JP6586896B2 - 走行軌跡推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行軌跡を推定する走行軌跡推定装置に関する。

特許文献１には、自車両の操舵角を基に、自車両が現在の操舵角を維持したまま走行した場合の旋回軌跡（走行軌跡）を算出することが開示されている。

特開２００７−１１８６５５号公報

ところで、車速に応じて無段階にステアリングギア比を変化させるギア比可変ステアリング（ＶＧＲＳ：Variable Gear Ratio Steering）システムが知られている。ＶＧＲＳシステムを備える車両では、車速に応じてステアリングギア比が変化するため、走行軌跡を推定する場合は、まずＶＧＲＳシステムから現在のステアリングギア比を受信する。そして、受信した現在のステアリングギア比と操舵角に基づいて、走行軌跡を推定する。したがって、ＶＧＲＳシステムを備える車両では、ＶＧＲＳシステムから有効なステアリングギア比を受信できなくなると、走行軌跡を推定できないおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＶＧＲＳシステムを備える車両において、ＶＧＲＳシステムから有効なステアリングギア比を受信できない場合でも走行軌跡を推定できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の走行軌跡推定装置は、車速に応じて無段階にステアリングギア比を変化させるシステムを備える車両に搭載され、操舵角を取得する操舵角取得部と、（i）前記システムから有効なステアリングギア比が受信できる場合、当該ステアリングギア比と操舵角に基づいて走行軌跡を推定し、（ii）有効なステアリングギア比が受信できない場合、最後に有効なステアリングギア比を受信したときからの操舵角の変化量が所定値より小さければ、最後に受信した有効なステアリングギア比と操舵角に基づいて走行軌跡を推定し、最後に有効なステアリングギア比を受信したときからの操舵角の変化量が前記所定値以上であれば、受信したステアリングギア比によらずに操舵角と車速に基づいて走行軌跡を推定する走行軌跡推定部と、を備える。

この態様によると、有効なステアリングギア比が受信できない場合、最後に受信した有効なステアリングギア比と操舵角に基づいて、あるいは操舵角と車速に基づいて、走行軌跡が推定される。

本発明によれば、ＶＧＲＳシステムを備える車両において、ＶＧＲＳシステムから有効なステアリングギア比を受信できない場合でも走行軌跡を推定できる技術を提供できる。

実施の形態に係る走行軌跡推定装置が搭載された車両の構成図である。 走行軌跡推定装置の動作を示すフロー図である。 変形例に係る走行軌跡推定装置の動作を示すフロー図である。

図１は、実施の形態に係る走行軌跡推定装置１０が搭載された車両１の構成図である。車両１は、操舵ハンドル２と、操舵軸４と、ラック軸６と、転舵輪８と、運転支援装置１１と、ＶＧＲＳシステム２４と、を備える。

車両１は、操舵ハンドル２と、操舵軸４と、ラック軸６と、転舵輪８と、運転支援装置１１と、を備える。操舵ハンドル２は、ドライバによって操作されるハンドルである。操舵軸４は、後述のようにＶＧＲＳシステム２４に制御されて回転する。操舵軸４の回転は、公知のラック＆ピニオン方式でラック軸６に伝達される。詳しくは、操舵軸４の回転は、ラック軸６には横方向の動きとして伝わる。これにより、ラック軸６の端部に連結された転舵輪８が転舵する。

ＶＧＲＳシステム２４は、操舵ハンドル２の操舵角に対する転舵輪８の転舵角の伝達比（ステアリングギア比）を、車速に応じて無段階で変化させる。ＶＧＲＳシステム２４は、低車速時はステアリングギア比を大きくする。これにより、低車速時の取り回しの良さが向上する。またＶＧＲＳシステム２４は、高車速時はステアリングギア比を小さくする。これにより、高車速時の走行が安定する。

詳しくは、ＶＧＲＳシステム２４は、ＶＧＲＳアクチュエータ２６と、ＶＧＲＳ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２８と、を備える。ＶＧＲＳアクチュエータ２６は、電動モータおよび減速機を有し、操舵軸４を回転させる。ＶＧＲＳ−ＥＣＵ２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる電子制御ユニットであり、ＶＧＲＳアクチュエータ２６を制御して操舵軸４を回転させる。ＶＧＲＳ−ＥＣＵ２８は特に、車速に基づくステアリングギア比と操舵角とに基づく転舵角で転舵輪８が転舵するようＶＧＲＳアクチュエータ２６を制御する。またＶＧＲＳ−ＥＣＵ２８は、現在のステアリングギア比を示すステアリングギア比情報を所定周期（例えば０．１秒周期）ごとに運転支援ＥＣＵ３０（後述）に送信する。

運転支援装置１１は、ＰＣＳ（Pre Crash Safety System）等であり、自車両と物体との衝突を回避するための衝突回避支援を実行する。「衝突回避支援」には、これらの衝突を事前に回避するための支援の他に、これらが衝突したときの被害を軽減するための支援が含まれる。

運転支援装置１１は、環境情報取得装置１２と、車両情報取得装置１８と、運転支援ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０と、回避支援機器４０とを備える。車両情報取得装置１８と、運転支援ＥＣＵ３０の走行軌跡推定部３２および対応関係保持部３４（いずれも後述）とは、走行軌跡を推定する走行軌跡推定装置１０を構成する。

環境情報取得装置１２は、レーダセンサ１４と、物標検出部１６とを備える。レーダセンサ１４は、例えば、レーダ波としてミリ波帯の電磁波を用いるミリ波レーダである。レーダセンサ１４は、自車両の前側の中央部分に取り付けられる。レーダセンサ１４は、自車両に対する取付位置を中心位置として所定角度に広がる探査領域内の物体に関するレーダ波情報を取得する。レーダセンサ１４は取得したレーダ波情報を物標検出部１６に送信する。

物標検出部１６は、レーダセンサ１４から取得したレーダ波情報を用いて物標を検出する。レーダセンサ１４および物標検出部１６は、レーダ波を送受信して物標を検出する物標検出処理を所定の処理周期（例えば、０．１秒周期）ごとに実行し、物標情報を運転支援ＥＣＵ２０に供給する。

車両情報取得装置１８は、自車両の走行状態を示す車両情報を取得する。車両情報取得装置１８は、車速センサ２０と、舵角センサ２２とを含む。車速センサ２０は、車速を取得し、取得した車速情報を運転支援ＥＣＵ３０に送信する。車速センサ２０としては、典型的には車輪速センサなどを用いることができる。舵角センサ２２は、操舵ハンドル（不図示）の操舵角を取得し、取得した操舵角情報を運転支援ＥＣＵ３０に送信する。車速センサ２０および舵角センサ２２は、所定の周期（例えば、０．１秒周期）でそれぞれの処理を実行する。

回避支援機器４０は、衝突回避支援を実行するために作動する機器である。本実施形態に係る回避支援機器４０は、ブレーキ装置であり、自車両に制動力を付与することで衝突回避支援を実行する。

運転支援ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる電子制御ユニットであり、運転支援装置１１を統括的に制御する機能をもつ。運転支援ＥＣＵ３０は、走行軌跡推定部３２と、対応関係保持部３４と、衝突判定部３６と、支援実行部３８と、を含む。

対応関係保持部３４は、車速および操舵角と、その車速および操舵角のときに想定される旋回半径とを対応づけたデータを保持する。ギア比保持部３３は、後述するように走行軌跡推定部３２が受信した有効なステアリングギア比を保持する。

走行軌跡推定部３２は、自車両が現在の操舵角を維持したまま走行した場合の旋回半径を算出し、算出した旋回半径から走行軌跡を推定する。まず旋回半径を算出する処理について場合分けをしながら説明する。

（１）有効なステアリングギア比が受信できる場合
ＶＧＲＳシステム２４から有効な（正しい）ステアリングギア比が受信できる場合、走行軌跡推定部３２は、ＶＧＲＳシステム２４から受信したステアリングギア比と操舵角から、自車両が現在の操舵角を維持したまま走行した場合の旋回半径を算出する。旋回半径は、ステアリングギア比と操舵角から、公知の方法により算出されてもよい。またこの場合、走行軌跡推定部３２は、ＶＧＲＳシステム２４から受信した有効なステアリングギア比をギア比保持部３３に記録する。

（２）有効なステアリングギア比が受信できない場合
ＶＧＲＳシステム２４に内部故障が生じたり、ＶＧＲＳシステム２４と運転支援ＥＣＵ３０との間の通信が途絶したりなどして、ＶＧＲＳシステム２４からステアリングギア比情報が送信されてこない場合がある。また、ＶＧＲＳシステム２４からステアリングギア比情報が送信されてくるものの、ＶＧＲＳシステム２４で内部故障が生じており、送信されてくるステアリングギア比情報が有効でない（正しくない）場合もある。例えば、ＶＧＲＳシステム２４から内部故障が生じている旨の信号が送信されている場合、送信されてくるステアリングギア比情報は有効でないと判別できる。
このように、現在のステアリングギア比を示す有効なステアリングギア比情報をＶＧＲＳシステム２４から受信できない場合がある。

この場合、最後に有効なステアリングギア比を受信したときからの操舵角が大きく変化していなければ（例えば操舵角の変化量が所定値（例えば９０°）未満であれば）、走行軌跡推定部３２は、ギア比保持部３３に保持されるステアリングギア比であって最後に受信した有効なステアリングギア比と操舵角から、自車両が現在の操舵角を維持したまま走行した場合の旋回半径を算出する。操舵角の変化が小さい場合、最後に受信した有効なステアリングギア比をそのまま使用しても、算出される旋回半径と実際の旋回半径に大きなズレは生じないと考えられるためである。

一方、最後に有効なステアリングギア比を受信したときから操舵角が大きく変化していれば（例えば操舵角の変化量が所定値（例えば９０°）以上であれば）、走行軌跡推定部３２は、ＶＧＲＳシステム２４から受信したステアリングギア比は使用せずに旋回半径を算出する。操舵角の変化が大きい場合、最後に受信した有効なステアリングギア比と実際のステアリングギア比に大きなズレが生じ、したがって最後に受信した有効なステアリングギア比を使用して算出される旋回半径と実際の旋回半径にも大きなズレが生じると考えられるためである。この場合、走行軌跡推定部３２は、車速と操舵角に基づいて、自車両が現在の操舵角を維持したまま走行した場合の旋回半径を算出（決定）する。詳しくは、走行軌跡推定部３２は、対応関係保持部３４に保持されるデータを参照して、現在の車速および操舵角に対する旋回半径を決定する。

続いて、走行軌跡推定部３２は、走行軌跡推定処理では、旋回半径算出処理で算出（決定）された旋回半径をもつ円弧部分を車幅中心として自車両が走行した場合の軌跡を、走行軌跡として推定する。

衝突判定部３６は、物標検出部１６により検出される物標と自車両との衝突可能性を判定する。詳しくは、衝突判定部３６は、走行軌跡推定部３２により推定された走行軌跡に物標が存在するか否かを判定する。また、衝突判定部３６は、進路に物標が存在する場合、その物標が自車両の走行の障害となる高さをもつか否かを判定する。これらの判定には、公知の方法が用いられてもよい。

支援実行部３８は、衝突判定部３６により物標との間で衝突可能性が有ると判定されたとき、回避支援機器４０を作動させることにより衝突回避支援を実行する。

以上のように構成された運転支援装置１１の走行軌跡推定装置１０の動作を説明する。
図２は、走行軌跡推定装置１０の動作を示すフロー図である。図２に示す処理は、一定間隔、例えば数ミリ秒ごとに繰り返し実行されるループ処理である。

車速センサ２０は、車速を取得し、取得した車輪速情報を走行軌跡推定装置１０に送信する（Ｓ１０）。舵角センサ２２は、操舵角を取得し、取得した操舵角情報を走行軌跡推定装置１０に送信する（Ｓ１２）。走行軌跡推定部３２は、ＶＧＲＳシステム２４から有効なステアリングギア比を受信した場合（Ｓ１４のＮ）、受信した有効なステアリングギア比と操舵角情報を使用して、旋回半径を算出する（Ｓ２２）。また、走行軌跡推定部３２は、受信した有効なステアリングギア比をギア比保持部３３に記録する（Ｓ２４）。

走行軌跡推定部３２は、ＶＧＲＳシステム２４から有効なステアリングギア比を受信できない場合（Ｓ１４のＹ）、最後に有効なステアリングギア比を受信したときから操舵角が大きく変化していなければ（Ｓ１６のＮ）、ギア比保持部３３に保持されるステアリングギア比であって最後に受信した有効なステアリングギア比と操舵角を使用して旋回半径を算出する（Ｓ２０）。

最後に有効なステアリングギア比を受信したときから操舵角が大きく変化していれば（Ｓ１６のＹ）、対応関係保持部３４を参照して車速および操舵角に対する旋回半径を決定する（Ｓ１８）。

続いて、走行軌跡推定部３２は、算出（決定）された旋回半径をもつ円弧部分を車幅中心として自車両が走行した場合の軌跡を、走行軌跡として推定する（Ｓ２６）。

以上説明した本実施の形態に係る走行軌跡推定装置１０によると、有効なステアリングギア比が受信できない場合は、以前に受信した有効なステアリングギア比を使用して、あるいは車速および操舵角と旋回半径との対応関係に基づいて旋回半径を算出（決定）できる。したがって、有効なステアリングギア比が受信できない場合であっても、的確に走行軌跡を推定できる。

以上、実施例をもとに本発明を説明した。実施例はあくまでも例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

（変形例１）
実施の形態では、対応関係保持部３４が、車速及び操舵角と、その車速および操舵角のときに想定される旋回半径とを対応づけたデータを保持する場合について説明した。本変形例では、対応関係保持部３４は、車速および操舵角と、その車速および操舵角のときに想定されるステアリングギア比とを対応づけたデータを保持する。

図３は、変形例に係る走行軌跡推定装置１０の動作を示すフロー図である。図３は図２に対応する。本変形例では、走行軌跡推定部３２は、ＶＧＲＳシステム２４から有効なステアリングギア比が受信できない場合で（Ｓ１４のＹ）、最後に有効なステアリングギア比を受信したときから操舵角が大きく変化しているとき（Ｓ１６のＹ）、対応関係保持部３４に保持されるデータを参照して、車速および操舵角に対するステアリングギア比を現在のステアリングギア比として決定する（Ｓ１１８）。走行軌跡推定部３２は、決定したステアリングギア比と操舵角に基づいて旋回半径を算出する（Ｓ１１９）。続いて、走行軌跡推定部３２は、算出された旋回半径に基づいて走行軌跡を推定する（Ｓ２６）。

１…車両、１０…走行軌跡推定装置、２０…車輪速センサ、２４…ＶＧＲＳシステム、３２…走行軌跡推定部、３４…対応関係保持部。

Claims (1)

1. 車速に応じて無段階にステアリングギア比を変化させるシステムを備える車両に搭載され、
   操舵角を取得する操舵角取得部と、
   車速を取得する車速取得部と、
   車速および操舵角と、その車速および操舵角のときに想定されるステアリングギア比とを対応づけて保持する対応関係保持部と、
   （i）前記システムから有効なステアリングギア比が受信できる場合、当該ステアリングギア比と操舵角に基づいて走行軌跡を推定し、（ii）有効なステアリングギア比が受信できない場合、最後に有効なステアリングギア比を受信したときからの操舵角の変化量が所定値より小さければ、最後に受信した有効なステアリングギア比と操舵角に基づいて走行軌跡を推定し、最後に有効なステアリングギア比を受信したときからの操舵角の変化量が前記所定値以上であれば、受信したステアリングギア比によらずに、操舵角および車速に基づいて前記対応関係保持部から決定されるステアリングギア比と、操舵角に基づいて
   走行軌跡を推定する走行軌跡推定部と、を備えることを特徴とする走行軌跡推定装置。

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