(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段を有し、上記ガイドラインの認識結果に基づいて走行路上の目標位置を設定し、この目標位置を走行するよう操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
上記ガイドライン認識手段でガイドラインの認識ができなかったとき直前の操舵制御量を保持する制御量保持手段と、
前記制御量保持手段で所定時間操舵制御量を保持した後、上記操舵制御量を徐々に減少させる制御量減少手段を有することを特徴とする車両の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の操舵制御装置に関し、特に車両前方の画像から走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、道路の白線等のガイドラインを認識して自車の走行路を認識し、この走行路から逸脱しないように操舵制御を行う車両の操舵制御装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平６−２５５５１４号公報には、カメラで道路の画像を撮像して、画像処理を行い道路の白線を認識し、この白線認識情報に基づいて、安定走行ポテンシャルエネルギを白線の内側の走行レーン中央側では低く設定し、白線近傍では白線に近づくに従って高くなるよう設定し、安定走行ポテンシャルエネルギが高くなると安定走行ポテンシャルエネルギが低くなる側に車両を移動させるよう後輪の操舵制御を行うことが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置ではカメラで撮像した道路画像の画像処理によって道路上の白線を認識している。このため、例えば逆光の場合や、トンネルの入口又は出口等では道路画像から白線を認識できない場合がある。
【０００５】
白線の認識状態で、この白線認識情報に基づく制御量で操舵制御を行っているとき、白線の非認識状態に変化すると操舵制御の制御量を算出できなくなり、制御量は０となる。また、白線の非認識状態から認識状態に変化した場合も上記と同様に制御量が急変するという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、ガイドラインが認識できなくなったときの制御の急変を防止する車両の操舵制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、図１に示すように車両の走行路上のガイドラインを認識するガイドライン認識手段Ｍ１を有し、上記ガイドラインの認識結果に基づいて操舵制御手段Ｍ２で走行路上の目標位置を設定し、この目標位置を走行するよう操舵制御を行う車両の操舵制御装置において、
上記ガイドライン認識手段でガイドラインの認識ができなかったとき直前の操舵制御量を保持する制御量保持手段Ｍ３と、
前記制御量保持手段で所定時間操舵制御量を保持した後、上記操舵制御量を徐々に減少させる制御量減少手段を有する。
【０００８】
このため、操舵制御中にガイドラインが認識できなくなったとき、操舵制御量は直前の値が保持され、ガイドラインを認識できない状態が長時間継続したとき操舵制御量が徐々に減少し、最終的に０となり操舵制御量の急変を防止しつつ徐々に制御を中止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２は本発明装置の一実施例の構成図を示す。
同図中、前輪操舵機構１０は操舵ハンドル１１を有しており、この操舵ハンドル１１は操舵軸１２を介してステアリングギヤボックス１３内のピニオンギヤに接続されている。このピニオンギヤはラックバー１４と噛合し、操舵ハンドル１１の回転運動をラックバー１４の往復運動に変換して伝達するものである。ラックバー１４の両端には左右タイロッド１５ａ，１５ｂ及び左右ナックルアーム１６ａ，１６ｂを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に連結されている。
【００１２】
後輪操舵機構２０は後輪を操舵するためのアクチュエータとしてのブラシレスモータなどの電動モータ２１を備えている。電動モータ２１の回転軸はステアリングギヤボックス２２内にて減速機構を介して軸方向に変位可能に支持されたリレーロッド２３に接続されており、リレーロッド２３は同モータ２１の回転に応じて軸方向に変位する。減速機構の逆効率は小さく設定されていて、リレーロッド２３側からの外部入力により電動モータ２１が回転駆動されることがないようになっている。リレーロッド２３の両端にはタイロッド２４ａ，２４ｂ及びナックルアーム２５ａ，２５ｂを介して左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２が接続されていて、左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２はリレーロッド２３の軸方向の変位に応じて操舵される。
【００１３】
電子制御回路（ＥＣＵ）３０には前輪操舵角センサ３２，後輪操舵角センサ３４，及びガイドライン認識装置３６が接続されている。前輪操舵角センサ３２は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の操舵角を検出する。後輪操舵角センサ３４は左右後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵角を検出する。
【００１４】
ガイドライン認識手段Ｍ１としてのガイドライン認識装置３６は車両の進行方向前方の道路を撮像した道路画像をカメラ３８から供給され、この道路画像を処理して道路の中央又は路側の白線や黄色の追越し禁止線等のガイドラインを認識し、このガイドラインに基づいて走行車線を認識し、図４に破線で示す走行路中央線からの車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び二重線で示すガイドラインＩからの距離Ｌ１  を検出すると共に、走行路のカーブの曲率半径Ｒを検出する。ここで、θは画像から得た車両の走行路に対する傾き角、１は前方注視点距離（一定値）、ｅは現在横ずれ量であり、
Ｅ（ｎ）＝ｅ＋Ｌ１                                            ・・・  （１）
Ｌ１  ≒１×θ                                                ・・・  （２）
と表わされる。上記の傾き角θ，現在横ずれ量ｅ，車両オフセット量Ｅ（ｎ）及び曲率半径ＲはＥＣＵ３０に供給される。
【００１５】
ＥＣＵ３０は図３に示す如く、マイクロコンピュータで構成され、中央処理ユニット（ＣＰＵ）５０と、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）５２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５４と、入力ポート回路５６と、出力ポート回路５８と、通信回路６０とを有し、これらは双方向性のコモンバス６２により互いに接続されている。
【００１６】
入力ポート回路５６には前輪操舵角センサ３２，後輪操舵角センサ３４夫々の出力する検出信号が供給される。また、通信回路６０にはガイドライン認識装置３６の出力する検出量θ，ｅ，Ｅ（ｎ），Ｒ夫々が供給される。
ＲＯＭ５２には制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ５０は制御プログラムに基づき、後述する種々の演算を行い、その際にＲＡＭ５４が作業領域として使用される。ＣＰＵ５０が制御プログラムを実行することにより発生した制御信号は出力ポート回路５８から駆動回路４０に供給され、この駆動回路４０は電動モータ２１を駆動して後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵を行う。
【００１７】
図５はＣＰＵ３０が実行する操舵制御手段Ｍ２としての操舵制御処理の第１実施例のフローチャートを示す。この処理は所定時間間隔（例えば数１０ｍｓｅｃ）  で繰り返される。同図中、ステップＳ１２ではガイドライン認識装置３６の出力する車両オフセット量Ｅ（ｎ），ガイドラインＩまでの距離Ｌ１  、及び前輪操舵角センサ３２の出力する操舵角θｓ夫々を読み込む。次にステップＳ１４で操舵制御中か否かを判別する。ここでは、例えばガイドラインＩまでの距離Ｌ１  が所定の閾値以下の場合に車両がガイドラインから外側に逸脱しないよう後輪の操舵制御を行い、距離Ｌ１  が閾値より大きい場合に操舵制御を中止する。ここで、操舵制御中であればステップＳ１６に進み、操舵制御中でなければ処理を終了する。
【００１８】
ステップＳ１６ではガイドライン認識装置３６で走行路のガイドラインを認識できたかどうかを判別する。ガイドラインを認識できた場合はステップＳ１８で次式より目標操舵制御量Ｄ（ｎ）を算出する。
Ｄ（ｎ）＝Ｄ（ｎ−１）＋Ｋ×｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）｝    ・・・（３）
但し、Ｄ（ｎ−１）は前回処理で得た目標操舵制御量、Ｅ（ｎ−１）は前回の車両オフセット量、Ｋは制御ゲイン（一定値）である。また、Ｄ（ｎ）は操舵の角度に相当する値であり、操舵の向きは含まないものとする。
【００１９】
次に、ステップＳ２０でフラグＦが１か否か、つまり、前回処理でガイドラインを認識できなかったかどうかを判別する。フラグＦが０で前回処理でもガイドラインを認識している場合はステップＳ２４に進み、タイマＴを１だけインクリメントしてステップＳ２８に進む。一方、ステップＳ２０でフラグＦが１で前回処理ではガイドラインを認識しておらず、今回処理でガイドラインを認識した場合はステップＳ２６でガイドラインが認識できたことを示すためにフラグＦに０をセットし、ステップＳ２７でタイマＴを０にリセットする。
【００２０】
この後、ステップＳ２８で前回の実際の後輪操舵制御量Ｄと、今回の目標操舵制御量Ｄ（ｎ）との差の絶対値｜Ｄ−Ｄ（ｎ）｜が所定の閾値ＤＴＨを越えるか否かを判別する。ここで｜Ｄ−Ｄ（ｎ）｜≦ＤＴＨの場合は上記制御量の差がそれほど大きくないためステップＳ３０に進んで目標操舵制御量Ｄ（ｎ）を後輪操舵制御量ＤにセットしてステップＳ３２に進む。また、｜Ｄ−Ｄ（ｎ）｜＞ＤＴＨの場合は制御量の差が大きいため制御量徐変手段に対応するステップＳ３４に進んで次式から後輪操舵制御量Ｄを算出する。
【００２１】
Ｄ＝Ｄ＋ｄ１  ×Ｔ                                        ・・・（４ａ）
又は、
Ｄ＝Ｄ−ｄ１  ×Ｔ                                        ・・・（４ｂ）
但し、Ｄ＜Ｄ（ｎ）のとき（４ａ）式、Ｄ＞Ｄ（ｎ）のとき（４ｂ）式を使用する。徐変係数ｄ１  は例えば０．００５度に相当する値であり、制御演算周期Ｔは数１０ｍｓｅｃである。この後、ステップＳ３２に進む。
【００２２】
一方、ステップＳ１６でガイドラインを認識できない場合はステップＳ３６に進み、フラグＦが０か、つまり前回処理でガイドラインを認識できていたかどうかを判別する。フラグＦが０で前回処理ではガイドラインを認識しており、今回処理でガイドラインを認識できなかった場合は、ステップＳ４０でガイドラインが認識できなかったことを示すためにフラグＦに１をセットし、ステップＳ４２でタイマＴを０にリセットする。フラグＦが１で前回処理で既にガイドラインを認識できなかった場合はステップＳ３８でタイマＴを１だけインクリメントする。
【００２３】
次にステップＳ４４でタイマＴの値が所定の閾値ｔ１を越えたか否かを判別する。この閾値ｔ１は例えば１〜２秒程度に相当する値である。Ｔ≦ｔ１の場合はそのままステップＳ３２に進み、Ｔ＞ｔ１の場合はステップＳ４６に進んで次式から後輪操舵制御量Ｄを算出する。
【００２４】
Ｄ＝Ｄ＋ｄ２  ×Ｔ                                          ・・・（５）
但し、徐変係数ｄ２  は例えば０．００５度に相当する値である。また、ＤはＤ（ｎ）と同様に操舵の角度に相当する値であり、操舵の向きは含まない。この後、ステップＳ３２に進む。
【００２５】
ステップＳ３２では後輪操舵制御量Ｄに基づいて駆動回路４０を駆動する。これによって、電動モータ２１が回転駆動されて後輪ＲＷ１，ＲＷ２の操舵が行われる。この後、処理を終了する。上記のステップＳ３６〜Ｓ４４が制御量保持手段Ｍ３に対応し、ステップＳ４６が制御量減少手段に対応する。
【００２６】
ここで、図６（Ａ）に示すように時点Ｔ０でガイドラインが認識できなくなってもタイマＴの値が所定値ｔ１となるまでは、後輪操舵制御量Ｄは同図（Ｂ）に示すように時点Ｔ０の直前の値が保持される。また時刻Ｔ１でガイドラインが認識できなくなると、その時点Ｔ１からタイマＴの値が所定値ｔ１となる時点Ｔ２まで後輪操舵制御量Ｄは保持され、その後、徐変係数ｄ２  で減少され最終的に後輪操舵制御量Ｄは０となる。
【００２７】
このように、操舵制御中にガイドラインが認識できなくなったとき、操舵制御量は直前の値が保持され、その急変を防止できる。また、ガイドラインを認識できない状態が長時間継続したとき操舵制御量が徐々に減少し、最終的に０となり操舵制御量の急変を防止しつつ徐々に制御制御を中止することができる。
【００２８】
また、図７（Ａ）に示すように、時点Ｔ１０でガイドラインが認識できるようになった場合、そのときの後輪操舵制御量Ｄと目標操舵制御量Ｄ（ｎ）との差の絶対値が閾値ＤＴＨを越えていれば同図（Ｂ）に示すように、後輪操舵制御量Ｄは徐変係数ｄ２  で目標操舵制御量Ｄ（ｎ）に近付くように増大又は減少される。また、時点Ｔ１１でガイドラインが認識できるようになった場合に後輪操舵制御量Ｄと目標操舵制御量Ｄ（ｎ）との差の絶対値が閾値ＤＴＨ以下であれば目標操舵制御量Ｄ（ｎ）が後輪操舵制御量Ｄとされる。
【００２９】
このように、ガイドラインの認識が可能となったときに操舵制御量が急変することを防止できる。
なお、上記実施例では後輪の操舵制御を行っているが、これは前輪の操舵制御を行うものであっても良く、上記実施例に限定されない。
【００３０】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、操舵制御中にガイドラインが認識できなくなったとき、操舵制御量は直前の値が保持され、ガイドラインを認識できない状態が長時間継続したとき操舵制御量が徐々に減少し、最終的に０となり操舵制御量の急変を防止しつつ徐々に制御を中止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明装置の構成図である。
【図３】ＥＣＵのブロック図である。
【図４】車両オフセット量を説明するための図である。
【図５】操舵制御処理のフローチャートである。
【図６】本発明の制御内容を説明するための図である。
【図７】本発明の制御内容を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  前輪操舵機構
１１  操舵ハンドル
１２  操舵軸
１３，２２  ステアリングギヤボックス
１４  ラックバー
１５ａ，１５ｂ，２４ａ，２４ｂ  タイロッド
１６ａ，１６ｂ，２５ａ，２５ｂ  ナックルアーム
２０  後輪操舵機構
２１  電動モータ
２３  リレーロッド
３０  ＥＣＵ
３２  前輪操舵角センサ
３４  後輪操舵角センサ
３６  ガイドライン認識装置
３８  カメラ
４０  駆動回路
Ｍ１  ガイドライン認識手段
Ｍ２  操舵制御手段
Ｍ３  制御量保持手段
【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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