(57)【要約】【課題】車両を縁石又は白線に寄せる場合に計算の負荷を抑制しつつ、簡素な構成で車両の外部環境を検出して操舵の制御を行う。【解決手段】自動運転装置１０は、車両Ｍの前方を撮像するカメラ１と、撮像画像に基づいて、道路の白線Ｓ１の延在方向と、車両Ｍの向きとがなす偏揺角αを算出する偏揺角算出部１２と、撮像画像に基づいて、車両Ｍから白線Ｓ１までの距離Ｌ１を算出する距離算出部１１と、距離算出部１１で算出された距離と、偏揺角算出部１２で算出された偏揺角αとの一次結合式を用いて、白線Ｓ１に車両Ｍを寄せるための操舵角δを算出する操舵角算出部１３と、車両Ｍの操舵を制御する操舵制御部１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵を制御する操舵制御装置であって、
前記車両の前方を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像された撮像画像に基づいて、前記車両の側方に位置する道路の縁石又は白線の延在方向と、前記車両の向きとがなす偏揺角を算出する偏揺角算出部と、
前記カメラで撮像された前記撮像画像に基づいて、前記車両の側面から前記縁石又は前記白線までの距離を算出する距離算出部と、
前記距離算出部で算出された前記距離と前記偏揺角算出部で算出された前記偏揺角との一次結合式を用いて、前記縁石又は前記白線に前記車両を寄せるための操舵角を算出する操舵角算出部と、
前記操舵角算出部で算出された前記操舵角に基づいて、前記車両の操舵を制御する操舵制御部と、を備える、操舵制御装置。
【請求項２】
前記偏揺角算出部は、前記撮像画像に基づいて、前記車両の前後方向に沿った基準線上において予め設定された第１基準点から前記縁石又は前記白線までの前記車両の車幅方向の距離である第１距離を算出し、更に、前記基準線上において前記第１基準点とは異なる位置に予め設定された第２基準点から前記縁石又は前記白線までの前記車両の車幅方向の距離である第２距離を算出し、前記第１距離及び前記第２距離に基づいて前記偏揺角を算出する、請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記距離算出部は、前記偏揺角算出部で算出された前記第２距離及び前記偏揺角に基づいて、前記車両の側面から前記縁石又は前記白線までの前記距離を算出する、請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記車両が走行する走行路面に対する前記車両の傾斜を検出する傾斜検出部を更に備え、
前記偏揺角算出部は、前記傾斜検出部で検出された前記車両の傾斜を考慮して、前記撮像画像に基づいて前記第１距離及び前記第２距離を算出する、請求項２又は３に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、車両の操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の操舵を自動で制御する操舵制御装置がある。このような操舵制御装置が、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された装置は、自動操舵制御が選択されている場合、目標とする走行経路が得られるように自動的に操舵を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２４７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えば、車両を縁石又は白線に寄せるように操舵を制御する場合、制御に必要とされる様々なモデル及びフィルタ（例えば、車両二輪モデル、前方注視モデル、カルマンフィルタ等）を多用して、操舵の制御が実現されている。しかしながら、計算量が多く、ＥＣＵの負荷等が増加する傾向がある。このため、本技術分野においては、計算の負荷を抑制することが求められている。
【０００５】
また、操舵の制御を行う際には、例えば、縁石等と自車両との位置関係など車両の前方の外部環境に基づいて操舵角を決定し、操舵の制御が行われる。このような技術分野においては、車両の外部環境を簡素な構成で検出し、検出結果に基づいて操舵角を決定して操舵の制御を行うことが求められている。
【０００６】
そこで、本発明の一側面は、車両を縁石又は白線に寄せる場合に計算の負荷を抑制しつつ、簡素な構成で車両の外部環境を検出して操舵の制御が可能な操舵制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面は、車両の操舵を制御する操舵制御装置であって、車両の前方を撮像するカメラと、カメラで撮像された撮像画像に基づいて、車両の側方に位置する道路の縁石又は白線の延在方向と、車両の向きとがなす偏揺角を算出する偏揺角算出部と、カメラで撮像された撮像画像に基づいて、車両の側面から縁石又は白線までの距離を算出する距離算出部と、距離算出部で算出された距離と偏揺角算出部で算出された偏揺角との一次結合式を用いて、縁石又は白線に車両を寄せるための操舵角を算出する操舵角算出部と、操舵角算出部で算出された操舵角に基づいて、車両の操舵を制御する操舵制御部と、を備える。
【０００８】
この操舵制御装置によれば、距離算出部で算出された距離と偏揺角算出部で算出された偏揺角との一次結合式を用いて、縁石又は白線に車両を寄せるための操舵角が算出される。従って、操舵制御装置は、複雑な演算を行うことによって車両を縁石等に寄せるためのルートを算出するのではなく、縁石又は白線までの距離と偏揺角との一次結合式を用いて、車両を容易に縁石又は白線に寄せることができる。また、偏揺角算出部及び距離算出部は、カメラで撮像された撮像画像に基づいて、操舵角を算出するために用いられる偏揺角及び距離を算出する。すなわち、操舵制御装置は、車両の前方を撮像するカメラを一つ備えることによって、車両の外部環境を検出し、検出した結果に基づいて操舵の制御を行うことができる。以上のように、操舵制御装置は、車両を縁石又は白線に寄せる場合に計算の負荷を抑制しつつ、簡素な構成で車両の外部環境を検出して操舵の制御を行うことができる。
【０００９】
偏揺角算出部は、撮像画像に基づいて、車両の前後方向に沿った基準線上において予め設定された第１基準点から縁石又は白線までの車両の車幅方向の距離である第１距離を算出し、更に、基準線上において第１基準点とは異なる位置に予め設定された第２基準点から縁石又は白線までの車両の車幅方向の距離である第２距離を算出し、第１距離及び第２距離に基づいて偏揺角を算出してもよい。このように、操舵制御装置は、撮像画像に基づいて、基準線から縁石等までの距離として第１距離及び第２距離を算出する。これにより、操舵制御装置は、第１距離及び第２距離から車両と縁石等との位置関係を把握することができ、車両の偏揺角を算出することができる。
【００１０】
距離算出部は、偏揺角算出部で算出された第２距離及び偏揺角に基づいて、車両の側面から縁石又は白線までの距離を算出してもよい。この場合、操舵制御装置は、偏揺角算出部で算出された第２距離及び偏揺角に基づいて、車両の側面から縁石等までの距離を算出することができる。
【００１１】
操舵制御装置は、車両が走行する走行路面に対する車両の傾斜を検出する傾斜検出部を更に備え、偏揺角算出部は、傾斜検出部で検出された車両の傾斜を考慮して、撮像画像に基づいて第１距離及び第２距離を算出してもよい。例えば、車両の乗員の人数等によって、車両が傾斜することがある。車両が傾斜すると、カメラの撮像範囲も変化する。このため、操舵制御装置は、車両の傾斜を考慮して第１距離及び第２距離を算出することで、偏揺角、及び車両と縁石等との距離を精度良く算出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面によれば、車両を縁石又は白線に寄せる場合に計算の負荷を抑制しつつ、簡素な構成で車両の外部環境を検出して操舵の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】自動運転装置の概略構成を示す図である。
【図２】カメラの撮像画像に基づいて基準線と白線との距離を算出する様子を示す図である。
【図３】車両と白線との距離を算出する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の操舵制御装置を適用した自動運転装置の種々の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１に示すように、自動運転装置（操舵制御装置）１０は、路線バス等の大型の車両Ｍに搭載されており、車両Ｍの操舵制御及び速度制御を自動で行う装置である。自動運転装置１０は、車両Ｍの側方に位置する道路の白線に車両Ｍが自動で寄るように車両Ｍの操舵制御及び速度制御を実行する。この車両Ｍを白線に寄せる制御は、例えば、自動運転装置１０が車両Ｍを白線に寄せると判定し、白線との距離が所定距離以下となった場合に実行されてもよい。また、自動運転装置１０が車両Ｍを白線に寄せる場合とは、例えば、バスの停留所においてバスを白線に寄せて停車する場合であってもよい。
【００１６】
なお、以下では、操舵制御を中心に説明するが、自動運転装置１０は、種々の方法により車両Ｍの速度制御を行う。これにより、車両Ｍは、自動で走行するように自動運転装置１０によって走行が制御される。
【００１７】
自動運転装置１０は、カメラ１、傾斜検出センサ（傾斜検出部）２、ＥＣＵ３、及び操舵アクチュエータ４を備えている。ＥＣＵ３は、ＣＰＵ[Central  Processing  Unit]、ＲＯＭ[Read  Only  Memory]、ＲＡＭ[Random  Access  Memory]、ＣＡＮ［Controller  Area  Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ３は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。ＥＣＵ３には、ＣＡＮ通信回路を介して、カメラ１、傾斜検出センサ２、及び操舵アクチュエータ４が接続されている。
【００１８】
カメラ１は、車両Ｍの外部環境を取得する機器である。具体的には、カメラ１は、車両Ｍの前方の道路の走行路面を撮像する。また、カメラ１は、道路の走行路面に設けられた白線（外部環境）が撮像画像中に含まれるように撮像を行う。カメラ１は、例えば、フロントガラスの上部において車両Ｍの室内側に取り付けられている。カメラ１は、撮像の向きが予め定められた向きとなるように取り付けられている。本実施形態では、図２に示すように、フロントガラスの上部において車両Ｍの室内側、且つ車幅方向の中央位置に取り付けられ、車両Ｍの前方の道路の白線Ｓ１を含むように撮像する。ここで、車両Ｍは道路の左側に設けられた白線Ｓ１に寄せるため、カメラ１は、道路の左側の白線Ｓ１を含むように撮像を行う。カメラ１は、撮像した撮像画像の情報をＥＣＵ３へ送信する。
【００１９】
傾斜検出センサ２は、車両Ｍが走行する道路の走行路面に対する車両Ｍの傾斜を検出する。傾斜検出センサ２は、例えば、車両Ｍの前後方向の傾斜、及び左右方向の傾斜を検出する。傾斜検出センサ２は、検出した傾斜情報をＥＣＵ３へ送信する。
【００２０】
操舵アクチュエータ４は、ＥＣＵ３からの制御信号に基づいて、車両Ｍの操舵角を変化させるアクチュエータである。操舵アクチュエータ４は、例えば、ステアリングシャフトに設けられたモータアクチュエータである。操舵アクチュエータ４は、ステアリングシャフトを回転させることによって、車両Ｍの操舵を行う。
【００２１】
次に、ＥＣＵ３の機能的構成について説明する。ＥＣＵ３は、距離算出部１１、偏揺角算出部１２、操舵角算出部１３、及び操舵制御部１４を備えている。
【００２２】
偏揺角算出部１２は、図２に示すように、車両Ｍの左側方に位置する道路の白線Ｓ１の延在方向と、車両Ｍの向きとがなす偏揺角αを算出する。ここで、図２に示すように、実際の車両Ｍの周囲に、車両Ｍの前後方向に沿った直線であり、且つ車両Ｍの車幅方向の中央位置を通る直線である基準線Ｃが設定されているとする。基準線Ｃは、偏揺角算出部１２が偏揺角αを算出する等のために、仮想的に設定された直線である。基準線Ｃ上に、第１基準点Ｐ１及び第２基準点Ｐ２が予め設定されているとする。第２基準点Ｐ２は、第１基準点Ｐ１とは異なる位置に設定されている。第１基準点Ｐ１は、第２基準点Ｐ２よりも車両Ｍ側に設定されている。
【００２３】
基準線Ｃ上に設けられる第１基準点Ｐ１及び第２基準点Ｐ２の位置は、予め設定されている。例えば、第１基準点Ｐ１及び第２基準点Ｐ２は、車両Ｍの前端から１０ｍ以内の位置に設定することができる。
【００２４】
車両Ｍの前端から第１基準点Ｐ１までの距離を、距離Ｗ１とする。第１基準点Ｐ１から第２基準点Ｐ２までの距離を距離Ｗ２とする。第１基準点Ｐ１から、実際の白線Ｓ１までの車両Ｍの車幅方向の距離を第１距離ＬＣ１とする。第２基準点Ｐ２から、実際の白線Ｓ１までの車両Ｍの車幅方向の距離を第２距離ＬＣ２とする。
【００２５】
偏揺角算出部１２は、カメラ１で撮像された撮像画像に基づいて、第１基準点Ｐ１から白線Ｓ１までの車両Ｍの車幅方向に沿った距離である第１距離ＬＣ１を算出する。同様に、偏揺角算出部１２は、カメラ１で撮像された撮像画像に基づいて、第２基準点Ｐ２から白線Ｓ１までの車両Ｍの車幅方向に沿った距離である第２距離ＬＣ２を算出する。撮像画像に基づいて実際の第１距離ＬＣ１及び第２距離ＬＣ２を算出する方法は、既存の種々の画像処理技術を用いて行うことができる。
【００２６】
また、車両Ｍが傾斜した場合には、カメラ１が走行路面を撮像するときの角度（走行路面に対するカメラの向き）が変化する。このため、偏揺角算出部１２は、傾斜検出センサ２で検出された車両Ｍの傾斜情報に基づいて、車両Ｍの傾斜を考慮して撮像画像から第１距離ＬＣ１及び第２距離ＬＣ２を算出する。
【００２７】
偏揺角算出部１２は、算出した第１距離ＬＣ１及び第２距離ＬＣ２に基づいて、偏揺角αを算出する。ここで、図３に示すように、基準線Ｃに平行、且つ基準線Ｃから第２距離ＬＣ２離れた位置に基準線Ｃ１を設定する。白線Ｓ１と基準線Ｃ１とがなす角度は、偏揺角αとなる。このため、偏揺角算出部１２は、算出した第１距離ＬＣ１、第２距離ＬＣ２、及び距離Ｗ２を用いて、次の式（１）に基づいて偏揺角αを算出する。
【数１】
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【００２８】
距離算出部１１は、カメラ１で撮像された撮像画像に基づいて、車両Ｍの左側面から白線Ｓ１までの車両Ｍの車幅方向における距離を算出する。ここで、図２に示すように、車両Ｍの左側面における車両Ｍの前後方向の任意の位置を第３基準点Ｐ３とする。第３基準点Ｐ３は、例えば、車両Ｍの前後方向において、車両Ｍの前輪の位置とすることができる。
【００２９】
第３基準点Ｐ３と車両Ｍの前端までの距離を距離Ｗとする。第３基準点Ｐ３から基準線Ｃまでの車両Ｍの車幅方向に沿った距離を距離ｙとする。距離Ｗ及び距離ｙは、車両Ｍの大きさ及び第３基準点Ｐ３の設定位置等に基づいて求めることができる。距離算出部１１は、カメラ１で撮像された撮像画像に基づいて、車両Ｍの左側面に設定された第３基準点Ｐ３から白線Ｓ１までの車両Ｍの車幅方向における距離Ｌ１を算出する。
【００３０】
図３に示すように、距離Ｌ１は、偏揺角αを用いて次の式（２）で表すことができる。このため、距離算出部１１は、偏揺角算出部１２で算出された偏揺角α及び第２距離ＬＣ２を用いて、式（２）に基づいて距離Ｌ１を算出する。
【数２】
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【００３１】
操舵角算出部１３は、距離算出部１１で算出された距離Ｌ１と偏揺角算出部１２で算出された偏揺角αとの一次結合式を用いて、車両Ｍの左側方の白線Ｓ１に車両Ｍを寄せるための操舵角δを算出する。ここで、車両Ｍの左側方の白線Ｓ１に車両Ｍを寄せることとは、車両Ｍを白線Ｓ１に完全に寄せる（距離をゼロにする）ことと、白線Ｓ１との間に所定の間隔が設けられるように車両Ｍを白線Ｓ１に寄せることとを含む。本実施形態において操舵角算出部１３は、図２に示すように、車両Ｍの左側方の白線Ｓ１に沿って設定された正着目標線Ｔに車両Ｍを寄せるための操舵角δを算出する。なお、正着目標線Ｔは、白線Ｓ１よりも距離Ｌだけ車両Ｍ側の位置に設定されている。白線Ｓ１と正着目標線Ｔとの距離Ｌは、予め設定されている。
【００３２】
具体的には、操舵角算出部１３は、距離Ｌ１と、距離Ｌと、偏揺角αとを、次の式（３）で表される一次結合式に代入することで操舵角δを算出する。
【数３】
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但し、ｋ１及びｋ２は、予め設定されたパラメータである。
【００３３】
式（３）より明らかなように、偏揺角αがゼロでない場合、操舵角δもゼロとならない。同様に、車両Ｍが正着目標線Ｔに完全に寄っていない場合、すなわち距離Ｌ１が距離Ｌでない場合、操舵角δもゼロとならない。なお、車両Ｍを正着目標線Ｔに寄せることとは、車両Ｍの向きを正着目標線Ｔ（白線Ｓ１）の延在方向と一致させ、且つ、正着目標線Ｔと車両Ｍとの車幅方向の距離をゼロとすることをいう。
【００３４】
距離算出部１１における距離Ｌ１の算出、偏揺角算出部１２における偏揺角αの算出、及び操舵角算出部１３における操舵角δの算出は、操舵角δがゼロとなるまで所定の周期で行われる。
【００３５】
操舵制御部１４は、操舵角算出部１３で算出された操舵角δに基づいて、車両Ｍの操舵を制御する。ここでは、操舵制御部１４は、算出された操舵角δとなるように操舵アクチュエータ４に制御信号を出力する。なお、車両Ｍの操舵が制御されている間、自動運転装置１０は、車両Ｍの速度が一定となるように速度の制御を行っていてもよく、バスの停留所等の停止位置が近づいている場合には車両Ｍを減速させてもよい。
【００３６】
本実施形態は以上のように構成され、この自動運転装置１０では、距離算出部１１で算出された距離Ｌ１と偏揺角算出部１２で算出された偏揺角αとの一次結合式である式（３）を用いて、正着目標線Ｔに車両Ｍを寄せるための操舵角δが算出される。従って、自動運転装置１０は、複雑な演算を行うことによって車両Ｍを正着目標線Ｔに寄せるためのルートを算出するのではなく、距離Ｌ１と偏揺角αとの一次結合式を用いて、車両Ｍを容易に正着目標線Ｔに寄せることができる。
【００３７】
また、距離算出部１１及び偏揺角算出部１２は、カメラ１で撮像された撮像画像に基づいて、操舵角δを算出するために用いられる偏揺角α及び距離Ｌ１を算出する。すなわち、自動運転装置１０は、車両Ｍの前方を撮像するカメラ１を一つ備えることによって、車両Ｍの外部環境（白線Ｓ１）を検出し、検出した結果に基づいて操舵の制御を行うことができる。以上のように、自動運転装置１０は、車両Ｍを白線Ｓ１に寄せる場合に計算の負荷を抑制しつつ、簡素な構成で車両Ｍの外部環境（白線Ｓ１）を検出して操舵の制御を行うことができる。
【００３８】
偏揺角算出部１２は、撮像画像に基づいて、基準線Ｃから白線Ｓ１までの距離である第１距離ＬＣ１及び第２距離ＬＣ２を算出する。これにより、偏揺角算出部１２は、第１距離ＬＣ１及び第２距離ＬＣ２から車両Ｍと白線Ｓ１との位置関係を把握することができ、車両Ｍの偏揺角αを算出することができる。
【００３９】
距離算出部１１は、偏揺角算出部１２で算出された第２距離ＬＣ２及び偏揺角αに基づいて、車両Ｍの左側面に設定された第３基準点Ｐ３から白線Ｓ１までの距離Ｌ１を算出することができる。
【００４０】
例えば、車両Ｍの乗員の人数等によって、車両Ｍが傾斜することがある。車両Ｍが傾斜すると、カメラ１の撮像範囲も変化する。このため、自動運転装置１０は、傾斜検出センサ２で検出された車両Ｍの傾斜を考慮して、第１距離ＬＣ１及び第２距離ＬＣ２を算出することで、偏揺角α、及び車両と縁石等との距離Ｌ１を精度良く算出することができる。特に、車両Ｍが前後方向に傾斜（ピッチング）した場合には、第１距離ＬＣ１及び第２距離ＬＣ２が大きく変化する。このため、車両Ｍの前後方向の傾斜を考慮して第１距離ＬＣ１及び第２距離ＬＣ２を算出することで、より精度良く偏揺角α及び距離Ｌ１を算出することができる。
【００４１】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、上記の種々の実施形態に限定されるものではない。例えば、車両Ｍを正着目標線Ｔに寄せる場合について説明したが、車両Ｍを白線Ｓ１に寄せてもよい。この場合、上述した距離Ｌをゼロとして、式（３）の演算を実行すればよい。
【００４２】
基準線Ｃは、車両Ｍの車幅方向の中央位置を通る直線としたが、車両Ｍの前後方向に沿っていれば、中央位置からずれていてもよい。
【００４３】
例えば、自動運転装置１０は、白線Ｓ１に代えて道路の縁石をカメラ１によって撮像し、縁石に対して車両Ｍを寄せる、又は縁石に対して設定された正着目標線Ｔに車両Ｍを寄せる構成であってもよい。例えば、自動運転装置１０は、少なくとも車両Ｍの操舵制御が実行可能であればよく、速度の制御についてはドライバ自身が行う構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０…自動運転装置（操舵制御装置）、１…カメラ、２…傾斜検出センサ（傾斜検出部）、１１…距離算出部、１２…偏揺角算出部、１３…操舵角算出部、１４…操舵制御部、Ｃ…基準線、ＬＣ１…第１距離、ＬＣ２…第２距離、Ｍ…車両、Ｐ１…第１基準点、Ｐ２…第２基準点、Ｓ１…白線、α…偏揺角。
【図１】
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【図２】
2018070091.tif 000007
【図３】
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