JP6788425B2

JP6788425B2 - 車両の走行制御装置

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Publication number: JP6788425B2
Application number: JP2016157854A
Authority: JP
Inventors: 悠一郎田村
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-08-10
Also published as: JP2018024345A

Description

本発明は、自車両が走行する目標経路を生成して該目標経路への追従走行を制御する車両の走行制御装置に関する。

従来、自動車等の車両においては、自車両の走行車線及び自車両前方の先行車両をカメラやレーダ等により検知し、先行車両との車間距離を適正距離に制御すると共に、走行車線内での自車両の位置を制御して、車線中央位置や先行車両の中心位置を軌跡とする目標経路への追従走行を制御する追従走行制御が知られている。この追従走行制御では、自車両の位置が目標経路の制御目標点に一致するように操舵角を制御し、自車両の走行軌跡が目標経路に追従して変化するように制御している。

例えば、特許文献１には、道路白線が検出できるときには、車線中心線に追従する走行制御を行い、白線が先行車両によって隠れて検出できないときには、先行車両の中心位置に追従する走行制御を行う技術が開示されている。この先行技術では、先行車両への追従走行時に、先行車両が右左折する可能性を地図情報から判断した場合には制御ゲインを弱め、また、先行車両の横変位変化から蛇行を推定して追従制御を弱めることで、自車両の不適正な挙動変化を低減するようにしている。

特開２０００−２０８９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、走行車線への追従走行と先行車両への追従走行とを切り換える際の自車両の挙動変化については考慮されていない。例えば、白線がある道路の車線中央を維持する走行制御中に、車間距離が縮まる場合や交差点等で白線が検出できなくなった場合、先行車両に制御対象が切り換わるが、このような状況で先行車両が車線の端に寄って走行していると、車線中央を走っていた自車両が急激に車線の端に寄せられるような車両挙動が生じ、ドライバに違和感を与える。

一方、一般道の右折レーン等で、本線側ではなく、右折レーン側の白線を検出した後に見失い、追従対象を先行車両に遷移させる場合には、迅速に追従対象を先行車両に移さないと、右折レーンの方向へ自車両が誘導される虞があり、ドライバの違和感が大きくなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、走行車線への追従走行制御と先行車両への追従走行制御とが切り換わる際に、ドライバの進行路に対して、乖離する方向に進む自車両の挙動変化を抑制し、ドライバに与える違和感を低減することのできる車両の走行制御装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様による車両の走行制御装置は、自車両の走行車線及び自車両前方の先行車両を認識して自車両が走行する目標経路を生成し、前記目標経路への追従走行を制御する車両の走行制御装置であって、前記目標経路への追従走行を制御する制御モードを、前記走行車線に基づく前記目標経路への追従走行を制御する車線制御モードと、前記先行車両の走行軌跡に基づく前記目標経路への追従走行を制御する先行車両制御モードとの何れかに決定して切り換える制御モード決定部と、前記制御モードが切り換えられたとき、切り換え前後の前記目標経路の形状パラメータの乖離量に基づいて、前記車線制御モードと前記先行車両制御モードとの間で遷移する遷移モードを設定する遷移モード設定部と、前記遷移モードのとき、前記遷移モード中の前記目標経路の形状パラメータを、切り換え後の前記目標経路の形状パラメータに収束するように変化させる切換処理部とを備え、前記遷移モード設定部は、前記遷移モードを、前記制御モードの切り換え前後の前記目標経路の形状パラメータの乖離量に応じて遷移時間が異なる複数のモードとして設定し、前記目標経路の形状パラメータの乖離量の大小のパターンに応じて前記複数のモードの中からモードを選択する。

本発明によれば、走行車線への追従走行制御と先行車両への追従走行制御とが切り換わる際に、ドライバの進行路に対して、乖離する方向に進む自車両の挙動変化を抑制し、ドライバに与える違和感を低減することができる。

走行制御システムの構成図車両移動量の説明図制御目標点の軌跡を示す説明図制御対象を急速に移行させるシーンの説明図制御対象を緩やかに移行させるシーンの説明図目標経路の乖離状態と遷移モードとの関係を示す説明図遷移モードＭ１の例を示す説明図遷移モードＭ２の例を示す説明図遷移モードＭ３の例を示す説明図走行制御のフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１において、符号１０は、自動車等の車両の走行制御システムであり、車両の自律的な自動運転を含む走行制御を実行する。この走行制御システム１０は、走行制御装置１００を中心として、外部環境認識装置２０、地図情報処理装置３０、エンジン制御装置４０、変速機制御装置５０、ブレーキ制御装置６０、操舵制御装置７０等が車内ネットワークを形成する通信バス１５０を介して互いに接続されて構成されている。

外部環境認識装置２０は、車載のカメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダ等の各種デバイスにより、自車両周囲の外部環境を認識する。本実施の形態においては、外部環境認識装置２０として、車載のカメラ１及び画像認識装置２による外部環境の認識を主として説明する。

カメラ１は、本実施の形態においては、同一対象物を異なる視点から撮像する２台のカメラ１ａ，１ｂで構成されるステレオカメラであり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するシャッタ同期のカメラである。これらのカメラ１ａ，１ｂは、例えば、車室内上部のフロントウィンドウ内側のルームミラー近傍に所定の基線長で配置されている。

カメラ１で撮像した左右一対の画像は、画像認識装置２で処理される。画像認識装置２は、ステレオマッチング処理により、左右画像の対応位置の画素ずれ量（視差）を求め、画素ずれ量を輝度データ等に変換して距離画像を生成する。距離画像上の点は、三角測量の原理から、自車両の車幅方向すなわち左右方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車長方向すなわち距離方向をＺ軸とする実空間上の点に座標変換され、自車両が走行する道路の白線（車線）、障害物、自車両の前方を走行する車両等が３次元的に認識される。

車線としての道路白線は、画像から白線の候補となる点群を抽出し、その候補点を結ぶ直線や曲線を算出することにより、認識することができる。例えば、画像上に設定された白線検出領域内において、水平方向（車幅方向）に設定した複数の探索ライン上で輝度が所定以上変化するエッジの検出を行って探索ライン毎に１組の白線開始点及び白線終了点を検出し、白線開始点と白線終了点との間の中間の領域を白線候補点として抽出する。

そして、単位時間当たりの車両移動量に基づく白線候補点の空間座標位置の時系列データを処理して左右の白線を近似するモデルを算出し、このモデルにより、白線を認識する。白線の近似モデルとしては、ハフ変換によって求めた直線成分を連結した近似モデルや、２次式等の曲線で近似したモデルを用いることができる。

地図情報処理装置３０は、地図データベースを備え、ＧＰＳ衛星等からの信号に基づいて自車両位置を測位し、地図データとの照合を行う。地図データベースには、車両走行の経路案内や車両の現在位置を表示するための地図データと、自動運転を含む運転支援制御を行うための高精細の地図データとが含まれている。

地図情報処理装置３０は、自車両位置の測位結果と地図データとの照合に基づく走行経路案内や交通情報を、図示しない表示装置を介してドライバに提示し、また、自車両及び先行車両が走行する道路の曲率、車線幅、路肩幅等の道路形状データや、道路方位角、道路白線種別、レーン数等の走行制御用の地図情報を出力する。

エンジン制御装置４０は、エンジン運転状態を検出する各種センサ類からの信号及び通信バス１５０を介して送信される各種制御情報に基づいて、エンジン（図示せず）の運転状態を制御する。エンジン制御装置４０は、例えば、吸入空気量、スロットル開度、エンジン水温、吸気温度、空燃比、クランク角、アクセル開度、その他の車両情報に基づき、燃料噴射制御、点火時期制御、電子制御スロットル弁の開度制御等を主要とするエンジン制御を実行する。

変速機制御装置５０は、変速位置や車速等を検出するセンサ類からの信号や通信バス１５０を介して送信される各種制御情報に基いて、自動変速機（図示せず）に供給する油圧を制御し、予め設定された変速特性に従って自動変速機を制御する。

ブレーキ制御装置６０は、例えば、ブレーキスイッチ、４輪の車輪速、ハンドル角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、４輪のブレーキ装置（図示せず）をドライバのブレーキ操作とは独立して制御する。また、ブレーキ制御装置６０は、各輪のブレーキ力に基づいて各輪のブレーキ液圧を算出して、アンチロック・ブレーキ・システムや横すべり防止制御等を行う。

操舵制御装置７０は、例えば、車速、ドライバの操舵トルク、ハンドル角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、車両の操舵系に設けた電動パワーステアリングモータ（図示せず）によるアシストトルクを制御する。また、操舵制御装置７０は、走行制御装置１００からの指示により、自車両の前方を走行する先行車両への追従走行時、先行車両の走行軌跡に追従する操舵量で電動パワーステアリングモータを駆動制御する。

次に、走行制御システム１０の中心となる走行制御装置１００について説明する。走行制御装置１００は、外部環境認識装置２０による外部環境の認識結果に基づいて、自車両の追従走行の対象となる目標経路を生成し、この目標経路に沿って走行するよう、エンジン制御装置４０、変速機制御装置５０、ブレーキ制御装置６０、及び操舵制御装置７０を介した走行制御を実行する。

詳細には、走行制御装置１００は、道路の白線が安定的に認識される場合、左右白線の中央位置を軌跡とする目標経路に追従するよう制御する。一方、道路の白線が無い或いは白線を認識できず、自車両前方に先行車両を補足している場合には、先行車両の走行軌跡に基づいて生成した目標経路に追従するよう制御する。

更に、走行制御装置１００は、先行車両が車線の端によって走行しているような状況で白線を見失った場合、先行車両に制御対象を緩やかに移行させる。また、白線を検出した後、交差点の右折レーン等で白線を見失ったような場合には、制御対象を急速に先行車両に移すことにより、右折レーン方向へ自車両が誘導されることを防止する。これにより、白線に基づく目標経路への走行制御と、先行車両に基づく目標経路への走行制御とが頻繁に入れ替わることによる車両挙動の不安定化を防止し、ドライバに与える違和感を低減することができる。

このため、走行制御装置１００は、図１中に示すように、目標経路生成部１０１、白線制御許可判断部１０２、先行車両制御許可判断部１０３、制御モード決定部１０４、遷移モード設定部１０５、切換処理部１０６、制御部１０７を備えている。更に、目標経路生成部１０１は、白線に基づく目標経路を生成する白線経路生成部１０１ａと、先行車両の走行軌跡に基づく目標経路を生成する先行車両経路生成部１０１ｂとを備えて構成されている。

目標経路生成部１０１は、白線及び先行車両が認識されている状態において、白線経路生成部１０１ａと先行車両経路生成部１０１ｂとにおいて、それぞれ、目標経路を生成する処理を並列的に実行する。白線経路生成部１０１ａで生成する目標経路と先行車両経路生成部１０１ｂで生成する目標経路とは、基本的に同様の処理によって生成される。

すなわち、白線経路生成部１０１ａは、左右の白線の中央位置を目標点として、この目標点の軌跡を目標経路とする。また、先行車両経路生成部１０１ｂは、先行車両の背面領域の幅方向の中央位置を目標点として、同様に、この目標点の軌跡を目標経路とする。

本実施の形態においては、目標点の軌跡を２次曲線で表現して目標経路を生成する例について説明する。

（ａ）白線の場合
画像上で検出された白線候補点を、それぞれ画像座標系に対して、実空間の座標系に写像する。この画像上の白線候補点は、例えば、手前側の約７〜８ｍから遠方側の１００ｍ位までの候補点であり、これらの全ての白線候補点が実空間に写像される。そして、画像上で検出できた白線候補点と、自車両の移動量に基づいて推定した過去の白線データとを合わせ、それぞれの候補点に対する近似曲線を同定する。

（ｂ）先行車両の場合
先行車両の背面中心の座標を点Ｐとして、それに対して、以下の（１）〜（４）式に基づき、時々刻々、自車両の移動量分だけ更新していき、先行車両の軌跡点群を作成する。この軌跡点群に対して、近似曲線を同定する。

具体的には、例えば、カメラ１の撮像画像の１フレーム当たりの自車両の移動量に基づいてフレーム毎の目標となる候補点Ｐを求め、この候補点Ｐの点群を近似する曲線を目標経路として算出する。詳細には、図２に示す関係から、自車両ＣＲの車速Ｖと、自車両ＣＲのヨーレートから求まるヨー角θとに基づき、フレームレートΔｔ（撮像画像が１フレーム更新されるまでの時間）での自車両ＣＲ’への移動量Δｘ，Δｚを、以下の（１）式及び（２）式を用いて計算する。
Δｘ＝Ｖ・Δｔ・ｓｉｎθ …（１）
Δｚ＝Ｖ・Δｔ・ｃｏｓθ …（２）

次に、以下の（３）式及び（４）式に示すように、前フレーム以前に検出した車両固定座標系（Ｘ,Ｚ）における候補点Ｐold(Ｘold,Ｚold)に対し、自車両の移動量Δｘ，Δｚを減算した後、現在のフレームにおける車両固定座標系（Ｘ',Ｚ'）への座標変換を行うことにより、現在のフレームにおける候補点Ｐpre(Ｘpre,Ｚpre)の座標を計算する。
Ｘpre＝(Ｘold-Δｘ)・ｃｏｓθ−(Ｚold-Δｚ)・ｓｉｎθ …（３）
Ｚpre＝(Ｘold-Δｘ)・ｓｉｎθ＋(Ｚold-Δｚ)・ｃｏｓθ …（４）

そして、これらの候補点の点群に対して、例えば最小二乗法を適用することにより、以下の（５）式に示すように、候補点の軌跡を２次曲線で表現した経路ＰＨを求め、この経路ＰＨを目標経路とする（図３参照）。（５）式において、係数Ａ，Ｂ，Ｃは目標経路を構成する経路成分を表し、係数Ａは目標経路の曲率成分、係数Ｂは自車両に対する目標経路のヨー角成分（自車両の前後方向軸と目標経路（接線）との間の角度成分）、係数Ｃは自車両に対する目標経路の横方向の位置成分（横位置成分）を示している。
Ｘ＝Ａ・Ｚ²＋Ｂ・Ｚ＋Ｃ …（５）

尚、白線による目標経路は、左右の白線の候補点の中央位置を目標点として、この中央の目標点から上記（５）式を算出するようにしても良いが、より正確には、左右の白線のそれぞれについて（５）式の曲線を算出し、左右の曲線から求められる中央位置の軌跡を目標経路とする。

白線制御許可判断部１０２は、白線情報のみで走行制御を行う場合の信頼性及び安定性を評価する。そして、信頼性及び安定性が所定の条件を満たしていると判断した場合、白線情報に基づく走行制御の実行を許可する白線制御許可フラグＦＬＧｗをＯＮにする。

白線情報による走行制御の信頼性及び安定性は、以下の（Ｊ1），（Ｊ2）の条件によって評価し、これらの条件を全て満足する場合、白線情報のみで安定的且つ信頼性高く走行制御を実行可能であると判断して、白線制御許可フラグＦＬＧｗをＯＮ（ＦＬＧｗ＝１）にする。

（Ｊ1）白線の長さ
外部環境認識装置２０によって得られる白線の長さを評価する。白線の長さが閾値以上（例えば、２０ｍ以上）である場合、白線の断続やロストによる不安定な制御状態を招くことなく走行制御を実行可能であると判断する。

（Ｊ2）車線形状を表す形状パラメータの時間変化
白線による車線の形状パラメータの時間変化、すなわち、（５）式の係数Ａによって表される白線の曲率成分、係数Ｂによって表される白線の自車両に対するヨー角成分、係数Ｃによって表される白線の自車両に対する横位置成分の時間変化を評価する。各パラメータの時間変化が閾値以下で滑らかに変化している場合、右折レーン等の白線形状が急激に変化するシーンを除外して走行制御を実行可能と判断する。

先行車両制御許可判断部１０３は、先行車両情報のみで走行制御を行う場合の信頼性及び安定性を評価し、信頼性及び安定性が所定の条件を満たしていると判断した場合、先行車両情報に基づく走行制御の実行を許可する先行車両制御許可フラグＦＬＧｃをＯＮにする。

先行車両情報による走行制御の信頼性、安定性は、以下の（Ｊ3）〜（Ｊ5）の条件によって評価し、これらの条件を全て満足する場合、先行車両情報のみで安定的且つ信頼性高く走行制御を実行可能であると判断して、先行車両制御許可フラグＦＬＧｃをＯＮ（ＦＬＧｃ＝１）にする。

（Ｊ3）先行車両の軌跡の曲率
先行車両情報に基づく目標経路の曲率、すなわち、（５）式の係数Ａによって表される先行車両の軌跡の曲率を評価する。先行車両の軌跡の曲率が所定の範囲内に収まっている場合、左折や右折等を除外して走行制御を実行可能と判断する。

（Ｊ4）先行車両の軌跡の横位置
先行車両情報に基づく目標経路の横位置、すなわち、（５）式の係数Ｃによって表される先行車両の軌跡の自車両に対する横位置を評価する。先行車両の自車両に対する横位置が所定の範囲内に収まっている場合、安定的に走行制御を実行可能と判断する。

（Ｊ5）先行車両の方向指示器
先行車両の方向指示器の点灯の有無を確認する。先行車両が方向指示器を点灯してしいない場合には、右左折や車線変更等の進路変更動作を除外して安定的に走行制御を実行可能と判断する。

制御モード決定部１０４は、白線制御許可フラグＦＬＧｗ及び先行車両制御許可フラグＦＬＧｃを参照して、以下の（Ｊ6）〜（Ｊ8）に示す条件により、走行制御の制御モードを決定する。

（Ｊ6）ＦＬＧｗ＝１
白線制御許可フラグＦＬＧｗがＯＮ（ＦＬＧｗ＝１）の場合、先行車両制御許可フラグＦＬＧｃの状態に拘わらず、走行制御の制御形態を、白線情報に基づく目標経路への追従走行の制御モード（白線制御モード）に決定する。

（Ｊ7）ＦＬＧｗ＝０、ＦＬＧｃ＝１
白線制御許可フラグＦＬＧｗがＯＦＦ（ＦＬＧｗ＝０）で、先行車両制御許可フラグＦＬＧｃがＯＮ（ＦＬＧｃ＝１）の場合、走行制御の制御形態を、先行車両情報に基づく目標経路への追従走行の制御モード（先行車両制御モード）に決定する。

（Ｊ8）ＦＬＧｗ＝０、ＦＬＧｃ＝０
この場合には、何らかの原因で白線及び先行車両を認識できない状態であると考えられるため、本制御システムをＯＦＦとする。

遷移モード設定部１０５は、制御モード決定部１０４で決定された制御モードが切り換わった場合、切り換え前後の目標経路の形状パラメータの乖離状態に応じて、予め設定した複数の遷移モードの中から適切な遷移モードを選択し、白線制御モードと先行車両制御モードとの間の切り換わりの遷移時間を最適化する。尚、以下では、白線制御モードから先行車両制御モードへ遷移する場合を主として説明するが、先行車両制御モードから白線制御モードに遷移する場合も同様である。

道路交通環境を包括的に見た場合、白線情報に基づく目標経路の曲率と先行車両情報に基づく目標経路の曲率とが乖離し、且つ白線に基づく制御が不許可（ＦＬＧｗ＝０）となるような場合は、右折レーン等の部分的な白線や交差点の路面模様を検出するシーンが殆どを占めている。このようなシーンでは、白線から先行車両への制御に必要な制御量を急激に変化させる必要がある。

例えば、図４に示すように、自車両ＣＲが白線Ｌｗによる経路で走行中に交差点が現れ、右折レーンＬｗｒを検出したシーンでは、それまでの白線の曲率成分Ａｗと先行車両の軌跡の曲率成分Ａｃとが大きく乖離する。このようなシーンでは、右折レーンＬｗｒ側への逸脱を防止するため、白線Ｌｗから先行車両ＣＲ１に制御対象を急速に移行させる必要がある。

一方、白線の形状と先行車両の軌跡の形状とが所定時間継続して略平行な形状を維持している場合には、先行車両が白線の中央位置に対して偏走していると考えることができる。例えば、図５に示すように、自車両ＣＲが白線Ｌｗの中央位置Ｏを目標として走行しており、先行車両ＣＲ１が白線Ｌｗの中央位置Ｏからオフセット量λだけずれて走行している場合、先行車両ＣＲ１の軌跡は、白線Ｌｗの形状と略平行な形状となる。

このような状態で、白線Ｌｗをロストする等して白線への追従制御が不許可となった場合、走行制御の目標点を急激に先行車両ＣＲ１に近づけると、ドライバに大きな違和感を与えることになる。従って、このようなシーンでは、白線情報に基づく目標経路から先行車両情報に基づく目標経路に時間をかけて緩やかに遷移させることが望ましい。

このため、遷移モード設定部１０５は、白線制御モードと先行車両制御モードとの間の遷移時間が異なる複数の遷移モードを備え、複数の遷移モードの中から、シーンに応じた適切なモードを選択する。本実施の形態においては、遷移モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３の３つの遷移モードの中から１つのモードを選択する。

遷移モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、遷移モードＭ２を標準のモードとして、この遷移モードＭ２の遷移時間Ｔ２（例えば、２ｓｅｃ）に対して、遷移モードＭ１は短めの遷移時間Ｔ１（例えば、１ｓｅｃ）を有するモード、遷移モードＭ３は長めの遷移時間Ｔ３（例えば、４ｓｅｃ）を有するモードとして設定されている。

また、目標経路の形状パラメータの乖離状態は、白線に基づく目標経路の曲率成分Ａｗと先行車両の軌跡に基づく目標経路の曲率成分Ａｃとの差、白線に基づく目標経路のヨー角成分Ｂｗと先行車両の軌跡に基づく目標経路のヨー角成分Ｂｃとの差、白線に基づく目標経路の横位置成分Ｃｗと先行車両の軌跡に基づく目標経路の横位置成分Ｃｃとの差によって評価する。

各形状パラメータの間の乖離量は、制御モードが切り換わったときの瞬時値の差でも良く、又は過去の所定時間（数秒間）の平均値でも良い。特に、横位置成分Ｃｗ，Ｃｃの差に関しては、比較的長いスパン（数秒〜数十秒）で乖離量を判定することが望ましい。本実施の形態においては、それぞれの乖離量に対して所定の閾値を設け、「大」，「小」の２段階で乖離量の大きさを判定する。

図６は、目標経路の形状パラメータの乖離量（Ａｗ−Ａｃ），（Ｂｗ−Ｂｃ），（Ｃｗ−Ｃｃ）の「大」，「小」のパターンを、１〜８に分類したときの遷移モードとの対応関係を示している。ここでは、曲率成分の乖離量（Ａｗ−Ａｃ）の大小に拘わらず、ヨー角成分の乖離量（Ｂｗ−Ｂｃ）と横位置成分の乖離量（Ｃｗ−Ｃｃ）とが共に「大」であるパターン１，４に対して、標準の遷移モードＭ２が対応するように設定されている。

これに対して、曲率成分の乖離量（Ａｗ−Ａｃ）が「大」でヨー角成分の乖離量（Ｂｗ−Ｂｃ）と横位置成分の乖離量（Ｃｗ−Ｃｃ）との少なくとも一方が「小」であるパターン２，３，５、及び、曲率成分の乖離量（Ａｗ−Ａｃ）と横位置成分の乖離量（Ｃｗ−Ｃｃ）とが「小」であっても、ヨー角成分の乖離量（Ｂｗ−Ｂｃ）が「大」であるパターン７では、制御対象を迅速に移す必要があると想定されるため、遷移モードは標準よりも遷移時間が短い遷移モードＭ１となる。また、曲率成分の乖離量（Ａｗ−Ａｃ）とヨー角成分の乖離量（Ｂｗ−Ｂｃ）とが共に「小」のパターン６，８では、白線の形状と先行車両の軌跡の形状とが略平行であると想定されるため、遷移モードは標準よりも遷移時間が長い遷移モードＭ３となる。

切換処理部１０６は、制御モード決定部１０４で決定された制御モードに応じて目標経路のパラメータを制御部１０７に出力する。すなわち、白線制御許可フラグＦＬＧｗがＯＮで白線制御モードである場合、白線に基づく目標経路の形状パラメータを制御部１０７に出力し、先行車両制御許可フラグＦＬＧｃがＯＮで先行車両制御モードである場合には、先行車両に基づく目標経路の形状パラメータを制御部１０７に出力する。

また、切換処理部１０６は、白線制御モードから先行車両制御モードに切り換わる場合、或いは、先行車両制御モードから白線制御モードに切り換わる場合、以下の（６）〜（８）式に示すように、遷移モード中の目標経路の形状パラメータＡs．Ｂs，Ｃsを、切り換え後の制御モードの目標経路の形状パラメータＡ_target，Ｂ_target，Ｃ_targetに切り換わり前後の形状パラメータの乖離量に応じたオフセット分を加算した値とする。オフセット分は、遷移モードによって定められた遷移時間が経過した後に０となるゲインＧa,Ｇb,Ｇcにより時間経過と共に減少するように変化し、最終的に遷移モード中の形状パラメータＡs．Ｂs，Ｃsが、切り換わり先の形状パラメータＡ_target，Ｂ_target，Ｃ_targetに収束する。

Ａs＝Ａ_target＋Ｇa・(Ａ_target_off−Ａ_target_on) …（６）
Ｂs＝Ｂ_target＋Ｇb・(Ｂ_target_off−Ｂ_target_on) …（７）
Ｃs＝Ｃ_target＋Ｇc・(Ｃ_target_off−Ｃ_target_on) …（８）
ここで、
Ａ_target：切り換え後の目標経路の曲率成分
Ａ_target_off：切り換え前にＯＦＦであった目標経路の最後の曲率成分
Ａ_target_on：切り換え前にＯＮであった目標経路の最後の曲率成分
Ｂ_target：切り換え後の目標経路のヨー角成分
Ｂ_target_off：切り換え前にＯＦＦであった目標経路の最後のヨー角成分
Ｂ_target_on：切り換え前にＯＮであった目標経路の最後のヨー角成分
Ｃ_target：切り換え後の目標経路の横位置成分
Ｃ_target_off：切り換え前にＯＦＦであった目標経路の最後の横位置成分
Ｃ_target_on：切り換え前にＯＮであった目標経路の最後の横位置成分
Ｇa,Ｇb,Ｇc：オフセット分を反映する割合で、切り換え時を１００％として遷移モードで定まる経過時間後に０になるゲイン

例えば、白線制御モードから先行車両制御モードに切り換わる場合、遷移モードＭ１では、図７に示すように、白線制御モードでの目標経路の曲率成分Ａｗ、ヨー角成分Ｂｗ、横位置成分Ｃｗが、それぞれ、ゲインＧa，Ｇb，Ｇcによって急速に変化し、遷移時間Ｔ１（例えば、１ｓｅｃ）で先行車両制御モードの曲率成分Ａｃ、ヨー角成分Ｂｃ、横位置成分Ｃｃに収束する。

また、図８に示すように、遷移モードＭ２では、白線制御モードでの目標経路の曲率成分Ａｗ、ヨー角成分Ｂｗ、横位置成分Ｃｗが、それぞれ、ゲインＧa，Ｇb，Ｇcによって変化し、遷移時間Ｔ１よりも長い遷移時間Ｔ２（例えば、２ｓｅｃ）で先行車両制御モードの曲率成分Ａｃ、ヨー角成分Ｂｃ、横位置成分Ｃｃに収束する。

更に、遷移モードＭ３では、図９に示すように、白線制御モードでの目標経路の曲率成分Ａｗ、ヨー角成分Ｂｗ、横位置成分Ｃｗが、それぞれ、ゲインＧa，Ｇb，Ｇcにより、遷移時間Ｔ３（例えば、４ｓｅｃ）で緩やかに変化し、最終的に先行車両制御モードの曲率成分Ａｃ、ヨー角成分Ｂｃ、横位置成分Ｃｃに収束する。

制御部１０７は、自車両の車幅方向の中心位置が目標経路上の目標点に一致するように、操舵制御装置７０を介して現在の操舵角を修正し、目標経路への追従走行を制御する。制御目標点への操舵制御は、現在の操舵角で進行したときの所定距離における自車両の推定横位置と目標点との偏差δ（図２参照）対するフィードバック制御、目標経路と自車両との相対ヨー角に対するフィードバック制御、目標経路の曲率変化に対するフィードフォワード制御を主として実行される。

尚、所定の距離における自車両の推定横位置は、操舵角、車速、車両固有のスタビリティファクタ、ホイールベース、ステアリングギヤレシオ等から算出することができ、また、センサによって検出した自車両のヨーレートを用いて算出することも可能である。

例えば、以下の（９）式に示すように、目標経路の曲率成分Ａに対するフィードフォーワード制御の操舵制御量と、目標経路のヨー角成分Ｂに基づく目標経路と自車両との相対ヨー角θyに対するフィードバック制御の操舵制御量と、目標経路の横位置成分Ｃに基づく自車両の推定横位置と目標点との偏差δに対するフィーバック制御の操舵制御量とを加えて目標操舵角αrefを算出し、操舵制御装置７０に出力する。
αref＝Ｇff・Ａ＋Ｇy・θy＋Ｇf・δ…（９）
ここで、Ｇff：目標経路の曲率成分Ａに対するフィードフォワードゲイン
Ｇy ：目標経路と自車両との相対ヨー角θｙに対するフィードバックゲイン
Ｇf ：現在の操舵角で進行したときの自車両と目標経路との横位置の偏差δに対するフィードバックゲイン

操舵制御装置７０は、目標操舵角αrefと実舵角との偏差に基づいて目標操舵トルクを演算し、電動パワーステアリングモータを制御する。この目標トルクへの制御は、具体的には、電動パワーステアリングモータの電流制御として実行され、例えば、ＰＩＤ制御による駆動電流によって電動パワーステアリングモータが駆動される。

次に、走行制御装置１００における走行制御のプログラム処理について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。

この走行制御では、最初のステップＳ１において、道路の白線及び自車両前方の先行車両を認識できているか否かを調べる。白線及び先行車両を認識できている場合には、ステップＳ２へ進み、白線制御許可フラグＦＬＧｗ及び先行車両制御許可フラグＦＬＧｃを参照して、現在の制御状態が白線制御モードから先行車両制御モードへ或いは先行車両制御モードから白線制御モードへ切り換える状態か否かを調べる。

ステップＳ２において、現在の制御状態が制御モードを切り換える状態でない場合には、ステップＳ３へ進み、現在の制御モードが白線制御モードか否かを調べる。そして、白線制御モードである場合には、ステップＳ４で白線情報に基づく目標経路に追従走行するための追従走行制御を実行し、白線制御モードでなく先行車両制御モードである場合には、ステップＳ５で先行車両情報に基づく目標経路に追従走行するための追従走行制御を実行する。

一方、ステップＳ２において、現在の制御状態が制御モードを切り換える状態である場合には、ステップＳ２からステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、切り換え前の制御モードにおける目標経路の最後の形状パラメータと、切り換え後の制御モードにおける目標経路の形状パラメータとの間の乖離量（曲率成分の差、ヨー角成分の差、横位置成分の差）を算出する。

次に、ステップＳ６からステップＳ７へ進み、形状パラメータの乖離量を閾値と比較して、それぞれを「大」、「小」に分類し、この乖離量の「大」、「小」のパターンから制御モードを移行させる際の遷移モードを設定する。本実施の形態においては、乖離量の「大」、「小」のパターンに基づいて、遷移モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３の中から何れかのモードを選択する。

そして、ステップＳ８で、遷移モード中の目標経路の形状パラメータを変化させて最終的に切り換え後の目標経路の形状パラメータに収束させる切り換え処理を行う。このとき、遷移モード中の形状パラメータは、切り換え後の形状パラメータに切り換え前後の乖離量に応じたオフセット分を加算した値とされ、遷移モードによって定められた遷移時間が経過した後に、オフセット分が０とされる。

このように本実施の形態においては、目標経路への追従走行を制御する制御モードが切り換えられる場合、切り換え前後の目標経路の形状パラメータの乖離量に基づいて遷移モードを設定し、この遷移モード中の目標経路の形状パラメータを、切り換え後の制御モードの目標経路の形状パラメータに収束するように変化させる。これにより、走行車線への追従走行制御と先行車両への追従走行制御とが切り換わる際に、ドライバの進行路に対して、乖離する方向に進む自車両の挙動変化を抑制することができ、ドライバに与える違和感を低減することができる。

１０走行制御システム
２０外部環境認識装置
１００走行制御装置
１０１目標経路生成部
１０１ａ白線経路生成部
１０１ｂ先行車両経路生成部
１０２白線制御許可判断部
１０３先行車両制御許可判断部
１０４制御モード決定部
１０５遷移モード設定部
１０６切換処理部
１０７制御部
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３遷移モード
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３遷移時間

Claims

自車両の走行車線及び自車両前方の先行車両を認識して自車両が走行する目標経路を生成し、前記目標経路への追従走行を制御する車両の走行制御装置であって、
前記目標経路への追従走行を制御する制御モードを、前記走行車線に基づく前記目標経路への追従走行を制御する車線制御モードと、前記先行車両の走行軌跡に基づく前記目標経路への追従走行を制御する先行車両制御モードとの何れかに決定して切り換える制御モード決定部と、
前記制御モードが切り換えられたとき、切り換え前後の前記目標経路の形状パラメータの乖離量に基づいて、前記車線制御モードと前記先行車両制御モードとの間で遷移する遷移モードを設定する遷移モード設定部と、
前記遷移モードのとき、前記遷移モード中の前記目標経路の形状パラメータを、切り換え後の前記目標経路の形状パラメータに収束するように変化させる切換処理部と
を備え、
前記遷移モード設定部は、前記遷移モードを、前記制御モードの切り換え前後の前記目標経路の形状パラメータの乖離量に応じて遷移時間が異なる複数のモードとして設定し、前記目標経路の形状パラメータの乖離量の大小のパターンに応じて前記複数のモードの中からモードを選択する
ことを特徴とする車両の走行制御装置。
前記目標経路の形状パラメータを、前記目標経路の曲率成分と、自車両と前記目標経路との間の角度成分と、自車両と前記目標経路との間の横方向の位置成分とにより構成することを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。
前記制御モード決定部は、前記車線制御モードが許可されている場合、前記先行車両制御モードの許可状態に拘わらず前記制御モードを前記車線制御モードに決定し、前記車線制御モードが不許可の場合、前記先行車両制御モードが許可されている条件下で前記制御モードを前記先行車両制御モードに決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の走行制御装置。
前記切換処理部は、切り換え前後の前記目標経路の形状パラメータの乖離量を反映するゲインにより、前記遷移モード中の前記目標経路の形状パラメータを変化させることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車両の走行制御装置。