JP6281405B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体に設けられた姿勢制御系を制御する運転支援装置に関する。

従来、車両に搭載される運転支援装置であって、車両の移動軌跡を、本来走行すべき目標軌道に追従させる軌道追従制御を実行する運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された運転支援装置においては、車両の過去の挙動から当該車両の予測軌道を導出し、その予測軌道と目標軌道との車幅方向に沿ったズレ幅ｄが「０」となるように、ズレ幅ｄに所定の比例係数ｋを乗算することで舵角δを算出する。そして、その舵角δを実現するように車両の操舵装置を制御することを、軌道追従制御として実行する。

特開平０６−３００５８１号公報

ところで、車両が走行する道路においては、進行路に沿って曲率半径が変化する。この曲率半径が変化する地点として、例えば、「Ｓ字カーブ」における変曲点や、「直線路」から「曲路」への入口地点、「曲路」から「直線路」への出口地点などが存在する。

このような曲率が変化する地点を車両が走行する場合、その地点において、予測軌道と目標軌道との車幅方向に沿ったズレ幅ｄが大きくなる。
この場合、従来の技術では、ズレ幅ｄが「０」となるように舵角δを算出するため、舵角δは、操舵が切り戻される方向に大きな値となる。その算出された舵角δを実現するように操舵装置が制御されると、オーバーシュートやハンチングが生じる。

この結果、従来の技術では、車両の挙動が不安定となり、車両の乗員に違和感を与えるという課題があった。
換言すると、従来の技術は、目標への追従が困難であるという課題があった。

そこで、本発明は、目標への追従性を向上させる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明は、移動体に搭載される運転支援装置（４０）に関する。
そして、本発明の運転支援装置は、目標設定手段（４０，Ｓ１２０，Ｓ２１０）と、制御手段（４０，Ｓ１３０〜Ｓ１５０，Ｓ２２０〜Ｓ２４０）とを備えている。

本発明の目標設定手段では、移動体が移動すべき目標地点を設定する。本発明の制御手段では、目標設定手段で設定した目標地点においてオプティカルフローが「０」となるように、当該移動体の姿勢制御系（３０）を制御する。

ただし、ここで言うオプティカルフローは、移動体周辺に存在する各ポイントと当該移動体との相対的な動きを表す。
本発明は、以下の知見に基づくものである。その知見とは、本発明の発明者が鋭意研究した結果であり、任意の目標地点を、オプティカルフローの拡大中心点群（いわゆる「ＦＯＥ（Ｆｏｃｕｓ Ｏｆ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）」）とするように、移動体の姿勢制御系を制御することで、当該目標地点を追従可能となるということである。

すなわち、本発明の発明者は、実験の結果、オプティカルフローにおいては、その拡大中心点群の時間軸に沿った軌跡が、当該移動体が移動すべき弧となるという知見を得た。この知見に基づき、目標地点をオプティカルフローの拡大中心点群とするように、移動体の姿勢を制御すれば、移動体が移動すべき弧に沿って、その移動体を目標地点まで移動させることが可能となる。

なお、オプティカルフローの拡大中心点群とは、オプティカルフローそれぞれが拡大を開始する特定の点であり、オプティカルフローの大きさが「０」となる点である。このため、本発明においては、目標地点におけるオプティカルフローの大きさが「０」となるように、姿勢制御系を制御する。

つまり、本発明の運転支援装置のように、時間軸に沿って順次、目標地点を設定し、各目標地点におけるオプティカルフローの大きさが「０」となるように、時間軸に沿って順次、移動体の姿勢を制御すれば、各目標地点を通過させることができる。

そして、順次設定される目標地点の中には、曲率が一定である定常円上の地点の他に、曲率が変化する地点も含まれる。このため、本発明の運転支援装置においては、移動体が実際に移動する予定の軌跡上にて曲率が変化したとしても、その曲率が変化する地点を目標地点として通過するように姿勢制御系を制御することができる。

また、本発明の運転支援装置においては、時間軸に沿って順次設定される目標地点までの経路上には、凹凸や、勾配、摩擦係数が変化する地点も含まれる。このような場合であっても、本発明の運転支援装置によれば、各目標地点を通過するように移動体の姿勢を制御できる。

以上のことから、本発明の運転支援装置によれば、目標への追従性を向上させることができる。この結果、本発明の運転支援装置によれば、車両の挙動を安定させることができ、その車両の乗員に違和感を与えることを低減できる。

さらに、本発明におけるオプティカルフローは、移動体の物理的な将来軌道を予見するために必要な補正項を含んでいても良い。
このような運転支援装置によれば、目標への追従性をより向上させることができる。

ところで、発明者が実験を行った結果、運転が上手い操縦者の視点は、移動体が進むべきポイントを追従しているという知見を得た。すなわち、運転が上手い操縦者の視点は、移動体が進むべきポイントに固定される。

そして、定常円旋回する移動体の挙動に基づいて、補正項を算出すると、その補正項は、移動体におけるヨーレートの半分の値となる。
したがって、本発明においては、補正項を、移動体のヨーレートの半分の値としても良い。

なお、「特許請求の範囲」及び「課題を解決するための手段」の欄に記載した括弧内の
符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

また、本発明は、前述した運転支援装置の他、移動体の姿勢制御系を制御するためにコンピュータが実行するプログラム、移動体の姿勢制御系を制御する制御方法等、種々の形態で実現することができる。

第１実施形態における運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。 実施形態におけるオプティカルフローの導出を説明する説明図である。 （Ａ）はオプティカルフローの導出過程を説明する説明図であり、（Ｂ）はオプティカルフローの拡大中心の物理的意味を説明する説明図である。 本発明の概要を説明する説明図であり、（Ａ）は目標地点の設定を、（Ｂ）は制御内容を説明する説明図である。 本発明の概要を説明する説明図であり、制御の意味を説明する説明図である。 第１実施形態における目標追従処理の処理手順を説明するフローチャートである。 第１実施形態における制御則の効果を確認する確認実験の概要を説明する説明図である。 確認実験の結果を示すグラフであり、（Ａ）は制御則による制御舵角の推移を示すグラフであり、（Ｂ）は従来の２次予測制御モデルによる制御舵角の推移を示すグラフである。 第２実施形態における運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。 第２実施形態における目標追従処理の処理手順を説明するフローチャートである。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
＜１． 運転支援システム＞
図１に示すように、本実施形態の運転支援システム１は、自動車に搭載されるシステムであり、搭載された自動車の挙動を制御するものである。この運転支援システム１は、状況検知部１０と、車両挙動検知部２０と、アクチュエータ３０と、制御部４０とを備えている。

以下、実施形態において、運転支援システム１が搭載された車両を自車両と称す。
このうち、状況検知部１０は、自車両の状況を検知する装置である。本実施形態における状況検知部１０は、位置検知部１２を備えている。

ここで言う位置検知部１２は、自車両の現在位置（緯度，経度，高度）を検出する周知の装置である。この位置検知部１２は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を構成する複数の衛星からの信号を受信する受信機を備え、その受信機にて受信した信号に基づく周知の手法により自車両の現在位置（緯度，経度，高度）を算出する。また、位置検知部１２は、ジャイロセンサや地磁気センサなど、受信機以外のセンサを備えていても良い。

また、状況検知部１０は、自車両の進行方向上の状況を検知する外部状況検知部を備えていても良い。この外部状況検知部として、例えば、撮像装置と、前方監視装置とが考え
られる。

車両挙動検知部２０は、車両の状態を検知する各種センサ群である。この車両挙動検知部２０には、少なくとも、車輪速センサ２２と、ヨーレートセンサ２４とを含む。
車輪速センサ２２は、自車両の各車輪の回転速度を検知する周知のセンサである。本実施形態においては、各車輪の回転速度の平均値を、自車両の車速ｖとして導出する。ヨーレートセンサ２４は、自車両のヨーレートγを検知する周知のセンサである。

なお、車両挙動検知部２０は、車輪速センサ２２及びヨーレートセンサ２４の他に、センサを備えていても良い。そのセンサには、自車両に加わる加速度を検知する加速度センサや、自車両の舵角δを検知する操舵角センサなどが含まれていても良い。

さらに、アクチュエータ３０は、自動車に搭載された各種装置を制御する周知の装置である。本実施形態のアクチュエータ３０には、少なくとも、自動車のステアリングを制御する周知の操舵装置を含む。この操舵装置は、特許請求の範囲に記載された姿勢制御系の一例である。

また、制御部４０は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成された制御装置である。この制御部４０は、自車両が目標地点に追従するように、自車両のステアリングを制御する目標追従処理を実行する。
＜２．発明の原理＞
次に、本発明の主要部である目標追従処理の原理について説明する。
＜２．１ 前提＞
まず、自身の運動によって生起される視覚刺激は、自身の運動の方向に位置する拡大中心（以下、ＦＯＥ（Ｆｏｃｕｓ Ｏｆ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）とも称す）から放射状に広がって行く速度場、即ち、オプティカルフローとなることが知られている。一方、従来のオプティカルフローは、自身の眼球運動や頭部運動が考慮されておらず、自身の網膜上に発生する速度場とは乖離したものとなっている。

そこで、発明者は、自身の眼球運動や頭部運動といった視線追従運動を、オプティカルフローに反映させるべく、鋭意研究を行った。
この研究の１つとして、自動車の運転において、その運転技量による注視点選択を明確にすることを目的とした実験を行った結果、対象を追視する視線追従運動が方向知覚の精度を向上させていることが明らかとなった。

なお、実験では、直線−旋回−直線の単コーナをアウト−イン−アウトの走行ラインを意識して、複数の被験者に運転させた。実験においては、運転の際のクリッピングポイントと自動車との位置関係、及び運転者の視線運動を計測した。実験の被験者には、専門的な運転訓練を受け運転技量が高い運転者（エキスパートドライバ）と、運転技量が一般的な運転者（一般ドライバ）とを含む。また、ここで言うクリッピングポイントとは、アウト−イン−アウトの走行ラインにおいて、コーナの内側に最も接近する地点である。

この実験の結果、エキスパートドライバは、一般ドライバに比べて、クリッピングポイントに接近したラインで自動車を走行させているという知見が得られた。また、実験の結果、エキスパートドライバの視線運動（眼球運動）には、一般ドライバの視線運動に比べて、クリッピングポイントやコーナ出口を追視している場合に特徴的な動きが見られた。

これらの実験結果から、エキスパートドライバは、一般ドライバに比べて、対象を追視するような視線追従運動（追従性眼球運動）を多く行っており、同時に、クリッピングポイントに近接するような効率的な軌道で運転しているという知見が得られた。

そして、発明者は、解析の結果、視線追従運動が、自車両の物理的な将来軌道を予見するために必要な補正項であるものと解釈できるという知見を得た。
＜２．２ オプティカルフローの数式化＞
上記の知見に基づき、自車両の運動を表す速度場に、運転者の追視運動を表す速度場を反映したオプティカルフローθ′_vpを数式化する。ここでのオプティカルフローθ′_vpの数式化は、オプティカルフローθ′_vpの大きさが最小となる点を探索することを意味する。

すなわち、オプティカルフローθ′_vpとして、図２に示すように、自車両の運動を表すオプティカルフローθ′_vに、運転者の追視運動を表すオプティカルフローθ′_pを反映する。なお、本実施形態におけるオプティカルフローθ′_vpは、網膜上の角度変化率によって表す。以下では、符号′は、時間微分を意味し、例えば、θ′_vp＝ｄθ_vp／ｄｔであるものとする。

ここで言う自車両の運動とは、自車両周辺に存在する各ポイントと当該自車両との相対的な動きを表す。さらに、ここで言う追視運動とは、人物の視線・視軸・視点の移動である。オプティカルフローθ′_pは、自車両の物理的な将来軌道を予見するために必要な補正項である。

ここで、座標系として、絶対座標系Ｏ_-xI,yIと、車両固定座標系Ｏ_-xV,yVと、網膜座標系Ｏ_-xR,yRとの３つの座標系を設定する。さらに、回転運動の表現の容易さを考慮して、それらの絶対座標系Ｏ_-xI,yIと、車両固定座標系Ｏ_-xV,yVと、網膜座標系Ｏ_-xR,yRとの３つの座標系を同じ向きに設定する。

オプティカルフローθ′_vpの数式化では、まず、図３（Ａ）に示すように、網膜座標系Ｏ_-xR,yRから絶対座標系Ｏ_-xI,yI上の点Ｐ（ｘ_p，ｙ_p，ｚ_p）を追視する場合を考える。ここで、点Ｐまでの方位角をθ_pとする。そして、自動車の走行軌道として半径Ｒの定常円旋回を仮定し、その円上に任意の点として点Ｐを配置する。この仮定の下では、円周角の定理により、現在の位置から点Ｐまでの距離ｌは、中心角２θ_pが張る弧の長さと等価であり、ｌ＝２Ｒθ_pとなる。

この条件の下で、追視運動によるオプティカルフローθ′_pは、下記（１）式によって表される。

ただし、（１）式における符号ｖは車速であり、γはヨーレートである。
さらに、オプティカルフローθ′_vpを下記（２）式として整理すると、方位角方向のオプティカルフローｕは、下記（３）式にて表される。

この方位角方向のオプティカルフローｕが最小となる条件は、下記（４）式の通りである。

方位角方向のオプティカルフローｕの点群は、図３（Ｂ）に示すように、車両固定座標系Ｏ_-xV,yVから車体のすべり角βずれた位置に、中心Ｏ_FOE，半径Ｒ_FOEの円軌道を描く。
方位角方向のオプティカルフローｕが最小となる点群は、下記（５）式によって表される。

すなわち、方位角方向のオプティカルフローｕが最小となる点群は、自車両の現在の車速ｖ、角速度θ、及び自車両のすべり角度βによって一意に決定され、横すべり角を接線とした半径Ｒ_FOEの円となる。この点群は、自動車が現時点での走行状態を維持・継続した場合にトレースする走行軌道を表す。

以上のことから、目標追従処理では、以下のことを実施する。
すなわち、目標追従処理では、まず、図４（Ａ）に示すように、任意の目標地点を設定する。続いて、目標追従処理では、図４（Ｂ）に示すように、設定された目標地点をオプティカルフローθ′_vpの拡大中心（即ち、ＦＯＥ）とする。これにより、図５に示すように、その目標地点への軌道と、通過姿勢とが既定される。
＜２．３ 制御原理＞
次に、目標追従処理を実現するための制御則について説明する。

この制御則は、任意の目標地点における方位角方向のオプティカルフローｕが「０」となるように、自車両のステアリングにおける舵角δを導出するものであり、次の（６）式によって表される。

ただし、（６）式における符号Ｋは、フィードバックゲインであり、符号ｂ１は、設定された係数である。また、（６）式における符号ｇ_x，ｇ_yは、詳しくは後述するものである。

この制御則の導出方法について説明する。
網膜座標系Ｏ_-xR,yRにおいて、制御したい目標地点をＰ_ref（ｘ，ｙ）とすると、目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）における方位角方向のオプティカルフローｕは、下記（７）式によって表される。

この（７）式におけるｘ′、ｙ′は、絶対座標系Ｏ_-xI,yIに配置されている点を網膜座標系Ｏ_-xR,yRから見た場合の速度である。そして、ｘ′、ｙ′は、下記（８）式に従う。

ここで、オプティカルフローθ′_vpは、車両運動によるフローθ′_vと、運転者の追視運動によるフローθ′_pとの和であり、下記（９）式によって表される。

車両運動によるフローθ′_vは、下記（１０）式にて表される。

そして、上述したように、運転者の追視運動によるフローθ′_pが、下記（１１）式に示す拘束条件を満たしていれば、方位角方向のオプティカルフローｕの点群は、自車両の物理軌道に一致する。

（７）式〜（１１）式より、方位角方向のオプティカルフローｕは、下記（１２）式となる。

この方位角方向のオプティカルフローｕの時間微分ｄｕ／ｄｔを取ると、下記（１３）式となる。

ここで、（１３）式におけるｇ₁，ｇ₂は、下記（１４）式によって表される。

そして、通常の車両運動においては、横すべり角βは十分に小さいため、（１２）式〜（１４）式は、下記（１５）式〜（１７）式にて近似できる。

ところで、任意の目標地点Ｐ_refのオプティカルフローを制御して、当該目標地点をオプティカルフローの拡大中心とするための目標状態は、方位角方向のオプティカルフローｕの大きさを「０」とすることである。この目標状態を達成する制御入力をリアプノフの安定定理に基づいて決定することを目的として、リアプノフ関数候補を下記（１８）式にて与える。

ここで、符号Ｋをフィードバックゲインとし、リアプノフ関数候補の時間微分が下記（１９）式となるように制御入力を決定する。

このとき、ｄ²Ｖ／ｄｔ²は有界であるので、ｄＶ／ｄｔは一様連続となり、Ｂａｒｂａｌａｔの補題より、ｔが「∞」でｄＶ／ｄｔを「０」、即ち、方位角方向のオプティカルフローｕの大きさを「０」とすることができる。

自車両の車両運動を考慮した制御設計を行うために、（１５）式，（１６）式に加えて、下記（２０）式を満たす制御入力を算出する。

ここで、符号ａ，及び符号ｂは、下記（２１）式，（２２）式によって表される。ただし、（２１）式，（２２）式中の符号Ｋ_f，Ｋ_rは、それぞれ自車両の前後輪におけるコーナリングパワーであり、符号Ｍは、自車両の車両質量である。さらに、（２１）式，（２２）式中の符号Ｉは、慣性モーメントであり、符号ｌ_f，ｌ_rは、それぞれ、自車両の重心点から前後輪までの距離である。

以上のことから、任意の目標地点Ｐ_refを、オプティカルフローの拡大中心とする制御則は、下記（２３）式によって定式化される。

ただし、符号ｆは、時変数パラメータγ，ｖ，ｖ′，ｇ_x，ｇ_yに関する関数である。
＜３．目標追従処理＞
次に、制御部４０が実行する目標追従処理について説明する。

この目標追従処理は、当該目標追従処理を起動する起動指令が入力されると、起動され、その後、予め規定された規定時間（例えば、数［ｍｓ］）間隔で繰り返し起動される。なお、ここで言う起動指令は、例えば、イグニッションスイッチがオンされることであっても良い。

この目標追従処理は、図６に示すように、起動されると、まず、位置検知部１２にて検
知した自車両の現在位置を取得する（Ｓ１１０）。続いて、Ｓ１１０にて取得した現在位置に基づいて、目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）を設定する（Ｓ１２０）。このＳ１２０では、例えば、自車両の進行方向に沿って、現在位置から規定距離の地点を目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）として設定しても良い。また、Ｓ１２０においては、現在位置から規定距離の地点、即ち、目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）を、外部状況検知部１４にて検出しても良い。なお、ここで言う規定距離とは、進行方向に沿って、現在位置から、規定された時間後に到達する地点までの距離であっても良い。

さらに、目標追従処理では、車両挙動検知部２０から、自車両の挙動を表す挙動情報を取得する（Ｓ１３０）。このＳ１３０にて取得する挙動情報には、少なくとも、自車両の車速ｖと、自車両のヨーレートγとを含む。

さらに、目標追従処理では、制御指令値を算出する（Ｓ１４０）。このＳ１４０では、具体的には、上述した制御則（即ち、上記（２３）式）に、Ｓ１２０にて設定した目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）の座標、及びＳ１３０で取得した挙動情報を代入することで、制御舵角δを制御指令値として算出する。さらに、目標追従処理では、Ｓ１４０にて算出した制御指令値としての制御舵角δを、アクチュエータ３０（操舵装置）に出力する（Ｓ１５０）。すると、操舵装置は、制御舵角δを実現するようにステアリングを制御する。

その後、今サイクルにおける目標追従処理を終了し、次の起動タイミングまで待機する。
つまり、本実施形態の目標追従処理では、任意の目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）を設定する。そして、本実施形態の目標追従処理では、設定された目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）をオプティカルフローθ′_vpの拡大中心（即ち、ＦＯＥ）とするように規定された制御則に、目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）の座標、自車両の車速ｖ、及びヨーレートγを代入する。これにより、目標追従処理では、制御舵角δを算出し、その制御舵角δを実現するようにステアリングを制御する。

＜４．確認実験＞
次に、上記（２３）式に示す制御則の有効性について、実験（以下、「確認実験」と称す）を行った結果から検証する。この検証は、上記（２３）式に示す制御則による制御舵角δと、運転者の操作による実舵角とを比較することで実施した。

確認実験では、図７に示すように、旋回半径Ｒが５０［ｍ］〜７０［ｍ］の複合コーナを複数の被験者に運転させた。なお、確認実験においては、複合コーナへの進入路として直線路を設けた。確認実験における複数の被験者には、少なくとも、エキスパートドライバを含む。

なお、確認実験では、進行方向に沿って現在位置から１秒後，２．５秒後、４秒後に到達する地点を目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）として、制御舵角δを算出し、実舵角とを比較した。

この比較の結果を図８（Ａ）に示す。すなわち、図８（Ａ）は、上記（２３）式に示す制御則にて算出される制御舵角δと、運転者の操作による実舵角とを比較した結果である。また、図８（Ｂ）は、従来の２次予測舵角制御にて算出される制御舵角δと、運転者の操作による実舵角とを比較した結果である。

従来の２次予測舵角制御にて算出される制御舵角δは、図８（Ｂ）に示すように、運転者の操作による実舵角に比べて切り遅れが生じる。この切り遅れは、現在位置からの経過時間（図中、Ｔ＝１，２．５，４）が短いほど大きい。すなわち、目標地点Ｐ_ref（ｘ，
ｙ）が近いほど、切り遅れが大きくなる。また、従来の２次予測舵角制御にて算出される制御舵角δの運転者の操作による実舵角に対する切り遅れは、旋回半径Ｒが大きいほど顕著に表れている。

一方、上記（２３）式に示す制御則による制御舵角δは、図８（Ａ）に示すように、現在位置からの経過時間（図中、Ｔ＝１，２．５，４）に関わらず、運転者の操作による実舵角に近似する。すなわち、目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）の位置に関わらず、切り遅れが小さい。さらに、上記（２３）式に示す制御則においては、旋回半径Ｒの大きさに関わらず、運転者の操作による実舵角に制御舵角δを近似できる。

これらのことから、上記（２３）式に示す制御則によれば、複合コーナやＳ字コーナといった曲率が切り替わる地点においても、適切な制御舵角δを算出することが確認できた。

したがって、上記（２３）式に示す制御則を用いる本実施形態の目標追従処理によれば、目標への追従性を向上させることが確認できた。
［第１実施形態の効果］
以上説明したように、目標追従処理によれば、目標への追従性を向上させることができる。

また、目標追従処理では、時間軸に沿って順次、目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）を設定し、各目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）におけるオプティカルフローの大きさが「０」となるように、操舵装置、ひいては自動車の姿勢を制御している。したがって、運転支援システム１によれば、各目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）を通過させることができる。

そして、順次設定される目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）の中には、曲率が一定である定常円上の地点の他に、曲率が変化する地点も含まれる。このため、運転支援システム１においては、自動車が実際に移動する予定の軌跡上にて曲率が変化したとしても、その曲率が変化する地点を目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）として通過するように操舵装置を制御することができる。

また、運転支援システム１においては、時間軸に沿って順次設定される目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）までの経路上には、凹凸や勾配、摩擦係数が変化する地点も含まれる。運転支援システム１によれば、このような地点であっても目標地点として通過するように操舵装置を制御できる。

特に、本実施形態においては、運転者の追視運動によるフローθ′_pが上記（１１）式に示す拘束条件を満たすことが、制御則に加えられている。
この拘束条件は、方位角方向のオプティカルフローｕが最小となる点群が、自車両の現在の車速ｖ、角速度θ、及び自車両のすべり角度βによって一意に決定され、横すべり角を接線とした半径Ｒ_FOEの円となることを表す。

したがって、本実施形態の目標追従処理によれば、目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）をより確実にトレース、即ち、目標への追従性を向上させることができる。
以上のことから、運転支援システム１によれば、車両の挙動を安定させることができ、その車両の乗員に違和感を与えることを低減できる。これと共に、運転支援システム１によれば、当該運転支援システム１が搭載された車両の乗り心地を向上させることができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

なお、本実施形態においては、第１実施形態の運転支援システム１とは異なる構成及び処理を中心に説明し、第１実施形態の運転支援システム１と同様の構成及び処理には、同一の符合を付して説明を省略する。
＜５．運転支援システム＞
図９に示す第２実施形態の運転支援システム５０は、自動車に搭載されるシステムであり、搭載された自動車の挙動を制御するものである。この運転支援システム５０は、外部状況検知部１４と、アクチュエータ３０と、制御部５５とを備えている。

外部状況検知部１４は、自車両の進行方向上の状況（特許請求の範囲の記載における進行方向状況の一例）を検知する周知の装置である。本実施形態においては、外部状況検知部１４として撮像装置を備えている。ここで言う撮像装置は、画像を撮像する周知の装置であり、自車両の進行方向上を撮像領域として画像を撮像する。

さらに、アクチュエータ３０は、自動車に搭載された各種装置を制御する周知の装置である。本実施形態のアクチュエータ３０には、少なくとも、自動車のステアリングを制御する周知の操舵制御装置を含む。

また、制御部５５は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵを備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成された制御装置である。この制御部５５は、自車両が目標地点に追従するように、自車両のステアリングを制御する目標追従処理を実行する。
＜６．目標追従処理＞
次に、制御部５５が実行する目標追従処理について説明する。

この目標追従処理は、当該目標追従処理を起動する起動指令が入力されると、起動され、その後、予め規定された規定時間（例えば、数［ｍｓ］）間隔で繰り返し起動される。なお、ここで言う起動指令は、例えば、イグニッションスイッチがオンされることであっても良い。

この目標追従処理は、図１０に示すように、起動されると、まず、外部状況検知部１４の撮像装置にて撮像した画像における特定の画素を目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）として設定する（Ｓ２１０）。ここで言う特定の画素とは、周知の画像処理の結果として認識した白線間の中点となる画素であっても良いし、画像に規定された１つの画素であっても良い。

さらに、目標追従処理では、外部状況検知部１４の撮像装置にて撮像した画像から、上記（１５）式から（１７）式に従って、方位角方向のオプティカルフローｕ、及び時間微分ｄｕ／ｄｔを算出する（Ｓ２２０）。

続いて、目標地点Ｒ_refにおける方位角方向のオプティカルフローｕの大きさが「０」となるように制御舵角δを算出する（Ｓ２３０）。具体的には、目標地点Ｒ_refにおける方位角方向のオプティカルフローｕの大きさが「０」となるように、現時点での目標地点Ｒ_refにおける方位角方向のオプティカルフローｕに制御ゲインＫを乗算した値を制御舵角δとして算出すれば良い。

さらに、目標追従処理では、Ｓ２３０にて算出した制御指令値としての制御舵角δを、アクチュエータ３０（操舵制御装置）に出力する（Ｓ２４０）。すると、操舵制御装置は、制御舵角δとなるようにステアリングを制御する。

その後、今サイクルにおける目標追従処理を終了し、次の起動タイミングまで待機する。
つまり、本実施形態の目標追従処理では、任意の目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）を設定する。そして、本実施形態の目標追従処理では、設定された目標地点Ｐ_ref（ｘ，ｙ）をオプティカルフローθ′_vpの拡大中心（即ち、ＦＯＥ）とするように制御舵角δを算出し、その制御舵角δを実現するようにステアリングを制御する。
［第２実施形態の効果］
本実施形態の運転支援システム５０によれば、第１実施形態の運転支援システム１と同様の効果を得ることができる。

さらに、運転支援システム５０によれば、車両挙動検知部を省略でき、システム構成を簡易なものとすることができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、上記第１実施形態，第２実施形態においては、方位角方向のオプティカルフローｕの大きさが「０」となるように制御していたが、本発明において、大きさを「０」とする対象は、方位角方向のオプティカルフローｕに限るものではない。

すなわち、本発明において、大きさを「０」とする対象は、仰角方向のオプティカルフローφ′であっても良いし、方位角方向のオプティカルフローｕと仰角方向のオプティカルフローφ′との双方であっても良い。

なお、この場合、仰角方向のオプティカルフローφ′は、下記（２４）式によって表される。ただし、（２４）式中の（ｘ，ｙ，ｚ）は目標地点Ｐ_refの座標を表し、φ_pは、絶対座標系Ｏ_-xI,yIに配置されている点Ｐを網膜座標系Ｏ_-xR,yRから見た場合の仰角であり、φ′_vは仰角変化率である。

上記実施形態においては、運転支援システム１，５０を搭載する対象を自動車としていたが、本発明において、運転支援システムを搭載する対象は、自動車に限るものではない。例えば、オートバイや自転車、航空機や、船舶などでも良い。つまり、運転支援システムが搭載される対象は、移動体であればどのようなものであっても良い。

なお、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記実施形態と変形例とを適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。

１，５０…運転支援システム １０…状況検知部 １２…位置検知部 １４…外部状況検知部 ２０…車両挙動検知部 ２２…車輪速センサ ２４…ヨーレートセンサ ３０…アクチュエータ ４０，５５…制御部

Claims (7)

1. 移動体に搭載される運転支援装置（４０）であって、
   前記移動体が移動すべき目標地点を設定する目標設定手段（４０，Ｓ１１０，Ｓ１２０，Ｓ２１０）と、
   当該移動体周辺に存在する各ポイントと当該移動体との相対的な動きを表すオプティカルフローが、前記目標設定手段で設定した目標地点に対応する前記ポイントにおいて打ち消されるような移動を当該移動体がするように、当該移動体の姿勢制御系（３０）を制御する追従制御を実行する制御手段（４０，Ｓ１３０〜Ｓ１５０，Ｓ２２０〜Ｓ２４０）と
   を備えることを特徴とする運転支援装置。
2. 前記オプティカルフローは、
   前記移動体の物理的な将来軌道を予見するために必要な補正項によって補正される
   ことを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記補正項は、
   前記移動体のヨーレートの半分の値である
   ことを特徴とする請求項２に記載の運転支援装置。
4. 前記移動体の挙動を表す挙動情報を取得する挙動取得手段（４０，Ｓ１３０）
   を備え、
   前記目標設定手段は、
   前記移動体の現在位置を取得する位置取得手段（４０，Ｓ１１０）と、
   前記位置取得手段で取得した現在位置から、前記移動体の進行方向に沿って規定距離の地点を前記目標地点として設定する設定手段（４０，Ｓ１２０）と
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記目標地点に対応する前記ポイントにおける前記オプティカルフローが打ち消されるように予め規定された制御則に、前記挙動取得手段で取得した前記挙動情報を代入することで前記姿勢制御系の制御指令値を導出し、その制御指令値に従って前記姿勢制御系を制御することを、前記追従制御として実行する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の運転支援装置。
5. 当該移動体の進行方向上の状況を表す進行方向状況を、規定された時間間隔で繰り返し検出する状況検出手段（１４）
   を備え、
   前記目標設定手段は、
   前記状況検出手段で検出した進行方向状況に基づいて、前記移動体の進行方向上の地点を前記目標地点として設定する設定手段（４０，Ｓ２１０）を備え、
   前記制御手段は、
   前記状況検出手段で検出した進行方向状況に基づいて、前記オプティカルフローを導出するフロー導出手段（４０，Ｓ２２０）を備え、
   前記フロー導出手段で導出されたオプティカルフローが前記目標設定手段で設定した目標地点に対応する前記ポイントにおいて打ち消されるように制御指令値を導出し、その制御指令値に従って前記姿勢制御系を制御することを、前記追従制御として実行する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の運転支援装置。
6. 移動体に搭載される運転支援装置（４０）であって、
   前記移動体が移動すべき目標地点を設定する目標設定手段（４０，Ｓ１１０，Ｓ１２０，Ｓ２１０）と、
   当該移動体周辺に存在する各ポイントと当該移動体との相対的な動きを表す方位角方向のオプティカルフロー及び仰角方向のオプティカルフローのうち、少なくとも前記目標設定手段で設定した目標地点に対応する前記ポイントにおける前記方位角方向のオプティカルフローが打ち消されるような移動を当該移動体がするように、当該移動体の姿勢制御系（３０）を制御する追従制御を実行する制御手段（４０，Ｓ１３０〜Ｓ１５０，Ｓ２２０〜Ｓ２４０）と
   を備えることを特徴とする運転支援装置。
7. 移動体に搭載される運転支援装置（４０）であって、
   前記移動体が移動すべき目標地点を設定する目標設定手段（４０，Ｓ１１０，Ｓ１２０，Ｓ２１０）と、
   当該移動体周辺に存在する各ポイントと当該移動体との相対的な動きを表す方位角方向のオプティカルフロー及び仰角方向のオプティカルフローのうち、少なくとも前記目標設定手段で設定した目標地点に対応する前記ポイントにおける前記方位角方向のオプティカルフローを算出し、
   該方位角方向のオプティカルフローが打ち消されるように、当該移動体の姿勢制御系（３０）を制御する追従制御を実行する制御手段（４０，Ｓ１３０〜Ｓ１５０，Ｓ２２０〜Ｓ２４０）と
   を備えることを特徴とする運転支援装置。