(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定される前方注視距離における、走行車線に対する車両の相対位置情報を取得する相対位置情報取得手段と、取得された相対位置情報を用いて車両の操舵制御を行う操舵制御手段とを備える車両用操舵制御装置において、前記前方注視距離を操舵制御系の遅れに応じて変化させて設定させるようにしたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項２】
設定される前方注視距離における、走行車線に対する車両の相対位置情報を取得する相対位置情報取得手段と、取得された相対位置情報を用いて車両の操舵制御を行う操舵制御手段とを備える車両用操舵制御装置において、前記前方注視距離を自車両の車速と操舵制御系の遅れに応じて変化させて設定させるようにしたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走行車線を認識し、車両の操舵制御を行う車両用操舵制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両前方に存在するレーンマーキングを検出することによって、走行車線を認識し、走行車線に沿って車両が走行できるように操舵制御を行う発明は、数多く出願されており、特に操舵制御の入力として用いる、目標車線に対する車両の相対位置情報を得る車両前方注視距離の設定方法に関しても、いくつか出願されている。例えば特開平０３―１９２５００号公報では、画像処理によってレーンマーキングの位置を検出し、その画像処理の検出信頼度に応じて、注視距離を再設定し、誤認識等で操舵制御が不安定となることを防止している。
【０００３】
また、特開平１０−１６７１００号公報では、車両前方の曲率半径を検出し、その曲率半径に応じて前方注視距離を変化させることにより、検出点が検出視野からはずれ、操舵制御量を求められないというケースを回避している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平０３―１９２５００号公報や、特開平１０−１６７１００号公報では、走行車線を認識するセンサ側の都合で、前方注視距離が変更されており、本来の操舵制御が最適になるように設定されているわけではない。したがって、上記のような前方注視距離の設定方法を行う場合、最適な操舵制御となるよう前方注視距離を設定した場合よりも、例えば目標車線に対する横方向偏差は大きくなってしまうという問題点があった。なお、ここで言う最適な操舵制御とは、例えば目標車線に対する横方向偏差等の制御偏差が最小となる制御のことである。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、前方注視距離の設定を、最適な操舵制御となるよう前方注視距離を設定して目標車線に対する横方向偏差を小さくしようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる車両用操舵制御装置は、設定される前方注視距離における、走行車線に対する車両の相対位置情報を取得する相対位置情報取得手段と、取得された相対位置情報を用いて車両の操舵制御を行う操舵制御手段とを備える車両用操舵制御装置において、前記前方注視距離を操舵制御系の遅れに応じて変化させて設定させるものである。
【０００７】
また、設定される前方注視距離における、走行車線に対する車両の相対位置情報を取得する相対位置情報取得手段と、取得された相対位置情報を用いて車両の操舵制御を行う操舵制御手段とを備える車両用操舵制御装置において、前記前方注視距離を自車両の車速と操舵制御系の遅れに応じて変化させて設定させるようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図を参照してこの発明の一実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における車両用操舵制御装置を示すブロック図である。１は走行車線に対する相対位置情報を取得する相対位置情報取得手段である。この相対位置情報取得手段１内では、車線内横位置及び車線傾き算出手段１ａにおいて、目標車線に対する自車両重心の横方向偏差と、車両中心軸の目標車線に対する傾きが算出される。
【０００９】
ここで、この「目標車線に対する横方向偏差」と「車両中心軸の目標車線に対する傾き」に関し、図２を用いて説明する。図２は、前方注視距離における「目標車線に対する横方向偏差」と「車両中心軸の目標車線に対する傾き」を示す図である。図において、５は自車両を示し、その位置での自車両の前進方向をｘ軸、それに直角方向をｙ軸で表す。６は走行車線を表すレーンマーキングを、７は自車両がトレースすべき目標車線を示す。前方注視距離はここでは８で表され、この前方注視距離における「目標車線に対する横方向偏差」は９で表され、「車両中心軸の目標車線に対する傾き」は１０で表される。この実施の形態１ではこの２つの情報を、操舵制御の制御入力として用いる。
【００１０】
さて上記で述べた、目標車線に対する横方向偏差と車両中心軸の目標車線に対する傾きを算出する前方注視距離は、前方注視距離設定手段１ｂによって設定されるが、この前方注視距離は、操舵制御系の遅れと、車速検出手段２によって得られる自車両の車速に応じて設定される。詳しい設定方法は後述する。操舵制御手段３では、相対位置情報取得手段１で取得された目標車線に対する横方向偏差と車両中心軸の目標車線に対する傾きを用いて、自車両が走行車線に沿って走行するように操舵トルク、あるいは操舵角が算出され、その算出された操舵トルクあるいは操舵角を用いて、ステアリングアクチュエータ４が制御される。
【００１１】
上述した自車両の車速、および操舵制御系の遅れに応じた前方注視距離の算出方法について詳細に説明する。まず始めに、操舵制御系の遅れや車速が変化した際の、前方注視距離と操舵性能との関係を示す。ただし、ここで言う操舵性能とは目標車線に対する車両重心における横方向偏差を示す。操舵制御系の遅れを変化させた際の前方注視距離と操舵性能の関係を図３に、車速を変化させた際の前方注視距離と操舵性能の関係を図４に示す。操舵制御系の遅れを変化させた場合も、車速を変化させた場合も、前方注視距離と操舵性能との関係は下に凸のグラフとなる。
【００１２】
まず操舵制御系の遅れＴｄを変化させた際の前方注視距離Ｌｄと操舵性能との関係について説明する。車速を一定とし、操舵制御系の遅れ時間Ｔｄをある値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）に決めた場合、操舵性能が一番良くなる、すなわち目標車線に対する横方向偏差ｅが最小となる前方注視距離Ｌｄが存在する。この横方向偏差の最小値は操舵制御系の遅れ時間が大きくなればなるほど大きくなる（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）。なお、１１はＴｄ＝Ｔ１のとき、１２はＴｄ＝Ｔ２のとき、１３はＴｄ＝Ｔ３のときの前方注視距離Ｌｄと目標車線に対する横方向偏差ｅとの関係を示す特性曲線で、それぞれ、目標車線に対する横方向偏差ｅが最小となる前方注視距離Ｌｄが存在することを示している。この図３の操舵制御系の遅れ時間Ｔｄと最適前方注視距離Ｌｄ（下に凸の頂点に対する前方注視距離Ｌｄ）との関係を用い、操舵制御系の遅れ時間Ｔｄに応じて前方注視距離Ｌｄを変化させることで、目標車線に対する横方向偏差ｅを最小にすることが可能となる。
【００１３】
一方、車速を変化させた際の前方注視距離Ｌｄと操舵性能との関係について説明する。操舵制御系の遅れを一定とし、車速Ｖをある値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）に決めた場合、操舵性能が一番良くなる、すなわち目標車線に対する横方向偏差ｅが最小となる前方注視距離Ｌｄが存在する。この横方向偏差の最小値は、車速が大きくなればなるほど大きくなる。なお、２１はＶ＝Ｖ１のとき、２２はＶ＝Ｖ２のとき、２３はＶ＝Ｖ３のときの前方注視距離Ｌｄと目標車線に対する横方向偏差ｅとの関係を示す特性曲線で、それぞれ、目標車線に対する横方向偏差ｅが最小となる前方注視距離Ｌｄが存在することを示している。
【００１４】
すなわち、操舵制御系が設計され、その制御系の遅れが求められたとき、図４に示すような車速Ｖを変化させた際の前方注視距離Ｌｄと目標車線に対する横方向偏差ｅの関係が１セット求められる。この求められた前方注視距離Ｌｄと目標車線に対する横方向偏差ｅの関係を用いて、各車速Ｖに対する最適前方注視距離Ｌｄの関係が求められる。この関係を表したのが図５のグラフ（特性曲線）となる。図５は操舵制御系の遅れを固定した際（車種を固定した際）の、車速Ｖと最適前方注視距離Ｌｄとの関係を示す特性曲線３１を示す図である。実際に図１の車両用操舵制御装置で車両の操舵制御を実施する際には、この図５の車速Ｖと最適前方注視距離Ｌｄとの関係を示す特性曲線をあらかじめ保持しておき、この特性曲線を用い、自車両の車速Ｖに応じて前方注視距離Ｌｄを変化させることで、目標車線に対する横方向偏差ｅを最小にすることが可能となる。
【００１５】
操舵制御系の遅れの値は車種によってほぼ決定される。車速Ｖと最適前方注視距離Ｌｄとの関係を示す図５において、操舵制御系の遅れが大になると、大きくなるにつれて、下に凸の部分が右側にずれる。さらに、特性曲線全体が上方にシフトする。従って、この特性曲線は車種毎に求める必要がある。図５の特性曲線を車種毎に保持しておけば、この発明の車両用操舵制御装置をどの車種にでも実装可能となる。
【００１６】
実施の形態２．
実施の形態１では、「車速−最適前方注視距離」の特性曲線にしたがって、前方注視距離を設定し、この前方注視距離における相対位置情報を直接求め、操舵制御を行った。しかし、相対位置情報取得手段内で、複数のレーンマーキング候補点を検出し、検出した複数のレーンマーキングを用いて、多項式等で表される道路モデルを同定し、前方注視距離における相対位置情報をこの道路モデルの式から求めてもよい。
【００１７】
実施の形態２の構成と動作について説明する。図６はこの発明の実施の形態２における車両用操舵制御装置を示すブロック図である。４１は走行車線に対する自車両の相対位置情報を取得する相対位置情報取得手段を示す。この相対位置情報取得手段４１内では、まず探索ライン内候補点検出手段４１ａにより、予め設定された探索ライン内のレーンマーキング候補点を検出する。道路モデル同定手段４１ｂでは、検出されたレーンマーキング候補点を基に、多項式で記述される道路モデルのパラメータ同定を行う。一方、前方注視距離設定手段４１ｃでは、車速検出手段４２によって取得された車速Ｖを用いて、実施の形態１と同様、目標車線に対する横方向偏差ｅが最小となるような最適前方注視距離Ｌｄを求める。制御入力値算出手段４１ｄでは、道路モデル同定手段４１ｂで同定された道路モデルと前方注視距離設定手段４１ｃによって求められた前方注視距離Ｌｄを基に、前方注視距離における目標車線に対する横方向偏差と車両中心軸の目標車線に対する傾きを算出し、操舵制御手段４３ではこの求められた制御入力を用いて操作量である操舵トルク、あるいは操舵角を求め、ステアリングアクチュエータ４４を実際に制御する。
【００１８】
なお、上記の「探索ライン」と「道路モデル」について簡単に説明する。探索ラインとは車両前方を撮像した際の画像が図７であるとすると、例えば探索ラインを５１のように設定する。この探索ライン５１で示される探索ライン５１上でレーンマーキングの候補点を検出し、検出された候補点は例えば図８の５２ａ、５２ｂのように示される。道路モデルとは道路形状を表す多項式のことで、例えば等で表される。このパラメータａ、 ｂ、 ｃの同定は、複数のレーンマーキング候補点を用い、最小２乗法等で行われる。この道路モデルを図に示したのが５３であり、これを上面視で示したのが図９となる。この道路モデルと前方注視距離Lｄ（５７で示す）を求めることによって、直線ｘ＝Ｌｄを示す５４上における横方向偏差５５、および車両中心軸が目標車線に対してなす角５６が求まり、自車両に対する走行車線の相対位置関係、すなわち、走行車線に対する自車両の相対位置関係が求まる。
【００１９】
以上のように、複数のレーンマーキング候補点を検出し、その複数のレーンマーキング候補点を用いて同定した道路モデルから、前方注視距離における相対位置情報を算出するため、実施の形態１のように単一点において取得された相対位置情報よりも精度が高くなり、従って操舵制御もより正確に行うことが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の車両用操舵制御装置によれば、設定される前方注視距離における、走行車線に対する車両の相対位置情報を取得する相対位置情報取得手段と、取得された相対位置情報を用いて車両の操舵制御を行う操舵制御手段とを備える車両用操舵制御装置において、前記前方注視距離を操舵制御系の遅れに応じて変化させて設定させるようにしたので、操舵制御系の遅れに応じて前方注視距離を変更するため、目標車線に対する横方向偏差を小さく抑えることが可能となり、ドライバにとっても快適な操舵制御が可能となる。
【００２１】
また、設定される前方注視距離における、走行車線に対する車両の相対位置情報を取得する相対位置情報取得手段と、取得された相対位置情報を用いて車両の操舵制御を行う操舵制御手段とを備える車両用操舵制御装置において、前記前方注視距離を自車両の車速と操舵制御系の遅れに応じて変化させて設定させるようにしたので、自車両の車速の他に、操舵制御系の遅れも考慮することで、前方注視距離がさらに適切なものとなり、目標車線に対する横方向偏差をより小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における車両用操舵制御装置を示すブロック図である。
【図２】  前方注視距離における、目標車線に対する横方向偏差、および車両中心軸が目標車線に対してなす角を示す図である。
【図３】  操舵制御系の遅れを変化させたときの前方注視距離Ｌｄと目標車線に対する横方向偏差ｅの関係を示す曲線図である。
【図４】  車速を変化させたときの、前方注視距離Ｌｄと目標車線に対する横方向偏差ｅの関係を示す曲線図である。
【図５】  操舵制御系の遅れを固定した際の、車速Ｖと最適前方注視距離Ｌｄとの関係を示す。
【図６】  この発明の実施の形態２における車両用操舵制御装置を示すブロック図である。
【図７】  車両前方の画像に対して、レーンマーキング候補点を探索する探索ラインを示す図である。
【図８】  検出されたレーンマーキング候補点と同定された道路モデルを示す図である。
【図９】  道路モデルを上面視した際の図である。
【符号の説明】
１  相対位置情報取得手段
１ａ  車線内横位置及び車線傾き算出手段
１ｂ  前方注視距離設定手段          ２  車速検出手段
３  操舵制御手段                    ４  ステアリングアクチュエータ
５  自車両
６  走行車線を示すレーンマーキング
７  自車両がトレースすべき目標車線  ８  前方注視距離
９  目標車線に対する横方向偏差
１０  車両中心軸が目標車線に対してなす角
４１  相対位置情報取得手段          ４１ａ  探索ライン内候補点検出手段
４１ｂ  道路モデル同定手段          ４１ｃ  前方注視距離設定手段
４１ｄ  制御入力算出手段            ４２  車速検出手段
４３  操舵制御手段                  ４４  ステアリングアクチュエータ
５１  探索ライン
５２ａ，５２ｂ  レーンマーキング候補点
５３  道路モデル                    ５４  直線ｘ＝Ｌｄ
５５  道路モデルを用いた、前方注視距離における車両の横方向偏差
５６  道路モデルを用いた、車両中心軸が目標車線に対してなす角
５７  前方注視距離。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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