WO2022030250A1 - 車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システム - Google Patents

車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システム Download PDF

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WO2022030250A1
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lane
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浩一 上村
琢 高浜
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日立Astemo株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device, a vehicle control method, and a vehicle control system.
  • the vehicle control system disclosed in Patent Document 1 has a detection unit that detects the position of a lane marker on the road surface in the traveling direction of the vehicle, and a detection unit that detects the position of the lane marker in a predetermined range along the traveling direction.
  • the lane change control unit includes a storage unit for storing and a lane change control unit for controlling the lane change of the vehicle based on the position of the lane marker detected by the detection unit.
  • the lane change control unit detects the lane marker by the detection unit.
  • the vehicle control system that controls the lane change of the vehicle based on the detection result of the position of the lane marker
  • the position of the vehicle with respect to the lane marker or the front of the vehicle Depending on conditions such as the presence or absence of a preceding vehicle traveling in the vehicle or the traveling condition, there is a risk that the lane change cannot be performed accurately.
  • the present invention has been made in view of the conventional circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle control device, a vehicle control method, and a vehicle control system capable of improving the accuracy of lane change.
  • the vehicle traveling under lane keep control when a vehicle traveling under lane keep control changes lanes, the physical quantity stored with respect to the lateral position of the vehicle and the physical quantity stored with respect to the lane marker are stored. Based on the physical quantity related to the yaw angle of the vehicle and the physical quantity related to the lateral position and the physical quantity related to the yaw angle, the vehicle straddles the boundary line with the lane to be changed to the lane of the lane to be changed. A physical quantity related to a target locus for traveling so as to keep a predetermined position in the width direction is acquired, and a control command related to steering for changing the lane of the vehicle is output based on the physical quantity related to the target locus.
  • the accuracy of lane change can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an aspect of a vehicle control system 200 mounted on a vehicle 100 such as a four-wheeled vehicle.
  • the vehicle control system 200 is a system that realizes driving support of the vehicle 100 (in other words, own vehicle) by steering control, and the driving support function includes a lane keeping support function and a lane change support function.
  • the lane keep support function is a function that automatically controls steering based on the recognition result of the lane marker so that the vehicle 100 maintains the vicinity of the center of the lane and runs. For example, steering control is automatically performed so as to follow the preceding vehicle.
  • the lane marker is a road marking for dividing a lane defined so that a vehicle on the road travels, and is a white line painted on the road surface or the like.
  • the lane change support function starts operation based on the operation start command by the driver of the vehicle 100, and changes the vehicle 100 traveling on a road having two or more lanes on each side from the lane before the lane change to the lane to which the lane is changed. It is a function to perform steering control that guides the vehicle to.
  • the lane before the lane change is the lane in which the vehicle 100 was traveling before the lane change, in other words, the lane in which the vehicle 100 was traveling when the driver issued an operation start command for the lane change control. Is.
  • the lane to which the lane is changed is an adjacent lane adjacent to the lane before the lane change, and when the driver of the vehicle 100 instructs to change the lane to the left, the lane is adjacent to the left side of the lane before the lane change.
  • the driver of the vehicle 100 instructs to change lanes to the right, the lane is adjacent to the right side of the lane before the lane change.
  • the lane before the lane change and the lane to which the lane is changed are separated by a lane marker as a lane boundary line.
  • FIG. 2 is a time chart schematically showing the flow from the start of operation to the end of operation of the lane change support function.
  • the vehicle 100 is traveling on a road such as a highway or a motorway where two or more vehicles can pass in parallel, and the lane keeping support function is activated. (In other words, the lane keep control state).
  • the vehicle control system 200 When the driver of the vehicle 100 operates the turn signal lever at the time t1 during the operation of the lane keep support function, the vehicle control system 200 outputs the operation signal of the turn signal lever to the lane change support function (in other words, lane change control). Obtained as an operation start command and starts the lane change support function. That is, the driver of the vehicle 100 operates the turn signal lever to input to the vehicle control system 200 regarding the start of the lane change.
  • the lane change support function in other words, lane change control
  • the vehicle control system 200 determines whether or not there is a space where the lane can be changed based on the outside world recognition information of the vehicle 100 at time t2. Then, when it is possible to execute the lane change, the vehicle control system 200 generates a physical quantity regarding the target locus for the lane change based on the recognition result of the lane marker, and causes the vehicle 100 to travel along the target locus. Automatic steering control is carried out as described above.
  • the target trajectory for the above lane change is, in detail, for the vehicle 100 to travel so as to straddle the boundary line with the lane of the lane change destination and keep a predetermined position in the width direction of the lane of the lane change destination. This is the travel route of the vehicle 100. Then, when the lane change to the lane change destination lane is completed at time t3, the vehicle control system 200 terminates the lane change support function and enters the operating state of the lane keep support function (in other words, lane keep control). Return.
  • the vehicle control system 200 includes a sensor unit 300, a turn signal switch 400 which is an operation switch for a lane change support function, a driving support control unit 500, a steering control unit 600, an electric power steering device 700, and the like.
  • the sensor unit 300 has various in-vehicle sensors such as a camera 310, a yaw rate sensor 320, a vehicle speed sensor 330, a steering angle sensor 340, and an acceleration sensor 350.
  • the camera 310 is an image pickup device that images the front of the vehicle 100, and the vehicle control system 200 recognizes outside world information of the vehicle 100 such as a lane marker, a preceding vehicle, and an obstacle based on the image captured by the camera 310.
  • the yaw rate sensor 320 detects a physical quantity related to the yaw rate, which is the angular velocity of the vehicle 100 when turning left and right.
  • the vehicle speed sensor 330 detects a physical quantity related to the speed of the vehicle 100. It should be noted that the system can be provided with a sensor for detecting the wheel speed and can estimate the speed of the vehicle 100 from the wheel speed.
  • the steering angle sensor 340 detects a physical quantity related to the steering angle of the electric power steering device 700.
  • the acceleration sensor 350 detects physical quantities related to the lateral acceleration and the front-rear acceleration of the vehicle 100.
  • the turn signal switch 400 is a switch that switches on and off according to the operation of the turn signal lever 410 (in other words, the turn signal lever) by the driver of the vehicle 100 to light the direction indicator of the vehicle 100.
  • the vehicle control system 200 activates the lane change support function when the turn signal switch 400 is turned on by the driver of the vehicle 100 operating the turn signal lever 410 while the lane keep support function is operating. Start. That is, the vehicle control system 200 uses the turn signal switch 400 as an operation switch for operating the lane change support function, in other words, a switch for the driver of the vehicle 100 to command the start of operation of the lane change support function.
  • the driving support control unit 500 is a vehicle control device that acquires various detection signals output by the sensor unit 300, on / off signals of the turn signal switch 400, and outputs control commands related to steering to the steering control unit 600.
  • the driving support control unit 500 includes a microcomputer 510 as a control unit that performs calculations based on various acquired information and outputs the calculation results.
  • the microcomputer 510 serves as a lane marker recognition unit 511, a storage processing unit 512, a position correction unit 513, a target trajectory calculation unit 514, a control parameter A calculation unit 515, a control parameter B calculation unit 516, and a control parameter C calculation unit 517. It has a function as software.
  • the lane marker recognition unit 511 recognizes the lane marker on the road surface in front of the vehicle 100 based on the image captured by the camera 310. Further, based on the recognition result of the lane marker, the lane marker recognition unit 511 includes a physical quantity related to the lane width, a physical quantity related to the yaw angle of the vehicle 100 with respect to the lane marker, a physical quantity related to the lateral position of the vehicle 100 with respect to the lane marker, a physical quantity related to the curvature of the road, and the like. Ask for.
  • the storage processing unit 512 uses physical quantities related to each of the lane width, yaw angle, lateral position, and curvature obtained by the lane marker recognition unit 511 as lane marker recognition information, such as a RAM (Random access memory) included in the driving support control unit 500. Write to memory and memorize.
  • the position correction unit 513 uses detection signals such as the yaw rate sensor 320 and the vehicle speed sensor 330, that is, dead reckoning based on the measurement information of the vehicle behavior, to obtain information on the yaw angle and the lateral position which is information on the relative position of the vehicle 100 with respect to the lane marker. To complement.
  • the target locus calculation unit 514 is a physical quantity related to each of the lane width, yaw angle, lateral position, and curvature obtained by the lane marker recognition unit 511, that is, a physical quantity related to the target locus of the vehicle 100 in the lane change support function based on the lane marker recognition information. (Hereinafter, simply referred to as "target trajectory") is acquired.
  • the control parameter A calculation unit 515 calculates the control parameter A related to the curvature of the road, which is a control parameter used by the steering control unit 600 for steering angle control.
  • the control parameter B calculation unit 516 calculates the control parameter B related to the yaw angle of the vehicle 100, which is a control parameter used by the steering control unit 600 for steering angle control.
  • the control parameter C calculation unit 517 calculates the control parameter C regarding the lateral position of the vehicle 100, which is a control parameter used by the steering control unit 600 for steering angle control.
  • the steering control unit 600 calculates a physical quantity related to the target steering angle based on the signals of the control parameters A, B, and C acquired from the driving support control unit 500, and outputs the calculated physical quantity signal related to the target steering angle to the electric power steering device 700. Output to.
  • the electric power steering device 700 is a steering device in which an electric motor 710 as a steering actuator generates a steering force, and includes a steering controller 720 that drives and controls the electric motor 710 and a steering wheel 730 operated by a driver of the vehicle 100.
  • the steering controller 720 drives and controls the electric motor 710 according to the physical quantity related to the target steering angle acquired from the steering control unit 600.
  • the driving support control unit 500 stores the physical quantity related to the lateral position with respect to the lane marker and the physical quantity related to the yaw angle with respect to the lane marker stored in the memory when the vehicle 100 traveling under the lane keep control changes lanes. That is, the stored values of the physical quantity related to the horizontal position and the physical quantity related to the yaw angle are read out.
  • the driving support control unit 500 generates a target locus based on the physical quantity related to the lateral position and the physical quantity related to the yaw angle read from the memory, and controls the steering for changing the lane of the vehicle 100 based on the generated target locus. It has a means to output a command.
  • the driving support control unit 500 obtains the first target locus before the vehicle 100 crosses the boundary line with the lane to which the lane is changed based on the physical quantity related to the lateral position, and obtains the first target locus before the vehicle 100 crosses the boundary line with the lane to which the lane is changed.
  • the vehicle 100 Based on the physical quantity related to the lane change destination and the lane change destination lane, the vehicle 100 straddles the boundary line with the lane change destination lane and keeps a predetermined position in the width direction of the lane change destination lane to obtain a second target trajectory.
  • the target locus in the lane change control is acquired based on the first target locus and the second target locus.
  • the driving support control unit 500 uses the locus of the target lateral position or the target yaw angle with respect to the lateral position of the vehicle 100 as the first target locus, and the target lateral to the front-rear position of the vehicle 100 as the second target locus. Use the locus of position.
  • the vehicle control system 200 guides the vehicle 100 to the adjacent lane according to the trajectory of the target lateral position with respect to the front-rear position of the vehicle 100, the vehicle is disturbed by a disturbance that changes the lateral movement amount of the vehicle 100 such as a cross slope of a road surface or a crosswind.
  • the lateral position of the 100 does not change, in other words, only the front-rear position of the vehicle 100 advances without the lane change progressing, and the lane change may not be successfully executed.
  • the driving support control unit 500 changes the lane of the vehicle 100 according to the target lateral position with respect to the lateral position of the vehicle 100 or the locus of the target yaw angle, the disturbance that hinders the lateral movement of the vehicle 100 such as the cross slope of the road surface. Even if there is, it is possible to prevent only the front-rear position of the vehicle 100 from advancing without changing the lateral position of the vehicle 100.
  • the vehicle control system 200 uses the locus of the target lateral position or the target yaw angle with respect to the lateral position of the vehicle 100, the target lateral position or the target yaw angle is set according to the change in the road curvature due to the progress of the front-rear position of the vehicle 100.
  • the locus of the target lateral position or the target yaw angle with respect to the lateral position of the vehicle 100 cannot cope with the lane change on the curved road, and does not lead well to the lane keeping function after the lane change.
  • the driving support control unit 500 uses the target lateral position or the target yaw angle locus with respect to the lateral position of the vehicle 100 as the first target locus in the first half of the lane change control before the vehicle 100 crosses the boundary line.
  • the locus of the target lateral position with respect to the front-rear position of the vehicle 100 is used as the second target locus.
  • the vehicle 100 can be driven so as to keep the vehicle 100 at a predetermined position in the width direction of the lane to which the lane is changed even if the road curvature changes. Continuous support for lane keeping becomes possible.
  • FIG. 3 is a flowchart showing one aspect of lane change control by the driving support control unit 500.
  • the lane change control shown in the flowchart of FIG. 3 is a case where the driving support control unit 500 cannot detect the lane marker when the vehicle 100 crosses the lane boundary line due to the lane change, and moreover, the vehicle 100. It is assumed that there is no preceding vehicle in the vicinity, and is an example showing that the lane change can be completed even in such a situation.
  • FIG. 4 is a diagram for schematically explaining the generation of a target trajectory in a situation where the driving support control unit 500 cannot detect the lane marker when the vehicle 100 crosses the lane boundary line due to a lane change. be.
  • the driving support control unit 500 directs the vehicle 100 toward the boundary line by using the first target locus which is the target lateral position or the locus of the target yaw angle with respect to the lateral position of the vehicle 100. Induce.
  • the driving support control unit 500 cannot detect the lane marker when the vehicle 100 crosses the boundary line, but the target lateral position with respect to the front-rear position of the vehicle 100 is set as the target trajectory after the vehicle 100 crosses the boundary line.
  • the second target locus which is a locus, is obtained based on the stored value of the lane marker recognition information, and the traveling position of the vehicle 100 is kept at a predetermined position in the width direction of the lane to which the lane is changed.
  • the case where the driving support control unit 500 cannot detect the lane marker during the lane change control the case where the detection accuracy of the camera 310 deteriorates during the lane change control, or the case where the lane change destination lane is divided. This includes cases where the lane marker is interrupted or the paint on the lane marker that divides the lane to which the lane is changed is light.
  • the vehicle control system 200 issues a warning to the driver of the vehicle 100 by a screen display or a sound, stops the driving support function, and performs manual operation (in other words, in other words). For example, it prompts the switch to manual steering).
  • the driving support control unit 500 executes the lane change control process shown in the flowchart of FIG. 3 at predetermined time intervals (for example, every 50 ms) by a timer interrupt.
  • the driving support control unit 500 determines the result of the lane detection used in the lane keep control in step S801, in detail, the curvature of the lane, the yaw angle of the vehicle 100 with respect to the lane marker, and the lateral position of the vehicle 100 with respect to the lane marker. , Read the physical quantity measurement information for each.
  • the driving support control unit 500 reads on / off of the turn signal switch 400, which is an operation switch for operating the lane change support function.
  • step S803 the driving support control unit 500 determines whether or not the lane change control is completed, in other words, whether or not the lane change control is in progress.
  • the driving support control unit 500 terminates the process as it is without proceeding to step S804 or later.
  • step S804 the driving support control unit 500 determines whether or not the turn signal switch 400 is in the ON state, that is, whether or not the driver of the vehicle 100 has instructed to use the lane change support.
  • the driving support control unit 500 terminates the process as it is without proceeding to step S805 or later.
  • the driving support control unit 500 steps to perform steering control as the lane change support. Proceed to S805.
  • the turn signal indicator lit by the turn signal switch 400 is a device for indicating the direction to the surroundings when turning left or right or changing course, and the driver of the vehicle 100 is, for example, a lane to the next lane on the right.
  • the turn signal lever 410 is operated so as to light the turn signal on the right side.
  • the driving support control unit 500 regards this as a lane change instruction to the right adjacent lane and changes the lane. Start control (in other words, lane change support).
  • step S805 the driving support control unit 500 is before the vehicle 100 crosses the lane boundary line that separates the lane before the lane change and the lane to which the lane is changed (in other words, the lane adjacent to the lane before the lane change).
  • the first half of the lane change control before the vehicle 100 crosses the lane boundary line is the locus of the target lateral position or the target yaw angle with respect to the lateral position of the vehicle 100.
  • a second target locus which is a locus of the target lateral position with respect to the front-rear position of the vehicle 100, is used in the latter half of the lane change control after the vehicle 100 crosses the lane boundary line using a certain first target locus.
  • step S806 the driving support control unit 500 refers to the first target trajectory map, which is the trajectory of the target lateral position of the vehicle 100 with respect to the lateral position of the vehicle 100, and refers to the target according to the current lateral position of the vehicle 100.
  • the physical quantity related to the horizontal position is obtained, and the physical quantity related to the obtained target horizontal position is set in the control parameter C.
  • step S806 when the driving support control unit 500 obtains the physical quantity related to the target lateral position according to the lateral position of the vehicle 100 in step S806, the physical quantity related to the target curvature set in the control parameter A and the target yaw set in the control parameter B. Set the physical quantity related to the angle to zero. Then, the driving support control unit 500 proceeds from step S806 to step S809, and outputs the control parameters A, B, C (in other words, the target curvature, the target yaw angle, the target lateral position) to the subsequent steering control unit 600. ..
  • the target lateral position in step S806 is the lateral position after a predetermined time (for example, 1 second) has elapsed from the present time, in other words, the lateral position change target [m] in the predetermined time.
  • the lateral position of the vehicle 100 is, for example, a distance [m] from the center of gravity of the vehicle 100 to the center in the width direction of the lane to which the lane is changed, and the driving support control unit 500 determines the vehicle 100 from the recognition result of the lane marker. Find the horizontal position of.
  • FIG. 5 is a diagram showing one aspect of the characteristics of the lateral position change target (in other words, the first target trajectory map) with respect to the lateral position of the vehicle 100.
  • FIG. 6 is a diagram showing a locus of the target lateral position of the vehicle 100 with respect to the lateral position of the vehicle 100 and an actual traveling route of the vehicle 100.
  • the driving support control unit 500 keeps the lateral position change target small and gradually laterally as the lane to change the lane approaches. Increase the position change target. Then, when the driving support control unit 500 increases the lateral position change target to a predetermined distance, the driving support control unit 500 holds the predetermined lateral position change target until the distance to the lane to which the lane is changed decreases to the set value. Then, the vehicle 100 is directed to the lane to which the lane is changed with a constant lateral position change target.
  • the driving support control unit 500 gradually changes the lateral position change target to a small size when the vehicle 100 is sufficiently close to the lane of the lane change destination, so as to smoothly connect to the driving that keeps the center of the lane of the lane change destination. To.
  • the driving support control unit 500 uses the first target locus, which is the locus of the target lateral position with respect to the lateral position of the vehicle 100, in the first half of the lane change control before the vehicle 100 crosses the lane boundary line. As a result, the driving support control unit 500 directs the traveling position of the vehicle 100 toward the lane boundary line while making the actual lateral position of the vehicle 100 follow the target lateral position even if there is a disturbance due to a cross slope or a crosswind. It can be moved steadily.
  • the first target locus which is the locus of the target lateral position with respect to the lateral position of the vehicle 100
  • the driving support control unit 500 can set the target yaw angle according to the lateral position of the vehicle 100 instead of setting the target lateral position according to the lateral position of the vehicle 100.
  • the target yaw angle in step S806 is the yaw angle after a predetermined time (for example, 1 second) has elapsed from the present time, in other words, the yaw angle change target [rad] in the predetermined time.
  • the driving support control unit 500 refers to the first target trajectory map, which is a map of the yaw angle change target of the vehicle 100 with respect to the lateral position of the vehicle 100, and refers to the lateral position of the vehicle 100 at the present time.
  • the physical quantity related to the target yaw angle corresponding to the above is obtained, and the physical quantity related to the obtained target yaw angle is set in the control parameter B.
  • the yaw angle which is the vehicle posture with respect to the lane marker
  • the driving support control unit 500 obtains the physical quantity related to the target yaw angle according to the lateral position of the vehicle 100 in step S806, the physical quantity related to the target curvature set in the control parameter A and the target lateral amount set in the control parameter C. Set the physical quantity related to the position to zero.
  • FIG. 7 is a diagram showing one aspect of the characteristics of the yaw angle change target (in other words, the first target trajectory map) with respect to the lateral position of the vehicle 100. If the distance from the vehicle 100 to the lane to which the lane is changed is long immediately after starting the lane change control, the driving support control unit 500 gives a yaw angle change target for directing the vehicle 100 to the lane to which the lane is changed.
  • the driving support control unit 500 can set an appropriate target yaw angle according to the lateral position of the vehicle 100, and even if there is a disturbance due to a cross slope or a crosswind, the vehicle 100 is steadily directed toward the lane boundary line. Can be guided.
  • the driving support control unit 500 can set the target lateral position according to the lateral position of the vehicle 100, and further set the target yaw angle according to the lateral position of the vehicle 100.
  • the driving support control unit 500 can change the physical quantity related to the target lateral position or the physical quantity related to the target yaw angle set in step S806 according to the cross slope of the road.
  • the driving support control unit 500 acquires information on the cross slope of the road on which the vehicle 100 is traveling from an altitude map including information on the cross slope of the road, for example, based on positioning information using GPS.
  • the driving support control unit 500 When the cross slope of the road on which the vehicle 100 is traveling is an ascending slope with respect to the direction of lane change, the driving support control unit 500 has a physical quantity or a target yaw angle with respect to the target lateral position as the slope becomes steeper. Correct so that the physical quantity related to is a large value. As a result, the driving support control unit 500 can set an appropriate target lateral position or target yaw angle for the cross slope of the road, and can change lanes more smoothly on the road having the cross slope. Even so, it is possible to realize the same lane change as on a flat road.
  • the driving support control unit 500 can change the physical quantity related to the target lateral position or the physical quantity related to the target yaw angle set in step S806 based on the curvature of the road. Driving support control when the direction of lane change and the direction of turning the road are the same, for example, when changing lanes from the left lane of the two lanes to the right lane and the road is a right curve.
  • the unit 500 corrects so that the larger the curvature of the road, the larger the physical quantity regarding the target lateral position or the physical quantity regarding the target yaw angle.
  • the driving support control unit 500 can set an appropriate target lateral position or target yaw angle with respect to the curvature of the road, so that even a curved road can realize the same lane change as a straight road.
  • the driving support control unit 500 can change the physical quantity related to the target lateral position or the physical quantity related to the target yaw angle set in step S806 based on the lateral acceleration of the vehicle 100. For example, when the direction of the lateral acceleration of the vehicle 100 is the same as the direction of the lane change, the driving support control unit 500 corrects so that the larger the lateral acceleration, the smaller the physical quantity regarding the target lateral position or the physical quantity regarding the target yaw angle. do. As a result, the driving support control unit 500 can set an appropriate target lateral position or target yaw angle for the lateral acceleration of the vehicle 100 before the lane change, so that the lane is changed from the state where the lateral acceleration is generated. However, it is possible to realize a lane change similar to a lane change from a straight-ahead state where the lateral acceleration is small.
  • the driving support control unit 500 can change the physical quantity related to the target lateral position or the physical quantity related to the target yaw angle set in step S806 based on the speed of the vehicle 100. For example, the driving support control unit 500 corrects so that the lower the speed of the vehicle 100, the smaller the physical quantity related to the target lateral position or the physical quantity related to the target yaw angle. As a result, an appropriate target lateral position or target yaw angle can be set even when the traffic flow on the road where the lane is changed is slow, so that the traffic flow is smooth even when the vehicle 100 travels at a low speed due to traffic congestion or the like. It is possible to realize the same lane change as at one time.
  • the driving support control unit 500 can change the physical quantity related to the target lateral position or the physical quantity related to the target yaw angle set in step S806 based on the front-rear acceleration of the vehicle 100. For example, when the front-rear acceleration of the vehicle 100 indicates the acceleration state of the vehicle 100, the driving support control unit 500 corrects so that the larger the acceleration, the larger the physical quantity related to the target lateral position or the physical quantity related to the target yaw angle. .. As a result, an appropriate target lateral position or target yaw angle can be set for the front-rear acceleration of the vehicle 100, so that it is possible to realize a lane change in the same section during acceleration and non-acceleration.
  • step S805 determines in step S805 that it is time for the vehicle 100 to cross the lane boundary line
  • the driving support control unit 500 proceeds to step S807.
  • the driving support control unit 500 creates a basic map of the second target locus, which is the locus of the target lateral position with respect to the front-rear position of the vehicle 100.
  • step S807 the driving support control unit 500 holds the yaw angle when the vehicle 100 crosses the lane boundary line based on the yaw angle and the lateral position with respect to the lane marker when the vehicle 100 crosses the lane boundary line.
  • a virtual line that advances and joins a line that is offset laterally by a predetermined distance from the lane boundary line (in other words, a line that keeps a predetermined position in the width direction of the lane to which the lane is changed) while returning the yaw angle to zero. Is generated as a basic map of the second target trajectory.
  • the predetermined distance is, for example, half the length of the lane width obtained from the recognition result of the lane marker. Then, when the above predetermined distance is set to half the lane width, the virtual line is a lane change destination from the position when the vehicle 100 crosses the lane boundary line, assuming that the road is a straight road. It reaches the center of the width direction of the lane and keeps the center of the width direction of the lane to which the lane is changed.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the generation of the virtual line when the vehicle 100 changes lanes to the lane adjacent to the left.
  • is the yaw angle of the vehicle 100 with respect to the lane marker when the vehicle 100 crosses the lane boundary line.
  • the target point 1 the axis in the width direction of the vehicle 100 passing through the center of gravity of the vehicle 100 and the line passing through the center in the width direction of the lane to be changed intersect with each other in the vehicle posture when straddling the lane boundary line.
  • the lane width is W
  • the straight line connecting the target point 1 and the target point 2 is a line that keeps the center in the width direction of the lane to which the lane is changed.
  • the driving support control unit 500 is on a straight line connecting the target point 1 and the target point 2, and has a constant distance interval (for example, 2.5 m interval) from the target point 2 to a predetermined distance ahead.
  • the driving support control unit 500 sets a line connecting the target points 2, 3, 4, ... From the position of the vehicle 100 when straddling the lane boundary line as a virtual line. Therefore, in the virtual line, assuming that the road on which the vehicle 100 is traveling is a straight road, the vehicle 100 straddling the lane boundary line reaches the center in the width direction of the lane to be changed, and the lane is changed. It is a traveling track that keeps the center of the width direction of the previous lane.
  • the driving support control unit 500 when the driving support control unit 500 can detect the lane marker, the shape of the virtual line corresponds to the curve based on the curvature detected when the vehicle 100 crosses the lane boundary line. Further, when the driving support control unit 500 cannot detect the lane marker, the driving support control unit 500 curves the shape of the virtual line based on the stored value of the curvature detected last (that is, detected immediately before the lane marker cannot be detected). Correspond to.
  • step S809 After setting the virtual line in step S807, the values of the control parameters A, B, and C are set to the previous values, that is, the control parameters A at the end in step S806. It is held at the value set in B and C. Then, when the driving support control unit 500 determines in step S805 that the vehicle 100 has crossed the lane boundary line, the process proceeds to step S808.
  • step S808 the driving support control unit 500 refers to the second target locus map, which is the locus of the target lateral position according to the front-rear position of the vehicle 100, and obtains physical quantities related to the target curvature, yaw angle, and lateral position.
  • the physical quantities related to the obtained and obtained target curvature, target yaw angle, and target lateral position are set in the control parameters A, B, and C.
  • the driving support control unit 500 proceeds from step S808 to step S809, and outputs the control parameters A, B, and C according to the second target locus map to the steering control unit 600 in the subsequent stage.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the correction processing of the second target trajectory map according to the road curvature.
  • the driving support control unit 500 uses the second target locus, which is the locus of the target lateral position according to the front-rear position of the vehicle 100, after the vehicle 100 straddles the lane boundary line, and the vehicle 100 The second target trajectory after crossing the boundary line is changed according to the change in the road curvature. Therefore, the driving support control unit 500 can keep the vehicle 100 in the center of the lane to which the lane is changed according to the change in the road curvature and drive the vehicle 100 even if the lane marker cannot be detected. It is possible to smoothly shift from change control to lane keep control.
  • the driving support control unit 500 controls the lane change by invalidating the detection result of the lane marker even if the lane marker is detected for a predetermined period (for example, 3 seconds) after the vehicle 100 crosses the lane boundary line. Do not use for.
  • the detection accuracy of the lane marker may decrease, and the driving support control unit 500 controls the lane change based on the lane marker detected when the vehicle 100 crosses the lane boundary line. If you do, you may end up with erroneous control.
  • the driving support control unit 500 invalidates the detection result of the lane marker in a predetermined period after the vehicle 100 crosses the lane boundary line, and the accuracy of the lane change control is lowered due to the deterioration of the detection accuracy of the lane marker. Suppress.
  • the driving support control unit 500 detects the lane marker and lanes after the vehicle 100 straddles the lane boundary line, keeps the center of the lane to which the lane is changed in the width direction, and travels for a predetermined time.
  • a control command for returning to the lane keep control is output.
  • the driving support control unit 500 detects the lane marker before the predetermined time elapses, it outputs a control command for returning to the lane keep control after the predetermined time elapses.
  • the driving support control unit 500 can shift to the lane keep control after the vehicle 100 is in a state of stably traveling in the lane of the lane change destination by the lane change control, and the steering angle before and after the lane change can be achieved. Control can be continuously assisted.
  • steering intervention by the driver is performed when an input regarding steering is input from the driver of the vehicle 100 during lane change control, for example, when the driver of the vehicle 100 operates the steering wheel 730.
  • the input related to steering from the driver is prioritized over the control command related to steering by lane change control, and the steering angle corresponding to the input related to steering from the driver is realized.
  • the driving support control unit 500 can prevent the accuracy of the lane change from being lowered even if the lane marker cannot be detected during the lane change control. Further, the driving support control unit 500 uses the first target locus as the locus of the target lateral position (or target yaw angle) with respect to the lateral position of the vehicle 100 until the vehicle 100 crosses the boundary line. It is possible to guide the vehicle 100 to the lane to which the lane is changed by suppressing the influence of the cross slope and the like. Further, the driving support control unit 500 responds to the change in the curvature of the road by using the second target locus as the locus of the target lateral position with respect to the front-rear position of the vehicle 100 after the vehicle 100 straddles the boundary line. , The vehicle 100 can be driven so as to keep a predetermined position in the width direction of the lane to which the lane is changed.
  • the lane change support by the vehicle control system 200 is a vehicle technology that can give a sense of security to the driver of the vehicle 100 because the control accuracy is high. That is, when the vehicle control system 200 cannot detect the lane marker, the vehicle 100 mistakenly follows the preceding vehicle and returns to the original lane, or the vehicle 100 runs out of the lane. The driver of the vehicle 100 may feel uneasy and reduce the reliability of lane change control by automatic steering.
  • the driving support control unit 500 can perform lane change control that does not change significantly from the normal even if the lane marker cannot be detected during lane change control. Therefore, when the vehicle 100 changes lanes by automatic steering, the driver of the vehicle 100 can be relieved, and the vehicle control system 200 that implements the lane change support, and by extension, the commercial value of the vehicle 100 can be enhanced. can.
  • FIG. 10 is a flowchart showing another aspect of lane change control by the driving support control unit 500.
  • the lane change control shown in the flowchart of FIG. 10 assumes a situation in which the driving support control unit 500 cannot detect the lane marker before the vehicle 100 crosses the lane boundary line, and even in such a situation, This is an example showing that the lane change can be completed.
  • the operation support control unit 500 executes the process shown in the flowchart of FIG. 10 at predetermined time intervals (for example, every 50 ms) by a timer interrupt.
  • step S901-step S904 Since the operation support control unit 500 performs the same processing as in step S801-step S804 described above in step S901-step S904, detailed description of step S901-step S904 will be omitted.
  • the driving support control unit 500 determines in step S904 that the driver of the vehicle 100 has instructed to use the lane change support, the driving support control unit 500 proceeds to step S905.
  • step S905 the driving support control unit 500 determines whether the lane marker cannot be detected or the lane marker can be detected. Then, the driving support control unit 500 bypasses step S906 and proceeds to step S907 when the lane marker can be detected, and proceeds to step S906 when the lane marker cannot be detected.
  • step S906 the driving support control unit 500 cannot detect the lane marker due to dead reckoning starting from the stored value of the lateral position and yaw angle with respect to the lane marker of the vehicle 100 measured immediately before the lane marker cannot be detected.
  • the lateral position and yaw angle with respect to the lane marker of the vehicle 100 at the present time are estimated.
  • the driving support control unit 500 stores the information regarding the curvature of the road obtained based on the detection result of the lane marker in the memory as it is even after the lane marker cannot be detected.
  • step S906 the driving support control unit 500 calculates the rotation translation change amount of the vehicle 100 based on, for example, the vehicle speed V, the yaw rate ⁇ , etc. detected by the sensor unit 300, and the rotation translation change amount with respect to the lane marker based on the calculated rotation translation change amount.
  • the information on the lateral position and yaw angle of the vehicle 100 is updated.
  • the driving support control unit 500 can acquire information on the yaw rate ⁇ based on the vehicle speed V detected by the sensor unit 300, the steering angle ⁇ , the wheelbase of the vehicle 100, the stability factor, and the like.
  • the driving support control unit 500 sets the calculation cycle of the rotation translation change amount to Ts [s], the rotation change amount of the vehicle 100 to ⁇ [rad], and the translation change amount in the vehicle length direction (in other words, the front-rear direction) of the vehicle 100.
  • the translational change amount of the vehicle 100 in the vehicle width direction is ⁇ Y [m]
  • ⁇ , ⁇ X and ⁇ Y are calculated according to Equation 1.
  • the driving support control unit 500 measures the lane marker of the vehicle 100 immediately before the lane marker cannot be detected based on the integrated value of the rotation change amount ⁇ of the vehicle 100 and the translational change amount ⁇ Y in the vehicle width direction of the vehicle 100.
  • the driving support control unit 500 can recognize the lateral position and yaw angle of the vehicle 100 with respect to the lane marker even after the lane marker cannot be detected due to the above dead reckoning.
  • step S907-step S911 the driving support control unit 500 determines whether the vehicle 100 is before, when, or after the vehicle 100 crosses the lane boundary line, as in step S805-step S809 described above. , Switch between the first target locus and the second target locus.
  • step S908 the target lateral position or the target yaw angle is determined from the lateral position estimated by dead reckoning. demand.
  • the driving support control unit 500 determines from the lateral position estimated by dead reckoning that it is time for the vehicle 100 to cross the boundary line and proceeds to step S909, the lane marker when the vehicle 100 crosses the lane boundary line.
  • a virtual line of the second target trajectory map is set using the yaw angle estimated by dead reckoning as the yaw angle with respect to. Therefore, the driving support control unit 500 can complete the lane change using the first target locus and the second target locus even if the lane marker cannot be detected before the vehicle 100 crosses the boundary line. ..
  • the predetermined value in the width direction of the lane to which the lane is changed is not limited to the center.
  • the driving support control unit 500 depends on the traveling position in the lane of another vehicle traveling in the lane to the left or right of the lane to which the lane is changed, and the conditions such as the entrance, the middle, and the exit of the curved road.
  • the driving target of the own vehicle can be a position shifted to the left or right from the center in the width direction of the lane to which the lane is changed.
  • the first half of the lane change control using the first target locus is not limited to the time when the vehicle 100 crosses the boundary line.
  • the driving support control unit 500 can switch from the first target locus to the second target locus based on the distance from the vehicle 100 to a predetermined value in the width direction of the lane to which the lane is changed.
  • the input regarding the start of the lane change control is not limited to the operation of the turn signal lever 410 by the driver of the vehicle 100.
  • the vehicle control system 200 may include a dedicated switch for the driver of the vehicle 100 to instruct the start of the lane change support.

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Abstract

本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムは、レーンキープ制御で走行中の車両が車線変更をする際に、レーンマーカーに対する記憶された車両の横位置に関する物理量と、レーンマーカーに対する記憶された車両のヨー角に関する物理量とに基づいて、車両が車線変更先の車線との境界線を跨いで車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープするように走行するための目標軌跡に関する物理量を取得し、目標軌跡に関する物理量に基づいて、車両を車線変更させるための操舵に関する制御指令を出力する。これにより、車線変更の精度が向上する。

Description

車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システム
 本発明は、車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムに関する。
 特許文献1に開示される車両制御システムは、車両の進行方向の路面のレーンマーカーの位置を検出する検出部と、検出部により検出されたレーンマーカーの位置を進行方向に沿った所定の範囲で記憶する記憶部と、検出部により検出されたレーンマーカーの位置に基づいて、車両の車線変更を制御する車線変更制御部と、を備え、車線変更制御部は、検出部によりレーンマーカーが検出されなくなった場合、記憶部に記憶された所定の範囲のレーンマーカーの位置に基づいて車線変更できるか否かを判定し、車線変更できると判定した場合、所定の範囲のレーンマーカーの位置に基づいて車両の車線変更を制御する。
特開2019-043378号公報
 ところで、レーンマーカーの位置の検出結果に基づいて車両の車線変更を制御する車両制御システムにおいて、車線変更中にレーンマーカーの位置を検出できなくなった場合、レーンマーカーに対する車両の位置や、車両の前方を走行する先行車両の有無または走行状態などの条件によっては、車線変更が精度良くできなくなるおそれがあった。
 本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車線変更の精度向上を図れる、車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムを提供することにある。
 本発明によれば、その1つの態様において、レーンキープ制御で走行中の車両が車線変更をする際に、レーンマーカーに対する記憶された前記車両の横位置に関する物理量と、前記レーンマーカーに対する記憶された前記車両のヨー角に関する物理量と、を取得し、前記横位置に関する物理量及び前記ヨー角に関する物理量に基づいて、前記車両が車線変更先の車線との境界線を跨いで前記車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープするように走行するための目標軌跡に関する物理量を取得し、前記目標軌跡に関する物理量に基づいて、前記車両を車線変更させるための操舵に関する制御指令を出力する。
 本発明によれば、車線変更の精度向上を図れる。
車両制御システムを示すブロック図である。 車線変更支援機能の概要を示すタイムチャートである。 車線変更制御の手順を示すフローチャートである。 車線変更制御における目標軌跡の生成処理を説明するための図である。 車両の横位置と横位置変化目標との相関を示す線図である。 第1の目標軌跡と車両の走行経路とを例示する図である。 車両の横位置とヨー角変化目標との相関を示す線図である。 第2の目標軌跡の基本マップを説明するための図である。 曲率に応じた第2の目標軌跡の補正を説明するための図である。 車線変更制御の手順を示すフローチャートである。
 以下、本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
 図1は、4輪自動車などの車両100に搭載される車両制御システム200の一態様を示すブロック図である。
 車両制御システム200は、車両100(換言すれば、自車)の運転支援を操舵制御で実現するシステムであり、運転支援機能は、レーンキープ支援機能及び車線変更支援機能を含む。
 レーンキープ支援機能は、車両100が車線の中央付近を維持して走行するように、レーンマーカーの認識結果に基づき自動で操舵制御する機能であり、レーンマーカーを認識できないときに先行車両が存在すれば、先行車両に追従するように自動で操舵制御を実施する。
 なお、レーンマーカーとは、道路の車両が走行するように定められた車線を区分するための路面標示であって、路面にペイントされた白線などである。
 また、車線変更支援機能は、車両100のドライバによる作動開始指令に基づき作動を開始し、片側2車線以上の道路を走行している車両100を、車線変更前の車線から車線変更先の車線にまで誘導する操舵制御を行う機能である。
 ここで、車線変更前の車線とは、車両100が車線変更前に走行していた車線、換言すれば、ドライバによる車線変更制御の作動開始指令が発生したときに車両100が走行していた車線である。
 また、車線変更先の車線とは、車線変更前の車線に隣接する隣接車線であって、車両100のドライバが左方向への車線変更を指示した場合は、車線変更前の車線の左側に隣接する車線であり、車両100のドライバが右方向への車線変更を指示した場合は、車線変更前の車線の右側に隣接する車線である。
 そして、車線変更前の車線と車線変更先の車線とは、車線の境界線としてのレーンマーカーによって区分される。
 図2は、車線変更支援機能の作動開始から作動終了までの流れを概略的に示すタイムチャートである。
 図2の時刻t0は、車両100が、例えば高速道路や自動車専用道路などの2台以上の車両が並行して通行できる道路を走行していて、かつ、レーンキープ支援機能が作動している状態(換言すれば、レーンキープ制御状態)である。
 レーンキープ支援機能の作動中の時刻t1で、車両100のドライバがウインカーレバーを操作すると、車両制御システム200は、係るウインカーレバーの操作信号を車線変更支援機能(換言すれば、車線変更制御)の作動開始指令として取得し、車線変更支援機能を開始する。
 つまり、車両100のドライバによるウインカーレバーの操作によって、車両制御システム200に車線変更の開始に関する入力がなされる。
 車両制御システム200は、車線変更支援機能を開始すると、時刻t2で、車両100の外界認識情報に基づき、車線変更可能なスペースがあるか否かなど、車線変更の実行判断を行う。
 そして、車線変更を実行することが可能な場合、車両制御システム200は、レーンマーカーの認識結果に基づいて車線変更のための目標軌跡に関する物理量を生成し、目標軌跡に沿って車両100を走行させるように自動操舵制御を実施する。
 上記の車線変更のための目標軌跡は、詳細には、車両100が車線変更先の車線との境界線を跨いで車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープするように走行するための車両100の走行経路である。
 そして、時刻t3で車線変更先の車線への車線変更が完了すると、車両制御システム200は、車線変更支援機能を終了させて、レーンキープ支援機能の作動状態(換言すれば、レーンキープ制御)に復帰する。
 以下では、車両制御システム200を詳細に説明する。
 車両制御システム200は、センサ部300、車線変更支援機能の作動スイッチであるターンシグナルスイッチ400、運転支援制御ユニット500、操舵制御ユニット600、電動パワーステアリング装置700などを備える。
 センサ部300は、カメラ310、ヨーレートセンサ320、車速センサ330、舵角センサ340、加速度センサ350などの各種車載センサを有する。
 カメラ310は、車両100の前方を撮像する撮像装置であり、車両制御システム200は、カメラ310が撮像した画像に基づいてレーンマーカー、先行車両、障害物などの車両100の外界情報を認識する。
 ヨーレートセンサ320は、車両100の左右旋回時の角速度であるヨーレートに関する物理量を検出する。
 車速センサ330は、車両100の速度に関する物理量を検出する。
 なお、車輪速を検出するセンサを備え、車輪速から車両100の速度を推定するシステムとすることができる。
 舵角センサ340は、電動パワーステアリング装置700の舵角に関する物理量を検出する。
 加速度センサ350は、車両100の横加速度、前後加速度それぞれに関する物理量を検出する。
 ターンシグナルスイッチ400は、車両100のドライバによるウインカーレバー410(換言すれば、ターンシグナルレバー)の操作に応じてオン,オフが切り換わり、車両100の方向指示器を点灯させるスイッチである。
 ここで、車両制御システム200は、レーンキープ支援機能の作動中に、車両100のドライバがウインカーレバー410を操作することでターンシグナルスイッチ400がオンになったときに、車線変更支援機能の作動を開始する。
 つまり、車両制御システム200は、ターンシグナルスイッチ400を、車線変更支援機能を作動させる作動スイッチ、換言すれば、車両100のドライバが車線変更支援機能の作動開始を指令するためのスイッチとして用いる。
 運転支援制御ユニット500は、センサ部300が出力する各種検出信号や、ターンシグナルスイッチ400のオン・オフ信号などを取得し、操舵に関する制御指令を操舵制御ユニット600に出力する車両制御装置である。
 運転支援制御ユニット500は、取得した各種情報に基づいて演算を行って演算結果を出力するコントロール部として、マイクロコンピュータ510を備える。
 マイクロコンピュータ510は、レーンマーカー認識部511、記憶処理部512、位置補正部513、目標軌跡算出部514、制御パラメータA算出部515、制御パラメータB算出部516、及び制御パラメータC算出部517としての機能をソフトウェアとして備える。
 レーンマーカー認識部511は、カメラ310が撮像した画像に基づき、車両100の前方の路面のレーンマーカーを認識する。
 また、レーンマーカー認識部511は、レーンマーカーの認識結果に基づき、車線幅に関する物理量、レーンマーカーに対する車両100のヨー角に関する物理量、レーンマーカーに対する車両100の横位置に関する物理量、道路の曲率に関する物理量などを求める。
 記憶処理部512は、レーンマーカー認識部511が求めた車線幅,ヨー角,横位置,曲率それぞれに関する物理量を、レーンマーカー認識情報として、運転支援制御ユニット500が備えるRAM(Random access memory)などのメモリに書き込んで記憶する。
 位置補正部513は、ヨーレートセンサ320や車速センサ330などの検出信号、つまり、車両挙動の計測情報に基づくデッドレコニングによって、レーンマーカーに対する車両100の相対位置に関する情報であるヨー角及び横位置の情報を補完する。
 目標軌跡算出部514は、レーンマーカー認識部511が求めた車線幅、ヨー角、横位置、曲率それぞれに関する物理量、つまり、レーンマーカー認識情報に基づき、車線変更支援機能における車両100の目標軌跡に関する物理量(以下、単に「目標軌跡」と称する。)を取得する。
 制御パラメータA算出部515は、操舵制御ユニット600が舵角制御で用いる制御パラメータであって、道路の曲率に関する制御パラメータAを算出する。
 制御パラメータB算出部516は、操舵制御ユニット600が舵角制御で用いる制御パラメータであって、車両100のヨー角に関する制御パラメータBを算出する。
 制御パラメータC算出部517は、操舵制御ユニット600が舵角制御で用いる制御パラメータであって、車両100の横位置に関する制御パラメータCを算出する。
 操舵制御ユニット600は、運転支援制御ユニット500から取得した制御パラメータA,B,Cの信号などに基づき目標舵角に関する物理量を算出し、算出した目標舵角に関する物理量の信号を電動パワーステアリング装置700に出力する。
 電動パワーステアリング装置700は、操舵アクチュエータとしての電動モータ710が操舵力を発生する操舵装置であり、電動モータ710を駆動制御する操舵コントローラ720及び車両100のドライバが操作するステアリングホイール730を備える。
 操舵コントローラ720は、操舵制御ユニット600から取得した目標舵角に関する物理量にしたがって電動モータ710を駆動制御する。
 ここで、運転支援制御ユニット500は、車線変更制御中(換言すれば、車線変更制御が介入した後)にレーンマーカーを検出できなくなったとしても、車線変更の精度が低下することを抑止できる手段を有している。
 具体的には、運転支援制御ユニット500は、レーンキープ制御で走行中の車両100が車線変更をする際に、メモリに記憶した、レーンマーカーに対する横位置に関する物理量及びレーンマーカーに対するヨー角に関する物理量、つまり、横位置に関する物理量及びヨー角に関する物理量の記憶値を読み出す。
 そして、運転支援制御ユニット500は、メモリから読み出した横位置に関する物理量及びヨー角に関する物理量に基づいて目標軌跡を生成して、生成した目標軌跡に基づいて車両100を車線変更させるための操舵に関する制御指令を出力する手段を有する。
 更に、運転支援制御ユニット500は、目標軌跡の生成処理において、横位置に関する物理量に基づいて車両100が車線変更先の車線との境界線を跨ぐ前までの第1の目標軌跡を求め、横位置に関する物理量及びヨー角に関する物理量に基づいて、車両100が車線変更先の車線との境界線を跨ぎ、車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープして走行する第2の目標軌跡を求め、第1の目標軌跡及び第2の目標軌跡に基づいて車線変更制御における目標軌跡を取得する。
 ここで、運転支援制御ユニット500は、第1の目標軌跡として、車両100の横位置に対する目標横位置あるいは目標ヨー角の軌跡を用い、第2の目標軌跡として、車両100の前後位置に対する目標横位置の軌跡を用いる。
 車両制御システム200が、車両100の前後位置に対する目標横位置の軌跡にしたがって車両100を隣接車線に誘導する場合、路面の横断勾配や横風などの車両100の横移動量を変化させる外乱によって、車両100の横位置が変化しないまま、換言すれば、車線変更が進行しないまま、車両100の前後位置だけが進行してしまい、車線変更がうまく実行できなくなる場合が生じる。
 これに対し、運転支援制御ユニット500が、車両100の横位置に対する目標横位置あるいは目標ヨー角の軌跡にしたがって車両100を車線変更させる場合、路面の横断勾配などの車両100の横移動を妨げる外乱があっても、車両100の横位置が変化しないまま車両100の前後位置だけが進行してしまうことを抑止できる。
 しかし、車両制御システム200が、車両100の横位置に対する目標横位置あるいは目標ヨー角の軌跡を用いる場合、車両100の前後位置の進行による道路曲率の変化に応じて目標横位置あるいは目標ヨー角を変更できない。
 このため、車両100の横位置に対する目標横位置あるいは目標ヨー角の軌跡は、カーブしている道路で車線変更に対応できず、車線変更後のレーンキープ機能にうまく繋がらない。
 そこで、運転支援制御ユニット500は、車両100が境界線を跨ぐ前までの車線変更制御の前半は、第1の目標軌跡として、車両100の横位置に対する目標横位置あるいは目標ヨー角の軌跡を用い、車両100が境界線を跨いだ後の車線変更制御の後半は、第2の目標軌跡として、車両100の前後位置に対する目標横位置の軌跡を用いる。
 これにより、横断勾配や横風などによる外乱があっても、車両100を車線境界線まで誘導できる。
 また、車両100が車線境界線を跨いだ後は、道路曲率の変化があっても車線変更先の車線の幅方向の所定位置にキープするように車両100を走行させることができ、車線変更からレーンキープへと連続的な支援が可能になる。
 以下では、運転支援制御ユニット500による車線変更制御を詳細に説明する。
 図3は、運転支援制御ユニット500による車線変更制御の一態様を示すフローチャートである。
 なお、図3のフローチャートに示す車線変更制御は、車両100が車線変更によって車線の境界線を跨ぐときに運転支援制御ユニット500がレーンマーカーを検出できなくなった場合であって、しかも、車両100の周辺に先行車が存在しない場合を想定したものであり、係る状況においても、車線変更を完了させることができることを示す例である。
 図4は、車両100が車線変更によって車線の境界線を跨ぐときに、運転支援制御ユニット500がレーンマーカーを検出できなくなった状況での、目標軌跡の生成を概略的に説明するための図である。
 運転支援制御ユニット500は、車両100が境界線を跨ぐ前は、車両100の横位置に対する目標横位置あるいは目標ヨー角の軌跡である第1の目標軌跡を用いて車両100を境界線に向けて誘導する。
 そして、運転支援制御ユニット500は、車両100が境界線を跨ぐときにレーンマーカーを検出できなくなるが、車両100が境界線を跨いだ後の目標軌跡として、車両100の前後位置に対する目標横位置の軌跡である第2の目標軌跡を、レーンマーカー認識情報の記憶値に基づいて求め、車両100の走行位置を車線変更先の車線の幅方向の所定位置にキープさせる。
 なお、運転支援制御ユニット500が、車線変更制御中にレーンマーカーを検出できなくなった場合とは、車線変更制御中にカメラ310の検出精度が悪くなった場合や、車線変更先の車線を区画するレーンマーカーが途切れていたり、車線変更先の車線を区画するレーンマーカーのペイントが薄くなっていたりする場合を含む。
 更に、カメラ310の検出精度が悪くなった場合とは、レーンマーカーに対するカメラの視野角の影響でレーンマーカーが検出しづらくなっている場合や、道路形状(詳細には、曲率や横断勾配など)の影響でレーンマーカーが検出しづらくなっている場合などを含む。
 また、カメラ310が故障して撮影不能になった場合、車両制御システム200は、画面表示や音などによって車両100のドライバに向けて警告を発し、運転支援機能を停止して手動運転(換言すれば、手動操舵)への切り替えを促す。
 以下、図3のフローチャートを参照しつつ、運転支援制御ユニット500による車線変更制御の手順を説明する。
 運転支援制御ユニット500は、図3のフローチャートに示す車線変更制御のプロセスをタイマー割り込みによって所定時間毎(例えば、50ms毎)に実行する。
 まず、運転支援制御ユニット500は、ステップS801で、レーンキープ制御で使用する車線検知の結果、詳細には、車線の曲率、レーンマーカーに対する車両100のヨー角、及びレーンマーカーに対する車両100の横位置、それぞれに関する物理量の計測情報を読み込む。
 次いで、運転支援制御ユニット500は、ステップS802で、車線変更支援機能を作動させるための作動スイッチであるターンシグナルスイッチ400のオン/オフを読み込む。
 次に、運転支援制御ユニット500は、ステップS803で、車線変更制御が完了しているか否か、換言すれば、車線変更制御中であるか否かを判断する。
 ここで、車線変更制御が完了している場合、換言すれば、車線変更制御中ではない場合、運転支援制御ユニット500は、ステップS804以降に進むことなく、そのままプロセスを終了させる。
 一方、車線変更制御が完了していない場合、換言すれば、車線変更制御中である場合、運転支援制御ユニット500は、ステップS803からステップS804に進む。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS804で、ターンシグナルスイッチ400がオン状態であるか否か、つまり、車両100のドライバが車線変更支援の利用を指示しているか否かを判断する。
 ターンシグナルスイッチ400がオフ状態であって、車両100のドライバが車線変更支援の利用を指示していない場合、運転支援制御ユニット500は、ステップS805以降に進むことなく、そのままプロセスを終了させる。
 一方、ターンシグナルスイッチ400がオン状態であって、車両100のドライバが車線変更支援の利用を指示している場合、運転支援制御ユニット500は、車線変更支援としての操舵制御を実施するためにステップS805に進む。
 なお、ターンシグナルスイッチ400によって点灯される方向指示器は、右左折や進路変更の際に、その方向を周囲に示すための装置であり、車両100のドライバは、例えば右隣の車線への車線変更を希望するとき、右側の方向指示器を点灯させるようにウインカーレバー410を操作する。
 そして、運転支援制御ユニット500は、レーンキープ制御中に、車両100のドライバが右側の方向指示器の点灯操作を実施したときに、これを右隣の車線への車線変更指示として捉え、車線変更制御(換言すれば、車線変更支援)を開始する。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS805で、車両100が、車線変更前の車線と車線変更先の車線(換言すれば、車線変更前の車線の隣接車線)とを分ける車線境界線を、跨ぐ前、跨ぐとき、跨いだ後のいずれであるかを判別する。
 運転支援制御ユニット500は、後で詳細に説明するように、車両100が車線境界線を跨ぐ前である車線変更制御の前半は、車両100の横位置に対する目標横位置あるいは目標ヨー角の軌跡である第1の目標軌跡を用い、車両100が車線境界線を跨いだ後である車線変更制御の後半は、車両100の前後位置に対する目標横位置の軌跡である第2の目標軌跡を用いる。
 車両100が車線境界線を跨ぐ前である場合、運転支援制御ユニット500は、ステップS806に進む。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS806で、車両100の横位置に対する車両100の目標横位置の軌跡である第1の目標軌跡マップを参照して、現時点での車両100の横位置に応じた目標横位置に関する物理量を求め、求めた目標横位置に関する物理量を制御パラメータCにセットする。
 また、運転支援制御ユニット500は、ステップS806で車両100の横位置に応じた目標横位置に関する物理量を求める場合、制御パラメータAにセットする目標曲率に関する物理量、及び、制御パラメータBにセットする目標ヨー角に関する物理量をゼロに設定する。
 そして、運転支援制御ユニット500は、ステップS806からステップS809に進み、制御パラメータA,B,C(換言すれば、目標曲率、目標ヨー角、目標横位置)を後段の操舵制御ユニット600に出力する。
 なお、ステップS806における目標横位置は、現時点から所定時間(例えば、1秒)が経過した後における横位置であって、換言すれば、所定時間における横位置変化目標[m]である。
 また、車両100の横位置は、例えば、車両100の重心から車線変更先の車線の幅方向の中央までの距離[m]であり、運転支援制御ユニット500は、レーンマーカーの認識結果から車両100の横位置を求める。
 図5は、車両100の横位置に対する横位置変化目標の特性(換言すれば、第1の目標軌跡マップ)の一態様を示す図である。
 また、図6は、車両100の横位置に対する車両100の目標横位置の軌跡、及び、車両100の実際の走行経路を示す図である。
 車線変更制御を開始した直後で車両100から車線変更先の車線までの距離が遠い場合、運転支援制御ユニット500は、横位置変化目標を小さく抑え、車線変更先の車線が近づくにしたがって徐々に横位置変化目標を大きくする。
 そして、運転支援制御ユニット500は、横位置変化目標を所定の距離にまで増加させると、車線変更先の車線までの距離が設定値にまで低下するまでの間、所定の横位置変化目標を保持させ、車両100を一定の横位置変化目標で車線変更先の車線に向かわせる。
 更に、運転支援制御ユニット500は、車線変更先の車線に車両100が十分に近づくと横位置変化目標を徐々に小さく変更して、車線変更先の車線の中央をキープする走行に滑らかにつなげるようにする。
 運転支援制御ユニット500は、車両100が車線境界線を跨ぐ前の車線変更制御の前半で、車両100の横位置に対する目標横位置の軌跡である第1の目標軌跡を用いる。
 これにより、運転支援制御ユニット500は、横断勾配や横風などによる外乱があっても、実際の車両100の横位置を目標横位置に追従させながら、車両100の走行位置を車線境界線に向けて着実に移動させることができる。
 また、運転支援制御ユニット500は、ステップS806において、車両100の横位置に応じて目標横位置を設定する代わりに、車両100の横位置に応じて目標ヨー角を設定することができる。
 なお、ステップS806における目標ヨー角は、現時点から所定時間(例えば、1秒)が経過した後におけるヨー角であって、換言すれば、所定時間におけるヨー角変化目標[rad]である。
 この場合、運転支援制御ユニット500は、ステップS806で、車両100の横位置に対する車両100のヨー角変化目標のマップである第1の目標軌跡マップを参照して、現時点での車両100の横位置に応じた目標ヨー角に関する物理量を求め、求めた目標ヨー角に関する物理量を制御パラメータBにセットする。
 これにより、レーンマーカーに対する車両姿勢であるヨー角を、レーンマーカーに対する車両100の横位置に応じて変更でき、車線変更をする際の車両100の挙動をより滑らかにすることができる。
 なお、運転支援制御ユニット500は、ステップS806で車両100の横位置に応じた目標ヨー角に関する物理量を求める場合、制御パラメータAにセットする目標曲率に関する物理量、及び、制御パラメータCにセットする目標横位置に関する物理量をゼロに設定する。
 図7は、車両100の横位置に対するヨー角変化目標の特性(換言すれば、第1の目標軌跡マップ)の一態様を示す図である。
 車線変更制御を開始した直後で車両100から車線変更先の車線までの距離が遠い場合、運転支援制御ユニット500は、車両100を車線変更先の車線に向かわせるためのヨー角変化目標を与える。
 そして、係るヨー角変化目標によって車両100が車線変更先の車線に近づく手前から、車両100のヨー角を少し増加させることで、より安定して車線を跨ぐようになり車線変更先の車線の中央をキープする走行に滑らかにつなげるようにする。
 これにより、運転支援制御ユニット500は、車両100の横位置に応じた適切な目標ヨー角を設定でき、横断勾配や横風などによる外乱があっても、車両100を車線境界線に向けて着実に誘導することができる。
 なお、運転支援制御ユニット500は、ステップS806において、車両100の横位置に応じて目標横位置を設定し、更に、車両100の横位置に応じて目標ヨー角を設定することができる。
 ここで、運転支援制御ユニット500は、ステップS806で設定する、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量を、道路の横断勾配に応じて変更することができる。
 運転支援制御ユニット500は、例えば、GPSを用いた測位情報に基づき、道路の横断勾配の情報を含む高度地図から車両100が走行している道路の横断勾配の情報を取得する。
 そして、運転支援制御ユニット500は、車両100が走行している道路の横断勾配が、車線変更の方向に対して登り勾配である場合、勾配が急になるほど、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量が大きな値になるように補正する。
 これにより、運転支援制御ユニット500は、道路の横断勾配に対して適切な目標横位置あるいは目標ヨー角を設定でき、横断勾配を有する道路でよりスムースな車線変更を行えるため、横断勾配を有する道路であってもフラットな道路と同様な車線変更を実現できる。
 また、運転支援制御ユニット500は、ステップS806で設定する、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量を、道路の曲率に基づき変更することができる。
 車線変更の方向と道路が曲がる方向とが同じ場合、例えば、2車線のうちの左側の車線から右側の車線に車線変更する場合であって、かつ、道路が右カーブである場合、運転支援制御ユニット500は、道路の曲率が大きいほど、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量が大きな値になるように補正する。
 これにより、運転支援制御ユニット500は、道路の曲率に対して適切な目標横位置あるいは目標ヨー角を設定できるため、カーブ路であっても直線路と同様な車線変更を実現できる。
 また、運転支援制御ユニット500は、ステップS806で設定する、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量を、車両100の横加速度に基づき変更することができる。
 運転支援制御ユニット500は、例えば、車両100の横加速度の方向が車線変更の方向と同じ場合、横加速度が大きいほど、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量が小さい値になるように補正する。
 これにより、運転支援制御ユニット500は、車線変更前の車両100の横加速度に対して適切な目標横位置あるいは目標ヨー角を設定できるため、横加速度が生じている状態からの車線変更であっても、横加速度が小さい直進状態からの車線変更と同様な車線変更を実現できる。
 また、運転支援制御ユニット500は、ステップS806で設定する、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量を、車両100の速度に基づき変更することができる。
 運転支援制御ユニット500は、例えば、車両100の速度が低いほど、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量が小さい値になるように補正する。
 これにより、車線変更を実施する道路における交通の流れが遅いときでも適切な目標横位置あるいは目標ヨー角を設定できるため、渋滞などによって車両100が低速で走行するときも、交通の流れが順調であるときと同様な車線変更を実現できる。
 また、運転支援制御ユニット500は、ステップS806で設定する、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量を、車両100の前後加速度に基づき変更することができる。
 運転支援制御ユニット500は、例えば、車両100の前後加速度が車両100の加速状態を示すときに、加速度が大きいほど、目標横位置に関する物理量あるいは目標ヨー角に関する物理量が大きい値になるように補正する。
 これにより、車両100の前後加速度に対して適切な目標横位置あるいは目標ヨー角を設定できるため、加速時と非加速時とで同様な区間での車線変更を実現できる。
 一方、運転支援制御ユニット500は、ステップS805で、車両100が車線境界線を跨ぐときであると判断すると、ステップS807に進む。
 運転支援制御ユニット500は、車両100の前後位置に対する目標横位置の軌跡である第2の目標軌跡の基本マップを作成する。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS807で、車両100が車線境界線を跨いだときのレーンマーカーに対するヨー角及び横位置に基づき、車両100が車線境界線を跨いだときのヨー角を保持して進行して、車線境界線から所定距離だけ横方向にオフセットするライン(換言すれば、車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープするライン)にヨー角を零に戻しつつ合流する仮想ラインを、第2の目標軌跡の基本マップとして生成する。
 ここで、上記の所定距離は、例えば、レーンマーカーの認識結果から求めた車線幅の半分の長さである。
 そして、上記の所定距離を車線幅の半分の長さにした場合、仮想ラインは、道路が直線路であると仮定したときに、車両100が車線境界線を跨いだときの位置から車線変更先の車線の幅方向の中央に至り、車線変更先の車線の幅方向の中央をキープするラインになる。
 図8は、車両100が左隣の車線に車線変更するときの上記仮想ラインの生成を説明するための図である。
 図8において、θは、車両100が車線境界線を跨いだときのレーンマーカーに対する車両100のヨー角である。
 そして、目標地点1は、車線境界線を跨いだときの車両姿勢において車両100の重心点を通る車両100の幅方向の軸線と、車線変更先の車線の幅方向の中央を通る線とが交差する点であり、車線幅をWとしたときに、車線境界線を跨いだときの車両100から左側に距離L1(L1=(W/2)/cosθ)だけ離れた位置となる。
 また、目標地点2は、車線境界線を跨いだときの車両100の横位置からヨー角θを維持して車両100が進行したときに、車線変更先の車線の幅方向の中央を通るラインに交差する点であり、車線境界線を跨いだときの車両100の位置から距離D2(D2=(W/2)/sinθ)だけ進んだ位置となる。
 車両100が走行している道路が直線路であると仮定した場合、目標地点1と目標地点2とを結ぶ直線は、車線変更先の車線の幅方向における中央をキープするラインになる。
 ここで、運転支援制御ユニット500は、目標地点1と目標地点2とを結ぶ直線上であって、目標地点2から所定距離だけ先までの間に、一定の距離間隔(例えば、2.5m間隔)で目標地点3,4,…を設定する。
 運転支援制御ユニット500は、上記の目標地点を設定する所定距離を、所定距離=車速×所定時間(例えば、所定時間=3秒)として定める。
 そして、運転支援制御ユニット500は、車線境界線を跨いだときの車両100の位置から目標地点2,3,4…を結ぶラインを仮想ラインに設定する。
 したがって、仮想ラインは、車両100が走行している道路が直線路であると仮定したときに、車線境界線を跨いだ車両100が、車線変更先の車線の幅方向の中央に至り、車線変更先の車線の幅方向の中央をキープする走行軌跡となる。
 ここで、運転支援制御ユニット500は、レーンマーカーを検出できている場合、車両100が車線境界線を跨いだときに検知した曲率に基づき前記仮想ラインの形状をカーブに対応させる。
 また、運転支援制御ユニット500は、レーンマーカーを検出できなくなっている場合、最後に検出した(つまり、レーンマーカーを検出できなくなる直前に検出した)曲率の記憶値に基づき前記仮想ラインの形状をカーブに対応させる。
 なお、運転支援制御ユニット500は、ステップS807で仮想ラインを設定した後にステップS809に進んだとき、制御パラメータA,B,Cの値を、前回値、つまり、ステップS806で最後に制御パラメータA,B,Cにセットした値に保持する。
 そして、運転支援制御ユニット500は、ステップS805で車両100が車線境界線を跨いだ後であると判断すると、ステップS808に進む。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS808で、車両100の前後位置に応じた目標横位置の軌跡である第2の目標軌跡マップを参照して、目標とする曲率、ヨー角、横位置に関する物理量を求め、求めた目標曲率、目標ヨー角、目標横位置に関する物理量を制御パラメータA,B,Cにセットする。
 そして、運転支援制御ユニット500は、ステップS808からステップS809に進んで、第2の目標軌跡マップに応じた制御パラメータA,B,Cを、後段の操舵制御ユニット600に出力する。
 ここで、運転支援制御ユニット500は、レーンマーカーを検出できなくなっているときであっても、車両100が境界線を跨いだ後における第2の目標軌跡マップを、レーンマーカーを検出できていたときに最後に検出した曲率に関する物理量をベースに、地図情報から求めた道路の曲率に関する物理量に基づいて逐次補正する。
 図9は、道路曲率に応じた第2の目標軌跡マップの補正処理を説明するための図である。
 図9において、目標地点1が基点から距離D1だけ離れていて、道路の曲率をCuとしたときに、運転支援制御ユニット500は、目標地点1を、基点での接線よりも距離L1(L1=Cu×D12)だけカーブの内側方向に補正する。
 同様に、運転支援制御ユニット500は、基点から距離D2だけ離れている目標地点2については、基点での接線よりも距離L2(L2=Cu×D22)だけカーブの内側方向に補正し、目標地点3以降についても、基点から距離及び道路の曲率Cuに基づき位置補正を実施する。
 そして、運転支援制御ユニット500は、第2の目標軌跡マップを、位置補正後の目標地点1,2,3…を結ぶラインに更新する。
 上記のように、運転支援制御ユニット500は、車両100が車線境界線を跨いだ後に、車両100の前後位置に応じた目標横位置の軌跡である第2の目標軌跡を用い、かつ、車両100が境界線を跨いだ後における第2の目標軌跡を、道路曲率の変化に応じて変更する。
 したがって、運転支援制御ユニット500は、レーンマーカーを検出できていない場合であっても、道路曲率の変化に応じて車両100を車線変更先の車線の中央をキープして走行させることができ、車線変更制御からレーンキープ制御にスムースに移行させることができる。
 なお、運転支援制御ユニット500は、車両100が車線境界線を跨いだ後の所定期間(例えば、3秒間)は、レーンマーカーを検出しても、係るレーンマーカーの検出結果を無効として車線変更制御に用いないようにする。
 車両100が車線境界線を跨ぐときは、レーンマーカーの検出精度が低下する場合があり、運転支援制御ユニット500が、車両100が車線境界線を跨ぐときに検出したレーンマーカーに基づいて車線変更制御を実施すると、誤った制御を行ってしまう可能性がある。
 そこで、運転支援制御ユニット500は、車両100が車線境界線を跨いだ後の所定期間においてレーンマーカーの検出結果を無効にして、レーンマーカーの検出精度の低下によって車線変更制御の精度が低下することを抑止する。
 また、運転支援制御ユニット500は、車両100が、車線境界線を跨ぎ、車線変更先の車線の幅方向の中央をキープして走行することを所定時間実行した後に、レーンマーカーを検出してレーンキープ制御を実施できる状態になれば、レーンキープ制御に復帰する制御指令を出力する。
 ここで、運転支援制御ユニット500は、前記所定時間が経過する前にレーンマーカーを検出したとしても、前記所定時間が経過した後にレーンキープ制御に復帰する制御指令を出力する。
 これにより、運転支援制御ユニット500は、車両100が車線変更制御によって車線変更先の車線を安定して走行する状態になってから、レーンキープ制御に移行させることができ、車線変更前後の舵角制御を連続的に支援することができる。
 また、運転支援制御ユニット500は、車線変更制御中に、車両100のドライバからの操舵に関する入力がされた場合、例えば、車両100のドライバがステアリングホイール730を操作した場合などのドライバによる操舵介入がなされたとき、車線変更制御による操舵に関する制御指令に対してドライバからの操舵に関する入力を優先させ、ドライバからの操舵に関する入力に応じた舵角を実現させる。
 これにより、車線変更制御が、ドライバの意思とは異なる操舵を実施することを抑止できる。
 以上のように、運転支援制御ユニット500は、車線変更制御中にレーンマーカーを検出できなくなっても、車線変更の精度が低下することを抑止できる。
 更に、運転支援制御ユニット500は、車両100が境界線を跨ぐ前までは、車両100の横位置に対する目標横位置(あるいは目標ヨー角)の軌跡としての第1の目標軌跡を用いることで、道路の横断勾配などの影響を抑止して、車両100を車線変更先の車線に誘導することができる。
 また、運転支援制御ユニット500は、車両100が境界線を跨いだ後、車両100の前後位置に対する目標横位置の軌跡としての第2の目標軌跡を用いることで、道路の曲率変化に対応して、車両100を車線変更先の車線の幅方向の所定位置をキープするように走行させることができる。
 また、車両制御システム200による車線変更支援は、制御精度が高いことから、車両100のドライバに安心感を与えることができる車両技術となる。
 つまり、車両制御システム200がレーンマーカーを検出できなくなった場合に、車両100が先行車に誤って追従して元の車線に戻ったり、車両100が車線からはみ出して走行するようになったりすると、車両100のドライバは不安を感じ、自動操舵による車線変更制御への信頼性を低下させるおそれがある。
 これに対し、運転支援制御ユニット500は、車線変更制御中にレーンマーカーを検出できなくなっても、通常と大きく変わることのない車線変更制御を実施できる。
 したがって、車両100が自動操舵によって車線変更する際に、車両100のドライバに安心感を与えることができ、車線変更支援を実施する車両制御システム200、引いては車両100の商品性を高めることができる。
 図10は、運転支援制御ユニット500による車線変更制御の別の態様を示すフローチャートである。
 図10のフローチャートに示す車線変更制御は、車両100が車線の境界線を跨ぐ前に、運転支援制御ユニット500が、レーンマーカーを検出できなくなった状況を想定したものであり、係る状況においても、車線変更を完了させることができることを示す例である。
 なお、運転支援制御ユニット500は、図10のフローチャートに示すプロセスをタイマー割り込みによって所定時間毎(例えば、50ms毎)に実行する。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS901-ステップS904で、前述したステップS801-ステップS804と同様な処理を実施するので、ステップS901-ステップS904についての詳細な説明は省略する。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS904で、車両100のドライバが車線変更支援の利用を指示したと判断すると、ステップS905に進む。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS905で、レーンマーカーを検出できなくなっているかレーンマーカーを検出できているかを判別する。
 そして、運転支援制御ユニット500は、レーンマーカーを検出できている場合は、ステップS906を迂回してステップS907に進み、レーンマーカーを検出できなくなっている場合は、ステップS906に進む。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS906で、レーンマーカーを検出できなくなった直前に計測した車両100のレーンマーカーに対する横位置及びヨー角の記憶値を起点としたデッドレコニングによって、レーンマーカーを検出できなくなっている現時点での車両100のレーンマーカーに対する横位置及びヨー角を推定する。
 なお、運転支援制御ユニット500は、レーンマーカーを検出できなくなった直前に、レーンマーカーの検出結果に基づき求めた道路の曲率に関する情報を、レーンマーカーを検出できなくなった後もそのままメモリに保存する。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS906で、例えば、センサ部300が検出した車速V、ヨーレートγなどに基づいて車両100の回転並進変化量を算出し、算出した回転並進変化量に基づきレーンマーカーに対する車両100の横位置及びヨー角の情報を更新する。
 なお、運転支援制御ユニット500は、センサ部300が検出した車速V、舵角θ、更に、車両100のホイールベースやスタビリティファクターなどに基づき、ヨーレートγに関する情報を取得することができる。
 運転支援制御ユニット500は、回転並進変化量の演算周期をTs[s]、車両100の回転変化量をΔθ[rad]、車両100の車長方向(換言すれば、前後方向)の並進変化量をΔX[m]、車両100の車幅方向の並進変化量をΔY[m]としたとき、Δθ、ΔX及びΔYを数式1にしたがって算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 そして、運転支援制御ユニット500は、車両100の回転変化量Δθ、車両100の車幅方向の並進変化量ΔYの積算値に基づき、レーンマーカーを検出できなくなった直前に計測した車両100のレーンマーカーに対する横位置及びヨー角の記憶値を更新することで、レーンマーカーを検出できなくなっている現時点での車両100のレーンマーカーに対する横位置及びヨー角を推定する。
 運転支援制御ユニット500は、上記のデッドレコニングによって、レーンマーカーを検出できなくなった後も、車両100のレーンマーカーに対する横位置及びヨー角を認識することができる。
 運転支援制御ユニット500は、ステップS907-ステップS911において、前述したステップS805-ステップS809と同様に、車両100が車線境界線を跨ぐ前、跨ぐとき、跨いだ後のいずれであるかを判別して、第1の目標軌跡と第2の目標軌跡とを切り替える。
 ここで、車両100が車線境界線を跨ぐ前に、運転支援制御ユニット500がレーンマーカーを検出できなくなっている場合、ステップS908では、デッドレコニングによって推定した横位置から目標横位置あるいは目標ヨー角を求める。
 また、運転支援制御ユニット500は、デッドレコニングによって推定した横位置から車両100が境界線を跨ぐときであると判断してステップS909に進むと、車両100が車線境界線を跨いだときのレーンマーカーに対するヨー角として、デッドレコニングによって推定したヨー角を用いて、第2の目標軌跡マップの仮想ラインを設定する。
 したがって、運転支援制御ユニット500は、車両100が境界線を跨ぐ前にレーンマーカーを検出できなくなっても、第1の目標軌跡と第2の目標軌跡とを用いて車線変更を完了させることができる。
 上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
 また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
 例えば、車線変更先の車線の幅方向における所定値を中央に限定するものではない。
 そして、運転支援制御ユニット500は、車線変更先の車線の左隣あるいは右隣の車線を走行する他の車両の車線内における走行位置や、カーブ路の入口、途中、出口などの条件に応じて、車線変更先の車線の幅方向の中央から左右にずれた位置を自車の走行目標とすることができる。
 また、第1の目標軌跡を用いる車線変更制御の前半を、車両100が境界線を跨ぐまでに限定するものではない。
 例えば、運転支援制御ユニット500は、車両100から車線変更先の車線の幅方向の所定値までの距離に基づき、第1の目標軌跡から第2の目標軌跡への切り替えを実施することができる。
 また、車線変更制御の開始に関する入力を、車両100のドライバによるウインカーレバー410の操作に限定するものではない。
 例えば、車両制御システム200は、車線変更支援の開始を車両100のドライバが指示するための専用のスイッチを備えることができる。
 100…車両、200…車両制御システム、300…センサ部(検出装置)、400…ターンシグナルスイッチ、500…運転支援制御ユニット(車両制御装置)、510…マイクロコンピュータ(コントロール部、コントローラ)、600…操舵制御ユニット、700…電動パワーステアリング装置(操舵装置)

Claims (14)

  1.  入力した情報に基づいて演算を行って演算結果を出力するコントロール部を備える車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     レーンキープ制御で走行中の車両が車線変更をする際に、レーンマーカーに対する記憶された前記車両の横位置に関する物理量と、前記レーンマーカーに対する記憶された前記車両のヨー角に関する物理量と、を取得し、
     前記横位置に関する物理量及び前記ヨー角に関する物理量に基づいて、前記車両が車線変更先の車線との境界線を跨いで前記車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープするように走行するための目標軌跡に関する物理量を取得し、
     前記目標軌跡に関する物理量に基づいて、前記車両を車線変更させるための操舵に関する制御指令を出力する、
     車両制御装置。
  2.  請求項1に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記横位置に関する物理量に基づいて、前記車両が車線変更先の車線との境界線を跨ぐ前までの第1の目標軌跡を求め、
     前記横位置に関する物理量及び前記ヨー角に関する物理量に基づいて、前記車両が車線変更先の車線との境界線を跨ぎ、前記車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープして走行する第2の目標軌跡を求め、
     前記第1の目標軌跡及び前記第2の目標軌跡に基づいて、前記目標軌跡に関する物理量を取得する、
     車両制御装置。
  3.  請求項2に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車線変更先の車線の曲率に関する物理量に基づいて、前記第2の目標軌跡のうち、前記車両が車線変更先の車線との境界線を跨いだ後の軌跡を補正する、
     車両制御装置。
  4.  請求項1に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記目標軌跡に基づいて、前記車両の目標横位置あるいは目標ヨー角を求め、
     前記目標横位置あるいは前記目標ヨー角に基づいて、前記車両を車線変更させるための操舵に関する制御指令を出力する、
     車両制御装置。
  5.  請求項4に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両が走行する道路の横断勾配、前記道路の曲率、前記車両の横加速度、前記車両の速度、あるいは前記車両の前後加速度に基づいて、前記目標横位置あるいは前記目標ヨー角を補正する、
     車両制御装置。
  6.  請求項1に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記目標軌跡に基づいて、前記車両の目標横位置及び目標ヨー角を求め、
     前記目標横位置及び前記目標ヨー角に基づいて、前記車両を車線変更させるための操舵に関する制御指令を出力する、
     車両制御装置。
  7.  請求項6に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両が走行する道路の横断勾配、前記道路の曲率、前記車両の横加速度、前記車両の速度、あるいは前記車両の前後加速度に基づいて、前記目標横位置及び前記目標ヨー角を補正する、
     車両制御装置。
  8.  請求項1に記載の車両制御装置であって、
     前記横位置に関する物理量及び前記ヨー角に関する物理量は、前記コントロール部に車線変更の開始に関する入力がされた後の物理量である、
     車両制御装置。
  9.  請求項1に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両が車線変更先の車線との境界線を跨ぎ、前記車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープして走行することを所定時間実行した後に、前記レーンキープ制御に復帰するための制御指令を出力する、
     車両制御装置。
  10.  請求項9に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両が車線変更先の車線との境界線を跨ぎ、前記車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープして走行している間に、前記レーンマーカーを検出したとしても、前記所定時間の後に前記レーンキープ制御に復帰するための制御指令を出力する、
     車両制御装置。
  11.  請求項1に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両のドライバからの操舵に関する入力がされた場合、前記車両を車線変更させるための操舵に関する制御指令に対して、前記車両のドライバからの操舵に関する入力を優先させる、
     車両制御装置。
  12.  請求項1に記載の車両制御装置であって、
     前記コントロール部は、
     前記車両が前記境界線を跨ぐ前に、前記レーンマーカーの検出ができなくなった場合、前記レーンマーカーを検出できなくなった直前の前記レーンマーカーに対する横位置及びヨー角の記憶値を起点としたデッドレコニングによって、前記レーンマーカーを検出できなくなっている現時点での前記レーンマーカーに対する横位置及びヨー角を推定する、
     車両制御装置。
  13.  車両制御方法であって、
     レーンキープ制御で走行中の車両が車線変更をする際に、レーンマーカーに対する記憶された前記車両の横位置に関する物理量と、前記レーンマーカーに対する記憶された前記車両のヨー角に関する物理量と、を取得し、
     前記横位置に関する物理量及び前記ヨー角に関する物理量に基づいて、前記車両が車線変更先の車線との境界線を跨いで前記車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープするように走行するための目標軌跡に関する物理量を取得し、
     前記目標軌跡に関する物理量に基づいて、前記車両を車線変更させるための操舵に関する制御指令を出力する、
     車両制御方法。
  14.  車両の位置に対し、前記車両が走行する車線を区画するレーンマーカーの位置に関する物理量を検出する検出装置と、
     コントローラであって、
     レーンキープ制御で走行中の車両が車線変更をする際に、前記レーンマーカーに対する記憶された前記車両の横位置に関する物理量と、前記レーンマーカーに対する記憶された前記車両のヨー角に関する物理量と、を取得し、
     前記横位置に関する物理量及び前記ヨー角に関する物理量に基づいて、前記車両が車線変更先の車線との境界線を跨いで前記車線変更先の車線の幅方向における所定位置をキープするように走行するための目標軌跡に関する物理量を取得し、
     前記目標軌跡に関する物理量に基づいて、前記車両を車線変更させるための操舵に関する制御指令を出力する、
     前記コントローラと、
     前記コントローラより出力された前記制御指令を取得する前記車両の操舵装置と、
     を備える車両制御システム。
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