(57)【要約】【課題】車両の走行を目標軌跡に対してより正確に追従させることのできる自動操舵制御装置を提供する。【解決手段】車載制御装置２０は、車両に対する目標軌跡の特定の地点の相対位置を、車両の走行位置を基準とした基準座標系から車両が特定の地点に到達する時点での車両の座標系に座標変換して求める。そして、走行軌跡の基準座標系の原点からの最近傍点での接線方向を、車両の目標進行方向として設定したときの車体の前方方向とのなす角度を目標とするヨー角として算出する。また、車両の車速、ヨーレート角、操舵角及び横加速度の計測値から車両の横すべり角を推定する。そして、目標とするヨー角の算出値に対する横すべり角の推定値の偏差が抑制される態様で車両の操舵量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標軌跡に追従させるように車両の操舵量を制御する自動操舵制御装置であって、
車両に対する前記目標軌跡の特定の地点の相対位置を、車両の走行位置を基準とした基準座標系から車両が前記特定の地点に到達する時点での車両の座標系に座標変換して求めた走行軌跡の前記基準座標系の原点からの最近傍点での接線方向を、車両の目標進行方向として設定したときの車体の前方方向とのなす角度を目標とするヨー角として算出するとともに、車両の車速、ヨーレート角、操舵角及び横加速度の計測値から車両の横すべり角を推定し、前記目標とするヨー角の算出値に対する前記横すべり角の推定値の偏差が抑制される態様で車両の操舵量を制御することを特徴とする自動操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標軌跡に追従させるように車両の操舵量を制御する自動操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば先行車両の走行軌跡などの予め設定された目標軌跡に車両を追従させて走行させる自動操舵制御装置が提案されている。こうした自動操舵制御装置の一例としては、例えば特許文献１に見られるように、車両の運転状態をモデル化した動的車両モデルに対して目標軌跡を代入することにより車両の目標状態量を算出するとともに、算出した目標状態量に対する車両の状態量の計測値の偏差を抑えるように車両の操舵系に対してフィードバック制御を実行する装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５８６７９５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、上記文献に記載の装置では、車体の前方方向が車両の進行方向と一致していると仮定して上記動的車両モデルを定めている。そのため、例えば車両が横すべりした場合のように、車体の前方方向が車両の進行方向に一致しなくなる場合には、動的車両モデルに対して目標軌跡を代入したとしても車両の目標状態量を適切に算出することができない。すなわち、車両の走行状態によっては、目標軌跡に対して車両の走行を正確に追従させることができない。
【０００５】
なお、追従の目標とする軌跡は、上記先行車両の走行軌跡に限らず、例えば道路上のセンターラインその他の白線等であってもよい。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の走行を目標軌跡に対してより正確に追従させることのできる自動操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する自動操舵制御装置は、目標軌跡に追従させるように車両の操舵量を制御する自動操舵制御装置であって、車両に対する前記目標軌跡の特定の地点の相対位置を、車両の走行位置を基準とした基準座標系から車両が前記特定の地点に到達する時点での車両の座標系に座標変換して求めた走行軌跡の前記基準座標系の原点からの最近傍点での接線方向を、車両の目標進行方向として設定したときの車体の前方方向とのなす角度を目標とするヨー角として算出するとともに、車両の車速、ヨーレート角、操舵角及び横加速度の計測値から車両の横すべり角を推定し、前記目標とするヨー角の算出値に対する前記横すべり角の推定値の偏差が抑制される態様で車両の操舵量を制御する。
【０００７】
上記構成によれば、車両の進行方向と車体の前方方向とのずれを考慮して目標とするヨー角及び横すべり角が求められるとともに、このように求められた横すべり角を目標とするヨー角に近づけるように車両の操舵量が制御される。そのため、車体の前方方向と車両の進行方向とが一致しない場合であっても、車両の走行を目標軌跡に対してより正確に追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施の形態の自動操舵制御装置が適用される車両の概略構成を示すブロック図。
【図２】車両の基準座標系、及び、車両が前方車両の位置に到達する時点での車両の座標系を示す模式図。
【図３】車両の目標とするヨー角、及び、車両の横すべり角を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、自動操舵制御装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態の自動操舵制御装置が適用される車両は、車載カメラ１１、車速センサ１２、加速度センサ１３、ヨーレートセンサ１４、及び操舵角センサ１５等を備えており、これらの要素は車載制御装置２０に対して電気的に接続されている。
【００１０】
車載カメラ１１は、ルームミラーの裏側に設置された光学式のＣＣＤ（Charge Coupled device）カメラなどにより車両前方の所定範囲を撮像する。車載カメラ１１は、撮像した撮像画像に基づき画像信号を車載制御装置２０に出力する。車速センサ１２は、車両の速度である車速を検出し、この検出した車速に応じた信号を車載制御装置２０に出力する。加速度センサ１３は、車両の加速度を検出し、この検出した加速度に応じた信号を車載制御装置２０に出力する。ヨーレートセンサ１４は、車両の旋回方向への回転角の変化速度であるヨーレートを検出し、この検出したヨーレートに応じた信号を車載制御装置２０に出力する。操舵角センサ１５は、ステアリングの操舵角の変化に基づきステアリングの操舵角を検出し、この検出した操舵角に応じた信号を車載制御装置２０に出力する。
【００１１】
また、本実施の形態の車載制御装置２０は、車両の操舵量を制御するための操舵制御部２１を備えている。操舵制御部２１は、車載カメラ１１から入力される撮像画像を解析することにより前方車両の位置を特定するとともに、特定した前方車両における車両に対する相対位置を目標軌跡として算出する。そして、操舵制御部２１は、算出した目標軌跡を、車両を基準とした基準座標系から前方車両を基準とした相対座標系に座標変換して求めた車両の走行軌跡を走行軌跡格納部２２に蓄積して格納する。
【００１２】
具体的には、図２に示すように、車両が前方車両に追随して走行している状態において、車両の車速をＶ０、車両の横すべり角をβ０、車両のヨーレートをγ０とするとき、車両が前方車両の位置に到達する時点での車両の座標系は、基準座標系を車体の前方方向となるＸ軸方向にＶ０・Δｔ・ｃｏｓβ０、車両の横方向となるＹ軸方向にＶ０・Δｔ・ｓｉｎβ０だけ原点移動させるとともに、基準座標系をその原点を中心としてγ０・Δｔの角度分だけ回転させたものとなる。そのため、操舵制御部２１は、以下の式（１）に基づき、車両に対する前方車両の相対位置を基準座標系から前方車両を基準とした相対座標系に座標変換する。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
なお、Ｖ０は車速センサ１２から入力される信号に基づき求められるとともに、γ０はヨーレートセンサ１４から入力される信号に基づき求められる。また、β０は、Ｖ０、γ０に加え、操舵角センサ１５から入力される信号に基づき求められる車両の操舵角や、加速度センサ１３から入力される信号に基づき求められる車両の横加速度を、予め設定した車両モデルに算入することにより推定される。
【００１５】
そして、図３に示すように、操舵制御部２１は、走行軌跡格納部２２に格納された走行軌跡Ｒのうち、基準座標系の原点からの距離が最も小さい点を最近傍点Ｐとして設定するとともに、この最近傍点Ｐにおける走行軌跡Ｒの接線方向を車両の目標進行方向Ｓとして設定する。また、操舵制御部２１は、車体の前方方向となる基準座標系のＸ軸と目標進行方向Ｓとのなす角度を、車両を前方車両に追従させる際に目標とするヨー角θｔｇｔとして算出する。
【００１６】
さらに、操舵制御部２１は、現時点の車両の車速、ヨーレート角、操舵角及び横加速度を、車両の運転状態をモデル化した車両モデルに算入することにより車両の横すべり角βを推定する。
【００１７】
そして、操舵制御部２１は、目標とするヨー角θｔｇｔの算出値に対する横すべり角βの推定値の偏差θｅｒｒｏｒを抑制する態様で車両の操舵量を設定するとともに、設定した操舵量に基づく制御指令を操舵アクチュエータ３０（図１参照）に出力する。
【００１８】
次に、本実施の形態の車載制御装置２０の作用について説明する。
車両の操舵量を設定する場合には、まず、前方車両における車両に対する相対位置が目標軌跡として算出されるとともに、算出された目標軌跡が、車両を基準とした基準座標系から前方車両を基準とした相対座標系に座標変換されることにより、車両の走行軌跡Ｒが算出される。そして、この車両の走行軌跡Ｒに基づき車両の目標進行方向Ｓが設定される。そして、この目標進行方向Ｓを用いて算出される目標とするヨー角θｔｇｔが、車両を前方車両に追従させて走行させる上で最も適した車両の進行方向と車体の前方方向とのずれ量となる。そして、現時点の車両の車速、ヨーレート角、操舵角及び横加速度に基づき推定される横すべり角βを目標とするヨー角θｔｇｔに近づけるように車両の操舵量を制御することにより、車両が前方車両に追従して走行するようになる。
【００１９】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）車両の進行方向と車体の前方方向とのずれを考慮して目標とするヨー角θｔｇｔ及び横すべり角βが求められるとともに、このように求められた横すべり角βを目標とするヨー角θｔｇｔに近づけるように車両の操舵量が制御される。そのため、車体の前方方向と車両の進行方向とが一致しない場合であっても、車両の走行を前方車両に対してより正確に追従させることができる。
【００２０】
なお、上記実施の形態は、以下のような形態にて実施することもできる。
・上記実施の形態において、操舵制御部２１は、車載カメラ１１から入力される撮像画像を解析することにより道路上のセンターラインその他の白線等の位置を特定するとともに、特定した白線における車両に対する相対位置を車両の目標軌跡として設定してもよい。この場合、車両は、道路上のセンターラインその他白線等に沿う走行経路を走行するように車両の操舵量が制御される。
【符号の説明】
【００２１】
１１…車載カメラ、１２…車速センサ、１３…加速度センサ、１４…ヨーレートセンサ、１５…操舵角センサ、２０…車載制御装置、２１…操舵制御部、２２…走行軌跡格納部、３０…操舵アクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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