JP6505733B2 - 車両を自動的に制御する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両、とりわけ自動車両を自動的に制御する方法および装置に関する。本発明は、また、その装置が装備された車両に関する。

自動制御式地上車両に関して多数の研究が存在するが、その理由は、その結果得られる車両の自律が、車両のユーザを、退屈なことの多い運転作業の一部または全てから解放し、それによってユーザを他の作業に専念させることができるからである。

たとえば、文書、米国特許出願公開第２００８／０２０８４６１号は、車両の前方のある目標距離で軌道に交差する円弧を車両に描かせるいわゆる「ピュアトラッキング」アルゴリズムに基づいて、建設機械が追従する軌道を生成することによって建設機械の行路を制御するシステムを記載する。道路よりも建設現場に適する上記の文書に記載のシステムでは、人間の輸送をより対象とする車両に期待される快適さの要件が、とりわけ、たとえば横方向加速度が関係する場合だが、ロードホールディングおよび乗客との物理的相互作用の点で、考慮されていない。

文書、米国特許出願公開第２００９／０２８７３７６号は、カルマンフィルタリングを使用して、Ｇセンサによって測定された加速度を考慮して車両の旋回角度の設定点を生成する。しかし、記載の装置の複雑さが、コストおよび堅牢性の点でいくつかの欠点を生起し得る。

従来技術の欠点を是正するために、本発明は、
車両を自動的に制御する方法であって、
− 車両の基準局所軌道および候補速度が与えられる最初のステップと、
− 車両からある目標距離で前記基準局所軌道と交差する点を含む円弧を車両に描かせる旋回角度自動設定点を計算するステップであって、前記円弧を描く車両の候補速度の２乗に比例する側方加速度を計算するステップと、
− 前記計算された側方加速度を最大許容側方加速度値と比較するステップと、
− 前記側方加速度が前記最大許容側方加速度値より小さい値を有するとき、候補速度の値と等しい値に設定される速度設定点を生成するステップと、
− 前記側方加速度が前記最大許容側方加速度値以上の値を有する場合、候補速度の値を減少させる調節ステップであって、その結果、前記計算ステップを繰り返すことによって、減少された側方加速度が計算される、ステップと
を含む自動制御方法を目的とする。

具体的には、前記計算ステップにおいて、前記軌道との交点から車両を隔てる目標距離は、車両の候補速度に比例させて計算される。

より具体的には、軌道との交点から車両を隔てる目標距離は、上記計算ステップにおいて、車両の候補速度に可変係数を乗算することによって計算され、その可変係数は、側方加速度が最大許容側方加速度値以上の値を有し、かつ円弧と基準局所軌道との距離の絶対値が最大許容距離より小さいとき、増加される。

目標距離は、好ましくは、円弧の同一半径上に共に位置する円弧の点と軌道の点との最大可測定距離に等しくなるように計算される。

より正確には、あるステップにおいて、最大許容距離は、先行する計算ステップの実行で計算された距離の絶対値を上回る評価値に等しくなるように計算される。

本方法は、有利には、減少後の候補速度の値が最小許容候補速度値より小さいとき、減少前の候補速度の値に等しい値に設定される速度設定点を生成するステップを含む。

本発明は、また、１つまたは複数のコンピュータ上で実行されたとき本発明による方法のステップを実行するプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを目的とする。

本発明は、さらに、車両を自動的に制御する装置であって、基準局所軌道ディスクリプタを入力として受け取る自動制御モジュールであり、最大許容側方加速度値に達しない計算側方加速度を維持するように旋回角度自動設定点を生成する本発明によるコンピュータプログラムをメモリ内に保持する自動制御モジュールを備える自動制御装置を目的とする。

具体的には、本発明による自動制御装置は、最大許容側方加速度値に達しない計算側方加速度を維持する制動および／または加速トルク自動設定点を生成するために、測定速度フィードバックを入力として受け取る。

本発明は、最後に、自律モードで作動するために本発明による自動制御装置を備える自動車両を目的とする。

他の特徴および利点が、添付図面を参照して以下の説明を読むことによって明らかになる。

本発明による車両制御装置の線図である。 候補となる車両軌道の図である。 候補となる車両軌道の図である。 本発明による方法で考慮される物理的パラメータを説明する線図である。 本発明による方法のステップの図である。 本発明による方法のステップの図である。 本発明による方法のステップの図である。 本発明による方法の追加のステップの図である。

図１は、車両の軌道を自動的に制御することができるように、車両７の車輪に加えられる旋回角度δ^＊、制動トルクＣｆ^＊、および加速トルクＣａ^＊の設定点を車両７に供給する装置４０を示す。

旋回角度は、車両の方向を変えることを可能にするが、車両を、追従すべき軌道上に維持しまたはそこに戻すのに旋回角度だけで常に十分なわけではない。加速および減速を賢明に適用することがときによっては有効なことがある。

たとえば、正の加速トルクＣａ^＊の設定点は、内燃機関を装備した車両を、そのエンジン速度を増すことによって加速することを可能にする。正の制動トルクＣｆ^＊の設定点は、零の加速トルクＣａ^＊の設定点に従う内燃機関の速度低下とほぼ連係して比例する圧力を散逸ブレーキに加えることによって車両を減速することを可能にする。

別の例として、正の加速トルクＣａ^＊の設定点は、電気牽引モータを装備する車両を、そのモータに正の電流を供給することによって加速することを可能にする。正の制動トルクＣｆ^＊の設定点は、モータに負の電流を供給することによって、すなわち釣り合った圧力を散逸ブレーキに掛けることによって補強することができる回生制動によって車両を減速することを可能にする。

装置４０は、旋回角度の自動設定点δｃａｒ、制動トルクの自動設定点Ｃｆｒ、および加速トルクの自動設定点Ｃａｒを生成する自動制御モジュール１０を備える。

作図を容易にするために図１では車両７の外に表示されているが、装置４０は、少なくとも部分的に、さらには全体が車両７内に装備されていることは明らかである。

たとえば、モジュール１０は、車両７に搭載されたリアルタイムコンピュータのマイクロプロセッサ、メモリ、および入出力インターフェース（図示せず）を用いる。入出力インターフェースは、モジュール１０が、たとえばＣＡＮネットワーク、自動車用イーサネットネットワークなどのような自動車規格の１つに適合するケーブル接続または通信バスを介して、車両７上の他のローカルコンピュータおよび／または車両のユニットと通信することを従来の方式で可能にする。メモリは、たとえば前輪の中心と後輪のハブ中心との間の車両の長さＬなど、車両７のタイプに装置４０を適合させる較正値を保持することができる。メモリには、また、そのプログラムがコンピュータ上で、特に上記のマイクロプロセッサによって実行されるとき、本説明の以降に説明される方法のステップを実行するためのプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを入れることができる。

車両７を常時自律モードまたは遠隔制御モードで運転しようとする場合、それらモードのそれぞれが、車両の自動運転が可能な１つのモードであるが、旋回角度δ^＊、制動トルクＣｆ^＊、および加速トルクＣａ^＊について車両７に供給される設定点は、それぞれ、自動制御モジュール１０によって生成される旋回角度の自動設定点δｃａｒ、制動トルクの自動設定点Ｃｆｒ、および加速トルクの自動設定点Ｃａｒに直接等しくなる。

車両７を随意自動モードまたは手動モードのどちらかで運転しようとする場合、自動制御モジュール１０によって生成される旋回角度の自動設定点δｃａｒ、制動トルクの自動設定点Ｃｆｒ、および加速トルクの自動設定点Ｃａｒがモード選択モジュール１１へ伝送され、そのモード選択モジュール１１は、車両７の人間運転者によってそれ自体既知の方式で作動させられた操舵輪、ブレーキペダル、アクセルペダルそれぞれ（図示せず）から来る旋回角度の手動設定点δｃ、制動トルクの手動設定点Ｃｆ、および加速トルクの手動設定点Ｃａも受け入れる。

２重モード運転車両のオプションでは、選択モジュール１１が、車両７のリアルタイムコンピュータ、または、たとえば、電子回路カード上に装備される。人間運転者または別のコンピュータからバスまたはケーブルを介して受け取ったディジタル指令を実施することによって、国際公開第２０１３／１５０２２４号パンフレット記載のシステムと同様な方式で、手動モードでは、選択モジュール１１が、旋回角度δ^＊、制動トルクＣｆ^＊、および加速トルクＣａ^＊について車両７に供給される設定点を、それぞれ旋回角度の手動設定点δｃ、制動トルクの手動設定点Ｃｆｃ、および加速トルクの手動設定点Ｃａｃに切り換え、あるいは、自動モードでは、モジュール１０から受け取る旋回角度の自動設定点δｃａｒ、制動トルクの自動設定点Ｃｆｒ、および加速トルクの自動設定点Ｃａｒに切り換える。

現在位置モジュール８は、図２および３に示されるような絶対基準フレームでの位置座標ｘａ、ｙａをリアルタイムで供給する。絶対座標は、たとえば、とりわけ車両が戸外で移動しているときの衛星測位式タイプ、とりわけ車両がトンネル内または地下駐車場で移動しているときの走行距離タイプ、さらには特定の要件にそれが妥当である場合の慣性中心タイプの位置情報ｌｏｃ_ｍから様々な既知の方式で生成される。絶対座標は、また、遠隔情報、たとえばコントロールタワーからのレーダ検知情報、保全現場のビデオ監視システム情報、または移動体通信基地局を用いた三角測量情報に基づく様々な既知の方式で生成することもできる。

局所走行指示モジュール９が、一方で、モジュール８から車両７の絶対座標ｘａ、ｙａを受け取り、他方で、車両７の絶対座標ｘａ、ｙａと同じ基準フレームで表されたマップ上に記された個々の点２２、２３、２４、２５、２６、２７を通る行程路に従って出発点２１から到着点２８まで行く基準広域軌道ディスクリプタＴｇ^＊を受け取る。個々の点は、道路地図または私有用地の図面上に一般に見られるような、回り道、湾曲、速度制限領域への入口などの位置を示すことができる。

モジュール９は、長時間で見ると基準広域軌道Ｔｇ＊の可能な限り近くを辿るように、車両から出発し車両の前方のある距離で終わる基準局所軌道｛Ｘｒ，Ｙｒ｝を一定時刻ごとに生成する。

車両に固定された相対基準フレームｘ、ｙで表される基準局所軌道｛Ｘｒ，Ｙｒ｝は、さらに、本発明の範囲外の既知の方式で計算される（文書、国際公開第２０１３／０８７５１４号パンフレットなど参照）。

図２〜４で６を記された基準局所軌道は、車両７の後方車軸と平行に後方車軸の中点から測定した縦座標ｙ１＝０、ｙ２、ｙ３、ｙ４、ｙ５それぞれと、車両７の後方車軸の中点を前方車軸の中点に向かって結ぶ軸に沿って車両７の後方車軸の中心から測定した横座標ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、ｘ５それぞれを有する所与の数ＲＴａｊＬの個々の点１、２、３、４、５を含む。参照符号ではなくて値である個々の点の横座標および縦座標は、図面を不必要に満載にしないように図には示されていない。

図２では、６と記された基準局所軌道が、車両の前方で基準広域軌道Ｔｇ^＊の一区間に重なっており、それが最も一般的なケースである。点１〜５の絶対座標の計算は、単に、車両の前方の広域軌道部分を離散化することである。点１〜５の相対座標の計算は、単に、関連技術分野の学校で広く教わる、基準デカルトフレームの変換を計算すればよい。

図３では、６と記された基準局所軌道が、たとえば、車両７に搭載されまたは行路に沿って恒久的に設置された１つまたは複数のセンサ、たとえばビデオカメラなどによって検知された障害物２９を避ける場合として、車両の前方の基準広域軌道Ｔｇ^＊から逸れている。センサは、障害物２９の下流側の基準広域軌道上の行路の状態を必ずしも捉えることはできないので、検知時点で行路を必ずしも完全に計算しなくてよい。破線部分は、障害物２９を避けるために車両７が広域軌道から逸れ始めた時点で始まる軌道部分６に対応する。点１〜５は、より大きな縮尺で図４に表されているように、車両が障害物２９を通過する時点で計算された軌道６に属する。

他の状況は、たとえば、たとえば最近の路面変更の結果、地図上に記載された広域軌道が走行車線の中心線に完全には重ならない場合、局所軌道が、車両の前方の広域軌道区間から著しく逸脱することに対応し得る。その場合、地上の印を検出するように適合された車両のセンサが、局所走行指示モジュール９と連携して、車両に割り当てられた走行車線の中心線に局所軌道を一致させるように局所軌道を変更することを可能にする。

自動制御モジュール１０が、様々な可能な実施形態でのその本質的なステップが図５、５ａ、５ｂ、および６を参照して次に説明される方法を実行する。

以下に説明される方法は、旋回角度の自動設定点δｃａｒと、制動トルクの自動設定点Ｃｆｒおよび加速トルクの自動設定点Ｃａｒを生成することがそれによって可能になる速度の自動設定点ｖ_ｒとを生成することによって、車両７に基準局所軌道６を追従させることを可能にする。

旋回角度の自動設定点δｃａｒは、一方で、前輪車軸の中心と後輪車軸の中心との距離Ｌと、他方で、図４に表される、局所軌道６と旋回角度δｃａｒが車両の操舵輪に適用されたときに車両７が辿る円弧１２との交差位置の点４から、後輪車軸の中心を隔てる目標距離Ｉｄとの関数としてステップ１２０で計算される。

目標距離Ｉｄは、ステップ１２０で、車両の候補速度ｖと所定の定数Ｔとの積に等しいとして計算される。定数Ｔは、車両７が上述の円弧１２の弦を辿ることによって局所軌道６に復帰するために必要な期間を表す時間と本質的に同じである。定数Ｔの値は、円弧１２の長さがその曲率半径Ｒに比較して小さい場合、車両７が軌道上で点４に達するために必要な実際の期間から著しく離れてはいない。定数Ｔの値が過度に大きいと、車両は、軌道に復帰する前に過度に長く軌道から離れたままになっていき、また、過度に小さいと不安定の原因になることは明らかである。したがって、定数Ｔの値は、たとえば、不安定状態が現れる限界まで試行錯誤で定数Ｔを減少させることに努め、次いで定数Ｔを安全余裕として再び僅かに増加させることによって車両の開発中に決定され、その後、その定数Ｔが車両の制御電子機器のメモリに記憶される。定数Ｔの普遍的な値はなく、定数Ｔは車両の形態に結び付いており、したがって、車両ごとに異なり得る。

候補速度ｖは、ステップ１００で、最大候補速度値ｖ^ｍａｘに初期化される。最大候補速度値ｖ^ｍａｘは、車両が走行しつつある道路区間の速度制限、車両の使用者が意図する速度設定点、最大候補速度値ｖ^ｍａｘに匹敵する速度で走行している先行車両との間隔に関するルール、または車両に関する他の交通状況から決めることができる。最大候補速度値ｖ^ｍａｘおよび最小候補速度値ｖ^ｍｉｎは、好ましくは、車両に関して変化する交通状況を考慮するために定期的にステップ１００で吟味される。最小候補速度値ｖ^ｍｉｎは、車両が走行しつつある道路区間の法定制限、車両の使用者が意図する最小速度設定点、乗客の快適さを損なわないために許容される長手方向最大減速度、到着時間を遵守するための調節、または車両に関する他の交通状況から決めることができる。

旋回角度の自動設定点δｃａｒは、ステップ１２０で、次に説明するアルゴリズムを実行することによって計算される。

車両に固定された基準局所フレームでの交点４の相対座標ｘｃ、ｙｃが、目標距離条件Ｉｄを最も満足する局所軌道６上の点の座標であるとして求められる。

局所軌道６は、ステップ１００で、連続のデカルト関数の形、またはベクトルＸｒ、Ｙｒによって指定される座標による点の離散セットの形で与えられる。

局所軌道６上に下記の等式を満たす座標を有する点がある場合には、その点が選択される。

そのような点は、とりわけ、局所軌道６が、車両に固定された基準フレームでの座標ｘｒ、ｙｒを有する、離散個数ＲＴｒａｊＬの点１、２、３、４、５を定義する１対のベクトルＸｒ、Ｙｒによって離散方式で表される場合には、必ずしも存在しない。

この特定の状況において、交点４の座標ｘｃ、ｙｃを得るエレガントな手法は、ベクトルＸｒ、Ｙｒの基本次元と等しい基本次元ＲＴｒａｊＬを有するベクトルＤｉｓｔを生成することであり、軌道６の点１、２、３、４、５と関連するベクトルＤｉｓｔの各座標Ｉｒが下記の式で与えられる。

ステップ１００で、ベクトルＤｉｓｔを計算することが可能である。

たとえば、その場合、ステップ１２０は、目標距離Ｉｄの値に最も近い値であるベクトルＤｉｓｔの座標Ｉｒの行についてのＩｎｄｅｘ値を得るＧｅｔ−Ｉｎｄｅｘサブルーチンを実行する。

たとえば、Ｇｅｔ−Ｉｎｄｅｘサブルーチンを実現する１つの簡単な手法は、ベクトルＤｉｓｔの座標Ｉｒをスキャンし、Ｉｄより小さい最大値ＩｒｉのＩｎｄｅｘ値を選択する命令をプログラムすることである。Ｉｄより小さい値の数がＲＴｒａｊＬより小さい場合、命令が、Ｉｄより大きい最小値Ｉｒｓを選択し、その後、別の命令が、最低値Ｉｒｓが最高値Ｉｒｉより目標距離Ｉｄの値に近い場合、最高値ＩｒｉのＩｎｄｅｘ値を最低値ＩｒｓのＩｎｄｅｘ値で置き換える。

選択される点４は、その場合、相対座標ｘｃ、ｙｃが、ベクトルＸｒ、Ｙｒでの行Ｉｎｄｅｘによる座標Ｘｒ（Ｉｎｄｅｘ）、Ｙｒ（Ｉｎｄｅｘ）にそれぞれ等しい点である。

車両７の後部車軸の中心から点４の目標軸上の目標距離Ｄｉｓｔ（Ｉｎｄｅｘ）は、その場合、意図する目標距離Ｉｄよりかなり小さいくまたはかなり大きくなり得る。

点４の目標軸と車両の正中軸との角度αは、下式によって与えられる正弦値ｓｉｎαを有する。
（ｉｉｉ）ｓｉｎα＝Ｙｒ（ｉｎｄｅｘ）／Ｄｉｓｔ（Ｉｎｄｅｘ）

車両７が円弧１２を辿るとき、車両７の正中軸は常に円弧１２に接する。初歩的幾何学が、円弧１２の中心の角度が角度αの２倍に等しいことを示す。

たとえば、旋回角度の自動設定点δｃａｒは、ステップ１２０で、下式を使用するサブルーチンＣＳｔＣｏｍを用いて計算される。
（ｉｖ）δｃａｒ：＝ｓａｔ（Ａｒｃｔａｎ（２・Ｌ・Ｙｒ（ｉｎｄｅｘ）／Ｄｉｓｔ^２（ｉｎｄｅｘ）），δｍａｘ）

上記の式は、旋回角度の自動設定点δｃａｒが、車両が許容する最大旋回角度δｍａｘに絶対値で等しい両符号の２つの境界間の値の範囲に制限される、飽和関数の第１項に等しいことを表す。

候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎもまた、一方で前輪車軸の中心と後輪車軸の中心との間の長さＬ、他方で候補速度ｖおよび旋回角度の自動設定点δｃａｒの関数として、下記の式を用いてステップ１２０で計算される。
（ｖ）ａ_ｙｋｉｎ：＝ｖ^２・ｔａｎ（δｃａｒ）／Ｌ

局所軌道６が離散的に指定される上述の特定のケースでは、候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎもまた、下記の式を用いて計算することができる。
（ｖｉ）ａ_ｙｋｉｎ：＝ｓａｔ（２・ｖ^２・Ｙｒ（Ｉｎｄｅｘ）／Ｄｉｓｔ^２（Ｉｎｄｅｘ），ｔａｎ（δｍａｘ））
（ｖｉｉ）ａ_ｙｋｉｎ≒ｓａｔ（２・Ｙｒ（Ｉｎｄｅｘ）／Ｔ^２，ｔａｎ（δｍａｘ））

速度の自動設定点ｖ_ｒが、ステップ１２９で、ステップ１２０で使用された候補速度値ｖの値に等しい値に設定される。

テストステップ１５０は、候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎの絶対値が最大許与側方加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘを超えるか否かを検出する。最大許容側方加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘは、道路面への車輪の粘着性、人間にとって客観的に耐えられる閾値、よりスポーツ的またはより快適な運転モード、またはその他の規準など、様々な規準の関数として予め決定される。

乗客の快適さの閾値として一般的に認められている値は０．４ｇであり、言い換えると、重力加速度ｇ＝９．８８１ｍ／ｓ^２の半分より僅かに小さい。より一般的には、車両は、歩行者を驚かさない動きもしなくてはならない。他方、側方加速度と長手方向加速度は、当該車両に固有の摩擦楕円を超えてはならない。強い制動または強い加速が必要な場合、側方加速はより大きく減らさなければならない。

候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎの絶対値が最大許与側方加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘを超えない場合、ステップ１８１が起動される。その場合、旋回角度の自動設定点δｃａｒおよび速度の自動設定点ｖ_ｒは、それぞれ、直前に実行されたステップ１２０で計算されたδｃａｒおよび直前に実行された１２９で設定されたｖ_ｒに等しくされる。

調節ステップ１６７は、候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎの絶対値が最大許容側方加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘを超えた場合、たとえば事前設定値ＤｅｃＳｐｅｅｄを差し引くことによって、候補速度値ｖを減らすために起動される。

値ＤｅｃＳｐｅｅｄは、たとえば０．５ｍ／ｓ程度に固定することができ、またはパーセンテージでたとえば現在の速度の５％程度に設定することができる。値ＤｅｃＳｐｅｅｄは、また、車両の速度および最大許容側方加速度の関数としてマップから得ることもできる。

候補速度値ｖを減らすために、たとえば１未満の計数を候補速度値ｖに乗算するなど、事前設定値を差し引くこと以外の手段を使用することもできる。

ステップ１６７に続いて、テストステップ１７６が、このようにして減少された新しい候補速度値Ｖが最小候補速度値ｖ^ｍｉｎ未満であるか否かを検出する。

減少された候補速度値ｖが最小候補速度値ｖ^ｍｉｎより小さい場合、ステップ１８２が起動される。その場合、旋回角度の自動設定点δｃａｒおよび速度の自動設定点ｖ_ｒは、それぞれ、直前に実行されたステップ１２０で計算されたδｃａｒおよび直前に実行された１２９で設定されたｖ_ｒに等しくされる。

減少された候補速度値ｖが最小候補速度値ｖ^ｍｉｎより小さくない場合、ステップ１２０およびその後のステップが再起動される。

図５を参照して今説明してきた実施形態では、ステップ１６７でこのように減少された新しい候補速度値ｖは、ステップ１２０が再び実行されたとき目標距離Ｉｄを短縮するように作用し、その結果、だいたいは、円弧１２と局所軌道６との交点を隔てる距離を減少させるように作用する。定数Ｔの値が固定されているので、上記の式（ｖｉｉ）によって示されるように、候補速度に実質的に比例する側方加速度の減少を認めることができる。これは、この場合、速度を減少させる結果として、定数Ｔによって定義される期間の終わりに軌道に戻るための旋回角度を増加させるようになることによって説明することができる。

図５ａを参照して次に説明される実施形態は、図５の実施形態のステップ１００、１２９、１５０、１６７、１７６、１８１、１８２を含む。

図５によるステップ１２０は、旋回角度の自動設定点δｃａｒが、ステップ１２０におけるのと同様に、一方で、前輪車軸の中心と後輪車軸の中心との間の長さＬ、および他方で、図４に示されている、局所軌道６と車両の操舵輪に旋回角度δｃａｒが適用されたときに車両７が辿る円弧１２との交差位置の点４から後輪車軸の中心を隔てる目標距離Ｉｄの関数として、計算されるステップ１２１によって置き換えられる。

ステップ１２１で計算される目標距離Ｉｄは、車両の候補速度ｖと所定の定数Ｔと可変ゲインｇ_ｖａｒとの積に等しい。可変ゲインｇ_ｖａｒは、ステップ１２１に先行するステップ１１０で１に初期化され、その結果、ステップ１１０の実行に続くステップ１２１の各最初の実行で計算される目標距離Ｉｄは、前の実施形態のステップ１２０で計算される目標距離Ｉｄと同一である。

候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎは、ステップ１２１においてステップ１２０と全く同じ方式で計算される。

ステップ１２１は、さらに、局所軌道６と円弧１２との最大距離値Ｅｃａｒの計算を行う。

最大距離値Ｅｃａｒは、たとえば、旋回角度δｃａｒ、基準局所軌道｛Ｘｒ，Ｙｒ｝、および局所軌道の目標点４の座標ｘｃ、ｙｃを項として用いるサブルーチンＣＥｃａｒを用いて計算される。

旋回角度δｃａｒは、下式によって曲率半径Ｒを与える。
（ｖｉｉｉ）Ｒ：＝Ｌ／ｔａｎ（δｃａｒ）

基準局所軌道｛Ｘｒ，Ｙｒ｝が局所軌道の点の座標ｘｒｉ、ｙｒｉをインデックスｉ増加させながら与え、それによって、円弧１２を通る円の中心に対する該当点の距離ｄｉが下式を使用して計算される。

距離ｄｉは、局所軌道のインデックスｉを有する点と円弧１２上の最も近い点との距離Ｅｃａｒｉを下式を使用して計算することを可能にする。
（ｘ）Ｅｃａｒｉ：＝Ｒ−ｄｉ

局所軌道の目標点４の座標ｘｃ、ｙｃは、目標点のインデックスｉに対して距離Ｅｃａｒｉの計算を停止することを可能にする。

次いで、サブルーチンＣＥｃａｒが、計算された距離値Ｅｃａｒｉの最大値に対応する、軌道からの最大可観測距離の値Ｅｃａｒを返す。

ステップ１２２がステップ１２１の後に実行され、それにより、ステップ１２１で計算された最大可観測距離値Ｅｃａｒに、１より大きい値を有する係数Ｍａｘｅｃａｒを掛けた値に等しい値に最大許容距離変数Ｅｃａｒ^ｍａｘを設定する。純粋に説明のための非限定的な例として、係数Ｍａｘｅｃａｒに関する値は、１．０５〜２で変化する値の範囲、言い換えれば、１に近い値からその値の実質的に２倍まで変化する値の範囲で選択される。Ｅｃａｒが小さい場合、その値の２倍を用いることができる。すなわち、Ｍａｘｅｃａｒの値もＥｃａｒの値によって決まる。

ステップ１３０が、図５を参照して上記で説明されたステップ１２９の前に、実行される。変形実施形態では、ステップ１２９は、ステップ１３０を最初に実行する前にステップ１２２の直後で実行することもできる。

ステップ１３０は、候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎの絶対値が最大許容側方加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘを超えるという条件、および、少なくとも、最大可観測距離値Ｅｃａｒが最大許容距離値Ｅｃａｒ^ｍａｘより小さいという条件を含む一組の条件を検証するステップである。

状態がステップ１３０での検証を満足しなければ直ちに、ステップ１５０がステップ１２９の後に起動される。

ステップ１３０で全ての条件が確認されると、ステップ１１４が起動される。

ステップ１１４は、主として、可変ゲインｇ_ｖａｒを、たとえばそれに０．１〜０．９の一定値（例であり必ずしもではない）の整数ＩｎｃｒＧを加えることによって、増加させる。

新しい可変ゲインｇ_ｖａｒはステップ１４０で使用され、その結果、ステップ１４０はステップ１２１と類似であるが、ステップ１２１より大きな値の目標距離Ｉｄを用いて実行される。その結果は、曲率半径を増加させることになり、その結果、ステップ１４０で再計算される旋回角度の自動設定点δｃａｒを減少させることになる。曲率半径の増加は、また、半径方向加速度ａ_ｙｋｉｎを減少させる結果も有する。軌道の特性に応じて、これは最大可観測距離値Ｅｃａｒを増加させる結果を有することがあり、したがって、ステップ１３０の再実行においてステップ１２２で設定された最大許容距離変数Ｅｃａｒ^ｍａｘと比較することによって、ステップ１４０で計算された新しい最大可観測距離値Ｅｃａｒを制御することが重要である。したがって、ステップ１１４および１４０は、半径方向加速度ａ_ｙｋｉｎが最大許容加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘ以上であり、かつ最大可観測距離値Ｅｃａｒが、ステップ１２１で計算される最短目標距離Ｉｄに対して最初に可観測な最大距離値Ｅｃａｒを超えない場合、ステップ１３０へループする。

ステップ１１４および１４０は、速度ｖを一定に保つために、目標距離Ｉｄを増加することによって半径方向加速度ａ_ｙｋｉｎを減少することを可能にする。速度を保つことは、それが可能であれば、長手方向の減速を小さくし、走行時間の増加を抑えることにより運転の快適性を向上させるという利点を有する。ただし、図３に示された軌道の特性が、軌道上の点３と新しい目標点が点１３のときの円弧１３との距離Ｅｃａの増加を生じさせることに留意されたい。最大可観測距離値Ｅｃａｒの検証に関するステップ１３０の条件は、車両が、基準軌道に復帰する前に基準軌道から離れ過ぎることを防止し、したがって道路から逸れたり衝突したりする潜在的危険性を防止する目的を有する。

他方で、他の種類の軌道は、たとえば直線の基準軌道上の場合のように、軌道距離の増加を生じさせない、または極めて僅かな増加しか生じさせないこともある。

ステップ１１４および１４０の最大繰返し数Ｎ_ｉｔｅｒ ^ｍａｘに関するステップ１３０の追加の条件は、ステップ１１４および１４０の起動を過度に繰り返すことを回避することによって、計算時間（計算はリアルタイムで実行されることを思い出されたい）の抑制を可能にする。最大繰返し数Ｎ_ｉｔｅｒ ^ｍａｘは、たとえば、センサのサンプリングサイクルと２つの連続する試行作動における旋回角度および速度の基準値を生成するためのコンピュータの計算能力とを考慮に入れて開発検討の際にＥＥＰＲＯＭに設定される。繰返し最大数Ｎ_ｉｔｅｒ ^ｍａｘもまた、繰返し最大数Ｎ_ｉｔｅｒ ^ｍａｘがある値、たとえば、この場合、テストドライバさらには乗客に最も快適であると見られる動きを達成するための試作車の試験中に求められた値を超えないように、開発検討の際にＥＥＰＲＯＭに設定することができる。

この場合、ステップ１１４を起動するごとに１ずつ増やされる繰返し数Ｎ_ｉｔｅｒは、ステップ１１０で零に初期化される。そして、ステップ１３０が、さらに、現在の繰返し数Ｎ_ｉｔｅｒが最大繰返し数Ｎ_ｉｔｅｒ ^ｍａｘより小さいことを確認することを行う。

前記段落で言及した条件に加えてまたはその代わりに、たとえば最大目標距離Ｉｄに関する条件など、他の条件を考えることができる。

候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎが最大許容側方加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘ以上のとき、候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎを減少させるためにステップ１４０を起動することが必要である。ただし、候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎが最大許容側方加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘ以上であるにも拘らずステップ１４０を起動しないことが必要なこともある。これは、特に、最大可観測距離Ｅｃａｒが大き過ぎる場合である（上記参照）。

これが、ステップ１５０が、ステップ１３０の検証がステップ１１４および１４０の非実行、またはそれらの実行停止に導くにも拘らず、候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎが最大許容側方加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘ以上か否かを検証する理由である。

ステップ１５０から出発して、本方法は、図５に関して説明したのと同一の方式で、ステップ１８１、１６７、１７６、１８２の一部または全てを通って続けられる。詳細には、本方法は、候補側方加速度ａ_ｙｋｉｎが最大許容側方加速度値ａ_ｙ ^ｍａｘ以上であり、かつ減少された後の車両の候補速度ｖが最小速度ｖ^ｍｉｎ未満にならない限り、ステップ１２１へループする。

本方法は、ステップ１１４で得た最新の可変ゲイン値を保存し、それによりステップ１１４および１４０の起動を節減することによって計算時間を節約するために、ステップ１１０の下流側で直接ステップ１２１へループしてもよい。

ステップ１１０の上流にループすることによって、本方法は、可変ゲインｇ_ｖａｒの値を１に再初期化し、それによって、候補速度ｖの減少された値をステップ１２１で使用することによってそうなる場合に、ステップ１４０の最新の実行後に得られた目標距離より短い目標距離が得られる可能性を生じる。

したがって、図５ａに関して今説明してきた実施形態のステップは、可能な限り最大許容値より小さい側方加速度によって乗客の快適さを最適化することを目的とすると共に、速度の減少と目標距離の増加とのバランスを達成することを可能にする。

図５ｂの実施形態は図５ａの実施形態と同様である。簡単に言えば、図５ａの方法では、ステップ１００およびそれに続く他のステップは、たとえば２０ｍｓおきのクロックパルスごとに定期的に起動される。図５ｂの方法では、ステップ１００とそれに続く他のステップは、ステップ１８１または１８２の１つの起動後ごとに連続的に起動される。

その結果、自動制御モジュール１０で実行されるステップ１８１または１８２のそれぞれが、旋回角度の自動設定点δｃａｒを直接生成すること、および制動トルクの設定点Ｃｆｒおよび加速トルクの設定点Ｃａｒを間接的に生成することを可能にする。

図６は、制動トルクの設定点Ｃｆｒおよび加速トルクの設定点Ｃａｒを生成するための、ステップ１８１または１８２の１つで得られる速度基準値ｖ_ｒの可能な一使用法を示す。

車両７を運行開始するとき、制動トルクの設定点Ｃｆｒおよび加速トルクの設定点Ｃａｒは、車両のエンジンを始動するとステップ１９０で零値に初期化される。

車両７の速度基準値ｖ_ｒと測定速度ｖ_ｍとの誤差εがステップ１９１で計算される。

誤差ε（１つの乗算計数を別として）を、ステップ１９２で、加速トルク基準値Ｃａｒの現在の値に加えてトルク要求値Ａｃｃを得る。

テストステップ１９３は、ステップ１９２で得たトルク要求値Ａｃｃを最も満足するために適するのは加速トルクＣａｒか制動トルクＣｆｒかを決定する１組の条件を検証し、それによって、適切と判断されるのが制動トルクＣｆｒである場合にはステップ１９４を起動し、適切と判断されるのが加速トルクＣａｒである場合にはステップ１９５を起動する。

ステップ１９５を起動するための第１の条件が、トルク要求値Ａｃｃが零以上である場合に肯定と検証され、そのトルク要求値は、車両を加速し、車両の速度を維持し、または、たとえばより低い速度基準値に設定するために車両を緩やかに減速するための動的散逸力を克服または相殺するための要求値に対応する。

ステップ１９５を起動するための第２の条件が、制動トルクの設定点Ｃｆｒが零である場合に肯定と検証される。

上記の条件以外の条件、たとえば、トルク要求値Ａｃｃが零以上であってもステップ１９４を直ちに起動するある負の閾値より低い速度誤差εに関する条件をステップ１９３で検証することもできる。この条件は、ステップ１９５で実行される調節全体実行の応答時間が概して零でない欠点を是正する。

ステップ１９３の全ての条件が肯定と検証されると、零の速度誤差εで作動することを目的として、トルク調節全体を実行するためにステップ１９５が起動される。

ステップ１９５では、速度誤差εが整数加速度ゲインＧａによって乗算され、その積が前の加速トルクの設定点Ｃａｒの値に加えられて、新しい加速トルクの設定点Ｃａｒが得られる。

ステップ１９３の条件の１つが否定と検証されると直ちに、短い時間遅れで作動することを目的として飽和比例トルク調節を実行するためにステップ１９４が起動される。

ステップ１９４では、速度誤差εに比例制動ゲインＧｆを乗算して制動トルクの設定点Ｃｆｒの符号逆転値を得、それによって、速度誤差εが負の場合には正の制動トルクの設定点Ｃｆｒを生成し、速度誤差εが正の場合には零の制動トルクの設定点Ｃｆｒを生成する。加速トルクの設定点Ｃａｒは、制動に際し不必要にエンジンにトルクを要求しないように、零に設定される。

起動されたステップ１９４または１９５は、次いで、ステップ１９１へループして、ステップ１８１、１８２の１つによって与えられた速度の自動設定点ｖ_ｒに対する測定速度ｖ_ｍに関する誤差εの関数として必要トルク設定点を生成する。

Claims (10)

1. 車両が基準局所軌道（６）から逸れた場合に、前記車両を自動的に制御する方法であって、
   − 前記車両の基準局所軌道（６）および候補速度（ｖ）が与えられる最初のステップ（１００）と、
   − 前記車両からある距離（Ｉｄ）で前記基準局所軌道（６）と交差する点を含む円弧（１２、１３）を前記車両に描かせる旋回角度自動設定点（δｃａｒ）を計算するステップ（１２０、１２１、１４０）であって、前記円弧（１２）を描く前記車両の前記候補速度（ｖ）の２乗に比例する側方加速度（ａ_ｙｋｉｎ）を計算するステップと、
   − 前記計算された側方加速度（ａ_ｙｋｉｎ）を最大許容側方加速度値（ａ_ｙ ^ｍａｘ）と比較するステップ（１５０）と、
   − 前記側方加速度（ａ_ｙｋｉｎ）が前記最大許容側方加速度値（ａ_ｙ ^ｍａｘ）より小さい値を有するとき、前記候補速度（ｖ）の値と等しい値に設定される速度設定点（ｖ_ｒ）を生成するステップ（１８１）と、
   − 前記側方加速度（ａ_ｙｋｉｎ）が前記最大許容側方加速度値（ａ_ｙ ^ｍａｘ）以上の値を有する場合、前記候補速度（ｖ）の値を減少させる調節ステップ（１６７）であって、その結果、前記計算ステップ（１２０、１２１、１４０）を繰り返すことによって、減少された側方加速度（ａ_ｙｋｉｎ）が計算される、ステップと
   を含む自動制御方法。
2. 前記計算ステップ（１２０、１２１、１４０）において、前記軌道との前記交点から前記車両を隔てる前記距離（Ｉｄ）が、前記車両の前記候補速度（ｖ）に比例させて計算されることを特徴とする、請求項１に記載の自動制御方法。
3. 前記軌道との前記交点から前記車両を隔てる前記距離（Ｉｄ）が、前記計算ステップ（１２０、１２１、１４０）において、前記車両の前記候補速度（ｖ）に可変係数を乗算することによって計算され、前記可変係数が、前記側方加速度（ａ_ｙｋｉｎ）が前記最大許容側方加速度値（ａ_ｙ ^ｍａｘ）以上の値を有し、かつ前記円弧（１２、１３）と前記基準局所軌道（６）との距離（Ｅｃａｒ）の最大値が最大許容距離（Ｅｃａｒ^ｍａｘ）より小さいとき、増加されることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動制御方法。
4. 前記距離（Ｅｃａｒ）が、前記円弧（１２、１３）の同一半径上に共に位置する前記円弧（１２、１３）の点と前記軌道（６）の点（２、３、４）との最大可測定距離に等しくなるように計算されることを特徴とする、請求項３に記載の自動制御方法。
5. ステップ（１２２）において、前記最大許容距離（Ｅｃａｒ^ｍａｘ）が、先行する前記計算ステップ（１２１）の実行で計算された前記距離（Ｅｃａｒ）の最大値を上回る評価値に等しくなるように計算されることを特徴とする、請求項４に記載の自動制御方法。
6. 減少後の前記候補速度（ｖ）の値が最小許容候補速度値より小さいとき、減少前の前記候補速度（ｖ）の値に等しい値に設定される速度設定点（ｖ_ｒ）を生成するステップ（１８２）を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の自動制御方法。
7. １つまたは複数のコンピュータ上で実行されたとき請求項１から６のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム。
8. 車両を自動的に制御する装置（４０）であって、
   − 基準局所軌道（６）ディスクリプタ（｛Ｘｒ，Ｙｒ｝）を入力として受け取る自動制御モジュール（１０）であり、最大許容側方加速度値（ａ_ｙ ^ｍａｘ）に達しない計算側方加速度（ａ_ｙｋｉｎ）を維持するように旋回角度自動設定点（δｃａｒ）を生成する請求項７に記載のコンピュータプログラムをメモリ内に保持する自動制御モジュール（１０）
   を備える自動制御装置。
9. 最大許容側方加速度値（ａ_ｙ ^ｍａｘ）に達しない前記計算側方加速度（ａ_ｙｋｉｎ）を維持する制動および／または加速トルク自動設定点（Ｃｆｒ、Ｃａｒ）を生成するために、測定速度（ｖ_ｍ）フィードバックを入力として受け取ることを特徴とする、請求項８に記載の自動制御装置（４０）。
10. 自律モードで作動するために、請求項８または９に記載の自動制御装置（４０）を備える自動車両。

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