JP7287317B2

JP7287317B2 - 操舵制御装置

Info

Publication number: JP7287317B2
Application number: JP2020041086A
Authority: JP
Inventors: 由太藤巻; 圭介中俣
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2040-03-10
Also published as: JP2021142791A

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

車両が自動運転する際に、目標軌跡に沿って走行するように、操舵角を自動で制御する操舵制御装置が知られている。例えば、操舵制御装置は、車線の中央を目標軌跡とするように操舵制御を行う。

特開２００２－３３７７１４号公報

ところで、走行中の安全面からすると、目標軌跡として車線の中央を走行することが望ましくないケースがある。例えば、車両が対面通行の道路を走行する場合には、車線の中央よりも左寄りを走行した方がより安全である。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、追従走行中に車両をより安全に走行させることを目的とする。

本発明の一の態様においては、目標軌跡に沿って車両を追従走行させる操舵制御部と、前記追従走行中に前記車両の走行車線を含む走行中の道路に関する道路情報を取得する道路情報取得部と、取得した前記道路情報に基づいて、前記目標軌跡のオフセット量を求めるオフセット量取得部と、を備え、前記操舵制御部は、求めたオフセット量だけ前記目標軌跡を変更するように、前記車両の操舵制御を行う、操舵制御装置を提供する。

また、前記オフセット量取得部は、前記走行車線の車線幅の大きさに応じた前記オフセット量を求めることとしてもよい。

また、前記オフセット量取得部は、前記走行車線の車線幅と前記車両の車速との積に応じた前記オフセット量を求めることとしてもよい。

また、前記道路情報取得部は、前記道路情報として、車線の数、前記車両が走行する車線位置、及び車線幅に関する情報を取得することとしてもよい。

また、前記道路情報取得部は、前記道路情報として、前記走行車線の路肩に関する路肩情報を更に取得し、前記オフセット量取得部は、前記路肩に近づく方向のオフセット量を求めることとしてもよい。

本発明によれば、追従走行中に車両をより安全に走行させることができるという効果を奏する。

一の実施形態に係る操舵制御装置が搭載された車両１の構成を説明するための模式図である。車両１の車線追従制御時の走行状態を説明するための模式図である。道路情報に応じたオフセット量を説明するための模式図である。車両１の操舵制御処理の流れを説明するためのフローチャートである。

＜操舵制御装置の構成＞
本発明の一の実施形態に係る操舵制御装置の構成について、図１を参照しながら説明する。

図１は、一の実施形態に係る操舵制御装置が搭載された車両１の構成を説明するための模式図である。車両１は、例えばトラックである。車両１は、追従走行による自動運転が可能である。車両１は、図１に示すように、周囲検出装置２と、地図データ記憶装置４と、モータ６と、操舵制御装置である制御装置１０とを有する。

周囲検出装置２は、走行中の車両１の周囲の状況を検出する。周囲検出装置２は、ここではカメラを含み、車両１の前方の車線や先行車両を撮像する。周囲検出装置２は、車両１が走行する車線位置（第１車線、第２車線等）を検出しうる。周囲検出装置２は、カメラ以外にレーダーを含んでもよい。周囲検出装置２は、検出結果を制御装置１０に出力する。

地図データ記憶装置４は、車両１が走行する道路の地図データを記憶する。地図データは、例えばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用して取得される。これにより、精度の高い地図データが記憶される。地図データには、車両１が走行する道路の車線の数、車線幅、路肩等の情報が含まれている。また、地図データには、車両１が走行する道路が対面通行であるか否かの情報が含まれている。

モータ６は、例えば、車両１のステアリングシャフトに設けられている。モータ６は、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６は、車両１が追従走行する際に、例えば車線に沿って走行するための操舵補助の機能を有する。

制御装置１０は、車両１の走行を制御する。本実施形態では、制御装置１０は、追従走行中に車両１を自動で操舵する。制御装置１０は、例えば車両１の自動運転の際に、道路の車線（具体的には、車線の中央）に沿って走行する車線追従制御、又は先行車両に追従して走行する車両追従制御を行う。

図２は、車両１の車線追従制御時の走行状態を説明するための模式図である。制御装置１０は、追従走行時に、図２に示す車線１００の中央Ｃを目標軌跡にし、車両１が目標軌跡を走行するように操舵を制御する。

ところで、走行中の安全面からすると、目標軌跡として車線の中央Ｃを走行することが望ましくないケースがある。例えば、車両１が対面通行の道路を走行する場合には、車線の中央Ｃよりも左寄りを走行した方がより安全である。
これに対して、本実施形態の制御装置１０は、詳細は後述するが、追従走行中の道路の車線数等の道路情報に応じて目標軌跡のオフセット量を求め、求めたオフセット量だけ目標軌跡を変更している。例えば、制御装置１０は、上述した対面通行の場合には、車線の中央Ｃから左方向へオフセットした目標軌跡に変更する。これにより、対面通行する車両１の安全性を高められる。

制御装置１０は、図１に示すように、記憶部１２と、制御部１４とを有する。
記憶部１２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部１２は、制御部１４が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部１２は、周囲検出装置２の検出結果（例えば、車両の前方を撮像した前方画像）を記憶する。

制御部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１４は、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することにより、制御装置１０の動作を制御する。制御部１４は、偏差取得部１４１、道路情報取得部１４２、オフセット量取得部１４３、目標軌跡設定部１４４及び操舵制御部１４５として機能する。

偏差取得部１４１は、周囲検出装置２の検出結果から、車両１が走行すべき軌跡に対する偏差を取得する。例えば、偏差取得部１４１は、周囲検出装置２が前方の車線を撮像した前方画像から、車両１の車線の中央からの偏差を取得する。偏差取得部１４１は、取得した偏差を、目標軌跡設定部１４４に出力する。

道路情報取得部１４２は、車両１が走行する走行車線を含む走行中の道路に関する道路情報を取得する。例えば、道路情報取得部１４２は、地図データ記憶装置４から道路情報を取得する。また、道路情報取得部１４２は、周囲検出装置２が撮像した画像から、道路情報を取得してもよい。なお、地図データ記憶装置４には、ＧＮＳＳを利用した精度の高い地図データが記憶されているので、道路情報取得部１４２は、地図データ記憶装置４に記憶された道路情報を優先して取得してもよい。道路情報取得部１４２は、道路情報として、車線の数、車両１が走行する車線位置、及び車線幅に関する情報を取得する。

また、道路情報取得部１４２は、道路情報として、走行車線の路肩に関する路肩情報を更に取得してもよい。道路情報取得部１４２は、路肩情報として、路肩の長さ、位置、幅に関する情報を取得する。

道路情報取得部１４２は、車両１が追従走行する際に、追従走行中の道路に関する道路情報を取得する。すなわち、道路情報取得部１４２は、追従走行中に、車両１の前方の道路に関する道路情報を取得する。道路情報取得部１４２は、取得した道路情報をオフセット量取得部１４３に出力する。

オフセット量取得部１４３は、追従走行中に、道路情報に基づいて目標軌跡のオフセット量を求める。すなわち、オフセット量取得部１４３は、道路情報取得部１４２が取得した道路情報に基づいて、目標軌跡のオフセット量を求める。例えば、オフセット量取得部１４３は、道路情報である車線の数、車両１が走行する車線位置に基づいて、目標軌跡のオフセット量を求める。

図３は、道路情報に応じたオフセット量を説明するための模式図である。図３（ａ）に示すように、車両１が３車線の第１車線１００Ａを走行している場合には、オフセット量取得部１４３は、第２車線１００Ｂを走行する他の車両との間隔を大きくするために、目標軌跡Ｌ１（第１車線の中央）から左方向へのオフセット量ΔＬを求める。図３（ｂ）に示すように、車両１が３車線の第３車線１００Ｃを走行している場合には、オフセット量取得部１４３は、第２車線１００Ｂを走行する他の車両との間隔を大きくするために、目標軌跡Ｌ１（第３車線の中央）から右方向へのオフセット量ΔＬを求める。

オフセット量取得部１４３は、走行車線の車線幅の大きさに応じたオフセット量を求めてもよい。例えば、オフセット量取得部１４３は、車線幅が大きい場合には、車線内で許容可能な変位量が大きいので、オフセット量を大きくする。また、オフセット量取得部１４３は、走行車線の車線幅と車両の車速との積に応じたオフセット量を求めてもよい。オフセット量取得部１４３は、車速が大きい場合には、安全性の観点から、オフセット量を大きくする。なお、オフセット量取得部１４３は、車線幅と車速の積が所定の閾値よりも大きくなる毎に、オフセット量を段階的に追加してもよい。

また、走行車線に路肩が隣接する場合には、オフセット量取得部１４３は、路肩に近づく方向のオフセット量を求めてもよい。例えば、道路情報取得部１４２が路肩情報を取得した場合には、図３（ａ）に示すように、オフセット量取得部１４３は、路肩１０２に近づく方向のオフセット量を求める。例えば、オフセット量取得部１４３は、路肩１０２の幅の大きさに応じたオフセット量を求める。オフセット量取得部１４３は、求めたオフセット量を目標軌跡設定部１４４に出力する。

目標軌跡設定部１４４は、車両１の目標軌跡を設定する。例えば、目標軌跡設定部１４４は、偏差取得部１４１が取得した偏差に基づいて、車両１の目標軌跡を設定する。すなわち、目標軌跡設定部１４４は、偏差がなくなるように、車両１の目標軌跡を設定する。

本実施形態では、目標軌跡設定部１４４は、オフセット量取得部１４３がオフセット量を求めた場合には、オフセット量を反映した目標軌跡を算出する。例えば、目標軌跡設定部１４４は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、目標軌跡Ｌ１を、オフセット量ΔＬを反映した目標軌跡Ｌ２に変更する。すなわち、目標軌跡設定部１４４は、追従走行中の車両１がより安全に追従走行できるように、目標軌跡を設定する。

なお、目標軌跡設定部１４４は、オフセット値が急変しないように、オフセット値の設定を制限してもよい。例えば、目標軌跡設定部１４４は、オフセット量の増加を滑らかに設定してもよい。これにより、オフセット量を反映した目標軌跡に変更になった場合に、車両１を滑らかに操舵することが可能となる。

操舵制御部１４５は、モータ６を制御することにより、車両１の操舵を制御する。操舵制御部１４５は、目標軌跡に沿って車両を走行させるように、車両１の操舵を制御する。操舵制御部１４５は、目標軌跡設定部１４４が設定した目標軌跡に応じた操舵角を求め、求めた操舵角に応じてモータ６を制御する。

操舵制御部１４５は、求めたオフセット量だけ目標軌跡を変更するように、車両１の操舵を制御する。例えば、操舵制御部１４５は、車両１が３車線のうちの第１車線を追従走行する際には、第１車線の中央から左方向へ所定量だけオフセットした目標軌跡に沿うように、車両１の操舵角を制御する。

＜操舵制御処理の流れ＞
車両１の操舵制御処理の流れについて、図４を参照しながら説明する。

図４は、車両１の操舵制御処理の流れを説明するためのフローチャートである。ここでは、車両１が追従走行をしているところから開始される（ステップＳ１０２）。例えば、制御装置１０の操舵制御部１４５は、目標軌跡（例えば、車線の中央）に沿った車線追従制御を行う。

追従走行中に、道路情報取得部１４２は、追従走行中の道路に関する道路情報を取得する（ステップＳ１０４）。例えば、道路情報取得部１４２は、地図データ記憶装置４に記憶された地図データから、道路情報を取得する。道路情報取得部１４２は、道路情報として、走行道路の車線の数、車両１の走行車線、車線幅に関する情報を取得する。

次に、オフセット量取得部１４３は、取得した道路情報に基づいて、目標軌跡のオフセット量を求める（ステップＳ１０６）。例えば、オフセット量取得部１４３は、図３に示すように、車両１が走行する車線位置に応じたオフセット量を求める。

次に、目標軌跡設定部１４４は、求めたオフセット量だけ目標軌跡を変更する（ステップＳ１０８）。例えば、目標軌跡設定部１４４は、図３に示すように、目標軌跡Ｌ１を、当初の目標軌跡Ｌ１から所定量ΔＬだけオフセットさせて、目標軌跡Ｌ２に変更する。

次に、操舵制御部１４５は、変更した目標軌跡に沿って、車両１の操舵制御を行う（ステップＳ１１０）。すなわち、操舵制御部１４５は、変更した目標軌跡に沿うようにモータ６を制御して、車両１を変更後の目標軌跡に追従走行させる。
制御装置１０は、車両１が追従走行を行っている間、上述した処理を継続して行い、目標軌跡を変更する。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の制御装置１０は、追従走行中に走行道路（例えば、車線数、走行車線、車線幅等）に関する道路情報を取得し、取得した道路情報に基づいて目標軌跡のオフセット量を求める。そして、制御装置１０は、求めたオフセット量だけ目標軌跡を変更するように、車両１の操舵制御を行う。
これにより、追従走行中の走行道路に応じて、目標軌跡を変更することになる。例えば、車両１が、２車線になった走行道路の第１車線を追従走行する場合には、第１車線の中央よりも左側を走行するように目標軌跡を変更することで、第２車線を走行する他の車両との間隔を十分に確保できるので、安全な追従走行が可能となる。

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。例えば、装置の全部又は一部は、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。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１車両
１０制御装置
１４２道路情報取得部
１４３オフセット量取得部
１４５操舵制御部

Claims

目標軌跡に沿って車両を追従走行させる操舵制御部と、
前記追従走行中に前記車両の走行車線を含む走行中の道路に関する道路情報を取得する道路情報取得部と、
取得した前記道路情報に基づいて、前記目標軌跡のオフセット量を求めるオフセット量取得部と、
を備え、
前記操舵制御部は、求めたオフセット量だけ前記目標軌跡を変更するように、前記車両の操舵制御を行い、
前記オフセット量取得部は、前記走行車線の車線幅と前記車両の車速との積に応じた前記オフセット量を求める、
操舵制御装置。
前記オフセット量取得部は、前記走行車線の車線幅の大きさに応じた前記オフセット量を求める、
請求項１に記載の操舵制御装置。
前記道路情報取得部は、前記道路情報として、車線の数、前記車両が走行する車線位置、及び車線幅に関する情報を取得する、
請求項１又は２に記載の操舵制御装置。
前記道路情報取得部は、前記道路情報として、前記走行車線の路肩に関する路肩情報を更に取得し、
前記オフセット量取得部は、前記路肩に近づく方向のオフセット量を求める、
請求項３に記載の操舵制御装置。