JP6784629B2 - Vehicle steering support device - Google Patents
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Description
本発明は、自車両が車幅方向に傾斜している走行路を、自律航法により走行している状態であっても、傾斜下方向へ移動することなく走行車線に沿って走行させることのできる車両の操舵支援装置に関する。 According to the present invention, the vehicle can travel along the traveling lane without moving downward in the inclined direction even when the vehicle is traveling on a traveling road inclined in the vehicle width direction by autonomous navigation. Regarding the steering support device of the vehicle.
従来、この種の操舵支援装置では、自車両に搭載されているカーナビゲーションシステムが、測位衛星(GPS衛星を含むGNSS(Global Navigation Satellite System )衛星)から受信した位置情報に基づき、自車両の位置(自車位置)、及び進行方位角を求め、予め記憶されている道路地図データとのマップマッチングにより、当該自車位置に最も近い走行車線中央の位置情報と道路方位角とを取得し、自車両を車線中央に沿って走行するように自動操舵を行う技術が知られている。 Conventionally, in this type of steering support device, the position of the own vehicle is based on the position information received from the positioning satellite (GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite including GPS satellite) by the car navigation system mounted on the own vehicle. (Own vehicle position) and traveling azimuth angle are obtained, and by map matching with the road map data stored in advance, the position information in the center of the driving lane closest to the own vehicle position and the road azimuth angle are acquired, and the own vehicle There is known a technique for automatically steering a vehicle so as to travel along the center of the lane.
又、自車両にカメラ等の前方認識手段が搭載されている場合、当該前方認識手段にて、自車両の走行している車線(走行車線)の左右を区画する車線区画線(白線)を認識し、自車両の走行車線内での位置、及び走行車線に対する自車両進行方向のヨー角(対車線ヨー角)を検出することで、自車両を走行車線中央に沿って走行するように自動操舵を行う技術も知られている。 In addition, when the own vehicle is equipped with a front recognition means such as a camera, the front recognition means recognizes the lane marking line (white line) that divides the left and right of the lane (traveling lane) in which the own vehicle is traveling. Then, by detecting the position of the own vehicle in the driving lane and the yaw angle (anti-lane yaw angle) of the own vehicle in the traveling lane with respect to the driving lane, the vehicle is automatically steered so as to travel along the center of the driving lane. The technology to do this is also known.
しかし、カーナビゲーションシステムでは、測位衛星からの受信精度が、走行車線周辺の建物や気象条件等の影響を受けて低下した場合、得られる自車両の位置誤差、及び進行方位角データの精度誤差が大きくなってしまい、自動操舵を継続することが困難となる。同様に、車線区画線(白線)が劣化し、或いは路面からの太陽光の反射状態等の影響で、前方認識手段による車線区画線の認識精度が低下した場合にも、自動操舵を継続することが困難になる場合がある。 However, in the car navigation system, if the reception accuracy from the positioning satellite is reduced due to the influence of buildings around the driving lane, weather conditions, etc., the position error of the own vehicle and the accuracy error of the traveling azimuth data will be obtained. It becomes large and it becomes difficult to continue automatic steering. Similarly, even if the lane marking line (white line) deteriorates or the recognition accuracy of the lane marking line by the front recognition means deteriorates due to the influence of the reflection of sunlight from the road surface, etc., the automatic steering should be continued. May be difficult.
この対策として、本出願人は、特許文献1(特開2017−13586号公報)において、車線維持(レーンキープ)や自動運転における自動操舵等の走行制御中において、運転者が操舵オーバライドを行った場合、自車両が車線区画線側へ偏倚しているために車線中央へ戻すハンドル操作を行っていると推定し、操舵オーバライドが終了したときの横位置を自車形状点(横位置起点)として設定して、その位置から操舵制御を継続させるようにした技術を提案した。 As a countermeasure against this, in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-13586), the driver performs steering override during driving control such as lane keeping (lane keeping) and automatic steering in automatic driving. In this case, it is presumed that the vehicle is operating the steering wheel to return to the center of the lane because it is biased toward the lane marking line, and the horizontal position when the steering override is completed is set as the vehicle shape point (horizontal position starting point). We proposed a technology that sets and continues steering control from that position.
上述した文献に開示されている技術は、運転者のハンドル操作により自車両を車線中央に戻すことで操舵制御を継続させるようにしたので、測位衛星からの受信精度と前方認識手段による車線の左右を区画する左右区間線の認識精度との少なくとも一方が悪化した場合であっても、直線路は勿論のこと、曲率半径が一定の曲線路(カーブ)であれば操舵制御を継続させることは可能である。 The technology disclosed in the above-mentioned literature is such that the steering control is continued by returning the own vehicle to the center of the lane by operating the steering wheel of the driver, so that the reception accuracy from the positioning satellite and the left and right of the lane by the forward recognition means are used. Even if at least one of the recognition accuracy of the left and right section lines that divide the vehicle deteriorates, it is possible to continue steering control as long as it is a curved road (curve) with a constant radius of curvature as well as a straight road. Is.
しかし、走行車線が道路横勾配角(カント角)を有している場合、この横方向の勾配角の影響を受けて、操舵制御に誤差が生じ、傾斜方向へ自車両が少しずつ移動してしまう不都合がある。その結果、運転者はその都度、操舵オーバライドにより自車両を車線中央へ戻さなければならず、煩雑な操作が要求される不都合がある。 However, when the traveling lane has a road lateral gradient angle (cant angle), an error occurs in steering control due to the influence of this lateral gradient angle, and the own vehicle gradually moves in the inclined direction. There is an inconvenience. As a result, the driver has to return the vehicle to the center of the lane by steering override each time, which is inconvenient because complicated operations are required.
本発明は、上記事情に鑑み、自車位置情報の取得レベルが低下している状態で、横方向の勾配角を有する走行車線を走行している場合であっても、走行車線に沿った自動操舵を継続させることが可能で、運転者の負担を軽減させることのできる車両の操舵支援装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention automatically follows the traveling lane even when the vehicle is traveling in a traveling lane having a lateral gradient angle in a state where the acquisition level of the own vehicle position information is lowered. It is an object of the present invention to provide a steering support device for a vehicle that can continue steering and reduce the burden on the driver.
本発明による車両の操舵支援装置は、自車両の車速を検出する車速検出手段と、前記自車両の車幅方向の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、道路方位角データ及び道路横勾配角データを含む道路地図データが記憶されている道路地図記憶手段と、外部情報源からの情報に基づき自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段と、前記自車位置情報取得手段で取得した前記自車位置情報に基づき前記道路地図記憶手段に記憶されている前記道路地図データから前記道路方位角データ及び前記道路横勾配角データを読込み、前記自車両が前記道路方位角データが示す方向へ走行するように操舵制御を行う操舵制御手段とを備え、前記操舵制御手段は、前記自車位置情報取得手段で取得した前記自車位置情報の取得レベルが低下しているか否かを判定する取得レベル判定手段と、前記取得レベル判定手段で取得レベルが低下していると判定した場合、自律航法により推定自車位置を設定し、該推定自車位置を前記道路地図記憶手段に記憶されている前記道路地図データにマッチングさせる自車位置推定手段と、前記自車位置推定手段で設定した前記推定自車位置における前記道路地図データ内の前記道路横勾配角データと前記傾斜角検出手段で検出した前記車幅方向の傾斜角とに基づいて、前記道路方位角データが示す方向に対する前記自車両の対車線ヨー角を算出する対車線ヨー角算出手段と、前記対車線ヨー角算出手段で算出した前記対車線ヨー角と前記道路方位角とに基づき目標操舵トルクを求める目標操舵トルク演算手段とを有する。 The vehicle steering support device according to the present invention includes a vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the own vehicle, an inclination angle detecting means for detecting the inclination angle in the vehicle width direction of the own vehicle, road orientation angle data, and a road lateral inclination angle. The road map storage means for storing the road map data including the data, the own vehicle position information acquisition means for acquiring the own vehicle position information based on the information from the external information source, and the own vehicle position information acquisition means acquired. The road azimuth angle data and the road lateral gradient angle data are read from the road map data stored in the road map storage means based on the own vehicle position information, and the own vehicle moves in the direction indicated by the road azimuth angle data. The steering control means is provided with a steering control means for performing steering control so as to travel, and the steering control means acquires whether or not the acquisition level of the own vehicle position information acquired by the own vehicle position information acquisition means is lowered. When it is determined by the level determination means and the acquisition level determination means that the acquisition level has decreased, the estimated own vehicle position is set by autonomous navigation, and the estimated own vehicle position is stored in the road map storage means. Detected by the own vehicle position estimation means to be matched with the road map data, the road lateral gradient angle data in the road map data at the estimated own vehicle position set by the own vehicle position estimation means, and the inclination angle detection means. Calculated by the anti-lane yaw angle calculating means for calculating the anti-lane yaw angle of the own vehicle with respect to the direction indicated by the road azimuth angle data and the anti-lane yaw angle calculating means based on the inclination angle in the vehicle width direction. It has a target steering torque calculation means for obtaining a target steering torque based on the anti-lane yaw angle and the road azimuth angle.
本発明によれば、自車位置情報の取得レベルが低下していると判定した場合、自律航法により推定自車位置を設定し、この推定自車位置を道路地図データにマッチングさせて、推定自車位置における道路地図データ内の道路横勾配角データと、車幅方向の傾斜角とに基づいて、道路方位角データが示す方向に対する自車両の対車線ヨー角を算出し、この対車線ヨー角と道路方位角とに基づいて目標操舵トルクを求めるようにしたので、自車位置情報の取得レベルが低下している状態で、且つ、横方向の勾配角を有する走行車線を走行している場合であっても、走行車線に沿った自動操舵を継続させることが可能となる。その結果、運転者の負担を軽減させることができる。 According to the present invention, when it is determined that the acquisition level of the own vehicle position information is lowered, the estimated own vehicle position is set by autonomous navigation, and the estimated own vehicle position is matched with the road map data to estimate the own vehicle. Based on the road lateral slope angle data in the road map data at the vehicle position and the slope angle in the vehicle width direction, the anti-lane yaw angle of the own vehicle with respect to the direction indicated by the road azimuth data is calculated, and this anti-lane yaw angle is calculated. Since the target steering torque is calculated based on the above and the road azimuth, when the vehicle is traveling in a driving lane having a lateral gradient angle while the acquisition level of the own vehicle position information is lowered. Even so, it is possible to continue automatic steering along the traveling lane. As a result, the burden on the driver can be reduced.
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図1において、車両(自車両)1は、左右前輪FL,FRと左右後輪RL,RRとを有し、この左右前輪FL,FRが操舵輪であり、ラック&ピニオン機構等のステアリング機構2にタイロッド3を介して連設されている。又、このステアリング機構2に、先端にハンドル4を固設するステアリング軸5が連設されている。運転者がハンドル4を操作すると、ステアリング機構2を介して前輪FL,FRが転舵される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the vehicle (own vehicle) 1 has left and right front wheels FL and FR and left and right rear wheels RL and RR, and the left and right front wheels FL and FR are steering wheels, and a steering mechanism 2 such as a rack and pinion mechanism 2 It is connected to the
又、ステアリング軸5に電動パワーステアリング(EPS)装置6のEPSモータ7が、図示しない伝達機構を介して連設されている。EPS装置6はEPSモータ7とEPS制御ユニット(EPS_ECU)8とを有しており、このEPS_ECU8にて、EPSモータ7がステアリング軸5に付加するアシストトルクを制御する。
Further, an
このEPS_ECU8は、例えば、CAN(Controller Area Network)通信等を用いた車内ネットワークを介して、後述する運転支援制御ユニット(DSS(Driving Support System)_ECU)11、及びナビゲーション制御装置(ナビ_ECU)17と双方向通信自在に接続されている。 The EPS_ECU 8 includes, for example, a driving support control unit (DSS (Driving Support System) _ECU) 11 and a navigation control device (Navi_ECU) 17 described later via an in-vehicle network using CAN (Controller Area Network) communication or the like. It is connected freely in both directions.
このEPS_ECU8は、DSS_ECU11がアクティブ状態のときは、このDSS_ECU11にて設定した目標操舵トルクに対応するEPSトルクを設定し、EPSモータ7を駆動させて、自車両1が、後述する目標進行路(例えば、車線中央)をトレースして走行するように操舵制御を行う。又、DSS_ECU11が非アクティブ状態のとき、すなわち、後述する測位衛星からの受信精度が自車両1の自動操舵制御を継続させることが困難な状態まで低下している等の場合は、自動操舵制御が停止されるため、運転者がハンドル4に加える操舵トルクをアシストするアシストトルクを設定する。
When the DSS_ECU 11 is in the active state, the EPS_ECU 8 sets the EPS torque corresponding to the target steering torque set by the DSS_ECU 11, drives the
DSS_ECU11には、自動操舵制御を行う際に必要とする各種パラメータとして、ステアリング軸5に取り付けられてハンドル4の操舵角を検出する操舵角センサ12、自車両1に作用するヨーレートを検出するヨーレートセンサ13、自車両1の車速(自車速)を検出する車速検出手段としての車速センサ14、及び傾斜角検出手段としての3軸加速度センサ(ジャイロセンサ)15等、自車両1に作用する挙動を検出するセンサ類からの信号が入力される。
The DSS_ECU 11 has a
ここで、3軸加速度センサ15は自車両1の前後方向、横(車幅)方向、及び上下方向の、互いに直交する3つの軸方向に作用する加速度を検出するものであり、自車両1が直線路を定速で走行している場合、前後方向、及び横方向の加速度が自車両1の前後方向、及び車幅方向の傾斜角として検出される。
Here, the 3-
又、ナビ_ECU17は、測位電波受信部を有し、受信アンテナ17aで受信した、GPS(Global Positioning System)、GLONASS(Global Navigation Satellite System)、QZSS(Quasi-Zenith Satellite System)等の外部情報源としてのGNSS測位衛星からの外部情報である位置情報に基づき自車位置を逐次取得する。従って、このナビ_ECU17が本発明の自車位置情報取得手段としての機能を備えている。
Further, the
又、このナビ_ECU17に高精度道路地図(ダイナミックマップ)データを備える道路地図記憶手段としての道路地図データベース18が接続されている。この道路地図データベース18はハードディスク等の大容量記憶媒体に設けられており、記憶されている高精度道路地図データは、道路や構造物の形状や車線情報等の静的な地図データに、各道路における交通規制,事故,渋滞,車両,歩行者,信号等の動的に変化する情報が重ね合わされて構成されており、動的情報は周辺環境の変化に応じて更新される。
Further, a
又、静的地図データとしては、車線幅の中央に沿って所定間隔毎に設定したノードi(図4、図6参照)に記憶されている道路地図データがある。この道路地図データには、道路の位置情報(緯度、経度、標高)、道路形状情報(カーブ/直線の種別、カーブの曲率半径、道路幅方向の勾配角である道路横勾配角(カント角)データ、道路方位角データ等)が含まれている。 Further, as the static map data, there is road map data stored in the nodes i (see FIGS. 4 and 6) set at predetermined intervals along the center of the lane width. This road map data includes road position information (latitude, longitude, altitude), road shape information (curve / straight type, radius of curvature of curve, road lateral slope angle (cant angle), which is the slope angle in the road width direction. Data, road orientation data, etc.) are included.
尚、図示しないが、上述した車内ネットワークには、EPS_ECU8、DSS_ECU11、ナビ_ECU17以外に、エンジン制御ユニット、変速機制御ユニット、ブレーキ制御を含む車両操安制御(VDC:Vehicle Dynamics Control)装置等、自車両1の自動運転等における走行状態を制御するユニット類が相互通信自在に接続されており、これら各制御ユニットはマイクロコンピュータを主体に構成されている。 Although not shown, the above-mentioned in-vehicle network includes, in addition to EPS_ECU8, DSS_ECU11, and Navi_ECU17, an engine control unit, a transmission control unit, a vehicle control (VDC) device including brake control, and the like. Units that control the running state of the vehicle 1 in automatic driving or the like are connected to each other so as to be able to communicate with each other, and each of these control units is mainly composed of a microcomputer.
一方、符号21は外部情報源である前方認識手段としての前方認識装置であり、自車両1前方の外部情報である走行環境情報を取得して、自車両1の走行車線を認識(取得)する。この前方認識装置21はマイクロコンピュータを主体に構成されていると共に、メインカメラ22aとサブカメラ22bとからなるステレオカメラで構成された車載カメラ22を有している。
On the other hand,
前方認識装置21は、車載カメラ22で撮像した前方の走行環境情報画像を画像処理して、例えば、自動運転における車線維持制御においては、走行車線の左右を区画する区画線を認識し、自車両1を車線中央に沿って走行させるために必要な画像情報を生成する。尚、区画線等の前方の走行環境情報を取得できるものであれば、前方認識装置21はステレオカメラに代えて、ミリ波レーダ、赤外線レーザレーダ等を採用してもよく、或いは、これらと単眼カメラとを組み合わせて採用するようにしても良い。
The
ところで、DSS_ECU11では、測位衛星からの位置情報に基づき自車両1の位置を逐次検出し、自車両1を、道路地図上に設定した目的地までの誘導路に沿って走行するように操舵制御を行う。同時に、前方認識装置21からの走行環境情報に基づいて走行車線を区画する左右区画線Ll,Lr(図4、図6参照)を認識し、その中央を走行するように車線維持制御を行う。従って、このDSS_ECU11が、本発明の自動操舵制御手段としての機能を備えている。
By the way, the
この場合、前方認識装置21による左右区画線の認識精度と測位衛星の受信精度との双方、或いは一方が低下しても、直線路は勿論のこと、曲率半径が一定の曲線路(カーブ)であれば、それが継続している限り、操舵角が一定であるため自動操舵制御を継続させることは可能である。しかし、走行車線が横方向の道路勾配(カント)を有している場合、傾斜方向に発生する横力の影響を受けて操舵制御に誤差が生じ、傾斜方向へ自車両1が少しずつ移動してしまう。
In this case, even if both the recognition accuracy of the left and right lane markings by the
そのため、DSS_ECU11は、前方認識装置21による画像認識精度と測位衛星の受信精度との一方、或いは双方が悪化した場合、自車両1の位置と進行している方位角とを推定し、カント路の走行中であっても、自車両1が目標進行路(車線中央)に沿って走行するようにEPS_ECU8に送信する操舵角を演算する。
Therefore, the
DSS_ECU11による自動操舵制御は、具体的には、図2に示す自動操舵制御ルーチンに従って実行される。このルーチンは、自車両1に搭載されている各システムが起動された後、所定演算周期毎に実行され、先ず、ステップS1で前方認識装置21からの走行環境情報を読込み、自車位置情報としての走行車線の左右を区画する左右区画線Ll,Lrを取得し、ステップS2へ進む。
Specifically, the automatic steering control by the
ステップS2では、左右区画線Ll,Lrの認識(取得)レベルを調べる。左右区画線Ll,Lrが認識されている場合は、認識レベルが良好と判定し、ステップS3へ進む。又、左右区画線Ll,Lrの少なくとも一方が、劣化或いは路面からの太陽光の反射等の影響を受けて認識できない場合は、認識(取得)レベルが低下していると判定して、ステップS5へジャンプする。 In step S2, the recognition (acquisition) level of the left and right lane markings Ll and Lr is checked. If the left and right division lines Ll and Lr are recognized, it is determined that the recognition level is good, and the process proceeds to step S3. If at least one of the left and right lane markings Ll and Lr cannot be recognized due to deterioration or reflection of sunlight from the road surface, it is determined that the recognition (acquisition) level is lowered, and step S5. Jump to.
ステップS3へ進むと、ナビ_ECU17で受信した測位衛星からの位置情報を読込む。尚、ステップS1,S3での処理が、本発明の自車位置情報取得手段に対応している。
Proceeding to step S3, the position information from the positioning satellite received by the
ステップS4では、この位置情報に基づき測位衛星から受信精度を調べて取得レベルが良好か否かを調べる。取得レベルが良好か否かは、例えば、測位衛星の捕捉数、受信強度の平均、及び位置誤差情報に基づき判定する。 In step S4, the reception accuracy is checked from the positioning satellite based on this position information to check whether the acquisition level is good or not. Whether or not the acquisition level is good is determined based on, for example, the number of captured positioning satellites, the average reception intensity, and position error information.
そして、測位衛星の捕捉数が所定値(例えば4個)以上で、受信強度の平均が予め設定した閾値以上で、且つ、前回測位した位置情報に対し、今回測位した位置情報が予め設定した許容範囲内の場合は、測位衛星からの電波受信状態は良好と判定し、ステップS5へ進む。一方、測位衛星の捕捉数が所定値未満の場合、受信強度の平均が予め設定した閾値未満の場合、或いは前回測位した位置情報に対し、今回測位した位置情報が予め設定した許容範囲からずれていると判定した場合は、測位衛星からの電波受信の取得状体が低下していると判定し、ステップS6へ分岐する。尚、上述したステップS2,S4での処理が、本発明の取得レベル判定手段に対応している。 Then, the number of captured satellites is a predetermined value (for example, 4) or more, the average reception intensity is equal to or more than a preset threshold value, and the position information measured this time is a tolerance set in advance with respect to the position information previously positioned. If it is within the range, it is determined that the radio wave reception state from the positioning satellite is good, and the process proceeds to step S5. On the other hand, when the number of captured satellites is less than a predetermined value, the average reception intensity is less than a preset threshold value, or the position information measured this time deviates from the preset allowable range with respect to the position information previously positioned. If it is determined that the presence is present, it is determined that the acquisition status of the radio wave reception from the positioning satellite is deteriorated, and the process branches to step S6. The processing in steps S2 and S4 described above corresponds to the acquisition level determination means of the present invention.
受信状態が良好と判定されてステップS5へ進むと、自車両1の位置情報に基づき道路地図データベース18に備えられている高精度道路地図データを参照して、自車位置に最も近い進行方向のノードis(図4、図6参照)に記憶されている道路方位角データを読込む。尚、図4、図6には各ノードiに格納されている道路方位角を便宜的に矢印で表している。又、この道路方位角データは、例えば真北Nを基準方位角0°としている。
When it is determined that the reception condition is good and the process proceeds to step S5, the high-precision road map data provided in the
次いで、ステップS7へ進み、前方認識装置21からの走行環境情報に基づいて認識した左右区画線Ll,Lrと、測位衛星からの位置情報に基づき算出した自車位置とノードisに記憶されている道路方位角データとに基づき、自車両1を車線中央に沿って走行させるためのヨーレート補正値を求め、ステップS11へ進む。
Next, the process proceeds to step S7, and the left and right lane markings Ll and Lr recognized based on the traveling environment information from the
一方、ステップS2,或いはステップS4からステップS6へ分岐すると、自車位置を推定する。この推定自車位置は周知の自律航法を用いて設定する。すなわち、3軸加速度センサ15で検出した横角加速度と車速センサ14で検出した自車速とに基づき推定自車位置を設定し、これを高精度道路地図データにマップマッチングさせる。尚、このステップでの処理が、本発明の自車位置推定手段に対応している。
On the other hand, when the vehicle branches from step S2 or step S4 to step S6, the position of the own vehicle is estimated. This estimated vehicle position is set using well-known autonomous navigation. That is, the estimated own vehicle position is set based on the lateral angular acceleration detected by the 3-
次いで、ステップS8へ進み、走行車線の道路方位角方向に対する自車両1のヨー角(対車線ヨー角)算出処理を実行する。この対車線ヨー角は、図3に示す対車線ヨー角算出処理サブルーチンに従って行われる。尚、このサブルーチンでの処理が、本発明の対車線ヨー角算出手段に対応している。 Next, the process proceeds to step S8, and the yaw angle (anti-lane yaw angle) calculation process of the own vehicle 1 with respect to the road azimuth angle direction of the traveling lane is executed. This anti-lane yaw angle is performed according to the anti-lane yaw angle calculation processing subroutine shown in FIG. The processing in this subroutine corresponds to the anti-lane yaw angle calculating means of the present invention.
上述したように、自車両1の走行車線が横方向に傾きがなく水平であれば、前方認識装置21による左右区間線の認識精度と測位衛星の受信精度との少なくとも一方が低下しても操舵角を一定に保つことで、自動操舵制御を継続させることは可能である。しかし、図5に示すように、走行車線が道路横勾配角(カント角)σで傾斜している場合、操舵角が一定であっても自車両1は傾斜下方向に生じる横力の影響を受けて傾斜下方向へ移動し易くなる。そのため、本サブルーチンではカント角σの影響によって自車両1に発生するヨー角(対車線ヨー角)ψを算出する。
As described above, if the traveling lane of the own vehicle 1 is horizontal without tilting in the lateral direction, steering is performed even if at least one of the recognition accuracy of the left and right section lines by the
先ず、ステップS21において、3軸加速度センサ15で検出した自車両1の車幅方向の傾斜角(ロール角)θを読込む。次いで、ステップS22へ進み、ノードisに格納されているカント角σを読込む。
First, in step S21, the inclination angle (roll angle) θ in the vehicle width direction of the own vehicle 1 detected by the 3-
その後、ステップS23で、自車両1の車線進行方向(道路方位角が示す方向)に対するヨー角(対車線ヨー角)ψを算出する。自車両1が走行車線に沿って走行している場合、図5に示すロール角θとカント角σとは同じ値を示す。しかし、図6に示すように、自車両1が傾斜下方向へ回頭している場合、このロール角θとカント角σとに差が生じる。この差が対車線ヨー角ψによって生じるため、
tanθ=tanσ・cosψ
の関係式が成り立つ。
After that, in step S23, the yaw angle (anti-lane yaw angle) ψ with respect to the lane traveling direction (direction indicated by the road azimuth) of the own vehicle 1 is calculated. When the own vehicle 1 is traveling along the traveling lane, the roll angle θ and the cant angle σ shown in FIG. 5 show the same values. However, as shown in FIG. 6, when the own vehicle 1 is turning downward in an inclination, there is a difference between the roll angle θ and the cant angle σ. Because this difference is caused by the anti-lane yaw angle ψ
tanθ = tanσ ・ cosψ
The relational expression of is established.
従って、この関係式から対車線ヨー角ψの推定値を求め、図2に示す操舵制御ルーチンのステップS9へ進む。尚、カント角が0°の平坦路ではロール角θとカント角σとに差が生じないため、対車線ヨー角ψはほぼ0°となる。 Therefore, the estimated value of the anti-lane yaw angle ψ is obtained from this relational expression, and the process proceeds to step S9 of the steering control routine shown in FIG. Since there is no difference between the roll angle θ and the cant angle σ on a flat road with a cant angle of 0 °, the yaw angle ψ with respect to the lane is approximately 0 °.
ところで、3軸加速度センサ15によってロール角θを検出しようとした場合、カーブを走行中は重力加速度に遠心力が外乱因子として加わるためロール角θの検出値に誤差が生じ易くなる。この場合、遠心力による外乱因子をノードiに格納されているカーブの曲率半径及びカント角σと車速センサ14で検出した自車速とに基づき算出し、これを3軸加速度センサ15の検出値から除去することで、正確なロール角θを求めることができる。
By the way, when the 3-
尚、連続する走行路においてカーブ曲率半径、及びカント角は大きく変化することはなく、今回読込んだノードiが自車位置から多少ずれていても、自車両1の走行車線の形状に対して、読込んだカーブの曲率半径及びカント角σが大きく乖離することはない。 The radius of curvature of the curve and the cant angle do not change significantly on the continuous running path, and even if the node i read this time deviates slightly from the position of the own vehicle, the shape of the traveling lane of the own vehicle 1 , The radius of curvature of the read curve and the cant angle σ do not deviate significantly.
又、ステップS9へ進むと、上述したステップS6で設定した推定自車位置情報に基づき、自車両1前方のノードi(図6参照)に格納されている道路方位角データを読込む。次いで、ステップS10へ進み、対車線ヨー角ψを時間微分して、自車両1の進行方向の方位角(自車方位角)を、ステップS9で読込んだノードiに格納されている道路方位角方向へ戻すためのヨーレート補正値を算出して、ステップS11へ進む。 Further, when proceeding to step S9, the road azimuth angle data stored in the node i (see FIG. 6) in front of the own vehicle 1 is read based on the estimated own vehicle position information set in step S6 described above. Next, the process proceeds to step S10, the lane yaw angle ψ is time-differentiated, and the azimuth angle of the own vehicle 1 in the traveling direction (own vehicle azimuth) is stored in the node i read in step S9. The yaw rate correction value for returning to the angular direction is calculated, and the process proceeds to step S11.
ステップS7、或いはステップS10からステップS11へ進むと、自車両1を目標進行路をトレースして走行させるための目標操舵トルクを演算する。具体的には、自車両1直近のノードis、及び、その前方のノードiに格納されている道路方位角データに基づいて、自車両1が進行すべき目標進行路(自車方位角)を設定し、この目標進行路に沿って走行させるための目標操舵角を設定する。 When the vehicle proceeds from step S7 or step S10 to step S11, the target steering torque for driving the own vehicle 1 by tracing the target traveling path is calculated. Specifically, based on the road azimuth data stored in the node is closest to the own vehicle 1 and the node i in front of the node is, the target travel path (own vehicle azimuth) on which the own vehicle 1 should travel is determined. Set and set the target steering angle for traveling along this target travel path.
そして、この目標操舵角を、上述したステップS7,或いはステップS10で算出したヨーレート補正値で補正して、新たな目標操舵角を算出した後、操舵角センサ12で検出した操舵角を新たな目標操舵角に収束させるための目標操舵トルクを演算して、ルーチンを抜ける。尚、このステップS11での処理が、本発明の目標操舵トルク演算手段に対応している。
Then, this target steering angle is corrected by the yaw rate correction value calculated in step S7 or step S10 described above to calculate a new target steering angle, and then the steering angle detected by the
この目標操舵トルクは、EPS_ECU8で読込まれる。EPS_ECU8は目標操舵トルクに対応するEPSトルクを設定し、EPSモータ7を駆動させて、自車両1の操舵制御を行う。
This target steering torque is read by EPS_ECU 8. The EPS_ECU 8 sets the EPS torque corresponding to the target steering torque, drives the
このように、本実施形態では、高精度道路地図データに格納されている自車両1直近の道路方位角を基準とした対車線ヨー角ψを求め、この対車線ヨー角ψに基づいて設定したヨーレート補正値で、自車両1を目標進行路に沿って走行させるための目標操舵角を補正するようにしたので、前方認識装置21で走行車線の左右を区画する区画線を認識することが困難となり、或いはナビ_ECU17による測位衛星からの受信精度が低下した状態で、カント角を有する走行車線を走行している場合であっても、走行車線に沿った自動操舵を継続させることが可能となり運転者の負担をより軽減させることができる。
As described above, in the present embodiment, the anti-lane yaw angle ψ based on the road direction angle closest to the own vehicle 1 stored in the high-precision road map data is obtained, and the anti-lane yaw angle ψ is set based on the anti-lane yaw angle ψ. Since the yaw rate correction value is used to correct the target steering angle for driving the own vehicle 1 along the target traveling path, it is difficult for the
尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば上述した操舵制御は自動運転に限らず車線維持制御においても適用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the above-mentioned steering control can be applied not only to automatic driving but also to lane keeping control.
1…自車両、
2…ステアリング機構、
4…ハンドル、
6…EPS装置、
7…EPSモータ、
8…EPS制御ユニット、
11…運転支援制御ユニット、
12…操舵角センサ、
13…ヨーレートセンサ、
14…車速センサ、
15…軸加速度センサ、
17…ナビ_ECU、
17a…受信アンテナ、
18…道路地図データベース、
21…前方認識装置、
22…車載カメラ、
FL,FR…前輪、
RL,RR…後輪、
i,is…ノード、
Ll,Lr…左右区画線、
θ…車幅方向の傾斜角(ロール角)、
σ…道路横勾配角(カント角)、
ψ…対車線ヨー角
1 ... own vehicle,
2 ... Steering mechanism,
4 ... Handle,
6 ... EPS device,
7 ... EPS motor,
8 ... EPS control unit,
11 ... Driving support control unit,
12 ... Steering angle sensor,
13 ... Yaw rate sensor,
14 ... Vehicle speed sensor,
15 ... Axis accelerometer,
17 ... Navi_ECU,
17a ... Receiving antenna,
18 ... Road map database,
21 ... Forward recognition device,
22 ... In-vehicle camera,
FL, FR ... Front wheels,
RL, RR ... rear wheel,
i, is ... node,
Ll, Lr ... Left and right lane markings,
θ: Tilt angle (roll angle) in the vehicle width direction,
σ… Road cross slope angle (cant angle),
ψ… Yaw angle to lane
Claims (4)
前記自車両の車幅方向の傾斜角を検出する傾斜角検出手段と、
道路方位角データ及び道路横勾配角データを含む道路地図データが記憶されている道路地図記憶手段と、
外部情報源からの情報に基づき自車位置情報を取得する自車位置情報取得手段と、
前記自車位置情報取得手段で取得した前記自車位置情報に基づき前記道路地図記憶手段に記憶されている前記道路地図データから前記道路方位角データ及び前記道路横勾配角データを読込み、前記自車両が前記道路方位角データが示す方向へ走行するように操舵制御を行う操舵制御手段とを備え、
前記操舵制御手段は、
前記自車位置情報取得手段で取得した前記自車位置情報の取得レベルが低下しているか否かを判定する取得レベル判定手段と、
前記取得レベル判定手段で取得レベルが低下していると判定した場合、自律航法により推定自車位置を設定し、該推定自車位置を前記道路地図記憶手段に記憶されている前記道路地図データにマッチングさせる自車位置推定手段と、
前記自車位置推定手段で設定した前記推定自車位置における前記道路地図データ内の前記道路横勾配角データと前記傾斜角検出手段で検出した前記車幅方向の傾斜角とに基づいて、前記道路方位角データが示す方向に対する前記自車両の対車線ヨー角を算出する対車線ヨー角算出手段と、
前記対車線ヨー角算出手段で算出した前記対車線ヨー角と前記道路方位角とに基づき目標操舵トルクを求める目標操舵トルク演算手段とを有することを特徴とする車両の操舵支援装置。 Vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed of the own vehicle and
An inclination angle detecting means for detecting the inclination angle of the own vehicle in the vehicle width direction,
A road map storage means that stores road map data including road azimuth data and road lateral slope data, and
Own vehicle position information acquisition means to acquire own vehicle position information based on information from external information sources,
The road azimuth angle data and the road lateral gradient angle data are read from the road map data stored in the road map storage means based on the own vehicle position information acquired by the own vehicle position information acquisition means, and the own vehicle. Is provided with a steering control means for steering control so as to travel in the direction indicated by the road azimuth data.
The steering control means
An acquisition level determining means for determining whether or not the acquisition level of the own vehicle position information acquired by the own vehicle position information acquisition means is lowered, and
When it is determined by the acquisition level determining means that the acquisition level has decreased, the estimated own vehicle position is set by autonomous navigation, and the estimated own vehicle position is stored in the road map data stored in the road map storage means. Vehicle position estimation means to match and
The road is based on the road lateral gradient angle data in the road map data at the estimated own vehicle position set by the own vehicle position estimating means and the inclined angle in the vehicle width direction detected by the inclined angle detecting means. An anti-lane yaw angle calculating means for calculating the anti-lane yaw angle of the own vehicle with respect to the direction indicated by the azimuth angle data, and
A vehicle steering support device comprising: a target steering torque calculation means for obtaining a target steering torque based on the anti-lane yaw angle calculated by the anti-lane yaw angle calculating means and the road azimuth.
前記自車位置情報取得手段は、前記測位衛星からの位置情報に基づき前記自車位置情報を取得し、
前記取得レベル判定手段は、前記測位衛星からの受信精度を調べて取得レベルが低下しているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両の操舵支援装置。 The external information source is a positioning satellite.
The own vehicle position information acquisition means acquires the own vehicle position information based on the position information from the positioning satellite, and obtains the own vehicle position information.
The vehicle steering support device according to claim 1, wherein the acquisition level determining means examines the reception accuracy from the positioning satellite to determine whether or not the acquisition level is lowered.
前記自車位置情報取得手段は、前記前方認識手段で取得した走行車線の左右を区画する区画線情報に基づいて前記自車位置情報を取得し、
前記取得レベル判定手段は、前記前方認識手段による前記区画線の取得レベルが低下しているか否かを判定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の操舵支援装置。 The external source is a forward recognition means
The own vehicle position information acquisition means acquires the own vehicle position information based on the lane marking information that divides the left and right sides of the traveling lane acquired by the front recognition means.
The vehicle steering support device according to claim 1 or 2, wherein the acquisition level determining means determines whether or not the acquisition level of the lane marking is lowered by the front recognition means.
tanθ=tanσ・cosψ
の関係式から求めることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車両の操舵支援装置。 The anti-lane yaw angle calculating means sets the anti-lane yaw angle ψ when the inclination angle in the vehicle width direction is θ and the road lateral gradient angle is σ.
tanθ = tanσ ・ cosψ
The vehicle steering support device according to any one of claims 1 to 3, wherein the vehicle steering support device is obtained from the relational expression of the above.
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