JP6706115B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明の一側面は、車両の操舵制御装置に関する。

従来、目標ルートに沿って走行するように、車両の操舵を制御する操舵制御装置がある。このような操舵制御装置が、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された装置は、自動操舵制御が選択されている場合、目標とする走行経路が得られるように自動的に操舵を制御している。

特開２００５−３２４７４４号公報

ここで、目標ルートに沿って走行するように操舵を自動で制御する場合、制御に必要とされる様々なモデル及びフィルタ（例えば、車両二輪モデル、前方注視モデル、カルマンフィルタ等）を多用して、操舵の制御が実現されている。しかしながら、計算量が多く、ＥＣＵの負荷等が増加する傾向がある。このため、本技術分野においては、計算の負荷を抑制することが求められている。

そこで、本発明の一側面は、計算の負荷を抑制可能な操舵制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、車両の操舵を制御する操舵制御装置であって、車両の目標ルートを生成する目標ルート生成部と、目標ルート生成部で生成された目標ルートに沿って車両が走行していない場合に、車両を旋回させることによって車両の現在の位置から円弧状の走行軌跡を通って目標ルートへ向かうための車両の旋回半径を算出する旋回半径算出部と、旋回半径算出部で算出された旋回半径に基づいて、アッカーマンモデルを用いて車両のタイヤ切れ角を算出する切れ角算出部と、切れ角算出部で算出されたタイヤ切れ角に基づいて、車両の操舵を制御する操舵制御部と、を備え、旋回半径算出部は、車両が目標ルートに向かって走行しているか又は車両が目標ルートから離れる側に向かって走行しているかを判定し、車両が目標ルートに向かって走行している場合、車両を旋回させたときの円弧状の走行軌跡に対して目標ルートが接線として接するように、旋回半径を算出し、車両が目標ルートから離れる側に向かって走行している場合、車両が目標ルート側を向くように車両を旋回させるための旋回半径を算出する。

この操舵制御装置では、目標ルートに沿って車両が走行していない場合、目標ルートに沿って車両を走行させるための車両の旋回半径が旋回半径算出部によって算出される。切れ角算出部は、旋回半径に基づいて、アッカーマンモデルを用いてタイヤ切れ角を算出する。このように、操舵制御装置は、目標ルートに沿って車両を走行させるために複雑な経路を算出するのではなく、単に旋回半径を算出し、算出された旋回半径に基づいてアッカーマンモデルを用いてタイヤ切れ角を算出する。これにより、操舵制御装置は、計算の負荷を抑制しながら車両の操舵制御を行うことができる。

車両が目標ルートに向かって走行している場合、旋回半径算出部は、車両を旋回させたときの円弧状の走行軌跡に対して目標ルートが接線として接するように、旋回半径を算出する。これにより、旋回半径算出部は、旋回半径を幾何学的に算出することができ、計算量の増加を抑制できる。

車両が目標ルートから離れる側に向かって走行している場合、旋回半径算出部は、車両が目標ルート側を向くように車両を旋回させるための旋回半径を算出する。これにより、車両が目標ルートから離れる側に向かって走行している場合であっても、操舵制御装置は、車両を容易に目標ルート側に向かせることができる。

旋回半径算出部は、予め定められた横加速度以下で車両が旋回するように旋回半径を算出してもよい。この場合、予め定められた横加速度を超えて車両が旋回することが無く、車両の乗り心地の悪化を抑制できる。

操舵制御装置は、車両の速度を検出する速度検出部を更に備え、旋回半径算出部は、速度検出部で検出された速度が車両にアッカーマンモデルが適用可能な予め定められた速度以下である場合に、旋回半径を算出してもよい。この場合、アッカーマンモデルが適用できない状況において、アッカーマンモデルを用いたタイヤ切れ角の算出、及び算出結果に基づく車両の操舵制御が行われることが無い。

本発明の一側面によれば、計算の負荷を抑制することができる。

実施形態に係る自動運転装置の概略構成を示す図である。 車両が目標ルートに向かって走行している場合の旋回半径を示す図である。 車両が目標ルートから離れる側に向かって走行している場合の旋回半径を示す図である。 アッカーマンモデルを説明する図である。 車両の操舵制御の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の操舵制御装置を適用した自動運転装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、自動運転装置（操舵制御装置）１０は、路線バス等の大型の車両Ｍに搭載されており、車両Ｍの操舵制御及び速度制御を自動で行う装置である。自動運転装置１０は、設定された目標ルートに沿って車両Ｍが自動で走行するように車両Ｍの操舵制御及び速度制御を実行する。なお、以下では、操舵制御を中心に説明するが、自動運転装置１０は、種々の方法により車両Ｍの速度制御を行う。これにより、車両Ｍは、目標ルートに沿って自動で走行するように自動運転装置１０によって走行が制御される。

自動運転装置１０は、カメラ１、速度センサ（速度検出部）２、ＥＣＵ［Electronic Control Unit］３、及び操舵アクチュエータ４を備えている。ＥＣＵ３は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ３は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。ＥＣＵ３には、ＣＡＮ通信回路を介して、カメラ１、速度センサ２、及び操舵アクチュエータ４が接続されている。

カメラ１は、車両Ｍの外部状況を撮像する撮像機器である。カメラ１は、一例として、車両Ｍのフロントガラスの裏側に設けられている。カメラ１は、車両Ｍの前方を撮像した撮像情報をＥＣＵ３へ送信する。カメラ１は、さらに車両Ｍの側方、及び後方を撮像してもよい。

速度センサ２は、車両Ｍの速度を検出するセンサである。速度センサ２としては、例えば、車両Ｍの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出するセンサであってもよい。車速センサは、検出した車速情報をＥＣＵ３に送信する。

操舵アクチュエータ４は、ＥＣＵ３からの制御信号に基づいて、車両Ｍの操舵角を変化させるアクチュエータである。操舵アクチュエータ４は、例えば、電動パワーステアリングシステムのアシストモータ等によって構成されていてもよい。

次に、ＥＣＵ３の機能的構成について説明する。ＥＣＵ３は、目標ルート生成部１１、旋回半径算出部１２、切れ角算出部１３、及び操舵制御部１４を備えている。

目標ルート生成部１１は、カメラ１で撮像された車両Ｍの外部状況に基づいて、車両Ｍが走行する目標ルートを生成する。目標ルート生成部１１は、例えば、カメラ１で撮像された白線又は路肩の位置、車両Ｍの周囲の他車両の位置等に基づいて、目標ルートを生成する。

なお、ここでの目標ルートとは、車両Ｍの現在の位置からのルートでは無く、車両Ｍの外部状況に基づいて得られる走行すべき（理想とする）ルートである。このため、車両Ｍの現在の位置が、目標ルートからずれていることがある。車両Ｍの外部状況に基づく目標ルートの算出方法は、既存の種々の方法を用いることができる。また、ここでの目標ルートは、車両Ｍを基準とする座標系によって表されていてもよく、緯度経度によって表されていてもよい。

旋回半径算出部１２は、目標ルートに沿って車両Ｍを走行させるための車両Ｍの旋回半径を算出する。より詳細には、旋回半径算出部１２は、位置関係認識部１２ａ、及び半径算出部１２ｂを備えている。

位置関係認識部１２ａは、目標ルートに対する車両Ｍの位置、及び、目標ルートに対する車両Ｍの向きを認識する。ここでは、位置関係認識部１２ａは、図２に示すように、目標ルートに対する車両Ｍの向きとして、目標ルートと車両Ｍの向きとがなす偏揺角αを算出する。なお、車両Ｍの向きとは、車両Ｍの車幅方向の中心を通るとともに、車両Ｍの前後方向に沿った方向である。また、詳しくは後述するが、図２は、目標ルートから車両Ｍがずれており、車両Ｍが目標ルートに向かって走行している状態を示している。

具体的には、例えば、目標ルートが車両Ｍを基準とする座標系で表されている場合、位置関係認識部１２ａは、一例として、カメラ１の撮像画像に基づいて車両Ｍの周囲に車両Ｍを基準とする座標系を設定する。そして、位置関係認識部１２ａは、車両Ｍの周囲に設定した座標上に目標ルートを重ね合わせる。位置関係認識部１２ａは、重ね合せた結果に基づいて、車両Ｍを基準とする座標系において、目標ルートに対する車両Ｍの位置及び車両Ｍの向きを認識する。

また、例えば、目標ルートが緯度経度によって表されている場合、位置関係認識部１２ａは、一例として、車両Ｍに搭載されたＧＰＳ受信機の測位結果（車両Ｍの位置、及び車両Ｍの向き）と、目標ルートの緯度経度とに基づいて、車両Ｍを基準とする座標系において、目標ルートに対する車両Ｍの位置及び車両Ｍの向きを認識する。

なお、位置関係認識部１２ａは、車両Ｍを基準とした座標系又は緯度経度を用いて目標ルートに対する車両Ｍの位置等を認識する場合を例として説明したが、これら以外の座標系を用いて、車両Ｍの位置及び車両Ｍの向きを認識してもよい。

半径算出部１２ｂは、位置関係認識部１２ａでの認識結果を用いて、目標ルートに沿って車両Ｍが走行していない場合に、車両Ｍを旋回させることによって目標ルートに沿って車両Ｍを走行させるための車両Ｍの旋回半径を算出する。なお、目標ルートに沿って走行していない場合とは、目標ルート上に車両Ｍが存在しているが、車両Ｍの向きが異なっている場合（すなわち、偏揺角がゼロでない場合）も含まれている。

ここで、半径算出部１２ｂは、車両Ｍが目標ルートに向かって走行している場合と、車両Ｍが目標ルートから離れる側に向かって走行している場合とで、それぞれ異なる方法によって旋回半径を算出する。図２は、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行している場合、すなわち、車両Ｍの前方に目標ルートＬが存在する場合を示している。図３は、車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行している場合。すなわち、車両Ｍの後方に目標ルートＬが存在する場合を示している。また、図２及び図３では、車両Ｍを基準とする座標系を用いている。以下、車両Ｍを基準とする座標系を用いた場合を例として説明する。

図２及び図３では、車両Ｍを基準とする座標系として、車両Ｍの車幅方向の中心を通るとともに車両Ｍの前後方向に沿った直線をｘ軸とし、ｘ軸に直交する直線をｙ軸としている。なお、車両Ｍの位置、すなわち、車両Ｍを基準とする座標の原点は、車両Ｍの左右の前輪（操舵輪）の間の中心位置としている。また、目標ルートＬは、図２及び図３に示されるように、車両Ｍの近傍から車両Ｍが合流しようとする部分までの間は少なくとも直線状とする。

まず、半径算出部１２ｂは、位置関係認識部１２ａでの認識結果に基づいて、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行しているか、或いは車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行しているかを判定する。

具体的には、例えば、半径算出部１２ｂは、図２に示すように、車両Ｍの前方のｘ軸上の任意の位置に点Ａを設定する。また、半径算出部１２ｂは、目標ルートＬとｘ軸との交点を点Ｂとする。半径算出部１２ｂは、点Ａと車両Ｍ（原点）との間の距離に対し、点Ａと点Ｂとの間の距離を減算した値が正である場合、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行していると判定する。すなわち、半径算出部１２ｂは、下記の式（１）を満たす場合に、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行していると判定する。

ここで、なお、目標ルートＬは、車両Ｍを基準とする座標系で表されている。このため、目標ルートＬ上において、ｘの値がｘ_ｎである場合の点Ｃの位置の座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を半径算出部１２ｂは認識することができる。半径算出部１２ｂは、点Ｃと点Ａとの間の長さ（ｙ_ｎ）及び位置関係認識部１２ａで認識された偏揺角αを用いて、点Ａと点Ｂとの間の距離（ｙ_ｎ／ｔａｎα）を算出することができる。

一方、半径算出部１２ｂは、図３に示すように、点Ａと車両Ｍ（原点）との間の距離に対し、点Ａと点Ｂとの間の距離を減算した値が０以下である場合、車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行していると判定する。すなわち、半径算出部１２ｂは、下記の式（２）を満たす場合に、車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行していると判定する。

このように、半径算出部１２ｂは、上記式（１）及び（２）を用いて、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行しているか、或いは車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行しているかを判定することができる。

次に、図２に示すように、車両Ｍが目標ルートに向かって走行している場合に、半径算出部１２ｂが旋回半径を算出する方法について説明する。図２に示すように、半径算出部１２ｂは、点Ｐを中心として車両Ｍを旋回させたときの円弧状の走行軌跡Ｓ１に対して、目標ルートＬが接線として接するように旋回半径Ｒを算出する。なお、点Ｐは、ｙ軸上に設定されている。

ここで、半径算出部１２ｂは、走行軌跡Ｓ１が目標ルートＬに接する点を点Ｄとする。半径算出部１２ｂは、目標ルートＬとｙ軸との交点を点Ｅとする。点Ｂと、点Ｅと、車両Ｍの位置（原点）とで形成される三角形は、点Ｄと、点Ｐと、点Ｅとで形成される三角形と相似である。このため、点Ｐと点Ｄとをつなぐ直線と、ｙ軸とがなす角度は、偏揺角αとなる。従って、点Ｂと点Ｐとをつなぐ直線と、ｙ軸とがなす角度は、α／２となる。また、点Ｂと車両Ｍの位置（原点）との距離は、ｘ_ｎ−（ｙ_ｎ／ｔａｎα）となる。これらより、旋回半径Ｒは、偏揺角α等を用いて、次の式（３）によって幾何学的に算出することができる。

半径算出部１２ｂは、偏揺角α、ｘ_ｎ，ｙ_ｎを式（３）に代入することにより、旋回半径Ｒを算出する。但し、旋回半径Ｒが小さくなると、車両Ｍが急激に旋回することとなり、車両Ｍの横加速度が大きくなって乗り心地などが悪化する。このため、旋回半径Ｒには、最小値Ｒ_ｍｉｎが設定されている。

旋回半径Ｒの最小値Ｒ_ｍｉｎについて説明する。車両Ｍの横加速度ａ_ｙは、次の式（４）によって表すことができる。ｖは、車両Ｍの速度である。

車両Ｍには、乗り心地等を考慮して限界横加速度ａ_{ｙ，ｍａｘ}が予め定められている。旋回半径Ｒの最小値Ｒ_ｍｉｎは、限界横加速度ａ_{ｙ，ｍａｘ}に基づいて次の式（５）に基づいて表すことができる。

半径算出部１２ｂは、式（３）を用いて算出した旋回半径Ｒが旋回半径Ｒの最小値Ｒ_ｍｉｎ未満となる場合には、旋回半径Ｒとして式（５）で求められる旋回半径Ｒの最小値Ｒ_ｍｉｎを用いる。

次に、図３に示すように、車両Ｍが目標ルートから離れる側に向かって走行している場合に、半径算出部１２ｂが旋回半径を算出する方法について説明する。半径算出部１２ｂは、車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行している場合、車両Ｍが目標ルートＬ側を向くように車両Ｍを旋回させるための旋回半径Ｒを算出する。

具体的には、半径算出部１２ｂは、まず、右回りの旋回及び左回りの旋回のうち、早く目標ルートＬに合流することができる旋回方向を目標ルートＬと車両Ｍの位置関係より算出する。図３に示す例では、左回りの旋回となる。

半径算出部１２ｂは、予め定められた旋回半径Ｒの最大値と最小値との間で、旋回半径Ｒを設定する。予め定められた旋回半径Ｒの最小値とは、式（５）を用いて得られる旋回半径Ｒの最小値Ｒ_ｍｉｎである。旋回半径Ｒの最大値は、前方注視モデルの注視位置に至るときに、目標ルートＬに車両Ｍが合流するための旋回が完了する旋回半径である。

旋回半径Ｒの最大値の算出の具体例について説明する。図３に示すように、半径算出部１２ｂは、車両Ｍの前方のｘ軸上において、（注視時間τ）×（車両Ｍの速度ｖ）の位置に点Ｆを設定する。半径算出部１２ｂは、目標ルートＬ上において、ｘの値が（注視時間τ）×（車両Ｍの速度ｖ）の位置を点Ｇとする。点Ｇと点Ｆとの距離は、ｙ_τとする。半径算出部１２ｂは、点Ｇと車両Ｍの位置（原点）との中点を、点Ｈとする。走行軌跡Ｓ２は、点Ｇの位置で車両Ｍが目標ルートＬに合流するように点Ｐを中心として旋回した場合の走行軌跡とする。この場合、点Ｇと、点Ｆと、車両Ｍの位置（原点）とで形成される三角形と、車両Ｍの位置（原点）と、点Ｈと、点Ｐとで形成される三角形とは相似となる。このため、（点Ｇと点Ｆとの距離）と（点Ｇと車両Ｍの位置（原点）との距離）との比は、（車両Ｍの位置（原点）と点Ｈとの距離）と（車両Ｍの位置（原点）と点Ｐとの距離）との比と同じとなる。すなわち、次の式（６）を満たす。

上記式（６）を変形することにより、旋回半径Ｒは次の式（７）で表すことができる。

半径算出部１２ｂは、上記の式（７）を用いて、旋回半径Ｒの最大値を算出する。半径算出部１２ｂは、上述した旋回半径Ｒの最小値以上、最大値以下の間で、旋回半径Ｒを設定する。なお、半径算出部１２ｂは、予め設定された方法によって、旋回半径Ｒの最小値以上、最大値以下の間で旋回半径Ｒを設定する。

位置関係認識部１２ａは、所定の周期で、目標ルートに対する車両Ｍの位置、及び目標ルートに対する車両Ｍの向きの認識処理を行う。半径算出部１２ｂは、位置関係認識部１２ａで認識処理が行われると、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行しているか否かの判定処理、及び旋回半径Ｒの算出処理を行う。

なお、例えば、図３に示すように、車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行しており、走行軌跡Ｓ２に沿って走行させる旋回半径Ｒが半径算出部１２ｂによって算出されたとする。詳しくは後述する切れ角算出部１３及び操舵制御部１４において、車両Ｍは走行軌跡Ｓ２に沿って旋回するように操舵が制御される。車両Ｍが走行軌跡Ｓ２に沿って旋回している途中で車両Ｍの向きが変わり、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行する状態となる。この場合、半径算出部１２ｂは、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行していると判定し、図２を用いて説明したように、車両Ｍを旋回させたときの円弧状の走行軌跡Ｓ１に対して目標ルートＬが接線として接するように、旋回半径Ｒを算出する。

なお、旋回半径算出部１２は、速度センサ２で検出された速度が車両Ｍにアッカーマンモデルが適用可能な予め定められた速度以下である場合に、旋回半径Ｒを算出する。速度センサ２で検出された速度が予め定められた速度以下でない場合、自動運転装置１０は、上記で説明した旋回半径を用いる方法以外の既存の方法によって、目標ルートＬに沿って車両Ｍが走行するように車両Ｍの操舵を制御してもよい。

切れ角算出部１３は、旋回半径算出部１２で算出された旋回半径Ｒに基づいて、アッカーマンモデルを用いて車両Ｍの操舵輪のタイヤ切れ角を算出する。図４に示すように、車両Ｍが前輪Ｔ１及び後輪Ｔ２を有し、前輪Ｔ１が操舵輪となる場合、前輪Ｔ１と後輪Ｔ２との距離Ｗ、及び旋回半径Ｒより、前輪Ｔ１のタイヤ切れ角θは、次の式（８）で表される。なお、図４では、２輪モデルを例に示している。

前輪Ｔ１と後輪Ｔ２との距離Ｗは予め車両Ｍごとに定められているため、切れ角算出部１３は、旋回半径算出部１２で算出された旋回半径Ｒを式（８）に代入することで、旋回半径Ｒで旋回するためのタイヤ切れ角θを算出することができる。

操舵制御部１４は、操舵輪のタイヤ切れ角が、切れ角算出部１３で算出されたタイヤ切れ角θとなるように、操舵アクチュエータ４に制御信号を出力する。これにより、車両Ｍは、旋回半径Ｒで旋回する。なお、車両Ｍが旋回している間、自動運転装置１０は、車両Ｍの速度が一定となるように速度の制御を行っていてもよく、バスの停留所等の停止位置が近づいている場合には車両Ｍを減速させてもよい。

次に、ＥＣＵ３で実行される車両Ｍの操舵制御の処理の流れを図５を用いて説明する。なお、ＥＣＵ３は、所定の周期で処理を実行する。但し、処理の遅延等によって、ＳＴＡＲＴからＥＮＤに至るまでの処理の途中で次の処理を開始する場合、ＥＣＵ３は、現在の処理を終了して次の処理を開始してもよい。また、速度センサ２で検出された車両Ｍの速度は、車両Ｍにアッカーマンモデルが適用可能な予め定められた速度以下であったとする。

図５に示すように、旋回半径算出部１２は、目標ルート生成部１１で生成された目標ルートＬを取得する（Ｓ１０１）。位置関係認識部１２ａは、取得された目標ルートに対する車両Ｍの位置、及び、目標ルートに対する車両Ｍの向きを認識する（Ｓ１０２）。半径算出部１２ｂは、位置関係認識部１２ａでの認識結果を用いて、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行しているか否かを判定する（Ｓ１０３）。

車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行している場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、半径算出部１２ｂは、車両Ｍを旋回させたときの円弧状の走行軌跡Ｓ１に対して、目標ルートＬが接線として接するように旋回半径Ｒを算出する（Ｓ１０４）。一方、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行していない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、半径算出部１２ｂは、車両Ｍが目標ルートＬ側を向くように車両Ｍを旋回させるための旋回半径Ｒを算出する（Ｓ１０５）。

旋回半径算出部１２によって旋回半径Ｒが算出されると、切れ角算出部１３は、旋回半径Ｒに基づいてタイヤ切れ角θを算出する（Ｓ１０６）。操舵制御部１４は、算出されたタイヤ切れ角θに基づいて、車両Ｍの操舵を制御する（Ｓ１０７）。

本実施形態は以上のように構成され、この自動運転装置１０では、目標ルートＬに沿って車両Ｍが走行していない場合、目標ルートＬに沿って車両Ｍを走行させるための車両Ｍの旋回半径Ｒが旋回半径算出部１２によって算出される。切れ角算出部１３は、旋回半径Ｒに基づいて、アッカーマンモデルを用いてタイヤ切れ角θを算出する。このように、自動運転装置１０は、目標ルートＬに沿って車両Ｍを走行させるために複雑な経路を算出するのではなく、単に旋回半径Ｒを算出し、算出された旋回半径Ｒに基づいてアッカーマンモデルを用いてタイヤ切れ角θを算出する。これにより、自動運転装置１０は、計算の負荷を抑制しながら車両Ｍの操舵制御を行うことができる。

車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行している場合、旋回半径算出部１２は、車両Ｍを旋回させたときの円弧状の走行軌跡Ｓ１に対して目標ルートＬが接線として接するように、旋回半径Ｒを算出する。この場合、旋回半径算出部１２は、旋回半径Ｒを幾何学的に算出することができ、計算量の増加を抑制できる。

車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行している場合、旋回半径算出部１２は、車両Ｍが目標ルートＬ側を向くように車両Ｍを旋回させるための旋回半径Ｒを算出する。このように、車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行している場合であっても、自動運転装置１０は、車両Ｍを容易に目標ルートＬ側に向かせることができる。

旋回半径算出部１２は、予め定められた限界横加速度ａ_{ｙ，ｍａｘ}以下で車両が旋回するように旋回半径Ｒを算出する。この場合、予め定められ限界横加速度ａ_{ｙ，ｍａｘ}を超えて車両Ｍが旋回することが無く、車両Ｍの乗り心地の悪化を抑制できる。

旋回半径算出部１２は、速度センサ２で検出された車両Ｍの速度がアッカーマンモデルが適用可能な予め定められた速度以下である場合に、旋回半径Ｒを算出する。この場合、アッカーマンモデルが適用できない状況において、アッカーマンモデルを用いたタイヤ切れ角θの算出、及び算出結果に基づく車両Ｍの操舵の制御が行われることが無い。

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い。例えば、自動運転装置１０は、少なくとも車両Ｍの操舵制御が実行可能であればよく、速度の制御についてはドライバ自身が行う構成であってもよい。

目標ルート生成部１１は、カメラ１で撮像された車両Ｍの外部状況以外にも、レーザ等の他の装置で取得された外部状況に基づいて目標ルートを生成してもよい。目標ルート生成部１１は、目標ルートの生成方法として、既存の種々の方法を採用することができる。

位置関係認識部１２ａは、カメラ１の撮像画像に基づいて車両Ｍの周囲に車両Ｍを基準とする座標系を設定したが、レーザ或いは超音波での検出結果に基づいて車両Ｍの周囲に車両Ｍを基準とする座標系を設定してもよい。

車両Ｍが目標ルートＬから離れる側に向かって走行している場合に用いる旋回半径Ｒの最大値を、前方注視モデルの注視位置に基づいて設定したが、例えば時間又は走行距離など、他の基準に基づいて旋回半径Ｒの最大値を設定してもよい。

なお、車両Ｍが目標ルートＬに向かって走行している場合、半径算出部１２ｂが、車両Ｍを旋回させたときの円弧状の走行軌跡Ｓ１に対して目標ルートＬが接線として接するように、旋回半径Ｒを算出することは必須では無い。半径算出部１２ｂは、これ以外の方法によって、旋回半径Ｒを算出してもよい。半径算出部１２ｂが、予め定められた限界横加速度ａ_{ｙ，ｍａｘ}以下で車両が旋回するように旋回半径Ｒを算出することは、必須ではない。半径算出部１２ｂは、他の基準を満たすように旋回半径Ｒを算出してもよい。また、半径算出部１２ｂは、車両Ｍの速度が車両Ｍにアッカーマンモデルが適用可能な予め定められた速度以下である場合に、旋回半径Ｒを算出することに限定されない。半径算出部１２ｂは、他の基準を満たす場合に、旋回半径Ｒを算出してもよい。

１…カメラ、２…速度センサ（速度検出部）、１０…自動運転装置（操舵制御装置）、１１…目標ルート生成部、１２…旋回半径算出部、１３…切れ角算出部、１４…操舵制御部、Ｌ…目標ルート、Ｍ…車両、Ｒ…旋回半径。

Claims (3)

1. 車両の操舵を制御する操舵制御装置であって、
   前記車両の目標ルートを生成する目標ルート生成部と、
   前記目標ルート生成部で生成された前記目標ルートに沿って前記車両が走行していない場合に、前記車両を旋回させることによって前記車両の現在の位置から円弧状の走行軌跡を通って前記目標ルートへ向かうための前記車両の旋回半径を算出する旋回半径算出部と、
   前記旋回半径算出部で算出された前記旋回半径に基づいて、アッカーマンモデルを用いて前記車両のタイヤ切れ角を算出する切れ角算出部と、
   前記切れ角算出部で算出された前記タイヤ切れ角に基づいて、前記車両の操舵を制御する操舵制御部と、を備え、
   前記旋回半径算出部は、
   前記車両が前記目標ルートに向かって走行しているか又は前記車両が前記目標ルートから離れる側に向かって走行しているかを判定し、
   前記車両が前記目標ルートに向かって走行している場合、前記車両を旋回させたときの円弧状の走行軌跡に対して前記目標ルートが接線として接するように、前記旋回半径を算出し、
   前記車両が前記目標ルートから離れる側に向かって走行している場合、前記車両が前記目標ルート側を向くように前記車両を旋回させるための前記旋回半径を算出する、操舵制御装置。
2. 前記旋回半径算出部は、予め定められた横加速度以下で前記車両が旋回するように前記旋回半径を算出する、請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記車両の速度を検出する速度検出部を更に備え、
   前記旋回半径算出部は、前記速度検出部で検出された速度が前記車両にアッカーマンモデルが適用可能な予め定められた速度以下である場合に、前記旋回半径を算出する、請求項１又は２に記載の操舵制御装置。

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