JP3555391B2 - 車両の操舵制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の操舵制御装置に関し、特に車両前方の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両を安定に走行させることを目的として、道路の白線等のガイドラインを認識して自車の走行路を認識し、この走行路から逸脱しそうなときに警報を行う装置が提案されている。
例えば、特開平４−２９３１０９号公報には、車両に装着され車両前方の道路を撮像するビデオカメラと、前記ビデオカメラから取り込まれた道路画像に対して画像処理を行う画像処理手段と、前記画像処理手段が処理を行う画像内の領域を設定する処理領域設定手段と、前記画像処理手段の処理結果を用いて走行レーンの認識を行う走行レーン認識手段とを備えた走行レーン追跡装置から出力される走行レーンの認識結果を用いて車両の走行レーン内での位置を認識する車両位置認識手段と、前記車両位置認識手段によって認識された車両のレーン内での位置から車両のレーン逸脱の可能性を判断するレーン逸脱判断手段と、前記レーン逸脱判断手段が車両が走行レーンから逸脱する可能性があると判断した場合にドライバーに対して警報を与える警報手段とを備えた走行レーン逸脱警報装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置では、車両が予め設定された閾値を越えて車両がガイドラインに接近し走行レーンを逸脱しそうになったときに行うため、車両がどの程度までガイドラインに接近しているかを運転者に認識させるところまでは考慮されていないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、ガイドラインへの接近状態に基づいて操舵手段にトルクを付与することにより、運転者にガイドラインへの接近状態を認識させることのできる車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段Ｍ１を有し、操舵制御手段Ｍ２で前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段Ｍ３にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段Ｍ４を有し、
前記警告トルク付与手段は、カーブに応じてトルクを可変する。
【０００６】
このように、カーブに応じてトルクを可変することにより、例えば車両が逸脱しやすいカーブ外側のガイドライン近傍のトルクを増大して、車両がカーブの外側方向に逸脱するのを大きく警告できる。
請求項２に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段と、
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
検出された走行状況に基づいて操舵角、操舵角速度又はヨーレートが所定の閾値より大きい場合には前記警告トルク付与手段で付与するトルクを低減するトルク補正手段とを有する。
【０００７】
このため、操舵角及び操舵角速度が大なるときは走行路の変更を容易とし、操舵角及び操舵速度が小なるときは走行路保持を行うことが可能となる。
請求項３に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段と、
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
検出された走行状況に基づいて走行路の左側走行時に左切り操舵、または、右側走行時に右切り操舵であれば前記警告トルク付与手段で付与するトルクを増大するトルク補正手段とを有する。
【０００８】
これにより、走行路の左側走行時に左切り操舵、または、右側走行時に右切り操舵を行った際に走行路保持能力が高くなる。
請求項４に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段と、
前記ガイドラインの認識結果に基づいて走行路上の目標位置を設定し、前記目標位置を走行するように前記操舵手段にトルクを付与するトラッキングトルク付与手段と
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
検出された走行状況に基づいて走行路中央からの横ずれ量が所定値以内で、かつ、操舵角が所定値以内のとき前記走行路中央から横ずれした位置を前記目標位置として補正する目標位置補正手段とを有する。
【０００９】
これによって運転者の好みに応じた位置を走行できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明装置の一実施例の構成図を示す。
同図中、操舵手段Ｍ３としての前輪操舵機構１０は操舵ハンドル１１を有しており、この操舵ハンドル１１は操舵軸１２を介してステアリングギヤボックス１３内のピニオンギヤに接続されている。このピニオンギヤはラックバー１４と噛合し、操舵ハンドル１１の回転運動をラックバー１４の往復運動に変換して伝達するものである。ラックバー１４の両端には左右タイロッド１５ａ，１５ｂ及び左右ナックルアーム１６ａ，１６ｂを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に連結されている。
【００１３】
前輪操舵機構１０は前輪を操舵するためのアクチュエータとしてのブラシレスモータなどの電動モータ２１を備えている。電動モータ２１の回転軸はステアリングギヤボックス１３内のピニオンギヤに接続されている。
電子制御回路（ＥＣＵ）３０には前輪操舵角センサ３２，ヨーレートセンサ３５及びガイドライン認識装置３６が接続されている。走行状況検出手段としての操舵角センサ３２は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵角を検出し、ヨーレートセンサ３５は自車のヨーレートを検出する。
【００１４】
ガイドライン認識手段Ｍ１としてのガイドライン認識装置３６は車両の進行方向前方の道路を撮像した道路画像をカメラ３８から供給され、この道路画像を処理して道路の中央又は路側の白線や黄色の追越し禁止線等のガイドラインを認識し、このガイドラインに基づいて走行車線を認識し、図４に破線で示す走行路中央線からの車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び二重線で示すガイドラインＩからの距離Ｌ１ を検出すると共に、走行路のカーブの曲率半径Ｒを検出する。ここで、θは画像から得た車両の走行路に対する傾き角、１は前方注視点距離（一定値）、ｅは現在横ずれ量であり、
Ｅ（ｎ）＝ｅ＋Ｌ１ ・・・ （１）
Ｌ１≒１×θ ・・・ （２）
と表わされる。上記の傾き角θ，現在横ずれ量ｅ，車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び曲率半径ＲはＥＣＵ３０に供給される。この現在横ずれ量ｅは走行路中央線より右側を正、左側を負とする。
【００１５】
ＥＣＵ３０は図３に示す如く、マイクロコンピュータで構成され、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５０と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４と、入力ポート回路５６と、出力ポート回路５８と、通信回路６０とを有し、これらは双方向性のコモンバス６２により互いに接続されている。
【００１６】
入力ポート回路５６には操舵角センサ３２，ヨーレートセンサ３５夫々の出力する検出信号が供給される。また、通信回路６０にはガイドライン認識装置３６の出力する検出量θ，ｅ，Ｅ（ｎ），Ｒ夫々が供給される。
ＲＯＭ５２には制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ５０は制御プログラムに基づき、後述する種々の演算を行い、その際にＲＡＭ５４が作業領域として使用される。ＣＰＵ５０が制御プログラムを実行することにより発生した制御信号は出力ポート回路５８から駆動回路４０に供給され、この駆動回路４０は電動モータ２１を駆動して前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵を行う。
【００１７】
図５はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理の第１実施例のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返される。同図中、ステップＳ１２ではガイドライン認識装置３６の出力する車両オフセット量Ｅ（ｎ），及び現在横ずれ量ｅ，及び走行状況としての走行路の曲率半径Ｒ（カーブＲ）を読み込む。次にステップＳ１４でガイドライン認識装置３６で走行路のガイドラインを認識できたかどうかを判別する。なお、ガイドラインを認識できた場合には車両オフセット量Ｅ（ｎ）が所定範囲内の数値であり、ガイドラインを認識できなかった場合は車両オフセット量Ｅ（ｎ）が上記所定範囲外の特定値として与えられる。
【００１８】
ここで、ガイドラインを認識できた場合はステップＳ１６に進み、認識できなかった場合は処理を終了する。ステップＳ１６ではガイドライン認識装置３６から得たカーブＲを基に、現在走行中の道路が直線路であるか否かを判別する。そして直線路の場合はステップＳ１８に進み、位置制御ゲインｋｐ１ を求める。位置制御ゲインｋｐ１ は現在横ずれ量ｅを用いて図６に示すマップを参照することにより得る。
【００１９】
次にステップＳ２０で操舵制御量θ及び操舵トルクＴを求める。操舵制御量は（３） 式を用いて算出する。
θ＝ｋｐ１ ×ｅ＋ｋｄ×ｄｅ ・・・ （３）
但し、ｋｄは所定の係数（定数）であり、ｄｅは現在横ずれ量ｅの微分値、即ち、今回のｅの値と前回のｅの値との差分である。また、操舵トルクＴは現在横ずれ量ｅで図７に示すマップを参照することにより得る。この後、ステップＳ２２に進む。
【００２０】
一方、ステップＳ１６で直線路でなければステップＳ２６に進み、左カーブか否かを判別する。なお、ガイドライン認識装置３６の出力するカーブＲの値は右カーブの場合に正、左カーブの場合に負であるとする。
左カーブの場合はステップＳ２８に進み、現在横ずれ量ｅで図６に示すマップを参照して位置制御ゲインｋｐ１ を求める。次にステップＳ３０で操舵制御量θ及び操舵トルクＴを求める。操舵制御量θは（３） 式を用いて算出する。操舵トルクＴは、まず現在横ずれ量ｅで図８に示すマップを参照してトルクＴＬを求め、次にカーブＲを用いて図９に示すマップを参照して操舵トルクゲインｋｔを求め、次式により算出する。
【００２１】
Ｔ＝ＴＬ×ｋｔ ・・・ （４）
この後、ステップＳ２２に進む。
右カーブの場合はステップＳ３２に進み、現在横ずれ量ｅで図６に示すマップを参照して位置制御ゲインｋｐ１ を求める。次にステップＳ３４で操舵制御量θ及び操舵トルクＴを求める。操舵制御量θは（３） 式を用いて算出する。操舵トルクＴは、まず現在横ずれ量ｅで図１０に示すマップを参照してトルクＴＲを求め、次にカーブＲを用いて図９に示すマップを参照して操舵トルクゲインｋｔを求め、次式により算出する。
【００２２】
Ｔ＝ＴＲ×ｋｔ ・・・ （５）
この後、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では操舵制御量θ及び操舵トルクＴに基づいた信号を駆動回路４０に出力する。これによって、電動モータ２１が回転駆動されて前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵が行われ、この後、処理を終了する。上記のステップＳ１６〜Ｓ２２が警告トルク付与手段Ｍ４に対応する。
【００２３】
このように、走行路上の車両位置がガイドラインに接近すると、操舵手段Ｍ３に付与されるトルクが大きくなり、このトルクは操舵ハンドル１１を通して運転者に伝わり、運転者はこのトルクの大きさからガイドラインへの接近状態を知ることができる。
また、カーブの方向及びカーブＲに応じてトルクを可変することにより車両が走行路を逸脱しやすいカーブ外側のガイドライン近傍のトルクを増大して、車両がカーブの外側方向に逸脱することを大きく警告できる。
【００２４】
図１１はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理の第２実施例のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返される。同図中、ステップＳ４２ではガイドライン認識装置３６の出力する車両オフセット量Ｅ（ｎ），及び現在横ずれ量ｅ，及び走行状況としての走行路の曲率半径Ｒ（カーブＲ）を読み込む。次にステップＳ４４でガイドライン認識装置３６で走行路のガイドラインを認識できたかどうかを判別する。なお、ガイドラインを認識できた場合には車両オフセット量Ｅ（ｎ）が所定範囲内の数値であり、ガイドラインを認識できなかった場合は車両オフセット量Ｅ（ｎ）が上記所定範囲外の特定値として与えられる。
【００２５】
ここで、ガイドラインを認識できた場合はステップＳ４６に進み、認識できなかった場合は処理を終了する。ステップＳ４６，Ｓ４８ではガイドライン認識装置３６から得た現在横ずれ量ｅの絶対値を所定値Ｌ１，Ｌ２と比較する。図１２に示すように、所定値Ｌ１は車両が走行路中央位置近傍にあるか否かを判別するための値で例えば数１０ｃｍである。所定値Ｌ２は車両がガイドラインに近付いたか否かを判別するための値で走行路中央からガイドラインの手前数１０ｃｍまでの幅に相当する１ｍ数１０ｃｍ程度である。
【００２６】
上記ステップＳ４６，Ｓ４８の判別により｜ｅ｜≦Ｌ１の場合はステップＳ５０で位置制御ゲインｋｐにｋｐａを設定し、かつ、トルク制御ゲインｋｔにｋｔａを設定する。また、Ｌ１＜｜ｅ｜≦Ｌ１＋Ｌ２の場合はステップＳ５２で位置制御ゲインｋｐにｋｐｂを設定し、かつ、トルク制御ゲインｋｔにｋｔｂを設定する。また、Ｌ１＋Ｌ２＜｜ｅ｜の場合はステップＳ５４で位置制御ゲインｋｐにｋｐｃを設定し、かつトルク制御ゲインｋｔにｋｔｃを設定する。
【００２７】
なお、上記の制御ゲインは次の関係がある。
ｋｐｂ＜ｋｐａ≦ｋｐｃ ・・・（６）
０≦ｋｔｂ＜ｋｔａ＜ｋｔｃ ・・・（７）
このように、ガイドラインに近付くほど運転者に走行路逸脱を警告するように制御ゲインを設定している。上記のステップＳ５０がトラッキングトルク付与手段に対応し、ステップＳ５４が警告トルク付与手段に対応する。
【００２８】
上記のステップＳ５０，Ｓ５２，Ｓ５４のいずれかを実行した後はステップＳ５６に進んで次式により操舵制御量θ及び操舵トルクＴを算出する。
θ＝ｋｐ×ｅ＋ｋｄ×ｄｅ ・・・（８）
Ｔ＝ｋｔ×α ・・・（９）
但し、αは所定値である。この後、ステップＳ５８に進む。ステップＳ５８では操舵制御量θ及び操舵トルクＴに基づいて駆動回路４０を駆動する。これによって、電動モータ２１が回転駆動されて前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵が行われ、この後処理を終了する。
【００２９】
このように、車両が走行路中央位置を走行している状態では車両が走行路中央付近から外れないように操舵制御が行われ（レーントラッキング）、走行安定性が向上する。なお、この操舵制御は、あくまでも自動運転ではなく手動運転であり、上記の操舵制御が行われていても、運転者の操舵により操舵制御をオーバーライドできる。
【００３０】
ところで、操舵角及び操舵角速度（又はヨーレート）に応じてトルク制御ゲインを可変しても良い。操舵角及び操舵角速度（操舵角の時間微分値）が夫々の閾値より小なるときはトルク制御ゲインｋｔｃを増大し、操舵角及び操舵角速度が夫々の閾値より大なるときはトルク制御ゲインｋｔｃを低減する。図１３は、これを実現するための処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間毎に割込まれる。同図中、ステップＳ６０で操舵角θ及び操舵角速度Δθを読み込み、ステップＳ６２で操舵角θが閾値αより大か、又は操舵角速度Δθが閾値βより大かを判別する。そしてθ＞α又はΔθ＞βのときはステップＳ６４でトルク制御ゲインｋｔｃを低減し、θ≦αかつΔθ≦βのときはステップＳ６６でトルク制御ゲインｋｔｃを増加させる。これによって図１４に示すように車両７０の操舵角及び操舵角速度が大なるときは走行路の変更を容易とし、車両７０Ａのように隣接レーンに移ることができ、操舵角及び操舵速度が小なるときは車両７０Ｂのように走行路保持を行うことが可能となる。
【００３１】
また、走行路上の車両位置（現在横ずれ量）と操舵方向に応じて制御ゲインを可変しても良い。走行路の左側を走行時に左切り操舵を検出すると、位置制御ゲインｋｐｃを増大、かつ、トルク制御ゲインｋｔｃを増大する。同様に走行路の右側を走行時に右切り操舵を検出すると、位置制御ゲインｋｐｃを増大し、かつ、トルク制御ゲインｋｔｃを増大する。なお、操舵方向は前回の操舵角から今回の操舵角を減じた値が正ならば左切り、負ならば右切りと判定する。図１５は、これを実現するための処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間毎に割込まれる。同図中、ステップＳ７０では現在横ずれ量ｅ、前回の操舵角θ（ｋ−１）、今回の操舵角θ（ｋ）を読み込み、ステップＳ７２で差操舵角θ（ｋ−１）−θ（ｋ）が正か否かによって左切りか右切りを判別する。差操舵角が正ならばステップＳ７４で左切りとし、差操舵角が負ならばステップＳ７６で右切りとする。
【００３２】
次にステップＳ７８で現在横ずれ量ｅから自車位置が走行路（レーン）の左側か否かを判別し、左側の場合、ステップＳ８０で操舵方向が左切りか否かを判別し、左切りのときステップＳ８２で制御ゲインｋｐｃ，ｋｔｃを増加し、右切りであればステップＳ８４で制御ゲインｋｐｃ，ｋｔｃを通常設定とする。一方、自車位置が走行路左側の場合、ステップＳ８６で左切りか否かを判別し、右切りであればステップＳ８２で制御ゲインｋｐｃ，ｋｔｃを増加し、左切りであればステップＳ８４で制御ゲインｋｐｃ，ｋｔｃを通常設定とする。これによって図１６に示す車両７１，７２夫々の走行路保持能力が高くなる。
【００３３】
また、図１２に示すＬ１＋Ｌ２以内に車両があり、かつ、操舵角の絶対値が所定値θ０ 以内の状態を所定時間ｔ０ （例えば数１０秒）以上継続した場合は、図１７に示すように所定値Ｌ１を現在横ずれ量ｅの平均値だけ左右にずらし、レーントラッキングを行う範囲を走行路中央付近から自車の走行している位置を安定走行するように変更しても良い。図１８は、これを実現するための処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間毎に割込まれる。同図中、ステップＳ９０で現在横ずれ量ｅ及び操舵角θを読み込み、ステップＳ９２で現在横ずれ量ｅの絶対値が所定値Ｌ１＋Ｌ２以内かを判別し、更にステップＳ９４で操舵角θの絶対値が所定値θ０ 以内かを判別する。ステップＳ９２又はＳ９４を満足しないときはステップＳ９６でタイマｔを０にリセットする。ステップＳ９２及びＳ９４を満足するとステップＳ９８でタイマｔをカウントアップし、ステップＳ１００でタイマｔが所定値ｔ０ を越えたか否かを判別し、越えたとき、ステップＳ１０２所定値Ｌ１を現在横ずれ量の平均値だけ左右にずらす。これによって運転者の好みに応じた位置を走行できる。
【００３４】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、例えば車両が逸脱しやすいカーブ外側のガイドライン近傍のトルクを増大して、車両がカーブの外側方向に逸脱するのを大きく警告できる。
【００３５】
また、請求項２に記載の発明によれば、操舵角及び操舵角速度が大なるときは走行路の変更を容易とし、操舵角及び操舵速度が小なるときは走行路保持を行うことが可能となる。
【００３６】
また、請求項３に記載の発明によれば、走行路の左側走行時に左切り操舵、または、右側走行時に右切り操舵を行った際に走行路保持能力が高くなる。
【００３７】
また、請求項４に記載の発明によれば、運転者の好みに応じた位置を走行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明装置の構成図である。
【図３】ＥＣＵのブロック図である。
【図４】車両オフセット量を説明するための図である。
【図５】操舵制御処理のフローチャートである。
【図６】直線路の位置制御ゲインのマップを示す図である。
【図７】直線路の操舵トルクのマップを示す図である。
【図８】左カーブのトルクＴＬのマップを示す図である。
【図９】操舵トルクゲインのマップを示す図である。
【図１０】右カーブのトルクＴＲのマップを示す図である。
【図１１】操舵制御処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の現在横ずれ量と制御ゲインとの関係を説明するための図である。
【図１３】割込み処理のフローチャートである。
【図１４】本発明の走行路変更と走行路保持を説明するための図である。
【図１５】割込み処理のフローチャートである。
【図１６】本発明の走行路保持を説明するための図である。
【図１７】本発明の現在横ずれ量の所定値の変更を説明するための図である。
【図１８】割込み処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 操舵機構
１１ 操舵ハンドル
１２ 操舵軸
１３ ステアリングギヤボックス
１４ ラックバー
１５ａ，１５ｂ タイロッド
１６ａ，１６ｂ ナックルアーム
２０ 後輪操舵機構
２１ 電動モータ
２３ リレーロッド
３０ ＥＣＵ
３２ 操舵角センサ
３４ ヨーレートセンサ
３６ ガイドライン認識装置
３８ カメラ
４０ 駆動回路
Ｍ１ ガイドライン認識手段
Ｍ２ 操舵制御手段
Ｍ３ 操舵手段
Ｍ４ 警告トルク付与手段
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の操舵制御装置に関し、特に車両前方の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両を安定に走行させることを目的として、道路の白線等のガイドラインを認識して自車の走行路を認識し、この走行路から逸脱しそうなときに警報を行う装置が提案されている。
例えば、特開平４−２９３１０９号公報には、車両に装着され車両前方の道路を撮像するビデオカメラと、前記ビデオカメラから取り込まれた道路画像に対して画像処理を行う画像処理手段と、前記画像処理手段が処理を行う画像内の領域を設定する処理領域設定手段と、前記画像処理手段の処理結果を用いて走行レーンの認識を行う走行レーン認識手段とを備えた走行レーン追跡装置から出力される走行レーンの認識結果を用いて車両の走行レーン内での位置を認識する車両位置認識手段と、前記車両位置認識手段によって認識された車両のレーン内での位置から車両のレーン逸脱の可能性を判断するレーン逸脱判断手段と、前記レーン逸脱判断手段が車両が走行レーンから逸脱する可能性があると判断した場合にドライバーに対して警報を与える警報手段とを備えた走行レーン逸脱警報装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置では、車両が予め設定された閾値を越えて車両がガイドラインに接近し走行レーンを逸脱しそうになったときに行うため、車両がどの程度までガイドラインに接近しているかを運転者に認識させるところまでは考慮されていないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、ガイドラインへの接近状態に基づいて操舵手段にトルクを付与することにより、運転者にガイドラインへの接近状態を認識させることのできる車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段Ｍ１を有し、操舵制御手段Ｍ２で前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段Ｍ３にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段Ｍ４を有し、
前記警告トルク付与手段は、カーブに応じてトルクを可変する。
【０００６】
このように、カーブに応じてトルクを可変することにより、例えば車両が逸脱しやすいカーブ外側のガイドライン近傍のトルクを増大して、車両がカーブの外側方向に逸脱するのを大きく警告できる。
請求項２に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段と、
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
検出された走行状況に基づいて操舵角、操舵角速度又はヨーレートが所定の閾値より大きい場合には前記警告トルク付与手段で付与するトルクを低減するトルク補正手段とを有する。
【０００７】
このため、操舵角及び操舵角速度が大なるときは走行路の変更を容易とし、操舵角及び操舵速度が小なるときは走行路保持を行うことが可能となる。
請求項３に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段と、
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
検出された走行状況に基づいて走行路の左側走行時に左切り操舵、または、右側走行時に右切り操舵であれば前記警告トルク付与手段で付与するトルクを増大するトルク補正手段とを有する。
【０００８】
これにより、走行路の左側走行時に左切り操舵、または、右側走行時に右切り操舵を行った際に走行路保持能力が高くなる。
請求項４に記載の発明は、車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段と、
前記ガイドラインの認識結果に基づいて走行路上の目標位置を設定し、前記目標位置を走行するように前記操舵手段にトルクを付与するトラッキングトルク付与手段と
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
検出された走行状況に基づいて走行路中央からの横ずれ量が所定値以内で、かつ、操舵角が所定値以内のとき前記走行路中央から横ずれした位置を前記目標位置として補正する目標位置補正手段とを有する。
【０００９】
これによって運転者の好みに応じた位置を走行できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明装置の一実施例の構成図を示す。
同図中、操舵手段Ｍ３としての前輪操舵機構１０は操舵ハンドル１１を有しており、この操舵ハンドル１１は操舵軸１２を介してステアリングギヤボックス１３内のピニオンギヤに接続されている。このピニオンギヤはラックバー１４と噛合し、操舵ハンドル１１の回転運動をラックバー１４の往復運動に変換して伝達するものである。ラックバー１４の両端には左右タイロッド１５ａ，１５ｂ及び左右ナックルアーム１６ａ，１６ｂを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に連結されている。
【００１３】
前輪操舵機構１０は前輪を操舵するためのアクチュエータとしてのブラシレスモータなどの電動モータ２１を備えている。電動モータ２１の回転軸はステアリングギヤボックス１３内のピニオンギヤに接続されている。
電子制御回路（ＥＣＵ）３０には前輪操舵角センサ３２，ヨーレートセンサ３５及びガイドライン認識装置３６が接続されている。走行状況検出手段としての操舵角センサ３２は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵角を検出し、ヨーレートセンサ３５は自車のヨーレートを検出する。
【００１４】
ガイドライン認識手段Ｍ１としてのガイドライン認識装置３６は車両の進行方向前方の道路を撮像した道路画像をカメラ３８から供給され、この道路画像を処理して道路の中央又は路側の白線や黄色の追越し禁止線等のガイドラインを認識し、このガイドラインに基づいて走行車線を認識し、図４に破線で示す走行路中央線からの車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び二重線で示すガイドラインＩからの距離Ｌ１ を検出すると共に、走行路のカーブの曲率半径Ｒを検出する。ここで、θは画像から得た車両の走行路に対する傾き角、１は前方注視点距離（一定値）、ｅは現在横ずれ量であり、
Ｅ（ｎ）＝ｅ＋Ｌ１ ・・・ （１）
Ｌ１≒１×θ ・・・ （２）
と表わされる。上記の傾き角θ，現在横ずれ量ｅ，車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び曲率半径ＲはＥＣＵ３０に供給される。この現在横ずれ量ｅは走行路中央線より右側を正、左側を負とする。
【００１５】
ＥＣＵ３０は図３に示す如く、マイクロコンピュータで構成され、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５０と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４と、入力ポート回路５６と、出力ポート回路５８と、通信回路６０とを有し、これらは双方向性のコモンバス６２により互いに接続されている。
【００１６】
入力ポート回路５６には操舵角センサ３２，ヨーレートセンサ３５夫々の出力する検出信号が供給される。また、通信回路６０にはガイドライン認識装置３６の出力する検出量θ，ｅ，Ｅ（ｎ），Ｒ夫々が供給される。
ＲＯＭ５２には制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ５０は制御プログラムに基づき、後述する種々の演算を行い、その際にＲＡＭ５４が作業領域として使用される。ＣＰＵ５０が制御プログラムを実行することにより発生した制御信号は出力ポート回路５８から駆動回路４０に供給され、この駆動回路４０は電動モータ２１を駆動して前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵を行う。
【００１７】
図５はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理の第１実施例のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返される。同図中、ステップＳ１２ではガイドライン認識装置３６の出力する車両オフセット量Ｅ（ｎ），及び現在横ずれ量ｅ，及び走行状況としての走行路の曲率半径Ｒ（カーブＲ）を読み込む。次にステップＳ１４でガイドライン認識装置３６で走行路のガイドラインを認識できたかどうかを判別する。なお、ガイドラインを認識できた場合には車両オフセット量Ｅ（ｎ）が所定範囲内の数値であり、ガイドラインを認識できなかった場合は車両オフセット量Ｅ（ｎ）が上記所定範囲外の特定値として与えられる。
【００１８】
ここで、ガイドラインを認識できた場合はステップＳ１６に進み、認識できなかった場合は処理を終了する。ステップＳ１６ではガイドライン認識装置３６から得たカーブＲを基に、現在走行中の道路が直線路であるか否かを判別する。そして直線路の場合はステップＳ１８に進み、位置制御ゲインｋｐ１ を求める。位置制御ゲインｋｐ１ は現在横ずれ量ｅを用いて図６に示すマップを参照することにより得る。
【００１９】
次にステップＳ２０で操舵制御量θ及び操舵トルクＴを求める。操舵制御量は（３） 式を用いて算出する。
θ＝ｋｐ１ ×ｅ＋ｋｄ×ｄｅ ・・・ （３）
但し、ｋｄは所定の係数（定数）であり、ｄｅは現在横ずれ量ｅの微分値、即ち、今回のｅの値と前回のｅの値との差分である。また、操舵トルクＴは現在横ずれ量ｅで図７に示すマップを参照することにより得る。この後、ステップＳ２２に進む。
【００２０】
一方、ステップＳ１６で直線路でなければステップＳ２６に進み、左カーブか否かを判別する。なお、ガイドライン認識装置３６の出力するカーブＲの値は右カーブの場合に正、左カーブの場合に負であるとする。
左カーブの場合はステップＳ２８に進み、現在横ずれ量ｅで図６に示すマップを参照して位置制御ゲインｋｐ１ を求める。次にステップＳ３０で操舵制御量θ及び操舵トルクＴを求める。操舵制御量θは（３） 式を用いて算出する。操舵トルクＴは、まず現在横ずれ量ｅで図８に示すマップを参照してトルクＴＬを求め、次にカーブＲを用いて図９に示すマップを参照して操舵トルクゲインｋｔを求め、次式により算出する。
【００２１】
Ｔ＝ＴＬ×ｋｔ ・・・ （４）
この後、ステップＳ２２に進む。
右カーブの場合はステップＳ３２に進み、現在横ずれ量ｅで図６に示すマップを参照して位置制御ゲインｋｐ１ を求める。次にステップＳ３４で操舵制御量θ及び操舵トルクＴを求める。操舵制御量θは（３） 式を用いて算出する。操舵トルクＴは、まず現在横ずれ量ｅで図１０に示すマップを参照してトルクＴＲを求め、次にカーブＲを用いて図９に示すマップを参照して操舵トルクゲインｋｔを求め、次式により算出する。
【００２２】
Ｔ＝ＴＲ×ｋｔ ・・・ （５）
この後、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では操舵制御量θ及び操舵トルクＴに基づいた信号を駆動回路４０に出力する。これによって、電動モータ２１が回転駆動されて前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵が行われ、この後、処理を終了する。上記のステップＳ１６〜Ｓ２２が警告トルク付与手段Ｍ４に対応する。
【００２３】
このように、走行路上の車両位置がガイドラインに接近すると、操舵手段Ｍ３に付与されるトルクが大きくなり、このトルクは操舵ハンドル１１を通して運転者に伝わり、運転者はこのトルクの大きさからガイドラインへの接近状態を知ることができる。
また、カーブの方向及びカーブＲに応じてトルクを可変することにより車両が走行路を逸脱しやすいカーブ外側のガイドライン近傍のトルクを増大して、車両がカーブの外側方向に逸脱することを大きく警告できる。
【００２４】
図１１はＥＣＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理の第２実施例のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔で繰り返される。同図中、ステップＳ４２ではガイドライン認識装置３６の出力する車両オフセット量Ｅ（ｎ），及び現在横ずれ量ｅ，及び走行状況としての走行路の曲率半径Ｒ（カーブＲ）を読み込む。次にステップＳ４４でガイドライン認識装置３６で走行路のガイドラインを認識できたかどうかを判別する。なお、ガイドラインを認識できた場合には車両オフセット量Ｅ（ｎ）が所定範囲内の数値であり、ガイドラインを認識できなかった場合は車両オフセット量Ｅ（ｎ）が上記所定範囲外の特定値として与えられる。
【００２５】
ここで、ガイドラインを認識できた場合はステップＳ４６に進み、認識できなかった場合は処理を終了する。ステップＳ４６，Ｓ４８ではガイドライン認識装置３６から得た現在横ずれ量ｅの絶対値を所定値Ｌ１，Ｌ２と比較する。図１２に示すように、所定値Ｌ１は車両が走行路中央位置近傍にあるか否かを判別するための値で例えば数１０ｃｍである。所定値Ｌ２は車両がガイドラインに近付いたか否かを判別するための値で走行路中央からガイドラインの手前数１０ｃｍまでの幅に相当する１ｍ数１０ｃｍ程度である。
【００２６】
上記ステップＳ４６，Ｓ４８の判別により｜ｅ｜≦Ｌ１の場合はステップＳ５０で位置制御ゲインｋｐにｋｐａを設定し、かつ、トルク制御ゲインｋｔにｋｔａを設定する。また、Ｌ１＜｜ｅ｜≦Ｌ１＋Ｌ２の場合はステップＳ５２で位置制御ゲインｋｐにｋｐｂを設定し、かつ、トルク制御ゲインｋｔにｋｔｂを設定する。また、Ｌ１＋Ｌ２＜｜ｅ｜の場合はステップＳ５４で位置制御ゲインｋｐにｋｐｃを設定し、かつトルク制御ゲインｋｔにｋｔｃを設定する。
【００２７】
なお、上記の制御ゲインは次の関係がある。
ｋｐｂ＜ｋｐａ≦ｋｐｃ ・・・（６）
０≦ｋｔｂ＜ｋｔａ＜ｋｔｃ ・・・（７）
このように、ガイドラインに近付くほど運転者に走行路逸脱を警告するように制御ゲインを設定している。上記のステップＳ５０がトラッキングトルク付与手段に対応し、ステップＳ５４が警告トルク付与手段に対応する。
【００２８】
上記のステップＳ５０，Ｓ５２，Ｓ５４のいずれかを実行した後はステップＳ５６に進んで次式により操舵制御量θ及び操舵トルクＴを算出する。
θ＝ｋｐ×ｅ＋ｋｄ×ｄｅ ・・・（８）
Ｔ＝ｋｔ×α ・・・（９）
但し、αは所定値である。この後、ステップＳ５８に進む。ステップＳ５８では操舵制御量θ及び操舵トルクＴに基づいて駆動回路４０を駆動する。これによって、電動モータ２１が回転駆動されて前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵が行われ、この後処理を終了する。
【００２９】
このように、車両が走行路中央位置を走行している状態では車両が走行路中央付近から外れないように操舵制御が行われ（レーントラッキング）、走行安定性が向上する。なお、この操舵制御は、あくまでも自動運転ではなく手動運転であり、上記の操舵制御が行われていても、運転者の操舵により操舵制御をオーバーライドできる。
【００３０】
ところで、操舵角及び操舵角速度（又はヨーレート）に応じてトルク制御ゲインを可変しても良い。操舵角及び操舵角速度（操舵角の時間微分値）が夫々の閾値より小なるときはトルク制御ゲインｋｔｃを増大し、操舵角及び操舵角速度が夫々の閾値より大なるときはトルク制御ゲインｋｔｃを低減する。図１３は、これを実現するための処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間毎に割込まれる。同図中、ステップＳ６０で操舵角θ及び操舵角速度Δθを読み込み、ステップＳ６２で操舵角θが閾値αより大か、又は操舵角速度Δθが閾値βより大かを判別する。そしてθ＞α又はΔθ＞βのときはステップＳ６４でトルク制御ゲインｋｔｃを低減し、θ≦αかつΔθ≦βのときはステップＳ６６でトルク制御ゲインｋｔｃを増加させる。これによって図１４に示すように車両７０の操舵角及び操舵角速度が大なるときは走行路の変更を容易とし、車両７０Ａのように隣接レーンに移ることができ、操舵角及び操舵速度が小なるときは車両７０Ｂのように走行路保持を行うことが可能となる。
【００３１】
また、走行路上の車両位置（現在横ずれ量）と操舵方向に応じて制御ゲインを可変しても良い。走行路の左側を走行時に左切り操舵を検出すると、位置制御ゲインｋｐｃを増大、かつ、トルク制御ゲインｋｔｃを増大する。同様に走行路の右側を走行時に右切り操舵を検出すると、位置制御ゲインｋｐｃを増大し、かつ、トルク制御ゲインｋｔｃを増大する。なお、操舵方向は前回の操舵角から今回の操舵角を減じた値が正ならば左切り、負ならば右切りと判定する。図１５は、これを実現するための処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間毎に割込まれる。同図中、ステップＳ７０では現在横ずれ量ｅ、前回の操舵角θ（ｋ−１）、今回の操舵角θ（ｋ）を読み込み、ステップＳ７２で差操舵角θ（ｋ−１）−θ（ｋ）が正か否かによって左切りか右切りを判別する。差操舵角が正ならばステップＳ７４で左切りとし、差操舵角が負ならばステップＳ７６で右切りとする。
【００３２】
次にステップＳ７８で現在横ずれ量ｅから自車位置が走行路（レーン）の左側か否かを判別し、左側の場合、ステップＳ８０で操舵方向が左切りか否かを判別し、左切りのときステップＳ８２で制御ゲインｋｐｃ，ｋｔｃを増加し、右切りであればステップＳ８４で制御ゲインｋｐｃ，ｋｔｃを通常設定とする。一方、自車位置が走行路左側の場合、ステップＳ８６で左切りか否かを判別し、右切りであればステップＳ８２で制御ゲインｋｐｃ，ｋｔｃを増加し、左切りであればステップＳ８４で制御ゲインｋｐｃ，ｋｔｃを通常設定とする。これによって図１６に示す車両７１，７２夫々の走行路保持能力が高くなる。
【００３３】
また、図１２に示すＬ１＋Ｌ２以内に車両があり、かつ、操舵角の絶対値が所定値θ０ 以内の状態を所定時間ｔ０ （例えば数１０秒）以上継続した場合は、図１７に示すように所定値Ｌ１を現在横ずれ量ｅの平均値だけ左右にずらし、レーントラッキングを行う範囲を走行路中央付近から自車の走行している位置を安定走行するように変更しても良い。図１８は、これを実現するための処理のフローチャートを示す。この処理は所定時間毎に割込まれる。同図中、ステップＳ９０で現在横ずれ量ｅ及び操舵角θを読み込み、ステップＳ９２で現在横ずれ量ｅの絶対値が所定値Ｌ１＋Ｌ２以内かを判別し、更にステップＳ９４で操舵角θの絶対値が所定値θ０ 以内かを判別する。ステップＳ９２又はＳ９４を満足しないときはステップＳ９６でタイマｔを０にリセットする。ステップＳ９２及びＳ９４を満足するとステップＳ９８でタイマｔをカウントアップし、ステップＳ１００でタイマｔが所定値ｔ０ を越えたか否かを判別し、越えたとき、ステップＳ１０２所定値Ｌ１を現在横ずれ量の平均値だけ左右にずらす。これによって運転者の好みに応じた位置を走行できる。
【００３４】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、例えば車両が逸脱しやすいカーブ外側のガイドライン近傍のトルクを増大して、車両がカーブの外側方向に逸脱するのを大きく警告できる。
【００３５】
また、請求項２に記載の発明によれば、操舵角及び操舵角速度が大なるときは走行路の変更を容易とし、操舵角及び操舵速度が小なるときは走行路保持を行うことが可能となる。
【００３６】
また、請求項３に記載の発明によれば、走行路の左側走行時に左切り操舵、または、右側走行時に右切り操舵を行った際に走行路保持能力が高くなる。
【００３７】
また、請求項４に記載の発明によれば、運転者の好みに応じた位置を走行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明装置の構成図である。
【図３】ＥＣＵのブロック図である。
【図４】車両オフセット量を説明するための図である。
【図５】操舵制御処理のフローチャートである。
【図６】直線路の位置制御ゲインのマップを示す図である。
【図７】直線路の操舵トルクのマップを示す図である。
【図８】左カーブのトルクＴＬのマップを示す図である。
【図９】操舵トルクゲインのマップを示す図である。
【図１０】右カーブのトルクＴＲのマップを示す図である。
【図１１】操舵制御処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の現在横ずれ量と制御ゲインとの関係を説明するための図である。
【図１３】割込み処理のフローチャートである。
【図１４】本発明の走行路変更と走行路保持を説明するための図である。
【図１５】割込み処理のフローチャートである。
【図１６】本発明の走行路保持を説明するための図である。
【図１７】本発明の現在横ずれ量の所定値の変更を説明するための図である。
【図１８】割込み処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 操舵機構
１１ 操舵ハンドル
１２ 操舵軸
１３ ステアリングギヤボックス
１４ ラックバー
１５ａ，１５ｂ タイロッド
１６ａ，１６ｂ ナックルアーム
２０ 後輪操舵機構
２１ 電動モータ
２３ リレーロッド
３０ ＥＣＵ
３２ 操舵角センサ
３４ ヨーレートセンサ
３６ ガイドライン認識装置
３８ カメラ
４０ 駆動回路
Ｍ１ ガイドライン認識手段
Ｍ２ 操舵制御手段
Ｍ３ 操舵手段
Ｍ４ 警告トルク付与手段
Claims (4)
- 車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段を有し、
前記警告トルク付与手段は、カーブに応じてトルクを可変することを特徴とする車両の操舵制御装置。 - 車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段と、
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
検出された走行状況に基づいて操舵角、操舵角速度又はヨーレートが所定の閾値より大きい場合には前記警告トルク付与手段で付与するトルクを低減するトルク補正手段とを有することを特徴とする車両の操舵制御装置。 - 車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段と、
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
検出された走行状況に基づいて走行路の左側走行時に左切り操舵、または、右側走行時に右切り操舵であれば前記警告トルク付与手段で付与するトルクを増大するトルク補正手段とを有することを特徴とする車両の操舵制御装置。 - 車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、前記ガイドラインの認識結果から車両のガイドラインに対する接近状態を検出して操舵制御を行う車両の操舵制御装置であって、
前記ガイドラインに対する接近状態に基づいて車両の操舵手段にトルクを付与し運転者に警告を行う警告トルク付与手段と、
前記ガイドラインの認識結果に基づいて走行路上の目標位置を設定し、前記目標位置を走行するように前記操舵手段にトルクを付与するトラッキングトルク付与手段と
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
検出された走行状況に基づいて走行路中央からの横ずれ量が所定値以内で、かつ、操舵角が所定値以内のとき前記走行路中央から横ずれした位置を前記目標位置として補正する目標位置補正手段とを有することを特徴とする車両の操舵制御装置。
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