JP4028033B2

JP4028033B2 - ステアリング制御装置

Info

Publication number: JP4028033B2
Application number: JP22475097A
Authority: JP
Inventors: 和也田村; 幸男小林; 英士実方
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2017-08-21
Also published as: US6269897B1; JPH1159459A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路に断続的に埋設された磁気ネイルから発せられる磁気信号を磁力を利用して車両のステアリングの操舵を制御するステアリング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路に断続的に埋設された磁気ネイルから発せられる磁力を利用して車両のステアリングを制御して自動走行を可能にしたステアリング制御装置が知られている（例えば、特開平８−３１４５４１号公報）。かかるステアリング制御装置は通常、磁気ネイルから発せられる磁気信号を車両に設けられた磁気センサによって検出し、その磁気信号のレベルが大となるようにステアリングの操舵量を算出し、算出操舵量に応じてステアリングアクチュエータを駆動するのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来のステアリング制御装置においては、磁気ネイルから発せられる磁気信号レベルを磁気センサによって検出してその磁気センサの出力信号にだけ依存してステアリング制御量を算出しているので、磁気センサの動作不良等の磁気センサ自体に不具合が生じた場合、磁気ネイルの埋設間隔が不均一の場合、或いは車両が磁気ネイルの埋設道路以外の道路に進入した場合等に、磁気センサの出力信号に応じてステアリング制御量を正確に計算することが困難となるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、磁気ネイルから発せられる磁気信号を検出することができない場合でもステアリング制御を適切に維持することができるステアリング制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のステアリング制御装置は、車両に設けられ、道路に断続的に埋設された磁気ネイルから発せられる磁気信号のレベルを検出する磁気検出手段と、磁気検出手段による磁気検出信号に応じて車両のステアリングの操舵を制御するステアリング制御手段と、磁気検出手段によって磁気信号の検出がされないとき無磁気検出信号を発生する無磁気検出手段と、車両の現在の自車位置及び姿勢角を検出する自車位置及び姿勢角検出手段とを備え、ステアリング制御手段は無磁気検出信号に応答して自車位置及び姿勢角検出手段によって検出された自車位置及び姿勢角に応じてステアリングの操舵を制御することを特徴としている。
【０００６】
これにより、磁気ネイルから発せられる磁気信号を検出することができない場合でも自車位置及び姿勢角検出手段の検出出力に応じてステアリング制御を維持することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例であるステアリング制御装置を示している。このステアリング制御装置においては、道路の走行レーンの中心線上に所定の間隔で埋設された磁気ネイル（図示せず）各々から発せられる磁気信号のレベルを検出する磁気検出手段である磁気センサ１が備えられている。この磁気センサ１は図示しない車両の道路に面した部分に設けられ、磁気信号のレベルを検出してその検出レベルに応じた磁気検出信号を生成する。磁気センサ１にはステアリング制御量算出部２が接続されている。
【０００８】
磁気センサ１には更にネイル確認部３が接続されている。ネイル確認部３は磁気センサ１が磁気検出信号を所定時間（例えば、０.３sec）以上に亘って出力しないとき無磁気検出信号を生成する。この無磁気検出信号はステアリング制御手段であるステアリング制御量算出部２に供給されるようになっている。このネイル確認部３が無磁気検出手段に相当する。
【０００９】
また、ステアリング制御装置においては、撮影手段であるＣＣＤ(Charge Coupled Device:電荷結合素子)カメラ５が車両の前部に設けられ、車両前方の路面を撮影できるようにされている。ＣＣＤカメラ５によって得られた画像信号は画像処理部６に供給される。画像処理部６は、ＣＣＤカメラ５からの画像信号に基づいて走行レーンを検出し、その走行レーン上の車両位置を認識すると共に、走行レーンに対する車両の姿勢角（走行レーン方向と車両の向きとの角度）を検出する。
【００１０】
ＲＴＫ−ＧＰＳ(Real time Kinematic-Global Positioning System)装置７は、車両にて複数の人工衛星からの電波を複数のアンテナで受信してその受信電波から得られる緯度及び経度情報から車両の絶対的な位置を検出するものである。慣性航法装置８はヨーレイトセンサ９、距離センサ１０、及びマップマッチング処理部１１を備えている。
【００１１】
ヨーレイトセンサ９は車両の角速度を検出し、距離センサ１０は車両の走行距離を検出する。マップマッチング処理部１１はヨーレイトセンサ９によって検出された車両の角速度を積分してそれを加算して得た方位と距離センサ１０によって検出された車両の走行距離とに応じて走行軌跡を検出する。更に、マップマッチング処理部１１は、その検出した走行軌跡に基づいて、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１２から得られる地図データから自車位置及び車両の姿勢角を演算する。マップマッチングにより道路上の自車位置が得られると、地図データから自車位置の道路の傾きが分かり、その自車位置におけるヨーレイトセンサ９の出力値と道路の傾きとの差から道路上で車両が向いている角度が姿勢角として算出される。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１２は上記の地図データを記録したＣＤ−ＲＯＭ（図示せず）を駆動してその記録された地図データを読み出す。
【００１２】
一方、ＲＴＫ−ＧＰＳ装置７には、複数の３次元座標位置データ及びＣＤ−ＲＯＭドライブ１２の出力地図データを用いて車両の自車位置及び姿勢角を演算する演算処理部１３が設けられている。演算処理部１３は自車位置及び車両の姿勢角を選択部１４に出力する。
ＣＣＤカメラ５及び画像処理部６と、ＲＴＫ−ＧＰＳ装置７及び演算処理部１３と、慣性航法装置８とは自車位置及び姿勢角検出手段に各々相当する。
【００１３】
選択部１４には演算処理部１３の出力だけでなく、画像処理部６及びマップマッチング処理部１１の出力も接続されている。選択部１４は画像処理部６、マップマッチング処理部１１及び演算処理部１３から各々順次供給される自車位置を受け入れて、その自車位置に基づいてそれまでの走行軌跡を検出して、次の自車位置を予想しておき、その予想位置と今回の実自車位置とを比較する。選択部１４は今回の実自車位置が予想位置を含む許容範囲内にならば、今回の実自車位置のデータは連続性を有していると判断する。この判断は画像処理部６、マップマッチング処理部１１及び演算処理部１３で個別に行なわれる。更に、選択部１４はデータ連続性の判断結果に基づいて画像処理部６、マップマッチング処理部１１及び演算処理部１３のうちのいずれの出力データを用いるかを示すデータ選択指令信号を生成する。
【００１４】
選択部１４の出力はステアリング制御量算出部２に接続されている。ステアリング制御量算出部２はネイル確認部３から無磁気検出信号が供給されないときには磁気センサ１の出力信号に応じて操舵量及び操舵速度からなるステアリング制御量を算出する。一方、ネイル確認部３から無磁気検出信号が供給されているときには選択部１４からのデータ選択指令信号が示す画像処理部６、マップマッチング処理部１１及び演算処理部１３のうちの１の処理部からの出力データである自車位置及び姿勢角に応じてステアリング制御量を算出する。ステアリング制御量算出部２は算出したステアリング制御量に応じてステアリングアクチュエータ１５を駆動する。ステアリングアクチュエータ１５は車両の図示しないステアリングに対して機械的に回転力を与える。
【００１５】
上記のステアリング制御量算出部２、ネイル確認部３、画像処理部６、マップマッチング処理部１１、演算処理部１３及び選択部１４は、単一のマイクロコンピュータ又は複数のマイクロコンピュータによって構成され、図示しないクロック発生器からのクロック信号に同期して動作する。
かかるステアリング制御装置においては、道路に埋設された磁気ネイルから発せられた磁気信号のレベルを磁気センサ１が検出し、そのレベルを示す磁気検出信号がステアリング制御量算出部２に供給される。ステアリング制御量算出部２は磁気検出信号のレベルが最大となるように目標操舵量を算出し、図示しない操舵角センサによって検出された現在のステアリングの実操舵量が目標操舵量に等しくなるようにステアリング制御量を算出し、その制御量に応じてステアリングアクチュエータ１５を駆動する。
【００１６】
ＣＣＤカメラ５から出力される路面画像を示す画像信号は画像処理部６に供給される。画像処理部６の白線検出部６ａでは、先ず、路面画像の白線の閾値を設定し、撮影された路面画像の各水平ライン上で輝度レベルがその閾値以下からそれを越えた画素の位置を白線とする。白線の閾値は予め設定しておいても良いし、画像信号によって形成される画像の同一水平ライン上の各画素の輝度レベルの平均値でも良い。
【００１７】
画像処理部６の車両位置及び姿勢検出部６ｂにおいては、白線検出部６ａにて認識した白線で囲まれた走行レーンが検出されると、その走行レーン上の自車位置が認識されると共に、走行レーンに対する車両の姿勢角が検出される。その自車位置及び姿勢角は選択部１４に供給される。
マップマッチング処理部１１ではヨーレイトセンサ９及び距離センサ１０の各センサ出力に基づいて公知の方法により自車位置と直線道路上での姿勢角が得られる。
【００１８】
一方、演算処理部１３においては、ＲＴＫ−ＧＰＳ装置７から車両の各アンテナ毎にその取り付け位置を示す３次元座標データが供給される。ここでは、図２に示すように、車両２１の進行方向をｙ軸、水平面でｙ軸に垂直な方向をｘ軸とし、ｙ軸上の車両の前後にアンテナ２２，２３が取り付けられているとする。ｘ，ｙ軸に垂直な軸がｚ軸（図示せず）である。ＲＴＫ−ＧＰＳ装置７にてアンテナ２２から得られた３次元座標位置データをｘ１，ｙ１，ｚ１とし、アンテナ２３から得られた３次元座標位置データをｘ２，ｙ２，ｚ２とする。車両の自車位置（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）は、次式から算出される。
【００１９】
【数１】
(Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ)＝（(ｘ1＋ｘ2)／２，(ｙ1＋ｙ2)／２，(ｚ1＋ｚ2)／２）
また、車両の進行方向の姿勢角θ1は、次式から算出される。
【００２０】
【数２】
θ1＝ＡＴＡＮ（(ｙ2−ｙ1)／(ｘ2 −ｘ1)）
ここで、ＡＴＡＮはアークタンゼントである。
なお、実際には、車両の姿勢角としてＹＺ方向のピッチング角度及びＺＸ方向のロール角度も進行方向の姿勢角と同様にして算出されることができる。
【００２１】
マップマッチング処理部１１及び演算処理部１３各々で算出された自車位置及び姿勢角は選択部１４に供給される。
選択部１４は、画像処理部６、マップマッチング処理部１１及び演算処理部１３から個別に供給された自車位置及び姿勢角を保持し、画像処理部６、マップマッチング処理部１１及び演算処理部１３毎に自車位置から分かる走行軌跡に基づいて次の自車位置を予測し、その予想位置と今回の実自車位置とを比較する。選択部１４は今回の実自車位置が予想位置を含む許容範囲内にならば、今回の実自車位置のデータは連続性を有していると判断する。
【００２２】
画像処理部６、マップマッチング処理部１１及び演算処理部１３のうちでは、演算処理部１３、マップマッチング処理部１１、そして画像処理部６の順番で優先順位が付けられているので、演算処理部１３の出力データに連続性があるならば、演算処理部１３、すなわちＧＰＳを示すデータ選択指令信号が発生される。演算処理部１３の出力データに連続性がなく、マップマッチング処理部１１の出力データに連続性があるならば、マップマッチング処理部１１、すなわち慣性航法を示すデータ選択指令信号が発生される。演算処理部１３及びマップマッチング処理部１１の各出力データに連続性がなく、画像処理部６の出力データに連続性があるならば、画像処理部６、すなわちカメラ画像を示すデータ選択指令信号が発生される。
【００２３】
なお、演算処理部１３からの演算出力である自車位置及び車両の姿勢角は例えば、０．１秒毎に得られるものであり、またトンネル内の走行時にはそれらのデータは演算できない。よって、マップマッチング処理部１１から得られる自車位置及び車両の姿勢角に比べて単位時間当たりにそれらデータが演算処理部１３から得られる頻度が少ないので、選択部１４では演算処理部１３から自車位置及び車両の姿勢角が演算出力されたときだけそれらのデータを採用し、それ以外ではマップマッチング処理部１１から得られる自車位置及び車両の姿勢角を採用する。
【００２４】
例えば、磁気ネイルが埋設された道路以外の道路に車両が進入した場合には、磁気センサ１は磁気信号を検出することができなくなり磁気検出信号を生成することができなくなる。ネイル確認部３は磁気検出信号が所定時間以上に亘って磁気センサ１から出力されないと、無磁気検出信号を生成する。
ステアリング制御量算出部２は、図３に示すように、無磁気検出信号が発生しているか否かを判別し（ステップＳ１）、ネイル確認部３から無磁気検出信号が供給されると、ステアリング制御量算出部２は選択部１４からのデータ選択指令信号を読み取り（ステップＳ２）、そのデータ選択指令信号が示す画像処理部６、マップマッチング処理部１１及び演算処理部１３のうちのいずれか１からの出力データである自車位置及び姿勢を読み取り（ステップＳ３）、それらデータに応じてその自車位置での目標操舵量を算出し、操舵角センサによって検出された現在のステアリングの実操舵量が目標操舵量に等しくなるようにステアリング制御量を算出し（ステップＳ４）、その制御量に応じてステアリングアクチュエータ１５を駆動する（ステップＳ５）。ステアリングアクチュエータ１５が駆動されることにより前車輪の向きが走行レーン内での走行を可能にするのである。
【００２５】
ステアリング制御量算出部２は、ネイル確認部３から無磁気検出信号が発生されていない場合には、上記したように、磁気センサ１の磁気検出信号を読み取り（ステップＳ６）、その読み取りレベルに応じてステアリング制御量を算出し（ステップＳ７）、そしてステップＳ５に進んでステアリングアクチュエータ１５を駆動する。
【００２６】
なお、上記した実施例において、ネイル確認部３は磁気検出信号が所定時間以上に亘って磁気センサ１から出力されないと、無磁気検出信号を生成するが、これは、磁気センサ１から磁気検出信号が一瞬だけ生成されないときにも無磁気信号が発生されてステアリング制御量算出部２の制御量算出方法が変わってしまうことを防止するためである。
【００２７】
また、ネイル確認部３は所定時間に代えて、磁気検出信号が所定距離（例えば、５ｍ）以上走行しても磁気センサ１から出力されないと、無磁気検出信号を生成するようにしても良い。
上記した実施例においては、車両の現在の自車位置及び姿勢角を検出する自車位置及び姿勢角検出手段として、ＣＣＤカメラ５及び画像処理部６と、ＲＴＫ−ＧＰＳ装置７及び演算処理部１３と、慣性航法装置８とを用いているが、これらのうちのいずれか１つだけでも良い。更に、これら以外の自車位置及び姿勢角検出手段を用いても良いことは勿論である。
【００２８】
更に、上記した実施例においては、選択部１４でデータ選択するために付けられている優先順位が演算処理部１３、マップマッチング処理部１１、そして画像処理部６の順番であるが、これに限定されることはない。
【００２９】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、道路に断続的に埋設された磁気ネイルから発せられる磁気信号のレベルを検出する磁気検出手段からの磁気検出信号に応じて車両のステアリングの操舵を制御し、磁気検出手段によって磁気信号の検出がされないときには自車位置及び姿勢角検出手段によって検出された自車位置及び姿勢角に応じてステアリングの操舵を制御するので、磁気ネイルから発せられる磁気信号を検出することができない場合でも自車位置及び姿勢角検出手段の検出出力に応じてステアリング制御を維持することができる。よって、磁気センサの動作不良等の磁気センサ自体に不具合が生じた場合、磁気ネイルの埋設間隔が不均一の場合、或いは車両が磁気ネイルの埋設道路以外の道路に進入した場合等に、本発明は極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】ＲＴＫ−ＧＰＳ装置のアンテナの取り付け位置を示す図である。
【図３】ステアリング制御量算出部の動作を示すフローチャートである。
【主要部分の符号の説明】
１磁気センサ
２ステアリング制御量算出部
３ネイル確認部
５ＣＣＤカメラ
６画像処理部
７ＲＴＫ−ＧＰＳ装置
８慣性航法装置
９ヨーレイトセンサ
１０距離センサ
１１マップマッチング処理部
１４選択部

Claims

車両に設けられ、道路に断続的に埋設された磁気ネイルから発せられる磁気信号のレベルを検出する磁気検出手段と、
前記磁気検出手段による磁気検出信号に応じて前記車両のステアリングの操舵を制御するステアリング制御手段と、
前記磁気検出手段によって磁気信号の検出がされないとき無磁気検出信号を発生する無磁気検出手段と、
前記車両の現在の自車位置及び姿勢角を検出する自車位置及び姿勢角検出手段とを備え、
前記ステアリング制御手段は前記無磁気検出信号に応答して前記自車位置及び姿勢角検出手段によって検出された前記応答時における自車位置及び姿勢角に応じて前記ステアリングの操舵を制御することを特徴とするステアリング制御装置。
前記車両の現在の自車位置及び姿勢角を検出する自車位置及び姿勢角検出手段は、ＧＰＳ装置、ＣＣＤカメラあるいは慣性航法装置の少なくとも１つを含む請求項１記載のステアリング制御装置。