(57)【要約】【課題】たとえ障害物が存在するような複雑な交通環境下であってもドライバの回避操舵等の操舵意図と走行レーンの目標経路に沿った操舵支援とを適切に融合してドライバに違和感や恐怖感を与えることが無い。【解決手段】認識した障害物データに応じ応じて制御ゲインを可変設定し、この可変設定された制御ゲインを用いて、前方認識装置３１で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値Ｉffとして演算し、前方認識装置３１で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値Ｉfbとして演算し、これらを加算した値をトルク値に換算して操舵トルク（制御量）Ｔｉとしてモータ駆動部２１に出力する。【選択図】図２
2014019262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方の左右白線と障害物を認識する前方環境認識手段と、操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な操舵制御手段とを備えた車両の運転支援装置において、
上記操舵制御手段は、
上記前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値として演算するフィードフォワード制御手段と、
上記前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値として演算するフィードバック制御手段の少なくとも一方を有し、
上記フィードフォワード出力値の演算における演算項の重み付けと上記フィードバック出力値の演算における演算項の重み付けを上記前方環境認識手段で認識した障害物に応じて可変設定する制御ゲイン設定手段を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
【請求項２】
上記フィードバック制御手段は、上記認識された左右白線の自車両の予測される走行位置と自車両の走行姿勢の少なくとも一方に基づいて上記フィードバック出力値を演算することを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
【請求項３】
制御ゲイン設定手段は、上記認識した障害物に対するドライバの回避意図と自車両から障害物までの距離と予め設定する障害物毎の危険度に応じて上記重み付けを可変設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の運転支援装置。
【請求項４】
上記障害物毎の危険度は、それぞれの障害物の種類と走行レーン幅方向の速度と走行レーン中央への突出位置の少なくとも1つにより設定するものであることを特徴とする請求項３記載の車両の運転支援装置。
【請求項５】
上記制御ゲイン設定手段での上記障害物に応じた重み付けの可変設定は、走行レーン左側に存在する障害物と走行レーン右側に存在する障害物とで独立して行って設定することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認識した白線に基づいて適切に走行するように操舵角を設定する車両の運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両においては、エレクトロニクス技術の発展に伴い、様々な運転支援装置が開発され、実用化されている。このような運転支援装置として、車両に搭載したカメラにより、白線を認識して自車進行路を設定し、これに基づいて操舵力を所定に付加したり、或いは、自動操舵してドライバの運転負荷の軽減を行うものがある。このような運転支援装置として、例えば、特開２００７−８２８１号公報（以下、特許文献１）では、検出された白線と設定された仮想白線とに基づいて車線維持制御を行う運転支援制御において、障害物を検出した場合は、自車両から障害物までの距離に基づいて障害物よりも走行レーン内側に仮想白線を設定して車線維持制御を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、運転支援制御の中でも、ドライバとシステムがステアリングホイールを介して干渉する操舵支援システムでは、システムが設定した目標経路に沿って操舵を自動で行うことが、必ずしも望ましくない場合が存在する。例えば、障害物が同じ停止車両であっても、車内に乗員がいる場合には、ドアが開く可能性があるが、不在の場合は、その可能性は低い。また、障害物の陰からの歩行者の飛び出しの可能性は、自車両の走行している環境が、商店街等の市街地か、人通りの少ない一般道や農道かによって大きく異なってくる。これらの複雑な要因を、ドライバは経験的に察知して目標経路を設定できるが、これらの要因を操舵支援システムで全て把握して目標経路を設定することは極めて困難である。従って、上述のような特許文献１に開示されるような運転支援制御を行うシステムにおいては、システムが設定した目標経路とドライバの意図する目標経路とが異なり、ドライバに違和感や恐怖感を与えてしまう虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、たとえ障害物が存在するような複雑な交通環境下であってもドライバの回避操舵等の操舵意図と走行レーンの目標経路に沿った操舵支援とを適切に融合してドライバに違和感や恐怖感を与えることなく自然で安定した操舵支援制御を行うことができる車両の運転支援装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両の運転支援装置の一態様は、前方の左右白線と障害物を認識する前方環境認識手段と、操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な操舵制御手段とを備えた車両の運転支援装置において、上記操舵制御手段は、上記前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値として演算するフィードフォワード制御手段と、上記前方環境認識手段で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値として演算するフィードバック制御手段の少なくとも一方を有し、上記フィードフォワード出力値の演算における演算項の重み付けと上記フィードバック出力値の演算における演算項の重み付けを上記前方環境認識手段で認識した障害物に応じて可変設定する制御ゲイン設定手段を備えた。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による車両の運転支援装置によれば、たとえ障害物が存在するような複雑な交通環境下であってもドライバの回避操舵等の操舵意図と走行レーンの目標経路に沿った操舵支援とを適切に融合してドライバに違和感や恐怖感を与えることなく自然で安定した操舵支援制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の一形態に係る車両の操舵系の構成説明図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る操舵制御部の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る操舵制御プログラムのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の一形態に係る制御ゲイン設定制御のフローチャートである。
【図５】図４から続くフローチャートである。
【図６】図５から続くフローチャートである。
【図７】図６から続くフローチャートである。
【図８】本発明の実施の一形態に係るフィードフォワード制御のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の一形態に係るフィードバック制御のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の一形態に係るフィードフォワード制御で用いる白線の曲率の説明図である。
【図１１】本発明の実施の一形態に係るフィードバック制御で用いる自車両の予測される走行位置での左右両白線の中心からのずれ量（第１のフィードバック制御量）の説明図である。
【図１２】本発明の実施の一形態に係るフィードバック制御で用いる自車両の走行姿勢に基づく演算の説明図である。
【図１３】本発明の実施の一形態に係るドライバによる操舵トルクから得られるドライバの操舵意図の説明図である。
【図１４】本発明の実施の一形態に係る自車両前方の障害物の説明図である。
【図１５】本発明の実施の一形態に係る自車両前方に障害物が存在する場合の走行経路の一例である。
【図１６】図１５のように走行した際に設定される制御ゲインの一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。  
図１において、符号１は操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置１は、ステアリング軸２が、図示しない車体フレームにステアリングコラム３を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部には、ステアリングホイール４が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸５が連設されている。
【００１０】
エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されており、このステアリングギヤボックス６にラック軸７が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸７に形成されたラック（図示せず）に、ピニオン軸５に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。
【００１１】
また、ラック軸７の左右両端はステアリングギヤボックス６の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド８を介してフロントナックル９が連設されている。このフロントナックル９は、操舵輪としての左右輪１０Ｌ，１０Ｒを回動自在に支持すると共に、キングピン（図示せず）を介して車体フレームに転舵自在に支持されている。従って、ステアリングホイール４を操作し、ステアリング軸２、ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸７が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル９がキングピン（図示せず）を中心に回動して、左右輪１０Ｌ，１０Ｒが左右方向へ転舵される。
【００１２】
また、ピニオン軸５にアシスト伝達機構１１を介して、電動モータ１２が連設されており、この電動モータ１２にてステアリングホイール４に加える操舵トルクのアシスト、及び、設定された操舵角となるような操舵トルクの付加が行われる。電動モータ１２は、後述する操舵制御部２０で設定する操舵トルク（制御量）Ｔｉとなるようにモータ駆動部２１を介して駆動される。尚、操舵制御部２０は、このように操舵トルクのアシスト機能も備えているが、本実施の形態では、操舵トルクのアシスト機能については説明を省略する。
【００１３】
操舵制御部２０には、前方の左右白線と先行車を認識する前方環境認識手段としての前方認識装置３１、車速Ｖを検出する車速センサ３２、操舵角θＨを検出するハンドル角センサ３３、操舵トルクＴｓを検出する操舵トルクセンサ３４、ヨーレート（ｄθ／ｄｔ）を検出するヨーレートセンサ３５、横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ３６が接続されている。
【００１４】
前方認識装置３１は、例えば、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する１組のＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラからの画像データを処理するステレオ画像処理装置とから構成されている。
【００１５】
前方認識装置３１のステレオ画像処理装置における、ＣＣＤカメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、ＣＣＤカメラで撮像した自車両の進行方向の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。
【００１６】
白線データの認識では、白線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の白線の位置を画像平面上で特定する。この白線の実空間上の位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、画像平面上の位置（ｉ，ｊ）とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、例えば、図１０に示すように、ステレオカメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をｘ軸、車高方向をｙ軸、車長方向（距離方向）をｚ軸とする。このとき、ｘ−ｚ平面（ｙ＝０）は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の走行レーンを距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の白線を所定に近似して連結することによって表現される。
【００１７】
また、側壁や立体物データの認識では、予め記憶しておいた３次元的な側壁データ、立体物データ等の枠（ウインドウ）と比較し、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データを抽出すると共に、立体物を、自動車、二輪車、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出する。立体物（以下、障害物とも云う）データにおいては、図１４に示すように、該立体物の位置と左右白線の位置とを比較して走行レーンの左側に存在する立体物か右側に存在する立体物かを判定する。この結果、走行レーンの左側に存在する立体物の場合には、立体物と自車両との距離をrisk_d_l、予め設定しておいた基準位置から走行レーン内側に突出している最端部までの距離risk_xl、走行レーンの幅方向に対する速度risk_vl、立体物の種別等の情報を該立体物情報として検出しておく。また、走行レーンの右側に存在する立体物の場合には、立体物と自車両との距離をrisk_d_r、予め設定しておいた基準位置から走行レーン内側に突出している最端部までの距離risk_xr、走行レーンの幅方向に対する速度risk_vr、立体物の種別等の情報を該立体物情報として検出しておく。こうして得られた各情報、すなわち、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、及び、立体物（障害物）データの各データは操舵制御部２０に入力される。また、本発明の実施の形態では、走行レーンの左側に存在する障害物と右側に存在する障害物とで独立した制御が行われるため、添字のある符号の最後の添字「ｌ」は左側、添字「ｒ」は右側について示すようになっている。
【００１８】
そして、操舵制御部２０は、上述の各入力信号を基に、認識した障害物データに応じ応じて制御ゲインを可変設定し、この可変設定された制御ゲインを用いて、前方認識装置３１で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値Ｉffとして演算し、前方認識装置３１で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値Ｉfbとして演算し、これらを加算した値をトルク値に換算して操舵トルク（制御量）Ｔｉとしてモータ駆動部２１に出力する。
【００１９】
このため、操舵制御部２０は、操舵制御手段として、図２に示すように、制御ゲイン設定制御部２０ａ、フィードフォワード制御部２０ｂ、フィードバック制御部２０ｃ、操舵トルク算出部２０ｄから主要に構成されている。
【００２０】
制御ゲイン設定制御部２０ａは、前方認識装置３１から認識された画像情報が入力され、車速センサ３２から車速Ｖが入力され、ハンドル角センサ３３からハンドル角θＨが入力され、操舵トルクセンサ３４から操舵トルクＴｓが入力され、ヨーレートセンサ３５からヨーレート（ｄθ／ｄｔ）が入力される。そして、後述の図４〜図７に示すフローチャートに従って、各制御ゲインＧff、Ｇfb1、Ｇfb2を設定し、各制御ゲインＧffをフィードフォワード制御部２０ｂに出力し、制御ゲインＧfb1、Ｇfb2をフィードバック制御部２０ｃに出力するように構成されている。
【００２１】
以下、各制御ゲインＧff、Ｇfb1、Ｇfb2の設定について、図４〜図７に示すフローチャートに従って説明する。  
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）２０１で、走行レーンの左側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_lが予め設定しておいた第１の閾値Ｃd1未満（risk_d_l＜Ｃd1）で、かつ、走行レーンの右側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_rが予め設定しておいた第１の閾値Ｃd1未満（risk_d_r＜Ｃd1）で、走行レーンの両側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態か判定する。
【００２２】
この判定の結果、risk_d_l＜Ｃd1、かつ、risk_d_r＜Ｃd1を満足する場合は、Ｓ２０２に進み、操舵トルクＴｓが予め設定しておいたトルク値（−Ｔｃ）以下（Ｔｓ≦−Ｔｃ）か否か判定する。
【００２３】
ここで、本願の実施の形態においては、図１３に示すように、操舵トルクＴｓが（＋）の符号のときはドライバの左操舵を示し、（−）の符号のときはドライバの右操舵を示すものとする。また、操舵トルクＴｓが、−Ｔｃ＜Ｔｓ＜Ｔｃの領域は、ドライバの操舵方向の判定が不安定な不感帯の領域として設定されている。
【００２４】
Ｓ２０２の判定の結果、Ｔｓ≦−Ｔｃで、ドライバが右操舵状態で右に回避意図があると判定した場合は、Ｓ２０３に進み、左回避フラグＦ_start_lを０に設定し、右回避フラグＦ_start_rを１に設定してＳ２０９へと進む。
【００２５】
また、Ｓ２０２の判定の結果、Ｔｓ＞−Ｔｃの場合は、Ｓ２０４に進み、操舵トルクＴｓが予め設定しておいたトルク値Ｔｃ以上（Ｔｓ≧Ｔｃ）か否か判定する。
【００２６】
このＳ２０４の判定の結果、Ｔｓ≧Ｔｃで、ドライバが左操舵状態で左に回避意図があると判定した場合は、Ｓ２０５に進み、左回避フラグＦ_start_lを１に設定し、右回避フラグＦ_start_rを０に設定してＳ２０９へと進む。
【００２７】
更に、Ｓ２０４の判定の結果、Ｔｓ＜Ｔｃの場合、すなわち、−Ｔｃ＜Ｔｓ＜Ｔｃの場合は、Ｓ２０８に進み、ドライバは操舵状態に無く、左右のどちらにも回避の意図が無いと判定して、左回避フラグＦ_start_lと右回避フラグＦ_start_rを、共に０に設定してＳ２０９へと進む。
【００２８】
一方、上述のＳ２０１で、risk_d_l＜Ｃd1、かつ、risk_d_r＜Ｃd1の条件が満足されない場合は、Ｓ２０６に進み、risk_d_r＜Ｃd1が満足されているか否か判定される。そして、risk_d_r＜Ｃd1が満足されている場合（走行レーンの右側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_rが近い場合）、前述のＳ２０２からの処理を繰り返す。
【００２９】
逆に、Ｓ２０６で、risk_d_r＜Ｃd1が満足されない場合は、Ｓ２０７に進み、risk_d_l＜Ｃd1が満足されているか否か判定される。そして、risk_d_l＜Ｃd1が満足されている場合（走行レーンの左側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_lが近い場合）、前述のＳ２０４からの処理を繰り返す。
【００３０】
また、risk_d_l＜Ｃd1が満足されない場合、すなわち、走行レーンの両側に存在する障害物と自車両との距離が遠い（無い場合も含む）場合は、Ｓ２０８に進み、左回避フラグＦ_start_lと右回避フラグＦ_start_rを、共に０に設定してＳ２０９へと進む。
【００３１】
Ｓ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０８の何れかで左回避フラグＦ_start_lと右回避フラグＦ_start_rを設定した後は、Ｓ２０９に進み、初期設定として、例えば、以下のように、フィードフォワード制御に係る制御ゲインＧff、フィードバック制御に係る第１、第２の制御ゲインＧfb1、Ｇfb2を決定する。  
Ｇff＝Ｇff_base−ｄＧff_l−ｄＧff_r        …（１）
Ｇfb1＝Ｇfb1_base−ｄＧfb1_l−ｄＧfb1_r    …（２）
Ｇfb2＝Ｇfb2_base−ｄＧfb2_l−ｄＧfb2_r    …（３）
ここで、Ｇff_base、Ｇfb1_base、Ｇfb2_baseは予め実験、演算等により設定しておいた通常のレーンキープ制御を行う場合の制御ゲイン値である。また、ｄＧff_l、ｄＧff_rは、それぞれフィードフォワード制御における左側方向、右側方向のリスクに伴って発生するゲインの減算量であり、ｄＧfb1_l、ｄＧfb1_r、ｄＧfb2_l、ｄＧfb2_rは、それぞれフィードバック制御における左側方向、右側方向のリスクに伴って発生するゲインの減算量であり、初期設定では、各ゲインとも０を設定する。
【００３２】
Ｓ２０９で、各制御ゲインＧff、Ｇfb1、Ｇfb2を設定した後は、Ｓ２１０に進み、左回避フラグＦ_start_l＝１でドライバが左操舵（回避）状態か、或いは、右回避フラグＦ_start_r＝１でドライバが右操舵（回避）状態かを判定する。
【００３３】
このＳ２１０で、Ｆ_start_l＝Ｆ_start_r＝０で、ドライバが走行レーンの左右どちらにも回避の意図がない、或いは、障害物までの距離が遠い（Ｓ２０８の）場合は、そのまま、プログラムを抜ける。この場合、設定される各制御ゲインの減算量ｄＧff_l、ｄＧff_r、ｄＧfb1_l、ｄＧfb1_r、ｄＧfb2_l、ｄＧfb2_rは、すべて０となり、通常のレーンキープ制御が行われることになる。
【００３４】
また、上述のＳ２１０で、Ｆ_start_l＝１でドライバが左操舵（回避）状態か、或いは、右回避フラグＦ_start_r＝１でドライバが右操舵（回避）状態の場合は、Ｓ２１１へと進み、以下（４）〜（９）式により、制御ゲインの減算量ｄＧff_l、ｄＧff_r、ｄＧfb1_l、ｄＧfb1_r、ｄＧfb2_l、ｄＧfb2_rを算出する。  
まず、左側の障害物に対するフィードフォワード制御に係る制御ゲインの減算量ｄＧff_lは、例えば、以下の（４）式により算出される。  
ｄＧff_l＝Ｇ１・risk_xl＋Ｇ２・risk_vl＋risk_kind_l  …（４）
また、右側の障害物に対するフィードフォワード制御に係る制御ゲインの減算量ｄＧff_rは、例えば、以下の（５）式により算出される。  
ｄＧff_r＝Ｇ１・risk_xr＋Ｇ２・risk_vr＋risk_kind_r  …（５）
左側の障害物に対するフィードバック制御に係る制御ゲインの減算量ｄＧfb1_lは、例えば、以下の（６）式により算出される。  
Ｇfb1_l＝Ｇ１・risk_xl＋Ｇ２・risk_vl＋risk_kind_l    …（６）
右側の障害物に対するフィードバック制御に係る制御ゲインの減算量ｄＧfb1_rは、例えば、以下の（７）式により算出される。  
ｄＧfb1_r＝Ｇ１・risk_xr＋Ｇ２・risk_vr＋risk_kind_r  …（７）
左側の障害物に対するフィードバック制御に係る制御ゲインの減算量ｄＧfb2_lは、例えば、以下の（８）式により算出される。  
ｄＧfb2_l＝Ｇ１・risk_xl＋Ｇ２・risk_vl＋risk_kind_l  …（８）
右側の障害物に対するフィードバック制御に係る制御ゲインの減算量ｄＧfb2_rは、例えば、以下の（９）式により算出される。  
ｄＧfb2_r＝Ｇ１・risk_xr＋Ｇ２・risk_vr＋risk_kind_r  …（９）
以上の（４）〜（９）式において、Ｇ１、Ｇ２は予め実験、演算等により設定しておいた値であり、risk_kind_rは障害物の種別毎に予め設定しておいた危険度であり、例えば、（歩行者の危険度）＞（二輪車の危険度）＞（自動車の危険度）として、予め設定しておいたマップ等を参照して設定するものである。
【００３５】
上記（１）、（２）、（３）式に上記で算出した制御ゲインの減算量、ｄＧff_l、ｄＧff_r、ｄＧfb1_l、ｄＧfb1_r、ｄＧfb2_l、ｄＧfb2_rを入力する。従って、フィードフォワード制御、フィードバック制御に係る制御ゲインの減算量は、障害物の有無、それらの位置、速度、種類によって異なる。
【００３６】
次いで、Ｓ２１２に進み、例えば、前述の（７）〜（９）式により、フィードフォワード制御に係る制御ゲインＧff、フィードバック制御に係る第１、第２の制御ゲインＧfb1、Ｇfb2を算出して出力する。
【００３７】
すなわち、前述した如く、制御ゲインＧffは、フィードフォーワード制御により、左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値Ｉffとして演算するための制御ゲインであり、通常時の制御ゲインＧff_baseに対し、（１）式により減少させることにより決定され、これにより操舵支援制御による制御量が減少され、ドライバの操舵との干渉が減少させられるのである。尚、フィードフォワード制御の詳細については、後述する。
【００３８】
同様に、制御ゲインＧfb1、Ｇfb2は、フィードバック制御により、左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値Ｉfbとして演算するための制御ゲインであり、通常時の制御ゲインＧfb1_base、Ｇfb2_baseを、（２）、（３）式により減少させることにより決定され、これにより操舵支援制御による制御量が減少され、ドライバの操舵との干渉が減少させられるのである。尚、フィードバック制御の詳細については、後述する。
【００３９】
次に、Ｓ２１３に進み、Ｆ_start_l＝１でドライバが左操舵（回避）状態か否か判定し、Ｆ_start_l＝１（ドライバが左操舵（回避）状態）の場合は、Ｓ２１４に進み、走行レーンの右側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_rが予め設定しておいた第２の閾値Ｃd2未満（risk_d_r＜Ｃd2）で、走行レーンの右側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態、或いは、ヨーレート（ｄθ／ｄｔ）、或いは、ハンドル角θＨが一定状態になったか否か判定する。
【００４０】
この判定の結果、risk_d_r＜Ｃd2、或いは、ヨーレート（ｄθ／ｄｔ）、或いは、ハンドル角θＨが一定状態になった場合は、Ｓ２１６に進み、この条件が成立しない場合には、再び、Ｓ２１２からの処理を繰り返す。
【００４１】
一方、Ｓ２１３で、Ｆ_start_l＝１の条件が成立しない場合（すなわち、Ｆ_start_r＝１でドライバが右操舵（回避）状態の場合）は、Ｓ２１５に進み、走行レーンの左側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_lが予め設定しておいた第２の閾値Ｃd2未満（risk_d_l＜Ｃd2）で、走行レーンの左側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態、或いは、ヨーレート（ｄθ／ｄｔ）、或いは、ハンドル角θＨが一定状態になったか否か判定する。
【００４２】
この判定の結果、risk_d_l＜Ｃd2、或いは、ヨーレート（ｄθ／ｄｔ）、或いは、ハンドル角θＨが一定状態になった場合は、Ｓ２１６に進み、この条件が成立しない場合には、再び、Ｓ２１２からの処理を繰り返す。
【００４３】
Ｓ２１４、或いは、Ｓ２１５からＳ２１６に進むと、左側の障害物に対するフィードバック制御に係る第２の制御ゲインＧfb２の減算量ｄＧfb2_lと、右側の障害物に対するフィードバック制御に係る第２の制御ゲインＧfb２の減算量ｄＧfb2_rが０にリセットされる。尚、ｄＧfb1_lとｄＧfb2_rは、そのままとする。すなわち、後述するように、フィードバック制御に係る第２の制御ゲインＧfb2は、自車両の走行状態（特に、左右白線に対する自車両の走行傾き）に応じて設定される制御ゲインであり、上述のＳ２１４、或いは、Ｓ２１５の条件を満足して、障害物を通過するのに適した車両姿勢となった場合には、車両のヨー角θに対するフィードバック制御のみ減算を止めて復帰させることで、ドライバの回避動作を邪魔することなく、不意に車両に加わる、カントや横風等の外乱に対して制御できるようにするのである。
【００４４】
Ｓ２１６に進み、前述の（１）〜（３）式と同じく、Ｇff、Ｇfb1、Ｇfb2を算出する。  
次いで、Ｓ２１７に進み、例えば、前述の（７）〜（９）式により、フィードフォワード制御に係る制御ゲインＧff、フィードバック制御に係る第１、第２の制御ゲインＧfb1、Ｇfb2を算出して出力する。
【００４５】
次に、Ｓ２１８に進み、Ｆ_start_l＝１でドライバが左操舵（回避）状態か否か判定し、Ｆ_start_l＝１（ドライバが左操舵（回避）状態）の場合は、Ｓ２１９に進み、走行レーンの右側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_rが予め設定しておいた第３の閾値Ｃd3未満（risk_d_r＜Ｃd3）で、走行レーンの右側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態か否か判定する。この判定の結果、risk_d_r＜Ｃd3となった場合は、Ｓ２２１に進み、この条件が成立しない場合には、再び、Ｓ２１６からの処理を繰り返す。
【００４６】
一方、Ｓ２１８で、Ｆ_start_l＝１の条件が成立しない場合（すなわち、Ｆ_start_r＝１でドライバが右操舵（回避）状態の場合）は、Ｓ２２０に進み、走行レーンの左側に存在する立体物と自車両との距離risk_d_lが予め設定しておいた第３の閾値Ｃd3未満（risk_d_l＜Ｃd3）で、走行レーンの左側に存在する障害物と自車両との距離が近い状態になったか否か判定する。この判定の結果、risk_d_l＜Ｃd3になった場合は、Ｓ２２１に進み、この条件が成立しない場合には、再び、Ｓ２１６からの処理を繰り返す。
【００４７】
Ｓ２１９、或いは、Ｓ２２０からＳ２２１に進むと、フィードフォワード制御に係る制御ゲインＧffの左側の障害物に対する減算量ｄＧffと、右側の障害物に対する減算量ｄＧff_rと、フィードバック制御に係る第１の制御ゲインＧfb１の左側の障害物に対する減算量ｄＧfb1_lと、右側の障害物に対する減算量ｄＧfb1_rが０にリセットされる。また、フィードバック制御に係る第２の制御ゲインＧfb2の左側の障害物に対する減算量ｄＧfb2_lと、右側の障害物に対する減算量ｄＧfb2_rには、予め設定された減算量ｄ_Gyaewを設定する。
【００４８】
次いで、Ｓ２２３に進み、例えば、前述の（１）〜（３）式により、フィードフォワード制御に係る制御ゲインＧff、フィードバック制御に係る第１、第２の制御ゲインＧfb1、Ｇfb2を算出して出力する。
【００４９】
すなわち、後述するように、上述のＳ２１９、或いは、Ｓ２２０の条件を満足して、Ｓ２２１へと進むと、障害物を回避し終えて、走行レーンの中央に戻す状態となる。このような状況では、車両と白線の向きに再び差分が発生するため第２の制御ゲインＧfb2による出力値は、車両を車線中央に戻す方向と逆方向へ操舵する成分となる。このため、ｄＧfb2_lとｄＧfb2_rに対して、ｄ_Gyaewを設定し、フィードバック制御に係る第２の制御ゲインＧfb2を減少させることで、車両の車線中央への復帰を行いやすくする。また、このｄ_Gyaewの値は、車両と白線中央との位置関係によって変更することが望ましい。つまり、十分白線中央と車両が近くなった場合には、ｄ_Gyaewの値を０に近づけ、第２の制御ゲインＧfb2を大きくすることで車線と車両の向きを平行にする方向へ促進させることとなる。
【００５０】
そして、Ｓ２２４に進み、自車両が走行レーンの略中央を走行しているか否か判定し、略中央を走行している場合は、Ｓ２２５に進み、略中央を走行していないのであれば、Ｓ２２１からの処理を繰り返す。
【００５１】
Ｓ２２５では、前述のＳ２２１で設定されるフィードバック制御に係る第２の制御ゲインＧfb2の減算量ｄＧfb2_l、ｄＧfb2_rも０に設定し、Ｓ２２６では、再び前述の（３）式によって、Ｇfb2を算出して出力し、通常の操舵支援制御に戻れるようにしてルーチンを抜ける。このように、制御ゲイン設定制御部２０ａは、制御ゲイン設定手段として設けられている。
【００５２】
フィードフォワード制御部２０ｂは、前方認識装置３１から画像情報が入力され、制御ゲイン設定制御部２０ａから制御ゲインＧffが入力される。そして、例えば、以下の（２２）式により、左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値Ｉffとして演算し、操舵トルク算出部２０ｄに出力する。  
Ｉff＝Ｇff・（Ｒｒ＋Ｒｌ）／２        …（２２）
ここで、Ｒｒは右白線による曲率成分であり、Ｒｌは左白線による曲率成分である。これら、左右白線の曲率成分Ｒｒ，Ｒｌは、具体的には、図１０に示すような、左右白線のそれぞれを構成する候補点に関して、二次の最小自乗法によって計算された二次項の係数を用いることによって定められる。例えば、ｘ＝Ａ・ｚ２＋Ｂ・ｚ＋Ｃの二次式で白線を近似した場合、Ａの値が曲率成分として用いられる。尚、これら白線の曲率成分Ｒｒ、Ｒｌは、それぞれの白線の曲率そのものでも良い。
【００５３】
次に、このフィードフォワード制御部２０ｂで実行されるフィードフォワード制御を、図８のフローチャートで説明する。
【００５４】
先ず、Ｓ３０１で、制御ゲイン設定制御部２０ａから制御ゲインＧffを読み込む。
【００５５】
次に、Ｓ３０２に進み、左白線による曲率成分Ｒｌ、右白線による曲率成分Ｒｒを算出する。
【００５６】
そして、Ｓ３０３に進み、上述の（２２）式により、フィードフォワード出力値Ｉffを算出し、操舵トルク算出部２０ｄに出力する。このように、フィードフォワード制御部２０ｂは、フィードフォワード制御手段として設けられている。
【００５７】
フィードバック制御部２０ｃは、前方認識装置３１から画像情報が入力され、車速センサ３２から車速Ｖが入力され、ヨーレートセンサ３５からヨーレート（ｄθ／ｄｔ）が入力され、横加速度センサ３６から横加速度Ｇｙが入力され、制御ゲイン設定制御部２０ａから制御ゲインＧfb1、Ｇfb2が入力される。そして、例えば、以下の（２３）式により、前方認識装置３１で認識した自車両の予測される走行位置を基準とした左右白線の形状と自車両の走行状態（該白線に対する走行姿勢）とに応じた出力値をフィードバック出力値Ｉfbとして演算し、操舵トルク算出部２０ｄに出力する。  
Ｉfb＝Ｇfb1・（ｘｒ−ｘｌ−ｘｖ）
＋Ｇfb2・（（θtr−θ）＋（θtl−θ））／２    …（２３）
この（２３）式の第一項において、ｘｖは車両の前方注視点のｚ座標におけるｘ座標である。この前方注視点とは、本実施の形態においては、例えば、図１１に示すように、予め設定しておいた予見時間Ｔ（例えば、１．２秒）経過後に自車両が存在すると予測される点である。この前方注視点におけるｚ座標ｚｖは、例えば、ｚｖ＝Ｔ・Ｖで算出される。尚、単純に、前方の予め設定する距離の点としても良い。
【００５８】
従って、前方注視点のｘ座標ｘｖは、例えば、以下の（２４）式で算出することができる。  
ｘｖ＝ｘｉ＋Ｖ・（β＋θ）・Ｔ
＋（１／２）・（（ｄθ／ｄｔ）＋（ｄβ／ｄｔ））・Ｖ・Ｔ２…（２４）
ここで、ｘｉは車両の現在のｘ座標、（ｄβ／ｄｔ）は車体すべり角速度であり、例えば、以下の（２５）式により算出できる。  
（ｄβ／ｄｔ）＝（Ｇｙ／Ｖ）−（ｄθ／ｄｔ）      …（２５）
そして、この車体すべり角速度（ｄβ／ｄｔ）を積分処理することにより、車体すべり角βが算出できる。
【００５９】
また、（２３）式における、ｘｒは前方注視点のｚ座標における右白線のｘ座標であり、ｘｌは前方注視点のｚ座標における左白線のｘ座標である。
【００６０】
従って、（２３）式の第一項は、図１１に示すように、前方注視点と左右白線の中心点とのｘ座標偏差の演算項となっており、前方認識装置３１で認識した自車両の予測される走行位置を基準とした左右白線の形状に基づいた演算項となっている。
【００６１】
また、（２３）式の第二項は、図１２に示すように、θtrは前方認識装置３１からの画像情報による右白線に対する自車両の傾き、θtlは前方認識装置３１からの画像情報による左白線に対する自車両の傾きである。尚、これら、θtr、θtlは、例えば、画像情報で得られる白線候補点に対して、二次の最小二乗法によって計算された、一次項の係数（すなわち、白線を、ｘ＝Ａ・ｚ２＋Ｂ・ｚ＋ｃの式で近似した際のＢの値）を用いる。
【００６２】
従って、（２３）式の第二項は、図１２に示すように、前方認識装置３１で認識した白線に対する自車両の走行姿勢の演算項となっている。
【００６３】
次に、このフィードバック制御部２０ｃで実行されるフィードバック制御を、図９のフローチャートで説明する。
【００６４】
先ず、Ｓ４０１で、制御ゲイン設定制御部２０ａから制御ゲインＧfb1、Ｇfb2を読み込む。
【００６５】
次いで、Ｓ４０２に進み、前方注視点のｚ座標ｚｖを算出する。
【００６６】
次に、Ｓ４０３に進み、前方注視点のｘ座標ｘｖを、例えば、上述の（２４）式により、算出する。
【００６７】
次いで、Ｓ４０４に進み、前方注視点における、左白線のｘ座標ｘｌ、右白線のｘ座標ｘｒを算出する。
【００６８】
次に、Ｓ４０５に進んで、自車両の左白線に対する傾きθtl、自車両の右白線に対する傾きθtr、自車両のヨー角θを算出する。
【００６９】
そして、Ｓ４０６に進み、上述の（２３）式により、フィードバック出力値Ｉfbを算出し、操舵トルク算出部２０ｄに出力する。このように、フィードバック制御部２０ｃは、フィードバック制御手段として設けられている。
【００７０】
操舵トルク算出部２０ｄは、フィードフォワード制御部２０ｂからフィードフォワード出力値Ｉffが入力され、フィードバック制御部２０ｃからフィードバック出力値Ｉfbが入力される。そして、例えば、以下の（２６）式により、操舵トルクＴｉを算出し、モータ駆動部２１に出力する。  
Ｔｉ＝Ｇｔ・（Ｉff＋Ｉfb）      …（２６）
ここで、Ｇｔは、予め設定しておいた換算係数である。
【００７１】
以上のように構成される操舵制御部２０では、図３に示すように操舵制御が実行される。  
まず、Ｓ１０１で、制御ゲイン設定制御部２０ａで、前述の図４〜図７に示すフローチャートに従って、各制御ゲインＧff、Ｇfb1、Ｇfb2の設定制御が行われる。
【００７２】
次いで、Ｓ１０２に進み、フィードフォワード制御部２０ｂで、前述の図８に示すフローチャートに従って、フィードフォワード出力値Ｉffの算出が行われる。
【００７３】
次に、Ｓ１０３に進んで、フィードバック制御部２０ｃで、前述の図９に示すフローチャートに従って、フィードバック出力値Ｉfbの算出が行われる。
【００７４】
そして、Ｓ１０４に進んで、操舵トルク算出部２０ｄで、前述の（２６）式により、操舵トルクＴｉが算出され、モータ駆動部２１に出力される。
【００７５】
このように本発明の実施の形態によれば、認識した障害物データに応じ応じて制御ゲインを可変設定し、この可変設定された制御ゲインを用いて、前方認識装置３１で認識した左右白線の認識形状に応じた出力値をフィードフォワード出力値Ｉffとして演算し、前方認識装置３１で認識した左右白線の認識形状と自車両の走行状態とに応じた出力値をフィードバック出力値Ｉfbとして演算し、これらを加算した値を制御量とする。この際、特に、認識した障害物に対するドライバの回避意図が考慮されて、運転支援装置によるレーンキープのための制御量が減算設定されるため、たとえ障害物が存在するような複雑な交通環境下であってもドライバの回避操舵等の操舵意図と走行レーンの目標経路に沿った操舵支援とを適切に融合してドライバに違和感や恐怖感を与えることなく自然で安定した操舵支援制御を行うことが可能となる。
【００７６】
具体的には、図１５に示すような走行環境で、走行レーンの左側に歩行者等の障害物が存在し、走行レーンの右側に車両等の障害物が存在する場合で、ドライバが歩行者を回避することを優先する場合の例では、自車両は、Ａに示す走行ラインをとることになる。
【００７７】
この図１５に示す走行環境で設定される、各制御ゲインＧff、Ｇfb1、Ｇfb2の例を、図１６のタイムチャートで説明する。
【００７８】
先ず、図１５のＩの領域に進入するまでは、左右の障害物までの距離も遠く、運転支援装置により設定される各制御ゲインＧff、Ｇfb1、Ｇfb2はそのままで、通常のレーンキープを行うべく操舵支援制御が実行されることになる。
【００７９】
その後、ＩＩの領域に進入すると、障害物との距離が近くなり、各制御ゲインＧff、Ｇfb1、Ｇfb2の減算が行われることになり、特に、ドライバの歩行者（車両よりも危険度が高い）を回避しようとする意図が尊重されて走行レーンの中央から右側に外れていくことが許容される。
【００８０】
次いで、ＩＩＩの領域に進入して、歩行者を回避中の状態では、ドライバの意図のまま、そのまま走行レーンの中央から右側に外れることを許容すべく、制御ゲインＧff、Ｇfb1からの減算は引き続き行われて、ドライバの歩行者（車両よりも危険度が高い）を回避しようとする意図がそのまま反映されるが、障害物の回避後に、自車両の姿勢を理想的な走行レーンの中央位置へ向けるべく、制御ゲインＧfb2の減算は中止される（Ｓ２１６のｄＧfb2_l＝ｄＧfb2_r＝０）ことになる。
【００８１】
次いで、ＩＶの領域に進入して、歩行者を回避し終えた状態では、走行レーンの中央に戻す制御となる。このため、制御ゲインＧff、Ｇfb1を減算することは止め（Ｓ２２１のｄＧff_l＝ｄＧff_r＝ｄＧfb1_l＝ｄＧfb1_r＝０））、急な自車両の車両姿勢の変更が行われることを防止すべく、再び、制御ゲインＧfb2の減算のみ実行して、操舵支援制御とする。
【００８２】
そして、Ｖの領域に進入して、走行レーンの中央に到達すると、そのまま操舵支援制御による制御を行うべく、制御ゲインＧfb2の減算も止める（Ｓ２２５のｄＧfb2_l＝ｄＧfb2_r＝０）。
【００８３】
尚、本発明の実施の形態は、操舵系は通常の電動パワーステアリング装置１で構成した例で説明しているが、ステアバイワイヤ機構の操舵系でも本発明が適用できることは云うまでもない。
【００８４】
また、本発明の実施の形態は、ステレオカメラからの画像情報を用いた例で説明したが単眼カメラからの画像情報を用いるようにしても良い。
【００８５】
更に、本発明の実施の形態においては、操舵制御部２０の制御ゲイン設定制御部２０ａでの制御ゲインの変更は、ドライバに違和感のないように、ある程度、所定の時定数のフィルタを通じて遅らせる等して変更することが望ましい。
【００８６】
また、本発明の実施の形態における操舵制御部２０の制御ゲイン設定制御部２０ａの制御ゲインの減算量ｄＧff_l、ｄＧff_r、ｄＧfb1_l、ｄＧfb1_r、ｄＧfb2_l、ｄＧfb2_rの設定は、あくまでも一例であり、本実施形態では、障害物の種別毎に予め設定しておいた危険度risk_kind_l、障害物の予め設定しておいた基準位置から走行レーン内側に突出している最端部までの距離risk_xl、障害物の走行レーンの幅方向に対する速度risk_vlの３つを用いて算出するようにしているが、何れか一つ、或いは、何れか２つ、或いは、更なる障害物の情報（自車両との相対速度等）を用いて算出するようにしても良い。また、本発明の実施形態では、フィードフォワード制御に係るゲインＧffは、カメラより撮像された白線の曲率（Ｒｒ＋Ｒｌ）／２の符号によって、左右別々のゲインを設定しても良い。また、フィードバック制御に係る第１の制御ゲインＧfb1においても、同様に前方認識装置３１で認識した自車両の予測される走行位置を基準とした左右白線の形状と自車両の走行状態（該白線に対する走行姿勢）とに応じた（ｘｒ−ｘｌ−ｘｖ）の値の符号によって、左右別々のゲインを設定しても良い。また、フィードフォワード制御に係るゲインＧff2においても同様に、白線と車両との傾き（（θtr−θ）＋（θtl−θ））に応じて左右別々のゲインを設定しても良い。
【００８７】
また、本発明の実施の形態では、フィードフォワード制御に係る制御ゲインＧffと、フィードバック制御に係る第１、第２の制御ゲインＧfb1、Ｇfb2を演算して制御するようにしているが、何れか１つ、或いは、何れか２つの制御ゲインを設定して操舵支援制御を実行するようにしても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１    電動パワーステアリング装置
４    ステアリングホイール
１０Ｌ、１０Ｒ  車輪
１２    電動モータ
２０    操舵制御部（操舵制御手段）
２０ａ  制御ゲイン設定制御部（制御ゲイン設定手段）
２０ｂ  フィードフォワード制御部（フィードフォワード制御手段）
２０ｃ  フィードバック制御部（フィードバック制御手段）
２０ｄ  操舵トルク算出部
２１    モータ駆動部
３１    前方認識装置（前方環境認識手段）
３２    車速センサ
３３    ハンドル角センサ
３４    操舵トルクセンサ
３５    ヨーレートセンサ
３６    横加速度センサ
【図１】
2014019262.tif 000003
【図２】
2014019262.tif 000004
【図３】
2014019262.tif 000005
【図４】
2014019262.tif 000006
【図５】
2014019262.tif 000007
【図６】
2014019262.tif 000008
【図７】
2014019262.tif 000009
【図８】
2014019262.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014019262.tif 000012
【図１１】
2014019262.tif 000013
【図１２】
2014019262.tif 000014
【図１３】
2014019262.tif 000015
【図１４】
2014019262.tif 000016
【図１５】
2014019262.tif 000017
【図１６】
2014019262.tif 000018