JP3598720B2

JP3598720B2 - 車両の操舵制御装置

Info

Publication number: JP3598720B2
Application number: JP07841697A
Authority: JP
Inventors: 国仁佐藤; 武志後藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2017-03-28
Also published as: JPH10273062A

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ないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置が提案されている。
例えば、特開平６−２５５５１４号公報には、道路の白線を認識し、この白線認識情報に基づいて、安定走行ポテンシャルエネルギを白線の内側の走行レーン中央側では低く設定し、白線近傍では白線に近づくに従って高くなるよう設定し、安定走行ポテンシャルエネルギが高くなると安定走行ポテンシャルエネルギが低くなる側に車両を移動させるよう後輪の操舵制御を行うことが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置ではカメラで撮像した道路画像を画像処理して道路上の白線を認識している。このため、例えば逆光の場合や、トンネルの入口又は出口等において道路画像から白線を認識できない場合がある。
白線を認識した状態（白線の認識状態）で、白線の位置等の白線認識情報に基づく制御量で操舵制御を行っている状態から白線を認識できない状態（白線の非認識状態）に変化すると、操舵制御の制御量を算出できなくなり、制御量が０に急変する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、ガイドラインを認識できないとき過去に検出された車両の走行状況に基づいて目標位置を設定し操舵制御を行うことにより、ガイドラインを認識できなくなったときの制御量の急変を防止す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、図１に示すように、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に基づいて走行路上の目標位置を設定し、この目標位置を走行するよう操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段Ｍ３と、
前記ガイドラインを認識できなかったとき、過去に検出された車両の走行状況としての走行路の曲率半径が略一定の場合は所定期間だけ前記過去に検出された車両の走行状況に基づいて推定した目標位置を走行するよう操舵制御を行わせ、前記走行路の曲率半径が略一定でない場合は操舵制御の制御量を徐々に減少させて操舵制御を行わせる推定手段Ｍ４を有する。
【０００６】
このように、ガイドラインを認識できなかったとき、過去の走行状況に基づいて目標位置を設定して操舵制御を行うため、ガイドラインを認識できなくなったとき操舵制御の制御量が急変することを防止できる。
【０００８】
【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、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。
【０００９】
後輪操舵機構２０は後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２２内にて減速機構を介して軸方向に変位可能に支持されたリレーロッド２３に接続されており、リレーロッド２３は同モータ２１の回転に応じて軸方向に変位する。減速機構の逆効率は小さく設定されていて、リレーロッド２３側からの外部入力により電動モータ２１が回転駆動されることがないようになっている。リレーロッド２３の両端にはタイロッド２４ａ，２４ｂ及びナックルアーム２５ａ，２５ｂを介して左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２が接続されていて、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２はリレーロッド２３の軸方向の変位に応じて操舵される。
【００１０】
電子制御回路（ＥＣＵ）３０には前輪操舵角センサ３２，後輪操舵角センサ３４，車速センサ３５，及びガイドライン認識装置３６が接続されている。前輪操舵角センサ３２は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵角を検出する。後輪操舵角センサ３４は左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵角を検出する。走行状況検出手段Ｍ３としての車速センサ３５は自車の車速を検出する。
【００１１】
ガイドライン認識手段Ｍ１及び走行状況検出手段Ｍ３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Ｌ_１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＋Ｌ_１・・・（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。
【００１２】
電子制御装置３０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。
【００１３】
入力ポート回路５６には前輪操舵角センサ３２，後輪操舵角センサ３４，車速センサ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を駆動して後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵を行う。
【００１４】
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一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。
【００１５】
ステップＳ１４でガイドラインを認識できた場合にはステップＳ１６に進み、ステップＳ１２で読み込んだ曲率半径ＲをＲ（ｎ）として記憶する。またステップＳ１８でカウンタＴを０にリセットし、ステップＳ１９でフラグＦを０にリセットする。次にステップＳ２０で次式により目標操舵制御量Ｄ（ｎ）を算出する。
【００１６】
Ｄ（ｎ）＝Ｄ（ｎ−１）＋Ｋ・｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）｝・・・（３）
但し、Ｄ（ｎ−１）は前回処理で得た目標操舵量、Ｅ（ｎ−１）は前回の車両オフセット量、Ｋは制御ゲイン（一定値）である。次にステップＳ２２で目標操舵制御量Ｄ（ｎ）を後輪操舵制御量ＤにセットしてステップＳ２４に進む。
一方、ステップＳ１４でガイドラインを認識できなかった場合にはステップＳ２８でカウンタＴを１だけインクリメントし、ステップＳ３０でカウンタＴが１か否かを判別する。Ｔ＝１の場合はステップＳ３２で過去Ｔ０間の曲率半径Ｒ（ｎ−１）〜Ｒ（ｎ−Ｔ０）が略一定か否か、つまりＲ（ｎ−１）〜Ｒ（ｎ−Ｔ０）夫々の差が所定値αより小さいかどうかを判別する。上記Ｔ０は例えば数秒間に相当する値である。
【００１７】
ここでＲ（ｎ−１）〜Ｒ（ｎ−Ｔ０）が略一定の場合はステップＳ３３でフラグＦに１をセットした後、ステップＳ３４でカウンタＴが所定値Ｔ１未満か否かを判別しＴ＜Ｔ１の場合はステップＳ３６で前回の目標操舵制御量Ｄ（ｎ−１）を今回の目標操舵制御量Ｄ（ｎ）にセットする。Ｔ≧Ｔ１の場合にはステップＳ３８で次式により目標操舵制御量Ｄ（ｎ）を徐々に減少させる。
【００１８】
Ｄ（ｎ）＝Ｄ（ｎ−１）×ａ・・・（４）
但し、ａは１未満の係数である。
上記のステップＳ３６又はＳ３８を実行後、ステップＳ２４に進む。またステップＳ３２で過去Ｔ０間の曲率半径Ｒ（ｎ−１）〜Ｒ（ｎ−Ｔ０）が略一定でなければステップＳ３８に進んで目標操舵制御量Ｄ（ｎ）を徐々に減少させてステップＳ２４に進む。
【００１９】
また、ステップＳ３０でＴ＞１の場合にはステップＳ４０に進んでフラグＦが１か否かを判別し、Ｆ＝１であればステップＳ３４に進む。また、Ｆ＝０であればステップＳ３８に進んで目標操舵制御量Ｄ（ｎ）を徐々に減少させてステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では後輪操舵制御量Ｄ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が回転駆動されて後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵が行われる。この後、処理を終了する。
【００２０】
上記のステップＳ２８〜４０が推定手段Ｍ４に対応する。
このように、ガイドラインの認識状態からガイドラインの非認識状態に変化したとき、過去Ｔ０（数秒）間の道路の曲率半径Ｒが図６（Ａ）に示すように略一定である場合、つまり曲率半径が一定のカーブを安定して走行しているか、又は直線路（曲率半径Ｒは無限大）を安定して走行している場合には、過去の曲率半径Ｒから、認識できなかった現在の道路の曲率半径が過去と同一と推定して図６（Ｂ）に示すように、期間Ｔ１（数秒間）だけ後輪操舵制御量Ｄを保持し、その後、この後輪操舵制御量Ｄを一定の割合いで徐々に減少させる。これによって、ガイドラインを認識できなくなったときも後輪操舵制御量が急変することがなく、車両は安定した走行を行う。
【００２１】
また、ガイドラインの認識状態から非認識状態に変化したとき、図７（Ａ）に示すように、過去Ｔ０間の道路の曲率半径Ｒが一定でない場合には、認識できなかった現在の道路の曲率半径Ｒを推定できないため、図７（Ｂ）に示すように後輪操舵制御量Ｄを一定の割合いで徐々に減少させている。
なお、上記実施例ではガイドライン認識装置３６で走行路の曲率半径Ｒを検出しているが、その他に前輪操舵角やヨーレートから曲率半径Ｒを求めても良く、更にはナビゲーションシステムの地図情報から曲率半径を得ても良い。また、後輪を操舵制御する代りに前輪又は前輪と後輪を操舵制御するものであっても良く、上記実施例に限定されない。
【００２２】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、ガイドラインを認識できなかったとき、過去の走行状況に基づいて目標位置を設定して操舵制御を行うため、ガイドラインを認識できなくなったとき操舵制御の制御量が急変することを防止できる。
【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】本発明を説明するための図である。
【図７】本発明を説明するための図である。
【符号の説明】
１０前輪操舵機構
１１操舵ハンドル
１２操舵軸
１３，２２ステアリングギヤボックス
１４ラックバー
１５ａ，１５ｂ，２４ａ，２４ｂタイロッド
１６ａ，１６ｂ，２５ａ，２５ｂ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
３０ＥＣＵ
３２前輪操舵角センサ
３４後輪操舵角センサ
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走行状況検出手段
Ｍ４推定手段
Ｍ５減少手段

Claims

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に基づいて走行路上の目標位置を設定し、この目標位置を走行するよう操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
車両の走行状況を検出する走行状況検出手段と、
前記ガイドラインを認識できなかったとき、過去に検出された車両の走行状況としての走行路の曲率半径が略一定の場合は所定期間だけ前記過去に検出された車両の走行状況に基づいて推定した目標位置を走行するよう操舵制御を行わせ、前記走行路の曲率半径が略一定でない場合は操舵制御の制御量を徐々に減少させて操舵制御を行わせる推定手段を有することを特徴とする車両の操舵制御装置。