JP6898629B2

JP6898629B2 - 車両の走行制御装置

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Publication number: JP6898629B2
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Inventors: 悠一郎田村
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Publication date: 2021-07-07
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Description

本発明は、自車両が追従走行する目標経路を生成し、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、車両が走行する実環境には、運転スキルの異なるドライバが混在し、先行車両に追従して走行する場合、先行車両が左右に蛇行するような状況となる場合があり、自車両も蛇行する制御となる虞がある。

例えば、トラック等のドライバであれは、広い車幅の車両を車線の中に適確におさめるように蛇行なく運転する場合が多いが、一方、軽自動車等の車幅の狭い車両では、車線に対して車幅が余裕があることや、運転スキルが必ずしも高くないドライバが運転する場合があることから、車線内で蛇行する傾向が少なくない。このような状況では、自車両も蛇行する制御となってしまう。

また、実走行環境においては、白線に追従して走行している状態で、白線を安定的に認識できなくなるような状況になる場合がある。例えば、渋滞等で先行車両と自車両との車間距離が短くなると、白線の形状が安定せず、白線の認識が不安定になって、安定した制御が困難となる場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車両の蛇行の影響や走行車線の認識不安定による影響を低減して安定した追従走行制御を実現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、自車両が走行する目標経路を生成し、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であって、自車両が走行する走行車線の軌跡と、自車両の前方を走行する先行車両の軌跡と、自車両或いは前記先行車両と並行して走行する並走車両の軌跡とのうちの少なくとも２つの軌跡を検出する軌跡検出部と、前記軌跡検出部で検出した各軌跡の経路成分を、各軌跡毎に重みを付けして統合し、統合した統合経路を前記目標経路として出力する経路出力部とを備え、前記軌跡の経路成分を、前記軌跡の曲率成分と、自車両と前記軌跡との間の角度成分と、自車両と前記軌跡との間の横方向の横位置成分とにより構成し、前記曲率成分と前記角度成分とを統合対象として、前記横位置成分は統合対象としない。
本発明の他の態様による車両の走行制御装置は、自車両が走行する目標経路を生成し、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であって、自車両が走行する走行車線の軌跡と、自車両の前方を走行する先行車両の軌跡と、自車両或いは前記先行車両と並行して走行する並走車両の軌跡とのうちの少なくとも２つの軌跡を検出する軌跡検出部と、前記軌跡検出部で検出した各軌跡の経路成分を、各軌跡毎に重みを付けして統合し、統合した統合経路を前記目標経路として出力する経路出力部とを備え、前記重みは、前記軌跡を近似した点列の近似曲線と観測値との誤差に基づいて設定される。

本発明によれば、先行車両の蛇行の影響や走行車線の認識不安定による影響を低減して安定した追従走行制御を実現することができる。

本発明の実施の第１形態に係り、走行制御システムの構成図同上、車両移動量の説明図同上、目標点の軌跡を示す説明図同上、先行車両及び並走車両の軌跡を示す説明図同上、軌跡に対する近似誤差を示す説明図同上、追従走行制御のフローチャート本発明の実施の第２形態に係り、追従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。先ず、本発明の実施の第１形態について説明する。

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く目標経路に追従するよう制御する。

この場合、先行車両への追従走行制御では、先行車両が蛇行すると、自車両も蛇行する可能性が高くなる。従って、走行制御装置１００は、先行車両と並行して走行する車両（並走車両）を検出し、この並走車両の情報を併用して先行車両への追従走行を制御することにより、先行車両の蛇行の影響を低減して安定した追従走行制御を実現する。このため、走行制御装置１００は、図１中に示すように、軌跡検出部１０１、先行車両登録部１０２、並走車両登録部１０３、経路出力部１０４、制御部１０５を備えている。

尚、本実施の形態においては、並走車両の情報を取り込んで先行車両への追従走行制御を行う例について説明するが、白線への追従走行制御において白線の認識が不安定の場合に、白線情報と並走車両の情報と合わせて追従走行制御を行うことで、同様に、安定した追従走行制御を実現することができる。

軌跡検出部１０１は、走行車線としての道路の白線、自車両前方の先行車両、並走車両に目標点を設定し、各目標点の軌跡をそれぞれ検出する。例えば、白線に対する目標点を左右の白線の中央位置に設定し、先行車両や並走車両に対する目標点を先行車両や並走車両の背面領域の幅方向の中央位置に設定し、それぞれの目標点が移動する軌跡を検出する。本実施の形態においては、目標点の軌跡を２次曲線で近似して検出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目標点として、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ことで、走行車線としての白線の軌跡を検出する。

（ｂ）先行車両、並走車両の場合
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、並走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ことで、先行車両の走行軌跡、並走車両の走行軌跡を検出する。

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に目標となる候補点Ｐを求め、この候補点Ｐの点群を近似する曲線を、目標点の軌跡として算出する。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を求める（図３参照）。（５）式において、係数Ａ，Ｂ，Ｃは経路を構成する成分を表し、係数Ａは経路の曲率成分、係数Ｂは自車両に対する経路のヨー角成分（自車両の前後方向軸と経路（接線）との間の角度成分）、係数Ｃは自車両に対する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）

（５）式を白線に適用した軌跡は、曲率成分Ａ１、ヨー角成分Ｂ１、横位置成分Ｃ１を有する以下の（５−１）式の曲線で示すことができる。また、（５）式を先行車両に適用した軌跡は、曲率成分Ａ２、ヨー角成分Ｂ２、横位置成分Ｃ２を有する以下の（５−２）式の曲線で示することができる。更に、（５）式を並走車両に適用した軌跡は、曲率成分Ａ３、ヨー角成分Ｂ３、横位置成分Ｃ３を有する以下の（５−３）式の曲線で示すことができる。
Ｘ＝Ａ１・Ｚ²＋Ｂ１・Ｚ＋Ｃ１ …（５−１）
Ｘ＝Ａ２・Ｚ²＋Ｂ２・Ｚ＋Ｃ２ …（５−２）
Ｘ＝Ａ３・Ｚ²＋Ｂ３・Ｚ＋Ｃ３ …（５−３）

尚、白線による経路は、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経路とする。

先行車両登録部１０２は、自車両と同じ経路をたどる車両であって、追従制御可能な動作をしている車両か否かを、以下の（Ｅ１−１）〜（Ｅ１−３）に示す条件で評価する。そして、（Ｅ１−１）〜（Ｅ１−３）の条件を全て満たす車両を追従対象の先行車両として登録し、追従走行制御の作動を許可する。逆に、（Ｅ１−１）〜（Ｅ１−３）の条件を満たさなくなった場合には、その時点で先行車両登録をＯＦＦとする。

（Ｅ１−１）車両の軌跡の曲率が所定の範囲内に収まっている。
評価対象の車両の軌跡の曲率が道路の曲率等に対して設定範囲内にある場合、自車両と同じ車線内を走行している追従対象の候補とし、設定範囲を超えている場合には、車線から逸脱するような動作をしているものとして先行車両登録をＯＦＦし、追従対象から外す。

（Ｅ１−２）車両の軌跡に対する横位置が所定の範囲内に治まっている。
評価対象の車両の点列の最小二乗法で近似した軌跡に対する横位置の観測値が設定範囲内にあり、観測値のばらつきが大きくない場合には、追従対象の候補とし、横位置の観測値が設定範囲を超えている場合、該当車両が大きく蛇行したり、車線変更しようとしているものとして先行車両登録をＯＦＦし、追従対象から外す。

（Ｅ１−３）車両が方向指示器を作動させていない。
評価対象の車両が方向指示器を作動させていないことを追従対象の候補の条件として、方向指示器を作動させているときには、車線変更等で現在の車線から逸脱するものとして先行車両登録をＯＦＦし、追従対象から外す。

並走車両登録部１０３は、先行車両として登録した車両に並走して走行する車両を選定して、並走車両として登録する。並走車両を選定するにあたり、先行車両と異なる方向へ進むことが予測される車両は追従制御の情報を取得する車両としては適切ではない。そこで、以下の（Ｅ２−１）〜（Ｅ２−３）の条件で評価し、これらの条件を全て満たす車両のみを並走車両として、並走車両登録をＯＮにする。逆に、（Ｅ２−１）〜（Ｅ２−３）の条件を満たさなくなった時点で、並走車両登録をＯＦＦとする。

（Ｅ２−１）車両の軌跡の曲率が所定の範囲内に収まっている。
評価対象の車両の軌跡の曲率が車線の曲率等に対して設定範囲内にある場合は、先行車両と同じ方向に進むものとして並走車両の候補とし、設定範囲を超えている場合、先行車両と異なる方向に進む可能性があるとして、並走車両の候補から外す。

（Ｅ２−２）先行車両の軌跡と評価対象の車両の軌跡とが平行である。
図４に示すように、先行車両ＣＲ２の軌跡ＰＨ２と並走車両の評価を行う車両ＣＲ３の軌跡ＰＨ３との横位置のオフセット（Ｘ座標値の偏差）を、自車両ＣＲに近い距離と遠方の距離との２点で算出する。そして、近距離の横位置オフセットｄと遠距離の横位置オフセットｄ１との差の絶対値｜ｄ１−ｄ｜が所定の閾値以内である場合、該当車両ＣＲ３は、先行車両ＣＲ２と平行に進行しているとものとして並走車両の候補とし、閾値を超えている場合、該当車両ＣＲ３は先行車両ＣＲ２とは異なる方向に進む可能性があるとして、並走車両の候補から外す。

（Ｅ２−３）車両が方向指示器を作動させていない。
評価対象の車両が方向指示器を作動させていないことを並走車両の候補の条件として、方向指示器を作動させているときには、車線変更等で現在の車線から逸脱するものとして、並走車両の候補から外す。

経路出力部１０４は、白線を安定的に認識可能な場合、（５−１）式で示す軌跡を目標経路として、この白線に基づく目標経路の経路データを制御部１０５に出力する。一方、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として登録された車両はあるが並走車両として登録された車両はない場合には、（５−２）式で示す軌跡を目標経路として、この先行車両に基づく目標経路の経路データを制御部１０５に出力する。

また、自車両前方に先行車両として登録された車両があり、且つ並走車両として登録された車両がある場合には、（５−２）式で示す先行車両の軌跡の経路成分と、（５−３）式で示す並走車両の軌跡の経路成分とを重み付けて統合し、先行車両の軌跡と並走車両の軌跡を統合した統合経路を目標経路として、この統合経路の経路データを制御部１０５に出力する。

具体的には、以下の（６）〜（８）式に示すように、先行車両の軌跡の曲率成分Ａ２と並走車両の軌跡の曲率成分Ａ３とを重みＷ２，Ｗ３で加重平均した値、先行車両の軌跡のヨー角成分Ｂ２と並走車両の軌跡のヨー角成分Ｂ３とを重みＷ２，Ｗ３で加重平均した値、先行車両の軌跡の横位置成分Ｃ２を、それぞれ、曲率成分Ａｉ、ヨー角成分Ｂｉ、横位置成分Ｃｉとして、（９）式で示す統合経路を生成し、その経路データを出力する。
Ａｉ＝Ｗ２・Ａ２＋Ｗ３・Ａ３ …（６）
Ｂｉ＝Ｗ２・Ｂ２＋Ｗ３・Ｂ３ …（７）
Ｃｉ＝Ｃ２ …（８）
Ｘ＝Ａｉ・Ｚ²＋Ｂｉ・Ｚ＋Ｃｉ …（９）

尚、以上の統合経路においては、先行車両が走った位置を蛇行せず追従するため、先行車両の曲率成分Ａ２及びヨー角成分Ｂ２に対して、並走車両の曲率成分Ａ３及びヨー角成分Ｂ３を統合対象として情報を加算するが、先行車両車の横位置成分Ｃ２に並走車両の情報を加えると、自車両の走行位置そのものが変わってしまい、先行車両の経路から外れる虞がある。

このため、本実施の形態においては、統合経路の横位置成分Ｃｉについては、先行車両の横位置成分Ｃ２に対して並走車両の横位置成分Ｃ３は統合対象とせず、Ｃｉ＝Ｃ２とする。換言すれば、統合経路の横位置成分Ｃｉに関しては、先行車両の横位置成分Ｃ２の重みを１００％として、並走車両の横位置成分Ｃ３の重みを０％とする。

（６），（７）式における重みＷ２，Ｗ３は、重みＷ２が先行車両の軌跡の重み、重みＷ３が並走車両の軌跡の重みであり、先行車両と並走車両との双方に対して、どれだけの重みをおいて統合経路を生成するかを決定するものとなる。この場合、先行車両と並走車両との双方に関して蛇行が認められる場合には、それぞれの軌跡を点列の２次の最小二乗近似で求めた場合の近似誤差が大きくなる傾向がある。

従って、図５に示すように、点列の２次の最小二乗近似で求めた軌跡ＰＨの個々の観測値Ｐｔに対する近似誤差Ｅｎを先行車両と並行車両でそれぞれ積算し、設定期間におけるそれぞれの積算値を平均する。そして、以下の（１０）、（１１）式に示すように、先行車両車の軌跡の近似誤差の平均値（積算値の平均値）Ｅａ２と並走車両の軌跡の近似誤差の平均値（積算値の平均値）Ｅａ３の差に基づいて、重みＷ２，Ｗ３を決定する。但し、（Ｅａ２＋Ｅａ３）が０の場合には、Ｗ２＝Ｗ３＝１とする。
Ｗ２＝１−Ｅａ２／（Ｅａ２＋Ｅａ３） …（１０）
Ｗ３＝１−Ｗ２ …（１１）

制御部１０５は、自車両の車幅方向の中心位置が目標経路上の制御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（１２）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…（１２）
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における追従走行制御のプログラム処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。

この追従走行制御では、最初のステップＳ１において、外部環境認識装置２０からの情報に基づいて、道路の白線を安定的に認識できているか否かを調べる。そして、白線を安定的に認識できている場合には、ステップＳ２で白線情報に基づく目標経路を生成し、ステップＳ３で、この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する。

一方、白線を安定的に認識できない場合には、ステップＳ１からステップＳ４へ進み、自車両の前方に先行車両として登録された車両が存在するか否かを調べる。そして、先行車両として登録されている車両が存在しない場合には、本処理を抜け、先行車両として登録されている車両が存在する場合、更に、ステップＳ５で並走車両として登録されている車両が存在するか否かを調べる。

ステップＳ５において、並走車両として登録されている車両が存在しない場合には、ステップＳ５からステップＳ６へ進み、先行車両情報に基づく目標経路を生成する。そして、ステップＳ７において、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Ｓ５において、並走車両として登録されている車両が存在する場合には、ステップＳ５からステップＳ８へ進み、先行車両情報と並走車両情報とを統合した統合経路を生成する。そして、ステップＳ９において、統合経路に追従走行するための追従走行制御を実行する。この統合経路への追従走行制御では、統合経路の曲率成分及びヨー角成分に並走車両の情報が反映され、横位置成分は先行車両の情報が用いられる。

このように本実施の形態においては、先行車両への追従走行を行う場合、走行車線の情報に基づく経路成分と並走車両の情報に基づく経路成分とを重み付けして統合した統合経路を生成し、この統合経路に追従するように制御する。これにより、先行車両への追従走行中に、先行車両車が蛇行しても自車両がつられて蛇行することを防止することができ、安定した走行制御を実現することができる。

次に、本発明の実施の第２形態について説明する。第２形態は、白線への追従走行制御で白線の認識が不安定の場合、白線情報と並走車両の情報とを統合することで、安定した追従走行制御を可能とするものである。

白線情報に基づく経路は、渋滞シーン等では、先行車両と自車両との車間距離が短いため、白線の形状が安定せず、不安定になる場合がある。但し、白線情報に関して全ての物理値が不安定なわけでなく、白線の経路成分のうち、曲率及びヨー角成分は不安定になる傾向にあるが、自車両に対する白線の横位置成分は安定している。従って、白線情報に基づく経路の曲率及びヨー角成分に、並走車両の軌跡の曲率及びヨー角成分を反映させることで、白線の認識不安定による影響を低減して安定した追従走行を実現することが可能となる。

このため、第２形態においては、統合経路の曲率成分Ａｉ、ヨー角成分Ｂｉを、以下の（１３），（１４）式に示すように、白線軌跡の近似誤差に応じた重みＷ１と、並走車両の軌跡の近似誤差に応じた重みＷ３とを用いて算出する。統合経路の横位置成分Ｃｉは、（１５）式に示すように、白線経路の横位置成分Ｃ１とする。
Ａｉ＝Ｗ１・Ａ１＋Ｗ３・Ａ３ …（１３）
Ｂｉ＝Ｗ１・Ｂ１＋Ｗ３・Ｂ３ …（１４）
Ｃｉ＝Ｃ１ …（１５）

重みＷ１，Ｗ３は、第１形態で説明したように、点列の２次の最小二乗近似で求めた軌跡の観測値に対する近似誤差に基づいて決定されるものであり、以下の（１６），（１７）式に示すように、白線の軌跡、並走車両の軌跡のそれぞれの近似誤差の平均値（積算値の平均値）Ｅａ１，Ｅａ３の差に基づいて算出される。但し、（Ｅａ１＋Ｅａ３）が０の場合には、Ｗ１＝Ｗ３＝１とする。
Ｗ１＝１−Ｅａ１／（Ｅａ１＋Ｅａ３） …（１６）
Ｗ３＝１−Ｗ１ …（１７）

尚、第２形態では、白線情報に並走車両情報を統合する例について説明するが、白線情報に、先行車両情報、並走車両情報を統合するようにしても良い。

例えば、白線情報に先行車両情報を統合する場合には、統合経路の曲率成分Ａｉ、ヨー角成分Ｂｉは、以下の（１８），（１９）式に示すように、各軌跡毎の近似誤差に基づく重みＷ１１，Ｗ２１で加重平均された成分となる。横位置成分Ｃｉは、（１５）式と同様、白線経路の横位置成分Ｃ１のままとする。
Ａｉ＝Ｗ１１・Ａ１＋Ｗ２１・Ａ２ …（１８）
Ｂｉ＝Ｗ１１・Ｂ１＋Ｗ２１・Ｂ２ …（１９）

また、白線情報に先行車両情報と並走車両情報とを統合する場合には、統合経路の曲率成分Ａｉ、ヨー角成分Ｂｉは、以下の（２０），（２１）式に示すように、各軌跡毎の近似誤差に基づく重みＷ１２，Ｗ２２，Ｗ３２で加重平均された成分となる。横位置成分Ｃｉは、（１５）式と同様、白線経路の横位置成分Ｃ１のままとする。
Ａｉ＝Ｗ１２・Ａ１＋Ｗ２２・Ａ２＋Ｗ３２・Ａ３ …（２０）
Ｂｉ＝Ｗ１２・Ｂ１＋Ｗ２２・Ｂ２＋Ｗ３２・Ｂ３ …（２１）

第２形態の追従走行制御は、図７のフローチャートに示される。図７に示す第２形態の追従走行制御は、第１形態の追従走行制御（図６参照）に対して、白線と並走車両との統合経路に係る処理を追加するものであり、白線の経路、先行車両の経路、先行車両と並走車両の統合経路に係る処理は、第１形態と同様である。

すなわち、ステップＳ１において白線を安定的に認識できず、ステップＳ４で先行車両として登録されている車両が存在しない場合、ステップＳ４からステップＳ１０へ進み、並走車両として登録されている車両が存在するか否かを調べる。

そして、並走車両として登録されている車両が存在する場合、ステップＳ１０からステップＳ１１へ進んで白線情報と並走車両情報とを統合した統合経路を生成し、ステップＳ１２で、統合経路に追従走行するための追従走行制御を実行する。この統合経路への追従走行制御では、白線経路の曲率成分及びヨー角成分に並走車両の情報が反映され、横位置成分は白線経路の横位置成分が維持される。

第２形態においては、白線情報に基づく経路成分に、並走車両の情報に基づく経路成分を重み付けして統合経路を生成し、この統合経路に自車両が追従するように制御する。のため、白線への追従走行制御中に、白線の形状が安定せず、白線認識が不安定となっても、安定した走行制御を継続することが可能となる。

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軌跡検出部
１０２先行車両登録部
１０３並走車両登録部
１０４経路出力部
１０５制御部

Claims

自車両が走行する目標経路を生成し、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であって、
自車両が走行する走行車線の軌跡と、自車両の前方を走行する先行車両の軌跡と、自車両或いは前記先行車両と並行して走行する並走車両の軌跡とのうちの少なくとも２つの軌跡を検出する軌跡検出部と、
前記軌跡検出部で検出した各軌跡の経路成分を、各軌跡毎に重みを付けして統合し、統合した統合経路を前記目標経路として出力する経路出力部と
を備え、
前記軌跡の経路成分を、前記軌跡の曲率成分と、自車両と前記軌跡との間の角度成分と、自車両と前記軌跡との間の横方向の横位置成分とにより構成し、前記曲率成分と前記角度成分とを統合対象として、前記横位置成分は統合対象としないことを特徴とする車両の走行制御装置。
自車両が走行する目標経路を生成し、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であって、
自車両が走行する走行車線の軌跡と、自車両の前方を走行する先行車両の軌跡と、自車両或いは前記先行車両と並行して走行する並走車両の軌跡とのうちの少なくとも２つの軌跡を検出する軌跡検出部と、
前記軌跡検出部で検出した各軌跡の経路成分を、各軌跡毎に重みを付けして統合し、統合した統合経路を前記目標経路として出力する経路出力部と
を備え、
前記重みは、前記軌跡を近似した点列の近似曲線と観測値との誤差に基づいて設定されることを特徴とする車両の走行制御装置。
前記経路出力部は、前記先行車両の軌跡に基づく経路への追従走行では、前記先行車両の軌跡の経路成分に前記並走車両の軌跡の経路成分を統合し、前記走行車線に基づく経路への追従走行では、前記走行車線の軌跡の経路成分に前記並走車両の軌跡の経路成分を統合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。
前記先行車両の軌跡と所定の範囲内で平行な軌跡を有する条件を、前記並走車両としての条件とす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。