JP7081117B2 - 操舵制御装置及び操舵制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、操舵制御装置及び操舵制御方法に関する。

従来、車両が走行中の車線内を走行するように操舵制御を行う操舵制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２－３３７７１４号公報

ところで、積荷を積載可能な大型車両では、積荷の積載状況に応じて車両の運動性能が変化する。しかしながら、従来の操舵制御装置は、車両の運動性能の変化を考慮して操舵制御を行っておらず、積荷の積載状況によっては、挙動が不安定になるおそれがあった。

そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両における積荷の積載状況が変化しても車両を安定して走行させることができる操舵制御装置及び操舵制御方法を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様に係る操舵制御装置は、車両が走行する車線において前記車両が走行予定の走行予定位置を特定する第１特定部と、前記車両の重さに関する情報を特定する第２特定部と、前記車両の走行予定位置と、前記重さに関する情報とに基づいて、前記走行予定位置を車幅方向に調整する調整部と、調整後の前記走行予定位置に基づいて操舵制御を行う操舵制御部と、を備える。

前記第２特定部は、前記重さに関する情報として、前記車両の重量と、前記車両が積載する積荷の重量とを特定してもよい。
前記第２特定部は、前記重さに関する情報として、前記車両の重心位置を特定してもよい。
前記第２特定部は、前記重さに関する情報として、前記車両の重心高を特定してもよい。

前記第１特定部は、前記車両の進行方向の前記走行予定位置を複数特定し、前記調整部は、複数の前記走行予定位置を通る線が曲線である場合に、複数の前記走行予定位置の少なくともいずれかと、前記重さに関する情報とに基づいて、前記車両が安全に走行できないと判定すると、前記曲線の曲率半径が長くなるように複数の前記走行予定位置の少なくともいずれかを調整してもよい。

本開示の第２の態様に係る操舵制御方法は、コンピュータが実行する、車両が走行する車線において前記車両が走行予定の走行予定位置を特定するステップと、前記車両の重さに関する情報を特定するステップと、前記車両の走行予定位置と、前記重さに関する情報とに基づいて、前記走行予定位置を車幅方向に調整するステップと、調整後の前記走行予定位置に基づいて前記車両の操舵制御を行うステップと、を備える。

本開示によれば、車両における積荷の積載状況が変化しても車両を安定して走行させることができるという効果を奏する。

本実施形態に係る操舵制御装置の概要を説明するための図である。 本実施形態に係る操舵制御装置の構成例を示す図である。 本実施形態に係る操舵制御装置における処理の流れを示すフローチャートである。

［操舵制御装置１０の概要］
図１は、本実施形態に係る操舵制御装置１０の概要を説明するための図である。操舵制御装置１０は、例えば、バスやトラック等の大型の車両Ｖの操舵を制御するための装置である。操舵制御装置１０は、車線の横方向の中央位置を、車両Ｖが走行予定の車線上の複数の走行予定位置Ｐ１～Ｐ５として特定する（図１の（１））。操舵制御装置１０は、特定した複数の走行予定位置Ｐ１～Ｐ５を通る線を車両Ｖの走行ラインＲＬと特定する。

操舵制御装置１０は、走行ラインＲＬがカーブを描く場合に、走行ラインＲＬが示すカーブの半径と、車両Ｖの総重量と、車両Ｖの重心位置とに基づいて、車両Ｖが安全に走行可能かを判定する（図１の（２））。操舵制御装置１０は、車両Ｖが安全に走行可能と判定しない場合に、走行ラインＲＬが示すカーブの半径が大きくなるように、走行予定位置Ｐ１～Ｐ５を調整する（図１の（３））。図１に示す例では、操舵制御装置１０は、走行予定位置を、Ｐ１’～Ｐ５’に調整する。

操舵制御装置１０は、調整後の走行予定位置Ｐ１’～Ｐ５’を通る線を調整後走行ラインＲＬ’と特定し、車両Ｖが当該調整後走行ラインＲＬ’を通るように操舵制御を行う（図１の（４））。このようにすることで、操舵制御装置１０は、車両Ｖにおける積荷の積載状況が変化しても、車両Ｖを安定して走行させることができる。
続いて、操舵制御装置１０の構成について説明する。

［操舵制御装置１０の構成］
図２は、本実施形態に係る操舵制御装置１０の構成例を示す図である。
図２に示すように、操舵制御装置１０は、車両Ｖに設けられている撮像装置１と、重量センサ２と、速度センサ３と、操舵角センサ４と、モータ５とに電気的に接続されている。

撮像装置１は、所定時間（例えば、１０ミリ秒）おきに、車両Ｖが走行する車線を含む、車両Ｖの進行方向前方を撮像する。撮像装置１は、撮像した画像を操舵制御装置１０に出力する。

重量センサ２は、例えば、車両Ｖに設けられている複数のエアサスペンション（不図示）のそれぞれの近傍に設けられており、エアサスペンションにかかる重量を検出する。重量センサ２は、検出した重量を示す重量情報を操舵制御装置１０に出力する。ここで、重量センサ２は、エアサスペンションに供給されるエアの量に基づいて重量を検出してもよい。

速度センサ３は、車両Ｖの速度を検出する。速度センサ３は、車両Ｖの速度を示す速度情報を操舵制御装置１０に出力する。

操舵角センサ４は、例えば、車両Ｖのステアリングシャフト（不図示）に設けられており、ステアリングシャフトに接続されているステアリングホイール（不図示）の操舵角を検出する。操舵角センサ４は、検出した操舵角の絶対値と、操舵方向とを示す操舵角情報を操舵制御装置１０に出力する。

モータ５は、車両Ｖのステアリングシャフト（不図示）に設けられている。モータ５は、操舵制御装置１０から供給される電力で回転駆動することにより、ステアリングシャフトにトルクを付与して操舵操作を行う。モータ５は、車両Ｖが走行車線に沿って走行するための操舵補助を行う操舵補助部として機能する。

操舵制御装置１０は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。
記憶部１１は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスクである。記憶部１１は、制御部１２を機能させるための各種のプログラムを記憶する。記憶部１１は、制御部１２を、第１特定部１２１、第２特定部１２２、調整部１２３、及び操舵制御部１２４として機能させる操舵制御プログラムを記憶する。
また、記憶部１１は、車両Ｖが積荷を積んでいない場合の車両Ｖの重量を示す車両重量情報を記憶する。

制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２は、記憶部１１に記憶されている操舵制御プログラムを実行することにより、第１特定部１２１、第２特定部１２２、調整部１２３、及び操舵制御部１２４として機能する。

以下、説明の便宜上、撮像装置１が撮像した画像において、車両Ｖの進行方向を向く向きをＹ軸、車両Ｖの車幅方向を示し、Ｙ軸と垂直な向きをＸ軸と記載する。

第１特定部１２１は、車両Ｖが走行する車線において車両Ｖが走行予定の走行予定位置を複数特定する。具体的には、第１特定部１２１は、撮像装置１から出力された撮像画像を解析し、車両Ｖが走行する車線の左端及び右端を示す区画線を特定する。第１特定部１２１は、撮像画像を、車両の進行方向であるＹ軸方向に等分し、等分した位置に対応する各Ｙ座標における車幅方向の座標であるＸ座標を特定する。第１特定部１２１は、車両Ｖが走行する車線の左端を示す区画線と、右端を示す区画線とのそれぞれに対応するＸ座標を特定する。

第１特定部１２１は、等分した位置に対応する各Ｙ座標における、車両Ｖが走行する車線の左端を示す区画線の位置を示すＸ座標と、右端を示す区画線の位置を示すＸ座標との中間位置を、車線の中央位置と特定する。第１特定部１２１は、各Ｙ座標において特定した車線の中央位置を、走行予定位置に特定する。

第２特定部１２２は、車両Ｖの重さに関する情報を特定する。具体的には、第２特定部１２２は、複数の重量センサ２から取得した重量情報が示す重量に基づいて、車両Ｖが積載する積荷の重量を特定する。また、第２特定部１２２は、予め記憶部１１に記憶されている車両重量情報に基づいて車両Ｖの重量を特定する。

また、第２特定部１２２は、重さに関する情報として、車両Ｖの重心位置を特定する。具体的には、第２特定部１２２は、複数の重量センサ２から取得した重量情報が示す重量の偏りと、複数の重量センサ２の位置とに基づいて、車両Ｖの車幅方向（Ｘ軸方向）の重心位置と、車両Ｖの進行方向（Ｙ軸方向）の重心位置とを特定する。

また、第２特定部１２２は、重さに関する情報として、車両Ｖの重心高を特定する。例えば、記憶部１１に、積荷の重量と、車両Ｖの重心高とを関連付けた重心高情報を記憶させておく。第２特定部１２２は、記憶部１１に記憶されている重心高情報を参照し、複数の重量センサ２から取得した重量情報が示す重量に関連付けられている重心高を特定することにより、車両Ｖの重心高を特定する。

調整部１２３は、車両Ｖの走行予定位置と、重さに関する情報とに基づいて、第１特定部１２１が特定した走行予定位置を車両Ｖの車幅方向に調整する。具体的には、まず、調整部１２３は、第１特定部１２１が特定した複数の走行予定位置を通る線が曲線であるか否かを判定する。調整部１２３は、複数の走行予定位置を通る線が曲線である場合に、複数の走行予定位置の少なくともいずれかと、重さに関する情報とに基づいて、車両Ｖが安全に走行可能かを判定する。

より具体的には、調整部１２３は、複数の走行予定位置の少なくともいずれかに基づいて、複数の走行予定位置を通る曲線の曲率半径を算出する。調整部１２３は、算出した曲率半径と、第２特定部１２２が特定した重さに関する情報である車両の重量、積荷の重量、重心位置、及び重心高と、速度センサ３から出力された速度情報が示す車両Ｖの速度と、に基づいて、車両Ｖが安全に走行可能かを判定する。

例えば、調整部１２３は、算出した曲率半径と、第２特定部１２２が特定した重さに関する情報である車両の重量、積荷の重量及び重心位置と、車両Ｖの速度と、に基づいて、車両Ｖに働く遠心力を算出する。そして、調整部１２３は、算出した遠心力と重心高とに基づいて車両Ｖに横方向にかかるモーメントを算出する。調整部１２３は、算出したモーメントが予め定められている閾値以下の場合に、車両Ｖが安全に走行可能と判定し、閾値を超える場合に、車両Ｖが安全に走行できないと判定する。

調整部１２３は、車両Ｖが安全に走行できないと判定すると、曲線の曲率半径が長くなるように複数の走行予定位置の少なくともいずれかを調整する。例えば、調整部１２３は、第１特定部１２１が走行予定位置を特定するために算出した車線の区画線に対応する座標に基づいて車両Ｖが走行する車線の幅を特定する。調整部１２３は、特定した車線の幅と、車両Ｖの幅とに基づいて、車両Ｖが車幅方向に移動可能な量を算出する。そして、調整部１２３は、複数の走行予定位置を示すＸ座標のそれぞれに、車両Ｖが曲がる方向とは逆の方向に、算出した移動可能な量を加算することにより、複数の走行予定位置を調整する。

ここで、調整部１２３は、複数の走行予定位置のうち、車両Ｖに近い走行予定位置については、調整量を少なくしてもよい。このようにすることで、車両Ｖは、調整後の走行予定位置に滑らかに移動することができる。また、調整部１２３は、算出したモーメントの量に基づいて、複数の走行予定位置の調整量を変化させてもよい。例えば、調整部１２３は、算出したモーメントが予め定められている閾値に近い場合には、調整量を小さくし、算出したモーメントが当該閾値を大きく超えている場合には、調整量を大きくしてもよい。

なお、調整部１２３は、複数の走行予定位置を示すＸ座標のそれぞれに、車両Ｖが曲がる方向とは逆の方向に、算出した移動可能な量を加算することとしたが、これに限らない。調整部１２３は、複数の走行予定位置のうち、曲線の開始付近と終了付近とに対応する複数の走行予定位置を示すＸ座標のそれぞれに、車両Ｖが曲がる方向とは逆の方向に、算出した移動可能な量を加算し、曲線の中間付近に対応する複数の走行予定位置を示すＸ座標のそれぞれに、車両Ｖが曲がる方向に、算出した移動可能な量を加算してもよい。このようにすることで、調整後の走行予定位置を通る曲線は、車線内をアウトインアウトで走行する走行ラインとなる。したがって、操舵制御装置１０は、曲線の曲率半径を長くすることができる。

操舵制御部１２４は、調整部１２３による調整後の走行予定位置に基づいてモータ５を制御することにより車両Ｖの操舵制御を行う。具体的には、操舵制御部１２４は、撮像装置１が撮像した撮像画像を解析し、車両Ｖの車線内の位置を特定する。そして、操舵制御部１２４は、車両Ｖの車線内の位置と、調整後の複数の走行予定位置と、操舵角センサ４から出力された操舵角とに基づいて、調整後の複数の走行予定位置を車両Ｖが走行するように、モータ５に電力を供給する。

［操舵制御装置１０における処理の流れ］
続いて、操舵制御装置１０における処理の流れについて説明する。図３は、操舵制御装置１０における処理の流れを示すフローチャートである。

まず、第１特定部１２１は、車両Ｖが走行する車線において車両Ｖが走行予定の走行予定位置を複数特定する（Ｓ１０）。
続いて、第２特定部１２２は、重さに関する情報として、車両Ｖの重量、積荷の重量、重心位置、及び重心高を特定する（Ｓ２０）。

続いて、調整部１２３は、複数の走行予定位置に基づいて、車両Ｖがカーブを走行するか否かを判定する（Ｓ３０）。調整部１２３は、車両Ｖがカーブを走行すると判定すると、Ｓ４０に処理を移し、車両Ｖがカーブを走行しないと判定すると、Ｓ６０に処理を移す。

続いて、調整部１２３は、複数の走行予定位置の少なくともいずれかと、重さに関する情報とに基づいて、車両Ｖが複数の走行予定位置が示すカーブを安全に走行可能か否かを判定する（Ｓ４０）。調整部１２３は、車両Ｖが安全に走行可能と判定すると、Ｓ６０に処理を移し、車両Ｖが安全に走行できないと判定すると、Ｓ５０に処理を移す。

続いて、調整部１２３は、曲線の曲率半径が長くなるように複数の走行予定位置の少なくともいずれかを調整する（Ｓ５０）。

続いて、操舵制御部１２４は、走行予定位置に基づいて操舵制御を行う（Ｓ６０）。具体的には、操舵制御部１２４は、複数の走行予定位置が示すカーブを車両Ｖが安全に走行できない場合には、調整部１２３によって調整された走行予定位置を車両Ｖが走行するように操舵制御を行う。また、操舵制御部１２４は、複数の走行予定位置がカーブを示していない場合、又は、複数の走行予定位置が示すカーブを車両Ｖが安全に走行できる場合、第１特定部１２１が特定した走行予定位置を車両Ｖが走行するように操舵制御を行う。

［本実施形態に係る効果］
以上説明したように、本実施形態に係る操舵制御装置１０は、車両Ｖが走行する車線において車両Ｖが走行予定の走行予定位置を特定する第１特定部１２１と、車両Ｖの重さに関する情報を特定する第２特定部１２２と、車両Ｖの走行予定位置と、重さに関する情報とに基づいて、走行予定位置を車幅方向に調整する調整部１２３と、調整後の走行予定位置に基づいて操舵制御を行う操舵制御部１２４とを備える。このようにすることで、操舵制御装置１０は、車両Ｖにおける積荷の積載状況が変化しても車両Ｖを安定して走行させることができる。

また、操舵制御装置１０は、車両Ｖが積載する積荷の重量、積荷の積載状況によって変化する車両Ｖの重心位置及び重心高に基づいて、車両Ｖが安全可能に走行できないと判定した場合に、走行予定位置を調整することができる。したがって、操舵制御装置１０は、積荷の状況に基づいて、走行予定位置を調整し、車両Ｖを安定して走行させることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。また、例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

１・・・撮像装置
２・・・重量センサ
３・・・速度センサ
４・・・操舵角センサ
５・・・モータ
１０・・・操舵制御装置
１１・・・記憶部
１２・・・制御部
１２１・・・第１特定部
１２２・・・第２特定部
１２３・・・調整部
１２４・・・操舵制御部
Ｖ・・・車両

Claims (2)

1. 車両の進行方向の前方を撮像する撮像装置が撮像した撮像画像に含まれている前記車両が走行する車線の右端を示す右区画線と前記車線の左端を示す左区画線とに直交する方向における前記右区画線と前記左区画線との中間の位置を複数特定することにより、前記車両が走行する予定の複数の走行予定位置を特定する第１特定部と、
   前記車両の重量と、前記車両が積載する積荷の重量と、前記車両の重心位置と、前記車両の重心高とを特定する第２特定部と、
   複数の前記走行予定位置を通る経路を示す線が曲線である場合に、前記車両の速度と、前記曲線の曲率半径と、を特定し、前記曲率半径、前記車両の重量、前記積荷の重量、前記車両の重心位置、前記車両の重心高、及び前記車両の速度に基づいて前記車両に対して前記直交する方向にかかるモーメントを算出し、前記モーメントに基づいて、前記車両が安全に走行できないと判定すると、前記複数の走行予定位置のうち、前記曲線の開始付近と終了付近とに対応する複数の走行予定位置のそれぞれを前記曲線の曲がる方向とは逆の方向の位置に調整し、前記曲線の中間付近に対応する複数の走行予定位置のそれぞれを前記曲線の曲がる方向の位置に調整することにより、前記曲線の曲率半径が大きくなるように複数の前記走行予定位置を調整し、前記モーメントの大きさが大きいほど、前記複数の走行予定位置の調整量が大きくなるように前記調整量を変化させる調整部と、
   調整後の複数の前記走行予定位置に基づいて前記車両の操舵制御を行う操舵制御部と、
   を備える操舵制御装置。
2. コンピュータが実行する、
   車両の進行方向の前方を撮像する撮像装置が撮像した撮像画像に含まれている前記車両が走行する車線の右端を示す右区画線と前記車線の左端を示す左区画線とに直交する方向における前記右区画線と前記左区画線との中間の位置を複数特定することにより、前記車両が走行する予定の複数の走行予定位置を特定するステップと、
   前記車両の重量と、前記車両が積載する積荷の重量と、前記車両の重心位置と、前記車両の重心高とを特定するステップと、
   前記車両の速度を特定するステップと、
   複数の前記走行予定位置を通る経路を示す線が曲線である場合に前記曲線の曲率半径を特定し、前記曲率半径、前記車両の重量、前記積荷の重量、前記車両の重心位置、前記車両の重心高、及び前記車両の速度に基づいて前記車両に対して前記直交する方向にかかるモーメントを算出するステップと、
   前記モーメントに基づいて、前記車両が安全に走行できないと判定すると、前記複数の走行予定位置のうち、前記曲線の開始付近と終了付近とに対応する複数の走行予定位置のそれぞれを前記曲線の曲がる方向とは逆の方向の位置に調整し、前記曲線の中間付近に対応する複数の走行予定位置のそれぞれを前記曲線の曲がる方向の位置に調整することにより、前記曲線の曲率半径が大きくなるように複数の前記走行予定位置を調整し、前記モーメントの大きさが大きいほど、前記複数の走行予定位置の調整量が大きくなるように前記調整量を変化させるステップと、
   調整後の複数の前記走行予定位置に基づいて前記車両の操舵制御を行うステップと、
   を備える操舵制御方法。
   

Images