JP3945185B2 - 自動操舵装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は自動操舵装置に関し、特に車両が車線内保持走行を行うための自動操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
このような自動操舵装置には、自車が走行する車線を検出する車線検出部が設けられている。この車線検出部としては、▲1▼区分車線をカメラ等を用いて視覚的に検出するもの、▲2▼車線内に磁石や電波発信機から成るマーカ列を敷設し、このマーカ列を磁気センサや電波アンテナで検出するもの、などが一般的に知られている。
【0003】
通常は、車線内の中央を走行することが望ましいと考えられるので、上記の車線検出部▲1▼の場合には車線幅の中央を自動操舵装置の目標車線内位置として制御を行い、また、上記の車線検出部▲2▼の場合には、目標車線内位置としてマーカ列は車線幅の中央に敷設され、自動操舵装置はこれを目標車線内位置として制御を行っている。
【0004】
この結果、上記の車線検出部▲1▼及び▲2▼の何れの場合でも、車線幅の中央を自動操舵装置の目標車線内位置として制御を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、常に車線内の中央を自動操舵装置の目標車線内位置として制御を行うと、特に図1(1)に示すようなトラクタ11及びトレーラ12を連結した連結車両10の場合、図示の問題が生ずる。
【0006】
すなわち、通常、車線検出部1はトラクタ11の前部の中央位置に設置されており、上記のとおり、この車線検出部1が車線幅中央位置CLと一致するように自動操舵装置により制御を行っているが、内輪差を考慮しないで自動操舵制御を行うので、図示のようなカーブ路においてはトラクタ11に連結されたトレーラ12の後部がカーブ路の左側区分車線(内側車線)LLからはみ出してしまうことになる。
【0007】
車両後部が内側車線LLからはみ出すという問題は、ホイールベースの長い車両に共通して発生する深刻な問題であるが、特に同図に示すような連結車両10では、トラクタ11単体(トレーラ12無し)で走行する場合や、トラクタ11に連結するトレーラ12の長さが異なる場合があるため、ホイールベースが一定ではなく、はみ出し量を一様に予測することができない。
【0008】
従って本発明は、車両が車線内保持走行を行うための自動操舵装置において、車両全長が変化してもカーブ路走行中に車両の後方が内側車線からはみ出してしまわないように制御することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る自動操舵装置は、車線検出部と、カーブ路検出部と、トレーラ長入力部と、該車線検出部によって検出された車線と車両との相対位置を求めると共に該カーブ路検出部によって検出されたカーブ路の方向と曲率半径に応じて目標車線内位置に対するオフセット方向とオフセット量を求め、さらに該トレーラ長入力部から入力されるトレーラ長に応じて該オフセット量を補正することにより該相対位置の該目標車線内位置を決定する演算部と、該目標車線内位置に基づいて操舵制御を行うアクチュエータと、を備えたことを特徴としている。
【0010】
すなわち本発明においては、演算部が、車線検出部によって検出された車線と車両との相対位置(例えば、車線幅中央位置、区分車線位置又は車両基準位置)を求める。これと共に演算部は、カーブ路検出部によって検出されたカーブ路の方向と曲率半径に応じて目標車線内位置を補正するためのオフセット方向とオフセット量を求める。
【0011】
次に演算部は、トレーラ長入力部から入力されたトレーラ長に応じて上記のオフセット量を補正する。
そして、さらに演算部は、このようにして求めたオフセット方向と補正後のオフセット量によって上記の相対位置を補正し、これを目標車線内位置とする。
【0012】
アクチュエータは、演算部によって決定された目標車線内位置に基づいて操舵制御を行う。
この場合、上記の車線検出部は、カーブ路検出部を兼用した単一ユニットでもよい。また、演算部は曲率半径が小さいほど該オフセット量を大きくすることができる。
【0013】
このようにして、本発明では、カーブ路において自動操舵の目標車線内位置をカーブ路に対応して、例えば右カーブ路走行時には目標車線内位置を左側にそのオフセット量だけ補正し、左カーブ路走行時の場合には該目標車線内位置を右側にそのオフセット量だけ補正することになる。
【0014】
従って、図1(2)に示すように、例えば、車線検出部1が設置されている連結車両10の前部中央位置を車両基準位置とした場合、この車両基準位置を相対位置である車線幅中央位置CL又は区分車線位置から上記の補正後のオフセット量qだけオフセットさせることとなり、以って連結車両10の後部が左側車線LLからはみ出してしまう状態が回避される。
【0015】
この場合、オフセット量qは、連結車両10のトラクタ11に連結されるトレーラ12のトレーラ長に応じて適正な値に補正されるので、車両全長の如何に関わらず連結車両10の後部が左側車線LLからはみ出してしまう状態が回避される。
【0016】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明に係る自動操舵装置の一実施例の構成が示されている。この実施例による自動操舵装置は、車線検出部1とカーブ路検出部2と演算部3と操舵アクチュエータ4とトレーラ長入力部5とで構成されている。
【0017】
車線検出部1は、自車を基準として検出した車線の相対位置に関する情報を出力するものであり、カメラと画像処理装置との組合せや、レーンマーカ・センサと信号処理装置との組合せなどにより構成することができる周知のものを用いればよい。
【0018】
カーブ路検出部2は、例えば、カメラと画像処理装置との組合せ(車線検出部1と兼用可能)によるもの、車両ヨーレートセンサによるもの、道路インフラ側からのカーブ路情報を受信して求めるもの、GPSと地図情報からカーブ路情報を求めるナビゲーション装置などの周知のものを用いることができる。
【0019】
トレーラ長入力部5は、トラクタ11に連結するトレーラ12のトレーラ長をダイヤル等の設定手段(図示せず)により乗員が設定し、設定に応じたトレーラ長情報を演算部3に入力するものである。なお、トレーラ12を連結せずにトラクタ11単体で走行する場合は、トレーラ長を"0"に設定すればよい。
【0020】
演算部3は、車線検出部1からの車線情報とカーブ路検出部2からのカーブ路の情報とトレーラ長入力部5からのトレーラ長情報とを読み込む入力部31と、この入力部31の出力信号を用いて自動操舵制御に関する演算・判断を行うCPU32と、演算などでCPU32が使用するRAM33と、制御プログラムや制御パラメータを格納しておくROM34と、CPU32で得られた出力データに従って操舵アクチュエータ4を駆動する出力部35と、車両電源からこれらの各部に必要な電源を供給するための電源部36とで構成されている。
【0021】
また操舵アクチュエータ4は、出力部35からの出力により車両の操舵輪(図示せず)を自動的に作動させる周知の装置を用いればよい。
図3は、図2に示した演算部3におけるROM34に格納されている制御プログラムの流れを示したものであり、以下、この図3を参照して図2の実施例の動作を説明する。なお、このフローチャートは所定時間間隔で開始されるものとし、制御装置の制御に係る部分のみを記述しているが、CPUなどのハードウエア起動時の初期処理などは省略されている。
【0022】
まずCPU32は、入力部31を介して車線検出部1の車線情報とカーブ路検出部2のカーブ路情報とトレーラ長入力部5からのトレーラ長情報とを読み込む(ステップS1)。この場合、車線検出部1からの車線情報は、自車左右方向中心線を基準として検出した車線の相対位置に関する情報(区分車線検出の場合は、左右の区分車線の位置情報であり、マーカ列検出の場合は、マーカ列の位置情報)である。また、カーブ路検出部2のカーブ路情報は走行路のカーブ路方向及び曲率半径に関する情報である。
【0023】
次にCPU32は、ステップS1で読み込んだ車線情報に基いて車線幅中央位置を算出する。この場合、車線検出部1の車線情報が、区分車線情報であれば、図1に示したように、左側区分車線LLと右側区分車線RL(図1参照)の中央を車線幅中央位置CLとし、マーカ列情報を用いる場合はマーカ列の位置をそのまま車線幅中央位置CLとするのが通常である。
【0024】
次に、カーブ路情報から、カーブ方向を判定し(ステップS3)、左カーブ路の場合はステップS4に進み、右カーブ路の場合はステップS5に進んでそれぞれ左右方向の基本オフセット量Qを求める。
この基本オフセット量Qは、車両ホイールベース、トレッド、カーブ曲率半径rから幾何学的に算出することができ、予めROM34に記憶された値を、カーブ曲率半径rをパラメータとして読み出してきてもよい。この場合の車両ホイールベースは、トラクタ11に連結可能な最長のトレーラ12を連結した場合のものとする。
【0025】
また、カーブ曲率半径rは次のようにして求めることができる。
▲1▼車線検出部1として、カメラと画像処理装置との組合せを用いている場合には、カメラで前方区分車線を検出しているので、その検出した区分車線から求める。
【0026】
▲2▼車線検出部1として、マーカ列を検出するレーンマーカ・センサと信号処理装置との組合せを用いている場合には、別途設けたカーブ路検出部2でカーブ曲率半径rを上記のように検出すればよい。
そして、このカーブ曲率半径rに対する基本オフセット量Qは、曲率半径rが小さいほど基本オフセット量Qが大きくなるように設定されている。
【0027】
次に、CPU32は、トレーラ長情報から求まる車両全長TLに応じた補正係数kを求め(ステップS6)、ステップS4及びS5によって求めた基本オフセット量Qに補正係数kを乗じて補正されたオフセット量qを求める(ステップS7)。
このようにして、ステップS7によって求めたオフセット量qを、ステップS2で算出した車線幅中央位置CLに加算することにより、目標車線内位置を決定することができる(ステップS8)。
【0028】
また、ステップS4において左カーブ路に対して求めたオフセット量は目標車線内位置を右側に寄せるように作用するものであり、ステップS5に示す右カーブ路の場合には目標車線内位置を左側に寄せるように作用するものであるので、ステップS8で求められる目標車線内位置は、自車左右方向中心線を基準としているので以下のようになる。
【0029】
(a)目標車線内位置=0:目標車線内位置が自車左右方向中心線上にある。
(b)目標車線内位置>0:目標車線内位置が自車左右方向中心線より右側にある。
(c)目標車線内位置<0:目標車線内位置が自車左右方向中心線より左側にある。
【0030】
このようにして決定した目標車線内位置を上記の何れの場合に該当するか否かを判定する(ステップS9)。
すなわち、目標車線内位置=0の場合(a)には、自車左右方向中心線上に目標車線内位置が存在するので、ステップS10において、操舵アクチュエータ4を中立保持するように制御する。
【0031】
また、目標車線内位置<0の場合(b)には、目標車線内位置が自車左右方向中心線より左側にあるので、ステップS11において、操舵アクチュエータ4を左転舵制御する。
さらに目標車線内位置>0の場合(c)には、目標車線内位置が自車左右方向中心線より右側にあるので、ステップS12において、操舵アクチュエータ4を右転舵制御を行う。
【0032】
なお、上記の実施例においては車線幅中央位置CLにオフセット量qを加味しているが、自車の位置と車線の位置は相対位置であるので、車線を基準(区分車線位置又は車線幅中央位置)として自車の特定位置を相対的に求め、これにオフセット量を加味しても上記と同様の動作を実現することができる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る自動操舵装置によれば、車線検出部によって検出された車線と車両との相対位置を求めると共に、該車線検出部又はカーブ路検出部によって検出されたカーブ路の方向と曲率半径に応じて目標車線内位置に対するオフセット方向とオフセット量を求め、さらにトレーラ長入力部から入力されるトレーラ長に応じて該オフセット量を補正することにより、演算部が該相対位置の該目標車線内位置を決定して操舵アクチュエータの制御を行うように構成したので、車両全長が変化しても内輪差によって車線から車両後部がはみ出してしまうという状態が回避でき、以って安全に車両を運行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動操舵装置と従来技術との動作上の違いを説明するための概略平面図である。
【図2】本発明に係る自動操舵装置の一実施例を示したブロック図である。
【図3】図2に示した本発明に係る自動操舵装置の実施例に用いられる制御プログラムを示したフローチャート図である。
【符号の説明】
1 車線検出部
2 カーブ路検出部
3 演算部
4 操舵アクチュエータ
5 トレーラ長入力部
10 連結車両
11 トラクタ
12 トレーラ
CL 車線幅中央位置
RL 右側区分車線
LL 左側区分車線
TL 車両全長
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (4)
- 車線検出部と、
カーブ路検出部と、
トレーラ長入力部と、
該車線検出部によって検出された車線と車両との相対位置を求めると共に該カーブ路検出部によって検出されたカーブ路の方向と曲率半径に応じて目標車線内位置に対するオフセット方向とオフセット量を求め、さらに該トレーラ長入力部から入力されるトレーラ長に応じて該オフセット量を補正することにより該相対位置の該目標車線内位置を決定する演算部と、
該目標車線内位置に基づいて操舵制御を行うアクチュエータと、
を備えたことを特徴とする自動操舵装置。 - 請求項1において、
該車線検出部が該カーブ路検出部を兼用した単一ユニットであることを特徴とした自動操舵装置。 - 請求項1において、
該演算部は、該曲率半径が小さいほど該オフセット量を大きくすることを特徴とした自動操舵装置。 - 請求項1から3のいずれかにおいて、
該演算部は、該相対位置を、車線幅中央位置、区分車線位置又は車両基準位置とすることを特徴とした自動操舵装置。
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