2, an image capturing process is performed, and the image captured by the CCD camera 17 is sent to the image processing device 19.

【0048】ステップS3では、画像処理装置19にお
いて画像処理による相対横変位ysrの計測が行われ、
前方注視点Zでの白線に対する車両の相対横変位ysr
が算出されて演算装置15へ送られる。ステップS4で
は、車速計測の処理が行われ、車速センサ13から演算
装置15へ車速信号が送られる。ステップS5では、前
輪21及び後輪23の両舵角の処理が行われ、前輪舵角
センサ9及び後輪舵角センサ11からの信号が演算装置
15へ送られる。
In step S3, the image processing apparatus 19 measures the relative lateral displacement ysr by image processing.
Relative lateral displacement ysr of the vehicle with respect to the white line at the front gazing point Z
Is calculated and sent to the arithmetic unit 15. In step S4, a vehicle speed measurement process is performed, and a vehicle speed signal is sent from the vehicle speed sensor 13 to the arithmetic unit 15. In step S <b> 5, both steering angles of the front wheels 21 and the rear wheels 23 are processed, and signals from the front wheel steering angle sensor 9 and the rear wheel steering angle sensor 11 are sent to the arithmetic unit 15.

【0049】ステップ6では、道路曲率等推定の処理が
行われる。すなわち、演算装置15に入力された前方注
視点Zでの白線に対する車両の相対横変位ysr,車
速,前輪及び後輪の両舵角に基づき、演算装置15にお
いて道路曲率等が演算される。かかる道路曲率等の演算
の結果、車両走行制御装置2のコントローラ40により
自動操舵機構5の電動モータ41が制御されて、カーブ
走行でも円滑に自動操舵を行うことができる。
In step 6, road curvature etc. is estimated. That is, the road curvature and the like are calculated in the calculation device 15 based on the relative lateral displacement ysr of the vehicle with respect to the white line at the forward gazing point Z, the vehicle speed, and the steering angles of both the front wheels and the rear wheels, which are input to the calculation device 15. As a result of the calculation of the road curvature and the like, the electric motor 41 of the automatic steering mechanism 5 is controlled by the controller 40 of the vehicle travel control device 2 so that the automatic steering can be smoothly performed even when traveling on a curve.

【0050】ここで、道路曲率の演算について説明す
る。先ず、車両を図3図示の一般的な2輪モデルとして
運動方程式を定式化する。車両の前輪のコーナリングパ
ワーをCf、後輪のコーナリングパワーをCr、車両質
量をm、ヨー慣性モーメントをI、前輪車軸と車両重心
Gとの前後方向距離をa、後輪車軸と車両重心Gとの前
後方向距離をb、車速をVとする。
Here, the calculation of the road curvature will be described. First, the equation of motion is formulated using the vehicle as a general two-wheel model shown in FIG. The cornering power of the front wheel of the vehicle is Cf, the cornering power of the rear wheel is Cr, the vehicle mass is m, the yaw moment of inertia is I, the distance between the front wheel axle and the vehicle center of gravity G in the front-rear direction is a, and the rear wheel axle and the vehicle center of gravity G are Let b be the front-rear distance and V be the vehicle speed.

【0051】また、前輪の舵角をδf、後輪の舵角をδ
r、車両前方の方向に対する車両の偏角であるヨー角を
ψ、ヨーレイトをψ*(ただし、添字「*」は1次の時間
微分d/dtを表し、添字「**」は2次の時間微分d2
/dt2を表すこととする。本明細書において以下同
じ。)、車両重心位置横変位をyc、車両重心位置横変
位速度をyc*、車体スリップ角をβ、道路曲率をρと
する。
The steering angle of the front wheels is δf, and the steering angle of the rear wheels is δ.
r, the yaw angle, which is the deviation angle of the vehicle with respect to the direction in front of the vehicle, is ψ, and the yaw rate is ψ * (where the subscript “ * ” represents the primary time derivative d / dt, and the subscript “ ** ” represents the secondary Time derivative d 2
/ Dt 2 . The same applies hereinafter in this specification. ), The vehicle center-of-gravity position lateral displacement is yc, the vehicle center-of-gravity position lateral displacement velocity is yc * , the vehicle body slip angle is β, and the road curvature is ρ.

【0052】更に、道路に対する車両の相対偏角である
相対ヨー角,相対ヨーレイト,道路に対する車両の相対
車両重心位置横変位,相対車両重心位置横変位速度をそ
れぞれ、ψr,ψr*,ycr,ycr*のように添字
「r」(reference又はrelativeの
意)をつけて表現する。
Further, the relative yaw angle which is the relative declination of the vehicle with respect to the road, the relative yaw rate, the relative vehicle center-of-gravity position lateral displacement of the vehicle with respect to the road, and the relative vehicle center-of-gravity position lateral displacement velocity of ψr, ψr * , ycr, ycr, respectively. It is expressed by adding the subscript "r" (meaning reference or relative) like * .

【0053】一般的な車両の運動方程式は、A general vehicle equation of motion is

【数1】 ところで、yc*=V(ψ+β) (3) つまり、β=−ψ+yc*/V (3)’である
から、式(3)’を式(1)(2)に代入して整理する
と、
[Equation 1] By the way, yc * = V (ψ + β) (3) That is, β = −ψ + yc * / V (3) ′. Therefore, when formula (3) ′ is substituted into formulas (1) and (2),

【数2】 ここで、ψr*=ψ*−ρV (5) ycr**=yc**−ρV2 (6) であるから、曲線路を車両が走行するときの運動方程式
は、次のようになる。
[Equation 2] Here, ψr * = ψ * -ρV ( 5) ycr ** = from yc is ** -ρV 2 (6), equation of motion when a curved road vehicle is running is as follows.

【0054】[0054]

【数3】 ただし、[Equation 3] However,

【数4】 である。[Equation 4] Is.

【0055】また、図4に示すように、前方注視点Zで
の道路に対する車両の相対的な横変位をysr(添字
「s」はsensorの意)、車両重心Gから前方注視
点Zまでの距離をKsとすると、
As shown in FIG. 4, the lateral displacement of the vehicle relative to the road at the front gazing point Z is ysr (subscript "s" means sensor), from the vehicle center of gravity G to the front gazing point Z. If the distance is Ks,

【数5】 と書けることから、式(7)を状態方程式、式(9)を
出力方程式として車両をモデル化する。
[Equation 5] Therefore, the vehicle is modeled using the equation (7) as a state equation and the equation (9) as an output equation.

【0056】しかし、道路曲率ρは制御できない入力で
あるので、道路曲率ρを状態変数化して演算装置15の
アルゴリズムを構成する。先ず、道路曲率ρを状態変数
化するにあたり、ρの振る舞いを図5のポアソン方形波
で仮定する。ρの振幅はρ0であり、1秒間にρ=0を
横切る回数をν回とすると、パワースペクトル密度関数
は、 Φ(ω)=2λρ0 2/(λ2+ω2) (10) λ=2ν (11) で表される。なお、符号ωは角振動数(単位はrad/
s)を表している。
However, since the road curvature ρ is an uncontrollable input, the algorithm of the arithmetic unit 15 is constructed by converting the road curvature ρ into a state variable. First, in converting the road curvature ρ into a state variable, the behavior of ρ is assumed to be the Poisson square wave in FIG. The amplitude of ρ is ρ 0 , and ν (ω) = 2λρ 0 2 / (λ 2 + ω 2 ) (10) λ = It is represented by 2ν (11). The symbol ω is the angular frequency (the unit is rad /
s) is represented.

【0057】ここで、式(10)と同じパワースペクト
ル密度関数を持つ白色ガウス雑音で駆動される一次系を
表すと、次のようになる。
Here, the first-order system driven by white Gaussian noise having the same power spectral density function as in the equation (10) is expressed as follows.

【0058】ρ*=−λρ+W (12) ここで、符号Wは、分散が2λρ0 2である白色ガウス雑
音を表し、添字「*」は、既述したように、1次の時間
微分d/dtを表している。
Ρ * = − λρ + W (12) Here, the symbol W represents white Gaussian noise whose variance is 2λρ 0 2 , and the subscript “ * ” is the first-order time derivative d /, as described above. represents dt.

【0059】こうしてみると、図5図示のポアソン方形
波と、式(12)で表される、白色ガウス雑音で駆動さ
れる系とは、確率密度関数は異なるが、分散と平均値に
関しては同じになる。そこで、式(12)に基づき、ρ
を新たな状態変数として式(7)を書き直すと、
As a result, the Poisson square wave shown in FIG. 5 and the system driven by the white Gaussian noise represented by the equation (12) have different probability density functions, but have the same variance and average value. become. Therefore, based on equation (12), ρ
If equation (7) is rewritten with a new state variable,

【数6】 出力方程式は、式(9)より、[Equation 6] From the equation (9), the output equation is

【数7】 となる。[Equation 7] Becomes

【0060】従って、このときの演算装置のアルゴリズ
ムの構成は図6に示すようになる。すなわち、演算装置
15’は、第1係数器55,第2係数器57,第3係数
器59,第4係数器61,第5係数器63,積分器6
5,第1加算器67,第2加算器69及び第3加算器7
1を備えている。なお、第1〜第4の各係数器55,5
7,59,61に付されている符号A,B,C,Dは、
式(13)と式(14)に記載されている行列A,B,
C,Dを表し、積分器65に付されている符号Sは、ラ
プラス演算子を表し、第5係数器63に付されている符
号Lは、出力誤差フィードバック係数と呼ばれる行列を
表している。
Therefore, the algorithm configuration of the arithmetic unit at this time is as shown in FIG. That is, the arithmetic unit 15 ′ includes the first coefficient unit 55, the second coefficient unit 57, the third coefficient unit 59, the fourth coefficient unit 61, the fifth coefficient unit 63, and the integrator 6.
5, first adder 67, second adder 69 and third adder 7
1 is provided. The first to fourth coefficient units 55, 5
Reference numerals A, B, C and D attached to 7, 59 and 61 are,
The matrices A, B, described in equations (13) and (14)
The sign S attached to the integrator 65 represents C and D, and the sign L attached to the fifth coefficient unit 63 represents a matrix called an output error feedback coefficient.

【0061】そして、この行列Lは、演算装置15’を
カルマンフィルタとして構成する場合には、式(12)
の白色ガウス雑音Wの分散をΓとし、相対横変位計測値
ysrの分散をΣとして、次式で表される。
This matrix L is given by equation (12) when the arithmetic unit 15 'is constructed as a Kalman filter.
Let Γ be the variance of the white Gaussian noise W, and Σ be the variance of the relative lateral displacement measurement value ysr.

【0062】L=PCTΣ-1 (15) ただし、Pは、 AP+PAT+Γ−PCTΣ-1CP=0 (16) を満たすものであり、A,Cは、前記行列A,Cを表
し、Tは、転値を表している。
L = PC T Σ −1 (15) However, P satisfies AP + PA T + Γ−PC T Σ −1 CP = 0 (16), and A and C represent the matrices A and C, respectively. Where T represents a transposed value.

【0063】この演算装置15’では、図6に示すよう
に、計測された前輪舵角δf及び後輪舵角δrが行列u
として入力されると共に、計測された車両の相対横変位
ysrが入力され、車両のヨーレイトψ*,相対ヨー角
ψr,相対重心位置横変位速度ycr*,相対重心位置
横変位ycr及び道路曲率ρが演算により推定されて出
力されている。また、フィードバック用の相対横変位y
sr’も演算により推定され、この推定値である相対横
変位ysr’は第2加算器69にフィードバックされて
いる。
In this arithmetic unit 15 ', as shown in FIG. 6, the measured front wheel steering angle δf and rear wheel steering angle δr are matrix u.
And the measured relative lateral displacement ysr of the vehicle are input, and the yaw rate ψ * , relative yaw angle ψr, relative center-of-gravity position lateral displacement velocity ycr * , relative center-of-gravity position lateral displacement ycr, and road curvature ρ of the vehicle are input. It is estimated and output by calculation. Also, the relative lateral displacement y for feedback
sr 'is also estimated by calculation, and the estimated relative lateral displacement ysr' is fed back to the second adder 69.

【0064】この第2加算器69は、相対横変位計測手
段7によって計測された車両前方注視点Zでの車両の相
対横変位ysrと、フィードバック用の相対横変位ys
r’とのずれを補正して行列x*に反映させるものであ
る。そして、演算装置15’では、計測された相対横変
位ysrと、推定されたフィードバック用の相対横変位
ysr’との偏差分が第5係数器63を介してフィード
バックされるので、第5係数器63の行列Lの値を大き
くすると、推定値ysr’の真値への収束が早まる反
面、計測値ysr’のノイズが推定値ysr’に及ぼす
影響が大きくなる。
The second adder 69 detects the relative lateral displacement ysr of the vehicle at the vehicle front gazing point Z measured by the relative lateral displacement measuring means 7 and the relative lateral displacement ys for feedback.
The deviation from r ′ is corrected and reflected in the matrix x * . Then, in the arithmetic unit 15 ′, the deviation amount between the measured relative lateral displacement ysr and the estimated relative lateral displacement ysr ′ for feedback is fed back through the fifth coefficient unit 63, and thus the fifth coefficient unit When the value of the matrix L of 63 is increased, the estimated value ysr 'converges to the true value earlier, but the noise of the measured value ysr' has a greater effect on the estimated value ysr '.

【0065】ところで、この演算装置15’は、図4に
示すように車両が直線路を走行しているときには、正し
く動作する。しかし、この演算装置15’のアルゴリズ
ムでは、フィードバック用の相対横変位ysr’の推定
に道路曲率ρの影響を考慮していないので、図7に示す
ように、車両が曲線路を走行する際には、計測された相
対横変位ysrと推定されたフィードバック用の相対横
変位ysr’とが異なってしまう。従って、図6図示の
演算装置15’は、まだ不十分である。なお、図7中の
符号△ysrは、フィードバック用の相対横変位ys
r’の推定に道路曲率ρが及ぼす影響分の距離を示して
いる。
By the way, the arithmetic unit 15 'operates properly when the vehicle is traveling on a straight road as shown in FIG. However, since the algorithm of the arithmetic unit 15 'does not consider the influence of the road curvature ρ in the estimation of the relative lateral displacement ysr' for feedback, when the vehicle travels on a curved road as shown in FIG. Is different from the measured relative lateral displacement ysr and the estimated relative lateral displacement ysr 'for feedback. Therefore, the arithmetic unit 15 ′ shown in FIG. 6 is still insufficient. The symbol Δysr in FIG. 7 indicates the relative lateral displacement ys for feedback.
The distance of the influence of the road curvature ρ on the estimation of r ′ is shown.

【0066】そこで、演算装置15’のアルゴリズム
を、フィードバック用の相対横変位ysr’の推定に道
路曲率ρの影響を考慮した構成とするために、先ず、図
8に基づき、道路の曲率半径をRとして前方注視点Zで
の道路に対する車両の相対横変位ysrの厳密解を求め
ると、
Therefore, in order to configure the algorithm of the arithmetic unit 15 'in consideration of the influence of the road curvature ρ on the estimation of the relative lateral displacement ysr' for feedback, first, the radius of curvature of the road is calculated based on FIG. When an exact solution of the relative lateral displacement ysr of the vehicle with respect to the road at the front gazing point Z is obtained as R,

【数8】 となる。[Equation 8] Becomes

【0067】しかし、この式(17)は非線形性が強す
ぎて、出力方程式として定式化することができない。そ
こで、道路曲率ρが相対横変位ysrに及ぼす影響を図
9に基づいて計算する。すなわち、道路曲率ρと同一の
曲率ρを有する目標走行線Mに、車両前後方向へ向かう
車両中心線が車両の重心G位置で接する状態で、車両前
方注視点Zと目標走行線Mとの間の車幅方向へ沿った離
間距離△ysrを、フィードバック用の相対横変位ys
r’の推定に道路曲率ρが及ぼす影響として計算する
と、 △ysr=R−√(R2−Ks2) (18) となる。
However, the equation (17) is too non-linear and cannot be formulated as an output equation. Therefore, the influence of the road curvature ρ on the relative lateral displacement ysr is calculated based on FIG. That is, in a state in which the vehicle center line heading in the vehicle front-rear direction is in contact with the target travel line M having the same curvature ρ as the road curvature ρ at the position of the center of gravity G of the vehicle, between the vehicle front gazing point Z and the target travel line M. The separation distance Δysr along the vehicle width direction is defined as the relative lateral displacement ys for feedback.
When calculated as the influence of the road curvature ρ on the estimation of r ′, Δysr = R−√ (R 2 −Ks 2 ) (18).

【0068】ここで、曲率半径R=1/ρを式(18)
に代入して、 △ysr=1/ρ−√(1/ρ2−Ks2) (19) この式(19)の右辺の分子及び分母に、1/ρ+√
(1/ρ2−Ks2)を乗ずると、 △ysr=ρKs2/(1+√(1−ρ2Ks2)) (20) ここで、(1+X)n≒1+nX なる近似を使うと、 √(1−ρ2Ks2)≒1−ρ2Ks2/2 (21) 式(21)を式(20)に代入すると、
Here, the radius of curvature R = 1 / ρ is given by the equation (18).
Δysr = 1 / ρ−√ (1 / ρ 2 −Ks 2 ) (19) In the numerator and denominator on the right side of the equation (19), 1 / ρ + √
Multiplying by (1 / ρ 2 −Ks 2 ), Δysr = ρKs 2 / (1 + √ (1−ρ 2 Ks 2 )) (20) Here, if an approximation of (1 + X) n ≈1 + nX is used, When (1-ρ 2 Ks 2) ≒ 1-ρ 2 Ks 2/2 (21) equation (21) into equation (20),

【数9】 そして、この式(22)の高次の項を無視することによ
り、 △ysr≒−ρKs2/2 (23) が得られる。
[Equation 9] By ignoring the higher order terms of the equation (22), △ ysr ≒ -ρKs 2/2 (23) is obtained.

【0069】従って、フィードバック用の相対横変位y
sr’の推定に道路曲率ρが及ぼす影響を(−ρKs2
/2)で近似することにより、出力方程式は、
Therefore, the relative lateral displacement y for feedback
The influence of road curvature ρ on the estimation of sr 'is calculated as (-ρKs 2
By approximating with / 2), the output equation becomes

【数10】 となる。[Equation 10] Becomes

【0070】これにより、出力方程式として式(24)
が求まり、状態方程式として式(13)が求まったの
で、本発明に係る状態推定装置1における演算装置15
のアルゴリズムの構成は、図10に示すものとなる。す
なわち、演算装置15は、第1係数器55,第2係数器
57,第3係数器60,第4係数器61,第5係数器6
3,積分器65,第1加算器67,第2加算器69及び
第3加算器71を備えている。
As a result, the output equation (24) is obtained.
Since the equation (13) is obtained as the state equation, the arithmetic unit 15 in the state estimating apparatus 1 according to the present invention is obtained.
The configuration of the algorithm is as shown in FIG. That is, the arithmetic unit 15 includes the first coefficient unit 55, the second coefficient unit 57, the third coefficient unit 60, the fourth coefficient unit 61, and the fifth coefficient unit 6.
3, an integrator 65, a first adder 67, a second adder 69, and a third adder 71.

【0071】そして、第1〜第4の各係数器55,5
7,60,61に付されている符号A,B,E,Dは、
式(13)と式(24)に記載されている行列A,B,
E,Dを表し、積分器65に付されている符号Sは、ラ
プラス演算子を表し、第5係数器63に付されている符
号Lは、出力誤差フィードバック係数と呼ばれる行列を
表している。
Then, the first to fourth coefficient units 55, 5
Reference numerals A, B, E and D attached to 7, 60 and 61 are,
The matrices A, B, described in equations (13) and (24)
The sign S attached to the integrator 65 represents E and D, and the sign L attached to the fifth coefficient unit 63 represents a matrix called an output error feedback coefficient.

【0072】この行列Lは、演算装置15をカルマンフ
ィルタとして構成する場合には、式(12)の白色ガウ
ス雑音Wの分散をΓとし、相対横変位計測値ysrの分
散をΣとして、次式で表される。
When the arithmetic unit 15 is configured as a Kalman filter, this matrix L is given by the following equation, where Γ is the variance of the white Gaussian noise W in equation (12) and Σ is the variance of the relative lateral displacement measurement value ysr. expressed.

【0073】L=PETΣ-1 (25) ただし、Pは、 AP+PAT+Γ−PETΣ-1EP=0 (26) を満たすものであり、Aは、前記行列Aを表し、Eは、
前記行列Eを表し、Tは、転値を表している。
L = PE T Σ −1 (25) where P satisfies AP + PA T + Γ−PE T Σ −1 EP = 0 (26), A is the matrix A and E is E ,
The matrix E is shown, and T is a transposed value.

【0074】ところで、各行列A,B,D,E,Lは何
れも、車速Vの変化に伴って変化する車速可変パラメー
タであり、本実施形態では、車速センサ13で検出した
車速Vに基づいて各行列A,B,D,E,Lを変更して
いる。しかし、各行列A,B,D,E,Lは何れもモデ
ル化誤差に対する許容性が大きく、例えば、V=80k
m/hでモデル化した各行列A,B,D,E,LをV=
30km/hで使用しても実際には問題を生じなかった
ので、各行列A,B,D,E,Lを車速Vによって変更
することは、必ずしも必須ではない。
By the way, each of the matrices A, B, D, E and L is a vehicle speed variable parameter which changes with a change in the vehicle speed V. In the present embodiment, based on the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 13. To change each matrix A, B, D, E, L. However, each of the matrices A, B, D, E, and L has a large tolerance for modeling error, and for example, V = 80 k
Each matrix A, B, D, E, L modeled by m / h is V =
Since no problem actually occurred even when used at 30 km / h, it is not always essential to change each matrix A, B, D, E, L according to the vehicle speed V.

【0075】ただし、本実施形態のように、車速Vを検
出し、その検出した車速Vに基づいて各行列A,B,
D,E,Lを変更する方が、広範囲の車速Vに亘って演
算装置15からの出力値を高精度に維持することができ
るので、好ましい。
However, as in the present embodiment, the vehicle speed V is detected, and based on the detected vehicle speed V, each matrix A, B,
It is preferable to change D, E, and L because the output value from the computing device 15 can be maintained with high accuracy over a wide range of vehicle speed V.

【0076】図10に示すように、この演算装置15で
も、図6図示の演算装置15’と同様、計測された前輪
舵角δf及び後輪舵角δrが行列uとして入力されると
共に、計測された車両の相対横変位ysrが入力され、
車両のヨーレイトψ*,相対ヨー角ψr,相対重心位置
横変位速度ycr*,相対重心位置横変位ycr及び道
路曲率ρが演算により推定されて出力されている。ま
た、フィードバック用の相対横変位ysr’も演算によ
り推定され、この推定値である相対横変位ysr’は第
2加算器69にフィードバックされている。
As shown in FIG. 10, in the arithmetic unit 15 as well, as in the arithmetic unit 15 'shown in FIG. 6, the measured front wheel steering angle δf and rear wheel steering angle δr are input as a matrix u and measured. The relative lateral displacement ysr of the vehicle is input,
The vehicle yaw rate ψ * , the relative yaw angle ψr, the relative center-of-gravity position lateral displacement velocity ycr * , the relative center-of-gravity position lateral displacement ycr, and the road curvature ρ are estimated by calculation and output. Further, the relative lateral displacement ysr ′ for feedback is also estimated by calculation, and the estimated relative lateral displacement ysr ′ is fed back to the second adder 69.

【0077】ここで、図6図示の演算装置15’と図1
0図示の演算装置15との比較と行う。図11〜図14
は、車両重心Gから前方注視点Zまでの距離Ksを15
mとした場合のフィードバック用の相対横変位ysr’
と、道路曲率ρとの関係を、車両の相対重心位置横変位
ycr及び相対ヨー角ψrをパラメータとして示すグラ
フである。そして、各グラフには、比較のために、式
(17)で得られる前方注視点Zでの車両の相対横変位
ysrの厳密解も表示されている。
Here, the arithmetic unit 15 'shown in FIG. 6 and FIG.
The comparison with the arithmetic unit 15 shown in FIG. 11 to 14
Is the distance Ks from the vehicle center of gravity G to the front gazing point Z of 15
Relative lateral displacement ysr 'for feedback when m
And a road curvature ρ are graphs showing a vehicle relative gravity center position lateral displacement ycr and a relative yaw angle ψr as parameters. Then, in each graph, for comparison, an exact solution of the relative lateral displacement ysr of the vehicle at the forward gazing point Z obtained by the expression (17) is also displayed.

【0078】なお、各グラフと両パラメータとの関係は
次表に示す通りである。
The relationship between each graph and both parameters is as shown in the following table.

【0079】[0079]

【表1】 図11〜図14から明らかなように、図6図示の演算装
置15’では、フィードバック用の相対横変位ysr’
の推定に道路曲率ρが及ぼす影響を考慮していないの
で、図6図示の演算装置15’よって演算されたフィー
ドバック用の相対横変位ysr’は、道路曲率ρの増大
に伴って厳密解との誤差が増加している。これに対し、
図10図示の演算装置15によって演算されたフィード
バック用の相対横変位ysr’は、厳密解と良く一致し
ている。
[Table 1] As apparent from FIGS. 11 to 14, in the arithmetic unit 15 ′ shown in FIG. 6, the relative lateral displacement ysr ′ for feedback is used.
Since the influence of the road curvature ρ on the estimation of is not taken into consideration, the relative lateral displacement for feedback ysr ′ calculated by the calculation device 15 ′ shown in FIG. 6 becomes an exact solution as the road curvature ρ increases. The error is increasing. In contrast,
The relative lateral displacement for feedback ysr ′ calculated by the calculation device 15 shown in FIG. 10 is in good agreement with the exact solution.

【0080】図15は、図6図示の演算装置15’から
の出力に基づいて曲線路における車両の車線追従自動走
行を行った場合のシュミレーション結果と、図10図示
の演算装置15からの出力に基づいて曲線路における車
両の車線追従自動走行を行った場合のシュミレーション
結果とを重ねて示す図であって、(a)は、道路曲率ρ
の推定値の収束状況を示し、(b)は、道路に対する車
両の相対重心位置横変位ycrの推移を示し、(c)
は、ハンドル操舵角の推移を示している。なお、シュミ
レーションとしては、車速80km/hで、半径100
mの曲線路へ車両が進入してる状態を設定している。
FIG. 15 shows a simulation result when the lane-following automatic traveling of the vehicle on a curved road is performed based on the output from the arithmetic unit 15 'shown in FIG. 6, and the output from the arithmetic unit 15 shown in FIG. It is a figure which overlaps and shows the simulation result at the time of performing lane following automatic running of the vehicle on a curved road based on road curvature ρ.
(B) shows the transition of the relative center-of-gravity position lateral displacement ycr of the vehicle with respect to the road, (c)
Indicates the transition of the steering angle of the steering wheel. For the simulation, the vehicle speed is 80 km / h and the radius is 100
The vehicle is set to enter the curved road of m.

【0081】図15に示すように、図6図示の演算装置
15’からの出力に基づいて曲線路での車両の自動走行
を行った場合は、図10図示の演算装置15からの出力
に基づいて自動走行を行った場合と比べて、道路曲率ρ
の推定値の収束が遅く、その結果、大きな相対重心位置
横変位ycrが生じて、カーブ走行中の車両に若干の相
対重心位置横変位ycrが生じている。従って、図10
図示の演算装置15からの出力に基づいて自動操舵機構
5の電動モータ41をコントローラ40で制御すること
により、車両のカーブ走行を極めて円滑に行い得ること
が分かる。
As shown in FIG. 15, when the vehicle automatically travels on a curved road based on the output from the arithmetic unit 15 'shown in FIG. 6, it is based on the output from the arithmetic unit 15 shown in FIG. Road curvature ρ
The estimated value of 1 converges slowly, and as a result, a large relative center of gravity position lateral displacement ycr occurs, and a slight relative center of gravity position lateral displacement ycr occurs in the vehicle traveling on a curve. Therefore, FIG.
By controlling the electric motor 41 of the automatic steering mechanism 5 with the controller 40 on the basis of the output from the arithmetic unit 15 shown in the figure, it can be seen that the vehicle can be made to smoothly curve.

【0082】以上説明したように、本実施形態に係る状
態推定装置1では、演算装置15は、相対横変位計測手
段7が計測した相対横変位ysrと、前輪舵角センサ9
が検出した車両の前輪21の舵角δfと、後輪舵角セン
サ11が検出した車両の後輪23の舵角δrと、車速セ
ンサ13が検出した車速Vとに基づく演算により道路曲
率ρを推定するので、道路曲率ρの推定における画像処
理を規制して迅速な演算が可能となる。
As described above, in the state estimating device 1 according to this embodiment, the computing device 15 includes the relative lateral displacement ysr measured by the relative lateral displacement measuring means 7 and the front wheel steering angle sensor 9.
To calculate the road curvature ρ based on the steering angle δf of the front wheels 21 of the vehicle, the steering angle δr of the rear wheels 23 of the vehicle detected by the rear wheel steering angle sensor 11, and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 13. Since the estimation is performed, the image processing in estimating the road curvature ρ can be restricted to perform a quick calculation.

【0083】しかも、状態推定装置1では、演算装置1
5は道路曲率ρの影響を極めて正確に考慮してフィード
バック用の相対横変位ysr’を推定するので、推定し
たフィードバック用の相対横変位ysr’の精度が向上
し、推定したフィードバック用の相対横変位ysr’が
真値に収束するまでの収束時間が短縮されて、道路曲率
ρの推定に要する演算時間が短縮され、例えば自動操舵
の自動車に用いた場合には迅速な演算によって安定した
走行制御を行わせることができ、従って、カーブ走行時
には極めて円滑かつ正確な走行制御が可能となる。
Moreover, in the state estimation device 1, the calculation device 1
5 estimates the relative lateral displacement ysr 'for feedback in consideration of the influence of the road curvature ρ very accurately, so the accuracy of the estimated relative lateral displacement ysr' for feedback is improved, and the estimated relative lateral displacement ysr 'for feedback is improved. The convergence time until the displacement ysr 'converges to the true value is shortened, and the calculation time required for estimating the road curvature ρ is shortened. For example, when used in a vehicle with automatic steering, stable traveling control is achieved by quick calculation. Therefore, extremely smooth and accurate traveling control can be performed when traveling on a curve.

【0084】また、状態推定装置1では、フィードバッ
ク用の相対横変位ysr’を推定するための演算から非
線形の式を無くしたので、演算装置15のアルゴリズム
が簡単で、道路曲率ρ推定に要する演算時間が短縮され
る。
Further, in the state estimating device 1, since the non-linear expression is eliminated from the calculation for estimating the relative lateral displacement ysr 'for feedback, the algorithm of the calculating device 15 is simple and the calculation required for estimating the road curvature ρ. Time is reduced.

【0085】更に、状態推定装置1では、演算装置15
は、相対横変位計測手段7が計測した相対横変位ysr
と、前輪舵角センサ9が検出した車両の前輪21の舵角
δfと、後輪舵角センサ11が検出した車両の後輪23
の舵角δrと、車速センサ13が検出した車速Vとに基
づく演算により道路曲率ρを推定するので、広範囲な車
速Vに亘って道路曲率ρを正確に推定することができ
る。
Furthermore, in the state estimation device 1, the calculation device 15
Is the relative lateral displacement ysr measured by the relative lateral displacement measuring means 7.
And the steering angle δf of the front wheel 21 of the vehicle detected by the front wheel steering angle sensor 9 and the rear wheel 23 of the vehicle detected by the rear wheel steering angle sensor 11.
Since the road curvature ρ is estimated by a calculation based on the steering angle δr and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 13, the road curvature ρ can be accurately estimated over a wide range of vehicle speeds V.

【0086】本実施形態に係る車両走行制御装置2で
は、演算装置15は、相対横変位計測手段7が計測した
相対横変位ysrと、前輪舵角センサ9が検出した車両
の前輪21の舵角δfと、後輪舵角センサ11が検出し
た車両の後輪23の舵角δrと、車速センサ13が検出
した車速Vとに基づく演算により道路曲率ρを推定する
ので、道路曲率ρの推定における画像処理を規制して迅
速な演算が可能となり、しかも、演算装置15は道路曲
率ρの影響を極めて正確に考慮してフィードバック用の
相対横変位ysr’を推定するので、その推定値ys
r’の精度が向上し、その推定値ysr’が真値に収束
する収束時間が短縮されて、道路曲率ρの推定に要する
演算時間が短縮され、その結果、迅速な演算によって安
定した走行制御を行わせることができ、カーブ走行時に
は極めて円滑かつ正確な走行制御が可能となる。
In the vehicle traveling control system 2 according to this embodiment, the arithmetic unit 15 includes the relative lateral displacement ysr measured by the relative lateral displacement measuring means 7 and the steering angle of the front wheel 21 of the vehicle detected by the front wheel steering angle sensor 9. Since the road curvature ρ is estimated by calculation based on δf, the steering angle δr of the rear wheel 23 of the vehicle detected by the rear wheel steering angle sensor 11, and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 13, the road curvature ρ can be estimated. The image processing is regulated to enable a quick calculation, and the calculation device 15 estimates the relative lateral displacement ysr 'for feedback in consideration of the influence of the road curvature ρ very accurately.
The accuracy of r ′ is improved, the convergence time for the estimated value ysr ′ to converge to the true value is shortened, and the calculation time required for estimating the road curvature ρ is shortened. As a result, stable traveling control is achieved by quick calculation. Therefore, it is possible to perform extremely smooth and accurate traveling control when traveling on a curve.

【0087】また、車両走行制御装置2では、フィード
バック用の相対横変位ysr’を推定するための演算か
ら非線形の式を無くしたので、演算装置15のアルゴリ
ズムが簡単で、道路曲率の推定に要する演算時間が短縮
され、その結果、カーブ走行時には、より円滑かつ正確
な走行制御が可能となる。
Further, in the vehicle running control device 2, since the non-linear expression is eliminated from the calculation for estimating the relative lateral displacement ysr 'for feedback, the algorithm of the calculation device 15 is simple and required for estimating the road curvature. The calculation time is shortened, and as a result, smoother and more accurate traveling control can be performed when traveling on a curve.

【0088】更に、車両走行制御装置2では、演算装置
15は、相対横変位計測手段7が計測した相対横変位y
srと、前輪舵角センサ9が検出した車両の前輪21の
舵角δfと、後輪舵角センサ11が検出した車両の後輪
23の舵角δrと、車速センサ13が検出した車速Vと
に基づく演算により道路曲率ρを推定するので、広範囲
な車速Vに亘って道路曲率ρを正確に推定することがで
き、その結果、カーブ走行時には、広範囲な車速Vに亘
って円滑かつ正確な走行制御が可能となる。
Further, in the vehicle traveling control device 2, the arithmetic unit 15 has the relative lateral displacement y measured by the relative lateral displacement measuring means 7.
sr, the steering angle δf of the front wheel 21 of the vehicle detected by the front wheel steering angle sensor 9, the steering angle δr of the rear wheel 23 of the vehicle detected by the rear wheel steering angle sensor 11, and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 13. Since the road curvature ρ is estimated by a calculation based on, it is possible to accurately estimate the road curvature ρ over a wide range of vehicle speeds V, and as a result, when traveling on a curve, smoothly and accurately travel over a wide range of vehicle speeds V. It becomes possible to control.

【0089】なお、本実施形態では、前輪21及び後輪
23の両舵角δf,δrを検出して演算装置15に入力
しているが、演算装置15に入力するのは、前輪21の
舵角δf又は後輪23の舵角δrの何れか一方であって
も良い。
In the present embodiment, the steering angles δf and δr of the front wheels 21 and the rear wheels 23 are detected and input to the arithmetic unit 15. However, what is input to the arithmetic unit 15 is the steering of the front wheels 21. Either the angle δf or the steering angle δr of the rear wheel 23 may be used.

【0090】すなわち、前輪21の舵角δfのみを演算
装置15に入力する場合には、式(13)の行列Bを、
That is, when only the steering angle δf of the front wheels 21 is input to the arithmetic unit 15, the matrix B of the equation (13) is changed to

【数11】 とし、式(24)の行列Dを、D=0とすれば良い。[Equation 11] Then, the matrix D of the equation (24) may be set to D = 0.

【0091】そして、後輪23の舵角δrのみを演算装
置15に入力する場合には、式(13)の行列Bを、
When only the steering angle δr of the rear wheels 23 is input to the arithmetic unit 15, the matrix B of the equation (13) is changed to

【数12】 とし、式(24)の行列Dを、D=0とすれば良い。[Equation 12] Then, the matrix D of the equation (24) may be set to D = 0.

【0092】これにより、前輪21の舵角δfのみを検
出して演算装置15に入力する場合であっても、あるい
は、後輪23の舵角δrのみを検出して演算装置15に
入力する場合であっても、両舵角δf,δrを検出して
演算装置15に入力する場合と同じプロセスで演算装置
15のアルゴリズムを構成することができる。
As a result, even when only the steering angle δf of the front wheels 21 is detected and input to the arithmetic unit 15, or when only the steering angle δr of the rear wheels 23 is detected and input to the arithmetic unit 15. Even in this case, the algorithm of the arithmetic unit 15 can be configured by the same process as in the case of detecting both steering angles δf and δr and inputting them to the arithmetic unit 15.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項1〜記載の各発明を併せて実施した実
施の形態の一例を示す概略構成図であって、(a)は自
動車の側面から見た概略構成図、(b)は平面から見た
概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment in which the inventions according to claims 1 to 6 are also implemented, wherein (a) is a schematic configuration view seen from a side of an automobile, and (b) is It is a schematic block diagram seen from a plane.

【図2】本実施形態に係る状態推定装置が実行するフロ
ーチャートである。
FIG. 2 is a flowchart executed by the state estimation device according to the present embodiment.

【図3】本実施形態に係る状態推定装置を設計するため
の2輪モデルを示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a two-wheel model for designing the state estimation device according to the present embodiment.

【図4】車両前方注視点での直線路に対する車両の相対
横変位を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relative lateral displacement of a vehicle with respect to a straight road at a gazing point in front of the vehicle.

【図5】道路曲率の振る舞いを示すポアソン方形波のグ
ラフである。
FIG. 5 is a graph of Poisson square wave showing the behavior of road curvature.

【図6】本発明で採用しなかった状態推定装置のアルゴ
リズムを示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an algorithm of a state estimation device which is not adopted in the present invention.

【図7】図6に示すものが推定した車両前方注視点での
曲線路に対する車両の相対横変位を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing relative lateral displacement of the vehicle with respect to a curved road at a vehicle front gazing point estimated by the one shown in FIG. 6;

【図8】車両前方注視点での曲線路に対する車両の相対
横変位の厳密解を求めるための説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram for obtaining an exact solution of a relative lateral displacement of a vehicle with respect to a curved road at a vehicle front gazing point.

【図9】車両前方注視点での曲線路に対する車両の相対
横変位の近似解を求めるための説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for obtaining an approximate solution of relative lateral displacement of a vehicle with respect to a curved road at a vehicle front gazing point.

【図10】本実施形態に係る状態推定装置のアルゴリズ
ムを示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an algorithm of the state estimation device according to the present embodiment.

【図11】図6に示すものと図10に示すものとの相違
を示すグラフである。
11 is a graph showing the difference between the one shown in FIG. 6 and the one shown in FIG.

【図12】図6に示すものと図10に示すものとの相違
を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing the difference between the one shown in FIG. 6 and the one shown in FIG.

【図13】図6に示すものと図10に示すものとの相違
を示すグラフである。
13 is a graph showing the difference between the one shown in FIG. 6 and the one shown in FIG.

【図14】図6に示すものと図10に示すものとの相違
を示すグラフである。
14 is a graph showing the difference between the one shown in FIG. 6 and the one shown in FIG.

【図15】図6に示すものを利用した車両走行制御装置
と図10に示すものを利用した車両走行制御装置との曲
線路走行時の違いを示すグラフであって、(a)は、道
路曲率推定値の収束状況を示し、(b)は、車両の相対
重心位置横変位の推移を示し、(c)は、ハンドル操舵
角の推移を示している。
15 is a graph showing a difference between a vehicle traveling control device using the one shown in FIG. 6 and a vehicle traveling control device using the one shown in FIG. 10 when traveling on a curved road, FIG. The convergence state of the curvature estimated value is shown, (b) shows the transition of the relative center-of-gravity position lateral displacement of the vehicle, and (c) shows the transition of the steering wheel steering angle.

【図16】従来品の一例を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing an example of a conventional product.

【図17】図16に示すものの道路画像の一例を示す図
である。
FIG. 17 is a diagram showing an example of a road image shown in FIG. 16;

【図18】図16に示すものの座標系を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a coordinate system of the one shown in FIG. 16;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 状態推定装置 2 車両走行制御装置 5 自動操舵機構 7 相対横変位計測手段 9 前輪舵角センサ(舵角検出手段) 11 後輪舵角センサ(舵角検出手段) 13 車速センサ(車速検出手段) 15 演算手段(演算装置) 21 前輪 23 後輪 40 コントローラ G 車両の重心 M 目標走行線 V 車速 Z 車両前方注視点 ycr 相対重心位置横変位 ysr 相対横変位 ysr’ フィードバック用の相対横変位 △ysr 離間距離 δf 前輪の舵角 δr 後輪の舵角 ρ 道路曲率 ψr 相対ヨー角(相対偏角) 1 State estimation device 2 Vehicle traveling control device 5 Automatic steering mechanism 7 Relative lateral displacement measuring means 9 Front wheel rudder angle sensor (rudder angle detection means) 11 Rear wheel rudder angle sensor (rudder angle detection means) 13 Vehicle speed sensor (vehicle speed detection means) 15 Computing means (computing device) 21 front wheels 23 rear wheel 40 controller G vehicle center of gravity M target travel line V vehicle speed Z vehicle front gazing point ycr Relative center of gravity lateral displacement ysr relative lateral displacement relative lateral displacement for ysr 'feedback △ ysr distance δf Front wheel steering angle δr Rear wheel steering angle ρ road curvature ψr Relative yaw angle (relative declination)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−300581(JP,A) 特開 平9−175295(JP,A) 特開 平8−263794(JP,A) 特開 平7−27541(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G08G 1/16 B62D 6/00 B60R 21/00 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-6-300581 (JP, A) JP-A-9-175295 (JP, A) JP-A-8-263794 (JP, A) JP-A-7- 27541 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G08G 1/16 B62D 6/00 B60R 21/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 所定の車両前方注視点での道路に対する
車両の相対横変位を計測する相対横変位計測手段と、前
記車両の前輪又は後輪の少なくとも一方の舵角を検出す
る舵角検出手段と、前記相対横変位及び舵角に基づく演
算によって少なくとも道路曲率とフィードバック用の前
記相対横変位とを推定する演算手段とを備え 前記演算手段は、前記道路曲率と同一の曲率を有する目
標走行線に、車両前後方向へ向かう車両中心線が車両の
重心位置で接する状態で、前記車両前方注視点と前記目
標走行線との間の車幅方向へ沿った離間距離を、前記フ
ィードバック用の相対横変位の推定に前記道路曲率が及
ぼす影響として演算することを特徴とする状態推定装
置。
1. A relative lateral displacement measuring means for measuring a relative lateral displacement of a vehicle with respect to a road at a predetermined vehicle gazing point, and a steering angle detecting means for detecting a steering angle of at least one of a front wheel and a rear wheel of the vehicle. When the a calculating means for estimating the relative transverse displacement, the arithmetic means for at least the road curvature and feedback by calculation based on the relative lateral displacement and the steering angle, the eyes having the same curvature and the road curvature
The center line of the vehicle is
While touching at the position of the center of gravity,
The distance along the vehicle width direction from the target running line is
The road curvature affects the estimation of relative lateral displacement for feedback.
A state estimation device characterized by being calculated as a blur effect .
【請求項2】請求項1記載の状態推定装置であって、前
記演算手段は、前記道路曲率及びフィードバック用の相
対横変位に加えて、車両前方の道路に沿った方向に対す
る車両の相対偏角と、道路に対する車両の相対重心位置
横変位とを推定し、該推定した前記道路曲率,相対偏角
及び相対重心位置横変位の線形結合として前記フィード
バック用の相対横変位を表すことを特徴とする状態推定
装置。
2. The state estimating apparatus according to claim 1, wherein the calculating means is a phase for the road curvature and feedback.
In addition to the lateral displacement, the direction along the road in front of the vehicle
Relative declination of the vehicle and the center of gravity of the vehicle relative to the road
Lateral displacement and the estimated road curvature and relative declination
And the feed as a linear combination of lateral displacement of relative center of gravity
A state estimating device characterized by expressing a relative lateral displacement for a back .
【請求項3】請求項1又は2のいずれかに記載の状態推
定装置であって、前記車両の車速を検出する車速検出手
段を備え、前記演算手段は、前記相対横変位計測手段が
計測した相対横変位と、前記舵角検出手段が検出した舵
角と、前記車速検出手段が検出した車速とに基づいて演
算することを特徴とする状態推定装置。
3. The state estimating device according to claim 1, wherein the vehicle speed detecting device detects a vehicle speed of the vehicle.
And a step of calculating the relative lateral displacement measuring means.
The measured relative lateral displacement and the rudder detected by the rudder angle detecting means.
Based on the angle and the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means.
A state estimation device characterized by calculating .
【請求項4】所定の車両前方注視点での道路に対する車
両の相対横変位を計測する相対横変位計測手段と、前記
車両の前輪又は後輪の少なくとも一方の舵角を検出する
舵角検出手段と、前記相対横変位及び舵角に基づく演算
によって少なくとも道路曲率とフィードバック用の前記
相対横変位とを推定する演算手段と、前記車両の操舵を
自動的に行う自動操舵機構と、前記演算手段からの出力
に基づいて前記自動操舵機構を制御するコントローラと
を備えた車両走行制御装置であって、 前記演算手段は、
前記道路曲率と同一の曲率を有する目標走行線に、車両
前後方向へ向かう車両中心線が車両の重心位置で接する
状態で、前記車両前方注視点と前記目標走行線との間の
車幅方向へ沿った離間距離を、前記フィードバック用の
相対横変位の推定に前記道路曲率が及ぼす影響として演
算することを特徴とする車両走行制御装置
4. A vehicle on a road at a predetermined vehicle front gazing point
A relative lateral displacement measuring means for measuring the relative lateral displacement of both,
Detect the steering angle of at least one of the front and rear wheels of the vehicle
Steering angle detection means and calculation based on the relative lateral displacement and steering angle
By at least for road curvature and feedback
Computation means for estimating relative lateral displacement and steering of the vehicle
Automatic steering mechanism automatically performed and output from the computing means
A controller for controlling the automatic steering mechanism based on
A vehicle travel control device comprising:
The target vehicle has the same curvature as the road curvature,
The center line of the vehicle facing the front-back direction touches at the position of the center of gravity
State between the vehicle front gazing point and the target running line,
The separation distance along the vehicle width direction can be set as the feedback distance.
It plays as an effect of the road curvature on the estimation of relative lateral displacement.
A vehicle travel control device characterized by:
【請求項5】請求項4記載の車両走行制御装置であっ
て、前記演算手段は、前記道路曲率及びフィードバック
用の相対横変位に加えて、車両前方の道路に沿った方向
に対する車両の相対偏角と、道路に対する車両の相対重
心位置横変位とを推定し、該推定した前記道路曲率,相
対偏角及び相対重心位置横変位の線形結合として前記フ
ィードバック用の相対横変位を表すことを特徴とする車
両走行制御装置。
5. The vehicle traveling control device according to claim 4,
The calculation means is configured to calculate the road curvature and the feedback.
Along the road in front of the vehicle, in addition to the relative lateral displacement for
The relative declination of the vehicle with respect to and the relative weight of the vehicle with respect to the road
The lateral displacement of the heart position is estimated, and the estimated road curvature and phase are estimated.
As a linear combination of the pair declination and the lateral displacement of the relative center of gravity,
A vehicle travel control device characterized by representing a relative lateral displacement for feedback.
【請求項6】請求項4又は5のいずれかに記載の車両走
行制御装置であって、前記車両の車速を検出する車速検
出手段を備え、前記演算手段は、前記相対横変位計測手
段が計測した相対横変位と、前記舵角検出手段が検出し
た舵角と、前記車速検出手段が検出した車速とに基づい
演算することを特徴とする車両走行制御装置。
6. The vehicle running according to claim 4 or 5.
A line control device for detecting a vehicle speed of the vehicle
Output means, and the calculation means is the relative lateral displacement measuring hand.
The relative lateral displacement measured by the step is detected by the steering angle detection means.
Based on the steering angle and the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means.
Vehicle running control apparatus characterized by calculating Te.
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JP3637849B2 (en) 2000-07-06 2005-04-13 日産自動車株式会社 Lane tracking control device
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JP2005125986A (en) 2003-10-27 2005-05-19 Fuji Heavy Ind Ltd Vehicle control device and vehicle control method
FR2864003B1 (en) * 2003-12-18 2006-03-17 Renault Sas METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING THE DIRECT REAR WHEEL BRAKE AND CORRESPONDING VEHICLE
JP4576881B2 (en) * 2004-05-17 2010-11-10 日産自動車株式会社 Automatic steering device for vehicles
US7890230B2 (en) 2004-08-04 2011-02-15 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Vehicle motion control device and method
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JP4760207B2 (en) * 2005-08-09 2011-08-31 日産自動車株式会社 Travel control device
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