JP7327223B2 - 自動操舵制御装置、自動操舵制御方法、および自動操舵プログラム - Google Patents

Description

本開示は、車両の操舵を自動で行うことができる自動操舵制御装置、自動操舵制御方法、および自動操舵プログラムに関する。

目標軌道に沿って車両を自動走行させる技術が開発されている。車両を道路または車線から外れないように自動走行させるためには、道路または車線に合わせて操舵角を設定する必要がある。

自動走行のための自動操舵制御において、フィードフォワード制御と、フィードバック制御とを併用することが一般に行われている。フィードフォワード制御は、道路曲率や横断勾配（道路の路線直角方向の勾配）等に基づいて、あらかじめ（自動追従走行が行われる前に）車両が進行方向からずれないように操舵角を設定する制御である。フィードバック制御は、自動追従走行の開始後、車両が目標軌道から現在ずれている量を計測し、このずれを解消するように操舵角を設定する制御である。

例えば特許文献１には、目標コースの車線曲率等の車線形状、目標コースと自車進行路の車幅方向のズレ量、目標コースに対する自車進行路のヨー角偏差等を検出し、これらの値を基に、フィードフォワード制御、およびフィードバック制御を行って、設定した目標コースに沿って走行するレーンキープ制御、および車線からの逸脱を防止する逸脱防止制御を行う技術が開示されている。

特開２０１７－１７１２２５号公報

車両を好適に自動走行させるためには、車線中心または目標軌道から車両中心までの距離、道路の曲率、曲率の変化量、車速、横断勾配（道路の路線方向に直角な方向の傾き）等、種々のパラメータを用いて操舵角を随時算出する必要がある。

操舵制御のために用いられる各パラメータは、例えばカメラが撮像した画像やセンサ等によって得られるが、パラメータの取得時に誤差が生じることがある。このようにパラメータに誤差が含まれる場合、誤差を含むパラメータに基づいて算出された操舵角は、車両を目標軌道に沿って好適に走行させる操舵角ではない場合がある。このため、パラメータに誤差が含まれている場合でも、目標軌道に対する追従性能を高めることが要望されている。

このような事情に鑑みて、本開示は、目標軌道に対する追従性をより高めることができる自動操舵制御装置、自動操舵制御方法、および自動操舵プログラムを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る自動操舵制御装置は、車両が目標軌道を追従するように前記車両の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御装置であって、前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出するフィードバック制御部と、前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の運動モデルを用いて前記フィードバック制御量の偏差を補正するためのフィードフォワード制御量に対し、前記運動モデルにおいて前記車両の運動を記述するための複数のパラメータのうち、少なくともいずれかのパラメータを取得する際の誤差の影響を補償した補償済みフィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御部と、前記フィードバック制御量および前記補償済みフィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う操舵制御部と、を備える。

本開示の一態様に係る自動操舵制御方法は、車両が目標軌道を追従するように前記車両の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御方法であって、前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出し、前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の運動モデルを用いて前記フィードバック制御量の偏差を補正するためのフィードフォワード制御量を算出し、算出した前記フィードフォワード制御量に対し、前記運動モデルにおいて前記車両の運動を記述するための複数のパラメータのうち、少なくともいずれかのパラメータを取得する際の誤差の影響を補償した補償済みフィードフォワード制御量を算出し、前記フィードバック制御量および前記補償済みフィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う。

本開示の一態様に係る自動操舵制御プログラムは、車両が目標軌道を追従するように前記車両の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御プログラムであって、前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出する手順と、前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の運動モデルを用いて前記フィードバック制御量の偏差を補正するためのフィードフォワード制御量を算出する手順と、算出した前記フィードフォワード制御量に対し、前記運動モデルにおいて前記車両の運動を記述するための複数のパラメータのうち、少なくともいずれかのパラメータを取得する際の誤差の影響を補償した補償済みフィードフォワード制御量を算出する手順と、前記フィードバック制御量および前記補償済みフィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う手順と、を前記車両のプロセッサに実行させる。

本開示によれば、目標軌道に対する追従性をより高めた自動操舵制御を行うことができる。

本開示の実施の形態の自動操舵制御装置が搭載される車両について説明するための図 自動操舵制御部の機能ブロック図 操舵量算出部の処理の流れの一例について説明するためのブロック図 二輪モデルについて説明するための図 式（７）の各項の有する性質を説明するための図 補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，Ｋ_ｉ３の算出処理を示すフローチャート 補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，Ｋ_ｉ３の算出処理を示すフローチャート 補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，Ｋ_ｉ３の算出処理を示すフローチャート

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。

図１は、本開示の実施の形態の自動操舵制御装置２００が搭載される車両１００について説明するための図である。本開示の実施の形態において、図１に示すように、車両１００はトラック等の商用車である。

車両１００は、キャブ１０１と、荷台１０２と、前輪１０３と、後輪１０４と、を有する。キャブ１０１には、後述するカメラ１０５が設けられている。カメラ１０５は、車両１００のほぼ前端部であって、車両１００の前方を見渡すことができる位置に設けられている。より詳細には、カメラ１０５は、キャブ１０１内の運転席における、フロントガラスとダッシュボードとの間、または、フロントガラスとルームミラーとの間等に設けられている。

前輪１０３は、所定の舵角を向くように構成されている。前輪１０３の舵角（実舵角）は、後述する自動操舵制御装置２００が動作している間、車両１００が走行する道路や車線の形状に合わせて自動的に制御されるようになっている。これにより、車両１００は、自動的に、道路や車線に対する自動追従走行を行うことができる。

図２は、自動操舵制御装置２００の機能ブロック図である。図２に示すように、自動操舵制御装置２００は、横位置情報生成部２０１と、方位角計測値情報生成部２０２と、道路形状情報生成部２０３と、車速センサ２０４と、操舵量算出部２０５と、操舵制御部２０８と、を有する。操舵量算出部２０５は、フィードバック制御部２０６と、フィードフォワード制御部２０７と、を有する。

横位置情報生成部２０１は、カメラ１０５が撮影した、車両１００の前方の画像（以下、前方画像と記載する）に基づいて、車両１００の横位置に関する横位置情報を生成する。車両１００の前方の画像とは、カメラ１０５から見た、車両の前方に存在する道路、車線、他の車両等が写る画像である。横位置情報とは、道路および車両１００の横方向（幅方向）における、目標軌道から見た、車両１００の中心の位置を示す情報である。なお、目標軌道とは、車両１００が自動追従走行により走行する際に、目標となる軌道である。目標軌道は、例えば車両前方の道路形状、地図情報、および目的地に関する情報等に基づいて、随時設定される。車両１００が道路に沿って自動追従走行する場合、目標軌道は、例えば道路の中心に沿った線である。また、車両１００が例えば車線変更する場合には、目標軌道は、例えば車線の中心同士をなだらかに結ぶ線である。

方位角計測値情報生成部２０２は、前方画像に基づいて、カメラ１０５から見た車両１００の方位角の計測値を示す方位角計測値情報を生成する。なお、方位角とは、車両１００を上から見た場合に、車両１００の向きと、目標軌道の接線方向とのなす角であり、カメラ１０５の位置を頂点とした角度である。方位角の計測値とは、前方画像に基づいて計測された値を意味する。方位角の計測値は、車両１００を上から見た場合の車両１００の前端部に位置するカメラ１０５から見た方位角の実測値である。

道路形状情報生成部２０３は、前方画像に基づいて、道路形状に関する種々の道路形状情報を生成する。本実施の形態では、道路形状情報には、曲率情報、曲率変化量情報、または横断勾配情報の少なくとも１つが含まれる。曲率情報は、車両１００の前方の目標軌道の曲率に関する情報である。曲率変化量情報は、目標軌道における曲率の変化量に関する情報である。横断勾配情報は、道路の横方向の勾配である横断勾配に関する情報である。道路形状情報生成部２０３が、前方画像から、曲率情報、曲率変化量情報、または横断勾配情報を生成する方法については、本開示では特に限定しない。

車速センサ２０４は、車両１００の走行速度（以下、車速と記載する）を検出するセンサであり、車速に関する車速情報を生成する。

操舵量算出部２０５は、道路形状情報および車速情報に基づいて、車両１００を目標軌道に沿って自動追従走行させるための操舵量を算出する。操舵量算出部２０５は、プロセッサとプログラムを格納した記憶部とを有し、プロセッサが記憶部からプログラムを展開して実行することで、操舵量算出部２０５の動作が実行される。

図２および図３に示すように、操舵量算出部２０５は、フィードバック制御部２０６と、フィードフォワード制御部２０７と、を有する。フィードバック制御部２０６およびフィードフォワード制御部２０７の詳細については、後述する。

操舵量算出部２０５は、フィードバック制御部２０６で算出された、ある時点Ｔ１におけるフィードバック制御量δ_ＦＢと、時点Ｔ１におけるフィードフォワード制御部２０７で算出されたフィードフォワード制御量δ_ＦＦ＿Ｃとに基づいて、時点Ｔ１における操舵量を決定する。

操舵制御部２０８は、上記説明したように算出した操舵量に基づいて、前輪１０３の自動操舵制御を行う。このような自動操舵制御装置２００による処理が微少時間で繰り返されることにより、車両１００は、目標軌道に対して自動追従走行を行うことができる。

＜フィードバック制御部２０６＞
以下では、操舵量算出部２０５が有するフィードバック制御部２０６について説明する。フィードバック制御部２０６は、ある時点Ｔ１における車両１００の横位置および方位角計測値の、横位置目標値および方位角目標値からの偏差を解消する（補正する）ための操舵角を、フィードバック制御により算出する。本開示において、フィードバック制御部２０６により算出される操舵角を、フィードバック制御量δ_ＦＢと記載する。

図３は、操舵量算出部２０５の処理の流れの一例について説明するためのブロック図である。

図３に示すように、フィードバック制御のためのパラメータとして、横位置情報、方位角計測値情報、およびそれぞれの目標値が入力されると、フィードバック制御部２０６は、前方注視モデルにより横位置および方位角計測値のそれぞれの目標値からの偏差を解消するためのフィードバック制御量δ_ＦＢを算出する。横位置および方位角の目標値は、例えば前方画像に基づいて適宜設定される。

前方注視モデルとは、ドライバーが距離Ｌだけ前方を注視していると仮定した場合の、距離Ｌだけ前方における偏差を解消するような操舵角を算出するためのモデルである。

フィードバック制御に用いられる比例ゲインＫ_ｐおよび微分ゲイン（微分時間）Ｋ_ｄは、あらかじめシミュレーション等により一定の値に設定されていてもよいし、例えば車速等に応じて適宜変化する変数に設定されてもよい。

＜フィードフォワード制御部２０７＞
次に、操舵量算出部２０５が有するフィードフォワード制御部２０７について説明する。フィードフォワード制御部２０７は、車両１００の重心が目標軌道を通るように走行した場合の車両１００のすべり角（スリップ角）を想定した運動モデルを用いて、車両１００が走行する道路の形状による操舵角への影響を補正する第１操舵角成分を算出する。車両１００のすべり角とは、車両１００の重心位置を頂点とした、現在車両が向いている方向と目標軌道の接線方向とのなす角である。

また、フィードフォワード制御部２０７は、方位角計測値とすべり角との偏差による操舵角への影響を補正する第２操舵角成分を算出する。方位角計測値とすべり角との偏差による操舵角への影響とは、詳細は後述するが、方位角計測値とすべり角との偏差に起因して生じる、フィードバック制御部２０６が算出したフィードバック制御量δ_ＦＢの、正しいフィードバック制御量からの偏差である。以下の説明において、フィードバック制御部２０６が算出したフィードバック制御量δ_ＦＢの、正しいフィードバック制御量からの偏差を、フィードバック偏差と記載する。そして、フィードフォワード制御部２０７は、第１操舵角成分および第２操舵角成分に基づいて、フィードフォワード制御量を算出する。

図３に示すように、フィードフォワード制御部２０７には、曲率情報、曲率の目標値、曲率変化情報、横断勾配情報、車速情報、横位置情報、および、フィードバック制御部２０６にて用いられる比例ゲイン（Ｋ_ｐ）が入力される。フィードフォワード制御部２０７は、入力されたパラメータを、一般的な車両の運動モデルである二輪モデルに適用することで、道路形状の影響を補正する第１操舵角成分と、フィードバック偏差を補正する第２操舵角成分と、を算出する。道路の曲率、曲率変化、横断勾配、車速、等のパラメータは、二輪モデルにおいて車両の運動を記述するために用いられるパラメータである。

図４は、二輪モデルについて説明するための図である。図４において、ＴｙｒｅＦ_ｙ＿ｆは前輪に掛かる外力（タイヤ横力）、ＴｙｒｅＦ_ｙ＿ｒは後輪に掛かる外力（タイヤ横力）、角度βは車両の重心位置におけるすべり角、ｌ_ｆは前輪軸と重心位置との距離、ｌ_ｒは後輪軸と重心位置との距離、δは前輪の操舵角、Ｖは車速である。また、Ｇｒａｖ．Ｆ_ｙ＿ｆは道路の横断勾配によって前輪に掛かる横力、Ｇｒａｖ．Ｆ_ｙ＿ｒは道路の横断勾配によって後輪に掛かる横力である。

このような二輪モデルから、以下の式（１）および（２）を立式することができる。

式（１）および（２）において、ｍは車両重量、γはヨー角速度、δ_ＦＦはフィードフォワード制御量、Ｋ_ｆは前輪軸のコーナリングパワー、Ｋ_ｒは後輪軸のコーナリングパワー、Ｌは前方注視距離である。また、ｌ_ｃはカメラと重心位置との距離、ρは曲率、Ｉは慣性モーメント、ｌはホイールベース、ｎはステアリングギアレシオである。式（１）および（２）における項（－Ｋ_ｐＬ／ｎ（β＋ｌ_ｃρ））は、フィードバック偏差を補正するための項である。

横断勾配により前輪および後輪に掛かる横力Ｇｒａｖ．Ｆ_ｙ＿ｆおよびＧｒａｖ．Ｆ_ｙ＿ｒは、以下の式（３）および（４）で表される。なお、θ_ｆは前輪１０３の位置における横断勾配、θ_ｒは後輪１０４の位置における横断勾配を示す。

式（１）から式（４）を用いてすべり角βを消し、以下の式（５）および（６）を導入すると、フィードフォワード制御量δ_ＦＦは、式（７）で表すことができる。

図５は、式（７）の各項の有する性質を説明するための図である。図５に示すように、式（７）の第１項から第３項までは道路形状に起因する３つのパラメータ、すなわち、曲率、横断勾配、および曲率変化の影響を補正するための第１操舵角成分である。式（７）の第４項は、フィードバック偏差を補正するための第２操舵角成分である。

また、フィードフォワード制御部２０７は、二輪モデルを用いて式（７）により算出されるフィードフォワード制御量δ_ＦＦの各項に対して、パラメータの誤差等に基づいて算出した補償値をフィードバックする誤差補償処理を行う。この誤差補償処理は、図３においては、横位置情報が積分器（１／ｓ）に入力されて算出された補償値Ｋ_ｉが、二輪モデルを用いて算出されるフィードフォワード制御量δ_ＦＦに対して、積算される箇所に相当する。

自動操舵制御により走行する車両１００において、目標軌道からの横位置のずれ（偏差）が生じる原因としては、例えば以下のようなものがある。車両１００の車輪（前輪１０３および後輪１０４）のいずれかが経年劣化している場合、または道路の摩擦係数が低い場合には、上記の式（１）および式（２）で用いられるコーナリングパワーに誤差が生じうる。また、車両１００のサスペンションの空気抜けや、車高センサの計測誤差等があった場合、上記の式（１）および式（２）で用いられる重心位置に誤差が生じうる。

また、カメラ１０５が撮影した車両１００の前方画像において、例えば道路に引かれた白線が正確に認識できない場合には、道路の中心位置が正確に分からないため、前方画像に基づいて導出される横位置情報に誤差が生じうる。また、画像に基づいて生成されるパラメータである横断勾配情報についても、前方画像から道路を正確に認識できない場合には、誤差が生じうる。

このように、自動操舵制御に使用されるパラメータに誤差がある場合、操舵角算出部２０５が算出する操舵量は誤差を含む値となるため、当該操舵量に従って走行する車両１００の横位置に目標軌道からのずれが生じうる。

また、車両１００のステアリングに必要以上の遊びがある場合、車両１００の実際の操舵角が、操舵量算出部２０５によって算出された操舵角と異なってしまうことがある。このような場合にも、車両１００の横位置にずれが生じうる。

フィードフォワード制御部２０７による誤差補償処理は、このような横位置のずれに基づいて算出した補償値Ｋ_ｉにより、横位置のずれによるフィードフォワード制御量への影響δ_ＦＦを補償する処理である。以下、誤差補償処理について詳細に説明する。

式（８）は、上記した式（７）を、横断勾配θが車両１００の前後で一様であると仮定して、前輪の横断勾配θ_ｆと後輪の横断勾配θ_ｒを車両１００全体で１つの値に簡略化した上で、曲率ρ、横断勾配θ、曲率変化ｄρ／ｄｘの３つのパラメータ毎に項分けするように変形した式である。

式（８）において、第１項は曲率ρに関する項であり、第２項は横断勾配θに関する項であり、第３項は曲率変化ｄρ／ｄｘに関する項である。式（８）では、式（７）における第４項（フィードバック偏差を補正するための第２操舵角成分）は、第１項から第３項のいずれかに振り分けられている。

誤差補償処理によって算出される、補償済みのフィードフォワード制御量δ_ＦＦ＿Ｃは、式（８）の第１項、第２項、および第３項に、補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，およびＫ_ｉ３をそれぞれ積算したものを、加算した値である。式（９）は、補償済みのフィードフォワード制御量δ_ＦＦ＿Ｃを算出する式である。なお、本明細書では、補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，およびＫ_ｉ３を総称して、単に補償値Ｋ_ｉと記載することがある。

式（９）において、補償値Ｋ_ｉ１は、曲率ρに関する誤差の影響を補正するための値であり、補償値Ｋ_ｉ２は、横断勾配θに関する誤差の影響を補正するための値であり、補償値Ｋ_ｉ３は、曲率変化ｄρ／ｄｘに関する誤差の影響を補正するための値である。このように、誤差補償処理は、フィードフォワード制御量δ_ＦＦの算出に大きく寄与する、曲率ρ、横断勾配θ、および曲率変化ｄρ／ｄｘの３つのパラメータのそれぞれに対して、パラメータ毎に算出された補償値を積算することで行われる。

各補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，Ｋ_ｉ３は、初期値が１．０に設定されており、積分器によって横位置偏差が積分されることにより、所定範囲（例えば０．５～１．５の範囲）で変動するようになっている。各補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，Ｋ_ｉ３は、例えば以下のようにして算出される。

図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，Ｋ_ｉ３の算出処理を示すフローチャートである。図６Ａから図６Ｃに示す処理は、所定の微少時間毎に繰り返されている。

図６Ａに示すように、曲率ρに関する誤差の影響を補正する補償値Ｋ_ｉ１の算出処理において、その時点Ｔ１における曲率ρ、曲率変化ｄρ／ｄｘ、および横位置のずれ量Ｌａｔ．ｅｒｒｏｒの大きさが条件を満たす場合のみ、横位置のずれの積分が行われ、条件を満たさない場合には、積分が行われない。なお、図６Ａから図６Ｃにおいて、閾値ｔｈ１～ｔｈ４は、予め設定された所定の閾値である。また、図６Ａから図６Ｃに示す処理において、積分が行われない場合の補償値Ｋ_ｉとしては、微少時間前に算出された、従前の補償値Ｋ_ｉがそのまま使用される。

図６Ａに示すように、曲率ρに関する誤差の影響を補正する補償値Ｋ_ｉ１の算出処理では、曲率ρが閾値ｔｈ１以上であり、曲率変化ｄρ／ｄｘが閾値ｔｈ２以下であり、かつ、横位置のずれ量Ｌａｔ．ｅｒｒｏｒが閾値ｔｈ３以上である場合のみ、積分が行われる。すなわち、曲率ρがフィードフォワード制御量δ_ＦＦの算出に寄与する割合が、他のパラメータと比較して比較的大きい場合、換言すれば横位置のずれの原因として、曲率ρの影響が大きい場合のみ、補償値Ｋ_ｉ１が横位置のずれ量を積分した値に設定されることを意味している。反対に言えば、曲率ρがフィードフォワード制御量δ_ＦＦの算出に寄与する割合が、他のパラメータと比較して比較的小さい場合、換言すれば横位置のずれの原因として、曲率ρの影響が小さい場合には、補償値Ｋ_ｉ１が横位置のずれ量を積分した値には設定されず、初期値１．０に近い値に設定されることを意味している。このような処理によって、曲率ρの誤差がフィードフォワード制御量δ_ＦＦに与える影響が、好適に補償されうる。

また、図６Ｂに示すように、横断勾配θに関する誤差の影響を補正する補償値Ｋ_ｉ２の算出処理において、その時点Ｔ１における横断勾配θ、曲率変化ｄρ／ｄｘ、および横位置のずれ量Ｌａｔ．ｅｒｒｏｒの大きさが条件を満たす場合のみ、横位置のずれの積分が行われ、条件を満たさない場合には、積分が行われない。

図６Ｂに示すように、横断勾配θに関する誤差の影響を補正する補償値Ｋ_ｉ２の算出処理では、横断勾配θが閾値ｔｈ４以上であり、曲率変化ｄρ／ｄｘが閾値ｔｈ２以下であり、かつ、横位置のずれ量Ｌａｔ．ｅｒｒｏｒが閾値ｔｈ３以上である場合のみ、積分が行われる。すなわち、横断勾配θがフィードフォワード制御量δ_ＦＦの算出に寄与する割合が、他のパラメータと比較して比較的大きい場合、換言すれば横位置のずれの原因として、横断勾配θの影響が大きい場合のみ、補償値Ｋ_ｉ２が横位置のずれ量を積分した値に設定されることを意味している。反対に言えば、横断勾配θがフィードフォワード制御量δ_ＦＦの算出に寄与する割合が、他のパラメータと比較して比較的小さい場合、換言すれば横位置のずれの原因として、横断勾配θの影響が小さい場合には、補償値Ｋ_ｉ２が横位置のずれ量を積分した値には設定されず、初期値１．０に近い値に設定されることを意味している。このような処理によって、横断勾配θの誤差がフィードフォワード制御量δ_ＦＦに与える影響が、好適に補償されうる。

さらに、図６Ｃに示すように、曲率変化ｄρ／ｄｘに関する誤差の影響を補正する補償値Ｋ_ｉ３の算出処理において、その時点Ｔ１における曲率ρ、曲率変化ｄρ／ｄｘ、および横位置のずれ量Ｌａｔ．ｅｒｒｏｒの大きさが条件を満たす場合のみ、横位置のずれの積分が行われ、条件を満たさない場合には、積分が行われない。

図６Ｃに示すように、曲率変化ｄρ／ｄｘに関する誤差の影響を補正する補償値Ｋ_ｉ３の算出処理では、曲率ρが閾値ｔｈ１以上であり、曲率変化ｄρ／ｄｘが閾値ｔｈ２より大きく、かつ、横位置のずれ量Ｌａｔ．ｅｒｒｏｒが閾値ｔｈ３以上である場合のみ、積分が行われる。すなわち、曲率変化ｄρ／ｄｘがフィードフォワード制御量δ_ＦＦの算出に寄与する割合が、他のパラメータと比較して比較的大きい場合、換言すれば横位置のずれの原因として、曲率変化ｄρ／ｄｘの影響が大きい場合のみ、補償値Ｋ_ｉ３が横位置のずれ量を積分した値に設定されることを意味している。反対に言えば、曲率変化ｄρ／ｄｘがフィードフォワード制御量δ_ＦＦの算出に寄与する割合が、他のパラメータと比較して比較的小さい場合、換言すれば横位置のずれの原因として、曲率変化ｄρ／ｄｘの影響が小さい場合には、補償値Ｋ_ｉ３が横位置のずれ量を積分した値には設定されず、初期値１．０に近い値に設定されることを意味している。このような処理によって、曲率変化ｄρ／ｄｘの誤差がフィードフォワード制御量δ_ＦＦに与える影響が、好適に補償されうる。

このように、フィードフォワード制御部２０７は、曲率ρ、横断勾配θ、曲率変化ｄρ／ｄｘの３つのパラメータ毎に、各パラメータの大きさに基づいて補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，Ｋ_ｉ３を算出し、当該補償値を用いて補償済みのフィードフォワード制御量δ_ＦＦ＿Ｃを算出する。このような誤差補償処理により、パラメータの誤差等に起因する、車両１００の目標軌道からの横位置のずれを、好適に抑えることができる。

なお、上記説明した誤差補償処理において、曲率ρ、横断勾配θ、曲率変化ｄρ／ｄｘの３つのパラメータ毎に、各パラメータの大きさの条件に基づいて積分するか否かの判断を行っていたが、例えば以下のような判断を追加してもよい。例えば、曲率ρ、横断勾配θ、曲率変化ｄρ／ｄｘ等のパラメータを算出するために用いられる車両１００の前方画像の信頼度が所定の閾値より小さい場合には、全ての補償値Ｋ_ｉ１，Ｋ_ｉ２，Ｋ_ｉ３の算出処理において積分を行わないようにしてもよい。なお、前方画像の信頼度とは、カメラ１０５の撮像した前方画像の画質や、画像に写る対象物（道路形状や白線等）の明瞭度合い等に基づいて算出される値であり、カメラ１０５または図示しない信頼度算出部によって算出されうる。このような判断の追加により、画像の信頼度が低く、誤差の補償が好適に行われないことが見込まれる場合には、操舵量に対する誤差補償処理の影響を低下させることができる。

＜作用、効果＞
本開示の実施の形態に係る自動操舵制御装置２００は、車両１００が目標軌道を追従するように車両１００の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御装置２００であって、車両１００の方位角の計測値である方位角計測値と、目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、方位角計測値と方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量δ_ＦＢを算出するフィードバック制御部２０６と、車両１００の重心が目標軌道を通るように走行した場合の運動モデルを用いて、フィードバック制御量δ_ＦＢの偏差を補正するためのフィードフォワード制御量δ_ＦＦを算出し、算出した前記フィードフォワード制御量δ_ＦＦを用いて、車両１００の目標軌道からの横方向のずれ量による影響を補償した補償済みフィードフォワード制御量δ_ＦＦ＿Ｃを算出するフィードフォワード制御部２０７と、フィードバック制御量およびフィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う操舵制御部２０８と、を備える。

このような構成により、例えばパラメータの誤差等に起因して生じる、車両１００の目標軌道からの横方向のずれ量による影響を補償した補償済みフィードフォワード制御量δ_ＦＦ＿Ｃに基づく自動操舵制御を行うことができる。このため、自動操舵制御における、目標軌道への追従性能を向上させることができるようになる。

また、本開示の実施の形態に係る自動操舵制御装置２００によれば、フィードフォワード制御部２０７は、二輪モデルにおいて車両１００の運動を記述するための複数のパラメータのうち、少なくとも道路の曲率、曲率の変化量、または道路の横断勾配の３つのパラメータ毎に算出された成分を有するフィードフォワード制御量を算出し、これら３つのパラメータ毎に算出された、車両１００の目標軌道からの横方向のずれ量による影響を補償するための補償値Ｋを、３つのパラメータ毎に算出された成分に積算することで補償済みフィードフォワード制御量δ_ＦＦ＿Ｃを算出する。なお、補償値は、車両の横方向のずれ量をパラメータ毎に積分して算出される。

このような構成により、道路の曲率、曲率の変化量、または道路の横断勾配といった、誤差が生じた場合にフィードフォワード制御量に対する影響が大きいパラメータに対して、好適に補償を行うことができるようになる。

（変形例）
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

上記説明した実施の形態では、車両１００を運転者が操縦することについては想定していなかったが、本開示の自動操舵制御装置による自動操舵走行と、ドライバーの操縦による走行とを、任意に切り替えることができるようにしてもよい。

本開示は、車線や道路に対して自動的に追従する操舵制御を行う自動操舵制御装置に適用することができる。

１００ 車両
１０１ キャブ
１０２ 荷台
１０３ 前輪
１０４ 後輪
１０５ カメラ
２００ 自動操舵制御装置
２０１ 横位置情報生成部
２０２ 方位角計測値情報生成部
２０３ 道路形状情報生成部
２０４ 車速センサ
２０５ 操舵量算出部
２０６ フィードバック制御部
２０７ フィードフォワード制御部
２０８ 操舵制御部

Claims (10)

1. 車両が目標軌道を追従するように前記車両の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御装置であって、
   前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出するフィードバック制御部と、
   前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の運動モデルを用いて前記フィードバック制御量の偏差を補正するためのフィードフォワード制御量に対し、前記運動モデルにおいて前記車両の運動を記述するための複数のパラメータのうち、少なくともいずれかのパラメータを取得する際の誤差の影響を補償した補償済みフィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御部と、
   前記フィードバック制御量および前記補償済みフィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う操舵制御部と、
   を備える、自動操舵制御装置。
2. 前記フィードフォワード制御部は、
   前記複数のパラメータのうち、少なくともいずれかのパラメータ毎に算出された成分を有する前記フィードフォワード制御量を算出し、
   前記パラメータ毎に算出された、当該パラメータを取得する際の誤差の影響を補償するための補償値を、前記パラメータ毎に算出された前記成分に積算することで前記補償済みフィードフォワード制御量を算出する、
   請求項１に記載の自動操舵制御装置。
3. 前記複数のパラメータは、前記車両が走行する道路の曲率、前記曲率の変化量、または前記道路の横断勾配、の少なくともいずれか１つを含む、
   請求項２に記載の自動操舵制御装置。
4. 前記補償値は、前記車両の横方向のずれ量を前記パラメータ毎に積分した値である、
   請求項２または３に記載の自動操舵制御装置。
5. 前記フィードバック制御量の偏差は、前記方位角計測値と前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の前記車両のすべり角との偏差に起因して生じる、正しいフィードバック制御量からの偏差である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の自動操舵制御装置。
6. 前記フィードフォワード制御部は、前記フィードフォワード制御量を、前記方位角の頂点位置と前記重心の位置との距離に基づいて算出する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の自動操舵制御装置。
7. 前記フィードバック制御部は、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を、比例制御を用いて補正し、
   前記フィードフォワード制御部は、前記フィードフォワード制御量を、前記方位角計測値の頂点位置と前記重心の位置との距離、および、前記比例制御の比例ゲインに基づいて算出する、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の自動操舵制御装置。
8. 前記フィードバック制御部は、前方注視モデルを用いて前記フィードバック制御量を算出し、
   前記フィードフォワード制御部は、前記フィードフォワード制御量を、前記方位角計測値の頂点位置と前記重心の位置との距離、前記比例制御の比例ゲイン、および、前記前方注視モデルにおける前方注視距離に基づいて算出する、
   請求項７に記載の自動操舵制御装置。
9. 車両が目標軌道を追従するように前記車両の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御方法であって、
   前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出し、
   前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の運動モデルを用いて前記フィードバック制御量の偏差を補正するためのフィードフォワード制御量を算出し、
   算出した前記フィードフォワード制御量に対し、前記運動モデルにおいて前記車両の運動を記述するための複数のパラメータのうち、少なくともいずれかのパラメータを取得する際の誤差の影響を補償した補償済みフィードフォワード制御量を算出し、
   前記フィードバック制御量および前記補償済みフィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う、
   自動操舵制御方法。
10. 車両が目標軌道を追従するように前記車両の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御プログラムであって、
    前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出する手順と、
    前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の運動モデルを用いて前記フィードバック制御量の偏差を補正するためのフィードフォワード制御量を算出する手順と、
    算出した前記フィードフォワード制御量に対し、前記運動モデルにおいて前記車両の運動を記述するための複数のパラメータのうち、少なくともいずれかのパラメータを取得する際の誤差の影響を補償した補償済みフィードフォワード制御量を算出する手順と、
    前記フィードバック制御量および前記補償済みフィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う手順と、
    を前記車両のプロセッサに実行させる、自動操舵制御プログラム。

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