(57)【要約】  【課題】  ノイズ成分を助長するフィルタ処理を施すことなく、車両運動に起因するふらつき成分、すなわち相対ヨーレートのみを抽出し、操舵フィーリングに違和感のない操舵アシストを行うことができる操舵装置を提供する。  【解決手段】  カメラ（走行路検出手段２１）によって車両進行方向の走行路を画像データとして検出し、車両からの距離が異なる少なくとも３点の前方注視点をサンプルデータ取り込み手段２２によって取り込み、取り込まれたサンプルデータに基づき、車両の現ヨー角をヨー角推定手段２３により求め、相対ヨーレート推定手段２４によって、前方注視点における車両の幅方向変位量を求め、該変位量から、前記現ヨー角に起因する注視点変化成分を除去して相対ヨーレートを求め、その相対ヨーレートを打ち消す操舵アシストトルクを操舵アシストトルク演算手段２６によって演算する。  【選択図】  図２
2005247231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵輪を転舵するアクチュエータを有する操舵制御装置において、
車両進行方向の走行路を画像データとして検出する走行路検出手段と、
前記走行路検出手段によって検出された画像データから、車両進行方向線上の、車両からの距離が異なる少なくとも３点の前方注視点をサンプルデータとして取り込むサンプルデータ取り込み手段と、
前記サンプルデータ取り込み手段によって取り込まれたサンプルデータに基づいて、走行路に沿った基準線に対する車両の現在のヨー角を演算する現ヨー角演算手段と、
前記サンプルデータ取り込み手段によって取り込まれたサンプルデータに基づいて、所定の前方注視点における、前記基準線に対する車両の幅方向のずれを表す幅方向変位推定量を求め、該幅方向変位推定量から現ヨー角に起因する注視点変化成分を除去して車両のヨーレートを演算するヨーレート演算手段と、
前記ヨーレート演算手段によって演算されたヨーレートを打ち消す操舵アシストトルクを演算する操舵アシストトルク演算手段と、
前記操舵アシストトルク演算手段によって演算された操舵アシストトルクに基づいて、前記アクチュエータを駆動制御する駆動制御手段と
を備えたことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記ヨーレート演算手段は、複数の前方注視点における車両のヨーレートを同時に求め、それら複数のヨーレートを平均化することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行路の画像情報を利用して、車両のヨーレート変化を打ち消す操舵アシストトルクを求め、操舵制御を行う操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の走行安定性（ふらつき感）を向上させるために、車両の回転方向運動、すなわちヨーレート（ヨー角の変化率）を検出し、これを打ち消すように操舵制御を行うことが、例えば下記特許文献１、特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開平６−９２２５４号公報
【特許文献２】特開平１１−１４７４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に開示される車両用操舵装置においては、ヨーレートセンサからのヨーレート検出値に基づき車両の挙動を認識し、この挙動の反力成分を操舵装置に付与することにより、横風等による車両の不安定な挙動を抑制している。
【０００４】
しかしながら、ヨーレートセンサが検出するヨーレート検出値には、横風などの車両に不安定な挙動を起こさせる要素の他に、カーブ走行時等においては、運転者の操舵操作によるヨーも含まれてしまう。
【０００５】
そのため、前記反力成分には横風等による車両の不安定な挙動の抑制成分に加え、運転者による操舵操作を打ち消す成分も含まれているため、操舵フィーリングに違和感を生じるといった問題があった。
【０００６】
また特許文献２には、ヨーレートセンサの信号を検出し、これを操舵アシストトルクとして電動パワーステアリング装置を駆動させる方法が記載されているが、この方法ではカーブ路通過時に、カーブ曲率と車速より求まる規範ヨーレート、すなわちＤＣ成分が検出されるため、これを操舵トルクにフィードバックさせると、望ましくない（カーブで重い）操舵フィーリングとなってしまう。
【０００７】
一般にヨーレートのＤＣ成分は、相対ヨーレート成分（ふらつき成分）に対して十分大きく、また、相対ヨーレート成分は１ＨZ以下の比較的低い周波数帯に存在するため、帯域フィルタを用いてもＳ／Ｎ比の関係上相対ヨーレート抽出は困難である。
【０００８】
これに対し、車両に固定されたＣＣＤカメラ等の画像より前方注視点変位の変化量を相対ヨーレート成分（ふらつき成分）として計算する手法が提案されている。この手法は、車両固定座標系の車線に対する回転運動を検出する手法であるため、カーブ通過時などに発生するＤＣ成分を除いた相対ヨーレート成分を精度よく抽出できるものの、次のような場合に相対ヨーレート（ふらつき成分）の真値を抽出することができない。
【０００９】
すなわち図６に示すように、車両５０が、ある一定のヨー角をつけて直進する場合は、ＤＣヨーレート＝０、相対ヨーレート＝０、ＣＣＤカメラ推定ヨーレート≠０となり、相対ヨーレートの真値を抽出できない。
【００１０】
また図７のように車両５０が、カーブ曲率に沿わずにカーブ路を走行する場合は、ＤＣヨーレート≠０、相対ヨーレート＝０、ＣＣＤカメラ推定ヨーレート≠０となり、相対ヨーレートの真値を抽出できない。
【００１１】
このため従来では、カメラ画像より推定した相対ヨーレート推定値に対しても、ハイパスフィルタを用いてＤＣ成分をカットしていたが、ハイパスフィルタは必然的にノイズ成分を助長する性質があり、制御用信号として用いるには好ましくない。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、ノイズ成分を助長するフィルタ処理を施すことなく、車両運動に起因するふらつき成分、すなわち相対ヨーレートのみを抽出し、操舵フィーリングに違和感のない操舵アシストを行うことができる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】
【００１３】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、車両の操舵輪を転舵するアクチュエータを有する操舵制御装置において、例えばＣＣＤカメラによって車両進行方向の走行路を画像データとして検出し、前記検出された画像データから、車両進行方向線上の、車両からの距離が異なる少なくとも３点の前方注視点をサンプルデータとして取り込み、前記取り込まれたサンプルデータに基づいて、走行路に沿った基準線に対する車両の現在のヨー角を演算し、前記取り込まれたサンプルデータに基づいて、所定の前方注視点における、前記基準線に対する車両の幅方向のずれを表す幅方向変位推定量を求め、該幅方向変位推定量から現ヨー角に起因する注視点変化成分を除去して車両のヨーレートを演算し、前記演算されたヨーレートを打ち消す操舵アシストトルクを演算し、前記演算された操舵アシストトルクに基づいて、前記アクチュエータを駆動制御するように構成した。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、前記ヨーレート演算手段は、幅方向変位推定量から、現ヨー角に起因する注視点変化成分を除去しているので、ヨー角に反映される運転者の操舵操作によるヨーレートはキャンセルされ、横風、路面の凹凸などの外乱による相対ヨーレート成分のみが精度良く抽出される。
【００１５】
このため操舵アシストトルク演算手段は、前記外乱による相対ヨーレートのみを打ち消すアシストトルクを求めることができ、これによって、外乱による車両の挙動を抑制できるとともに、操舵操作を打ち消すような操舵フィーリングの違和感を生じることはない。
【００１６】
また、車両運動に起因する相対ヨーレートを、帯域フィルタやハイパスフィルタ等の、ノイズ成分を助長する副次的な信号処理手段を経ることなく抽出できる。
【００１７】
また請求項２に記載の発明は、前記ヨーレート演算手段を、複数の前方注視点における車両のヨーレートを同時に求め、それら複数のヨーレートを平均化するように構成した。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、複数個の相対ヨーレート演算を同時に行うので、カメラの分解能から発生するノイズ成分を抑制し、より安定した相対ヨーレート信号を、時間遅れを伴わずに得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を参照しながら本発明の実施形態例を説明する。前記図６、図７で説明した２つの現象は、全く異なるようであるが、「車線に対するヨー角が０ではない」ことに共通点がある。言い換えれば、「カーブに沿って進む」＝「ヨー角を０に保って走行する」ことである。
【００２０】
そこで本発明では、カメラデータから前方注視点の変位量とヨー角を同時に推定し、前方注視点の変位成分のうち、ヨー角が作り出す変位成分を補償して相対ヨーレートを推定することで、フィルタ処理を経ることなく車両運動に起因するふらつき成分のみを抽出するように構成した。
【００２１】
図１は、本発明を電動パワーステアリング装置に適用したシステムの全体構成を表し、図２は図１の装置の制御フローを示している。
【００２２】
図１において、ステアリングホイール１はステアリングシャフト２に連結され、ステアリングシャフト２はユニバーサルジョイント３を介してコネクティングシャフト４に連結されている。コネクティングシャフト４はラック・ピニオン型ステアリングギア５のピニオン５ａに連結され、そのピニオン５ａはラック６に噛み合っている。
【００２３】
したがってステアリングホイール１から入力された回転運動は、ピニオン５ａを介してラック６の往復運動に変換され、タイロッド７を介して２個の操舵輪（前輪）８を所望の方向に転舵させる。
【００２４】
９はピニオン５ａ上に配設され、操舵輪８を転舵させるためのアクチュエータとしての電動モータである。１０はトルクセンサであり、運転者が入力した操舵力（操舵トルク）の方向と大きさに応じた信号を出力する。１１は車両進行方向の走行路を撮像する走行路検出手段としてのカメラである。
【００２５】
１２は、本発明のサンプルデータ取り込み手段、現ヨー角演算手段、ヨーレート演算手段および操舵アシストトルク演算手段、更には車両状態、道路状態を推定する手段を備え、操舵アシストトルクを演算する演算ユニットである。
【００２６】
この演算ユニット１２には、トルクセンサ１０の操舵トルク検出信号、カメラ１１の画像データおよび図示省略の車速検出手段からの車速検出信号等が取り込まれる。
【００２７】
１３は、演算ユニット１２によって演算された操舵アシストトルクに基づいて前記電動モータ９を駆動制御する、駆動制御手段としてのモータ駆動回路である。
【００２８】
図２において、２１は例えば図１のカメラ１１で構成される走行路検出手段である。２２は走行路検出手段２１によって検出された画像データから、車両進行方向線上の、車両からの距離が異なる少なくとも３点の前方注視点をサンプルデータとして取り込むサンプルデータ取り込み手段である。
【００２９】
２３はサンプルデータ取り込み手段２２により取り込まれたサンプルデータに基づいて、車両の、走行路に沿った基準線（例えばレーン中央）に対する車両の傾きを表す車両偏向角、すなわちヨー角を推定演算するヨー角推定手段（現ヨー角演算手段）である。
【００３０】
２４は、例えば車速センサなどの車速検出手段２５により検出された車速と、前記ヨー角推定手段２３で演算されたヨー角と、前記サンプルデータ取り込み手段２２により取り込まれたサンプルデータに基づいて、相対ヨーレート（ヨー角の変化率）を演算する相対ヨーレート推定手段（ヨーレート演算手段）である。
【００３１】
２６は、前記相対ヨーレート推定手段２４で演算された相対ヨーレートおよび操舵トルク検出手段（例えば図１のトルクセンサ１０）２７によって検出された操舵トルクに基づいて、前記相対ヨーレートを打ち消す操舵アシストトルクを演算する操舵アシストトルク演算手段である。
【００３２】
２８は、前記操舵アシストトルク演算手段２６によって演算された操舵アシストトルクに基づいて、アクチュエータとしての電動モータ９を駆動制御する駆動制御手段である。
【００３３】
次に、上記のように構成された装置の動作を図３とともに説明する。図３は、車両が直線路を走行する場合の、前記各推定量、演算量を表しており、車両固定座標系Ｘ，ＹのＸ座標に対して、車両はψの角度で傾いている。
【００３４】
まず前記推定、演算に用いる各データの定義を述べる。
【００３５】
Ｒｅｆは走行路に沿った基準線であり、例えばレーンの中央線である。
【００３６】
Ｖｘは車速である。
【００３７】
ａ1は現在の車両位置から見た前方注視点である。
【００３８】
ａ2は所定時間Δｔ経過後の車両位置から見た前方注視点である。
【００３９】
Ｌは車両の存在位置から前方注視点までのＸ軸上の距離［ｍ］である。
【００４０】
ｗ0は前方注視点ａ1における基準線Ｒｅｆに対する幅方向変位推定値［ｍ］である。
【００４１】
ｗΔｔは前方注視点ａ2における基準線Ｒｅｆに対する幅方向変位推定値［ｍ］である。
【００４２】
ψは基準線Ｒｅｆに対する車両の現在のヨー角［ｒａｄ］である。
【００４３】
ψ′Δｔは外乱によるヨーレート分のヨー角［ｒａｄ］である。
【００４４】
ｙ0は車両の現在位置における基準線Ｒｅｆに対する幅方向ずれを表す幅方向変位量［ｍ］である。
【００４５】
ｙΔｔは所定時間Δｔ経過後の車両位置における基準線Ｒｅｆに対する幅方向ずれを表す幅方向変位量［ｍ］である。
【００４６】
まず、車両の現在位置（ｔ＝０）から見た前方注視点ａ1における幅方向変位推定値ｗ0は次の式（１）となる。
【００４７】
ｗ0＝ｙ0＋Ｌｔａｎψ…（１）
一般にこのヨー角ψは微小のため、ｗ0は次の式（２）のように表される。
【００４８】
ｗ0＝ｙ0＋Ｌψ…（２）
次にｔ＝Δｔにおける車両の幅方向変位量ｙΔｔは次の式（３）の３項により成り立つ。
【００４９】
ｙΔｔ＝ｙ0＋（ＶｘΔｔ）ｔａｎψ＋（ＶｘΔｔ）ｔａｎ（ψ′Δｔ）…（３）
式（３）のｙ0はオフセット変位成分を表し、（ＶｘΔｔ）ｔａｎψは現ヨー角ψによる変位成分を表し、（ＶｘΔｔ）ｔａｎ（ψ′Δｔ）はヨーレート（車両運動）による変位成分を表している。
【００５０】
この式（３）も前記同様に近似すると、
ｙΔｔ＝ｙ0＋（ＶｘΔｔ）＋（ψ＋ψ′Δｔ）…（４）
となる。
【００５１】
またｔ＝Δｔの車両位置から見た前記注視点ａ2における幅方向変位推定値ｗΔｔは、
ｗΔｔ＝ｙΔｔ＋Ｌｔａｎ（ψ＋ψ′Δｔ）＝ｙ0＋（ＶｘΔｔ＋Ｌ）（ψ＋ψ′Δｔ）…（５）
で求められる。
【００５２】
前記式（５）から式（２）を差し引くと、発生するヨーレートψ′は次の式（６）のように示される。
【００５３】
【数１】
2005247231.tif 000003
【００５４】
この式（６）からわかるように、ヨーレートψ′は、ＶｘΔｔψ、すなわち式（３）で述べたヨー角ψによる変位成分（現ヨー角に起因する注視点変化成分）が除去され、外乱によるヨーレート分（ψ′Δｔ成分）が正確に演算される。
【００５５】
このため、ヨー角ψに反映される、運転者の操舵操作によるヨーレートはキャンセルされ、横風、路面の凹凸などの外乱による相対ヨーレート成分のみが精度良く求められる。
【００５６】
このようにして求められた相対ヨーレート（ψ′）には、操舵アシストトルク演算手段２６において制御ゲインＫｐが乗じられ、さらに不感帯処理、リミッタ処理等が施されて操舵アシストトルクＴｋが決定される。そして駆動制御手段２８は、前記決定された操舵アシストトルクＴｋに応じて電流指令信号を作成し、該電流指令信号によって電動モータ９が制御される。
【００５７】
本発明のヨーレート演算で必要となるψ等の各種推定量、演算量の演算は、図１の演算ユニット１２が行うものであるが、それら情報の求めかたを以下に説明する。
【００５８】
図４は直線路における前記各推定量、演算量を表しており、図５は曲線路における前記各推定量、演算量を表している。
【００５９】
図４、図５では、固定座標系Ｘ，Ｙにおける現時点の車両位置をＸ＝０、レーン中央をＹ＝０とし、車両進行方向をｘ軸としそれに直交する方向をｙ軸とする相対座標系としている。
【００６０】
まず前記推定、演算に用いる各データの定義を述べる。
【００６１】
Ｒｅｆは走行路に沿った基準線であり、本実施形態例ではレーン中央としている。
【００６２】
Ｖｘは車速である。
【００６３】
ａ，ｂ，ｃは、車両進行方向線ｘ上の、車両からの距離が各々異なる少なくとも３点の前方注視点である。このサンプルデータとして利用する少なくとも３点の前方注視点は、車両からの前方距離が異なる２点を示す第１の一対の前方注視点（例えばａ，ｂ）と、車両からの前方距離が異なる２点を示し、該２点のうち少なくとも一方の点が前記第１の一対の前方注視点とは異なる第２の一対の前方注視点（例えばｂ，ｃ）とで構成される。
【００６４】
Ｌａは車両から前方注視点ａまでのＸ軸上の距離［ｍ］である。
【００６５】
Ｌｂは車両から前方注視点ｂまでのＸ軸上の距離［ｍ］である。
【００６６】
Ｌｃは車両から前方注視点ｃまでのＸ軸上の距離［ｍ］である。
【００６７】
ｗａは前方注視点ａにおける基準線Ｒｅｆに対する幅方向変位量［ｍ］である。
【００６８】
ｗｂは前方注視点ｂにおける基準線Ｒｅｆに対する幅方向変位量［ｍ］である。
【００６９】
ｗｃは前方注視点ｃにおける基準線Ｒｅｆに対する幅方向変位量［ｍ］である。
【００７０】
ψabは基準線Ｒｅｆに対する車両偏向角推定値、すなわち対レーンヨー角推定値［ｒａｄ］であり、前記幅方向変位量ｗａとｗｂの偏差と、前記距離ＬａとＬｂの偏差との比（ｗｂ−ｗａ）／（Ｌｂ−Ｌａ）で求められる。
【００７１】
ψbcは基準線Ｒｅｆに対する車両偏向角推定値、すなわち対レーンヨー角推定値［ｒａｄ］であり、前記幅方向変位量ｗｂとｗｃの偏差と、前記距離ＬｂとＬｃの偏差との比（ｗｃ−ｗｂ）／（Ｌｃ−Ｌｂ）で求められる。
【００７２】
ｗ0abは、前記幅方向変位量ｗａ，ｗｂから求められる、車両の現時点における幅方向変位推定値［ｍ］である。
【００７３】
ｗ0bcは、前記幅方向変位量ｗｂ，ｗｃから求められる、車両の現時点における幅方向変位推定値［ｍ］である。
【００７４】
ｙ0は車両の現在位置における基準線Ｒｅｆに対する幅方向ずれを表す幅方向変位量［ｍ］である。
【００７５】
ρは左カーブを正とする道路の曲率［１／ｍ］である。
【００７６】
ψは車両ヨー角（車両偏向角）であり、固定座標系のＸ軸に対する傾きを表している。
【００７７】
ｗTabは、前記ｗａ，ｗｂより求められる、Ｔ秒後の制御用の前方注視点における幅方向変位推定値［ｍ］である。
【００７８】
ｗTbcは、前記ｗｂ，ｗｃより求められる、Ｔ秒後の制御用の前方注視点における幅方向変位推定値［ｍ］である。
【００７９】
ｗTは、Ｔ秒後の制御用の前方注視点における制御偏差であり、基準線Ｒｅｆに対する車両の幅方向ずれを表す幅方向変位量を示している。
【００８０】
（１）直線道路における道路状態・車両状態の推定
図４において、直線道路走行時、カメラ画像出力によって車両前方の注視点ａ，ｂ，ｃにおけるレーン中央、すなわち基準線Ｒｅｆに対する幅方向変位量ｗａ，ｗｂ，ｗｃの離散データが求まれば、この内の２点を用いて現時点のレーンに対する車両の状態は以下のように現される。
【００８１】
対レーンヨー角推定値ψabは次の式（７）となる。
【００８２】
【数２】
2005247231.tif 000004
【００８３】
一般にこのヨー角は微小のためψabは次の式（８）のように表される。
【００８４】
【数３】
2005247231.tif 000005
【００８５】
次に、現時点における幅方向変位推定値ｗ0ab、Ｔ秒後における幅方向変位推定値ｗTabは幾何学的に以下により求められる。
【００８６】
ｗ0ab＝ｗａ−ψab・Ｌａ…（９）
ｗTab＝ｗａ−ψab（ＶｘＴ−Ｌａ）…（１０）
ただしＴは画像から変位データを演算する遅れ時間と車両の応答性を考慮して定まる時定数である。
【００８７】
以上より算出されたｗTabを制御偏差とすることで直線路におけるレーン・キープ制御が可能となる。
【００８８】
尚前方注視点ｂ，ｃか又はｃ，ａのデータを用いた場合の演算式は次の式（８′）、（８〃）、（９′）、（９〃）となるが、直線路においては対レーンヨー角は同一であるので、式（８′）、（８〃）は前記式（８）と同一値となり、式（９′）、（９〃）は前記式（９）と同一値となる。
【００８９】
【数４】
2005247231.tif 000006
【００９０】
ｗ0bc＝ｗｃ−ψbc・Ｌｃ…（９′）
ｗ0ac＝ｗｃ−ψac・Ｌｃ…（９〃）
（２）曲線路における道路状態・車両状態の推定
図５のような曲線路においてレーンキープ制御を行うには、カーブ曲率に応じた積極的なアシストが必要となる。このため、道路状態・車両状態を制御情報として与える必要があり、本実施形態例では従来の操舵角センサを用いずに、カメラから受け取ったレーン中央からの幅方向変位量ｗａ，ｗｂ，ｗｃ（３点以上）データより、現在の道路状態である曲率ρ、幅方向変位量ｙ0、車両ヨー角ψを推定するように構成している。
【００９１】
まず現時点の車両位置をＸ＝０、レーン中央をＹ＝０、Ｘ軸は原点におけるレーン中央（基準線Ｒｅｆ）の接線とする固定座標系ＸＹを考える。曲率ρは一定かつ十分小さいものとし、座標系ＸＹにおける曲率によるレーン中央の変位量Ｙは、
Ｙ＝ρＸ2／２…（１１）
によって近似されるものとする。これより、車両座標系による（車から見た）Ｔ秒後の前方注視点（制御目標位置）におけるレーン中央（基準線Ｒｅｆ）に対する幅方向変位量ｗTは次式によって示される。
【００９２】
【数５】
2005247231.tif 000007
【００９３】
直線路であれば離散変位データ（ｗａ，ｗｂ，ｗｃ）のいずれの組み合わせを用いても、ψab，ｗ0ab，ｗTabの値は変化せず、ｗ0ab＝ｙ0、ψab＝ψである。これに対し、曲線路では図４のように、サンプリング点の組み合わせ違いにより計算結果（推定値）は異なり、そのいずれも真値とは一致しない。
【００９４】
ここで、異なる２点から算出した自車位置予測点の偏差について考える。この自車位置偏差（現時点における幅方向変位推定値、例えばｗ0ab）は式（９）より傾きの差、すなわち曲率ρにより生成されたものであることがわかる。また、曲率ρは十分小さいと仮定しているため、自車位置偏差と曲率ρは１次関数の関係にあると言える。
【００９５】
この１次関係は以下の手順で求める。車両ヨー角ψ＝０でＸＹ座標原点にある車両を仮定すると、任意の前方注視点、例えばａ（原点からの距離Ｌａ）における、曲率ρによる車両から見た幅方向変位量ｗａは式（１１）を座標変換して次式により求められる。
【００９６】
ｗａ＝−ρＬａ2／２…（１３）
同様に前方注視点ｂにおける幅方向変位量ｗｂは、
ｗｂ＝−ρＬｂ2／２…（１３′）
同様に前方注視点ｃにおける幅方向変位量ｗｃは、
ｗｃ＝−ρＬｃ2／２…（１３〃）
となる。
【００９７】
ここで、任意のＬａ，Ｌｂによる現時点における幅方向変位推定値ｗ0abは式（９）に式（１３）を代入することにより、
【００９８】
【数６】
2005247231.tif 000008
【００９９】
同様に任意のＬｂ，Ｌｃによる現時点における幅方向変位推定値ｗ0bcは、
【０１００】
【数７】
2005247231.tif 000009
【０１０１】
となる。よって曲率ρは式（１５）−式（１４）より、次式のように自車位置推定値偏差（ｗ0bc−ｗ0ab）の１次関数として表される。
【０１０２】
【数８】
2005247231.tif 000010
【０１０３】
一例として、Ｌａ＝１０［ｍ］、Ｌｂ＝２０［ｍ］、Ｌｃ＝３０［ｍ］とすれば曲率ρは次式によって表される。
【０１０４】
ρ＝（ｗ0bc−ｗ0ab）／２００…（１７）
次に、任意の２点から求まる対レーンヨー角推定値ψabについて考える。これは曲率ρにより作られる傾きψρに車両ヨー角ψの影響が加わったものと考えられることから、以下の式が成り立つ。
【０１０５】
ψab＝ψρ＋ψ…（１８）
ここで、ψρは式（８）と式（１３）より、
ψρ＝−ρ（Ｌａ＋Ｌｂ）／２…（１９）
と表される。これより車両ヨー角ψは次式に示すとおり、曲率ρの１次関数として求められる。
【０１０６】
【数９】
2005247231.tif 000011
【０１０７】
一例として、Ｌａ＝１０［ｍ］、Ｌｂ＝２０［ｍ］とすれば、
ψ＝ψab＋１５ρ…（２１）
で求められる。
【０１０８】
最後に、任意の２点による自車位置推定値、すなわち現時点における車両の幅方向変位推定値ｗ0abは、自車のレーン中央（基準線Ｒｅｆ）からの幅方向変位量ｙ0に、曲率ρにより作られる変位誤差成分ｗ0ρが加算されたものと言え、以下によって示される。
【０１０９】
ｗ0ab＝ｙ0＋ｗ0ρ…（２２）
式（９）に式（１３）を代入することによってｗ0ρが得られ、式（２２）は以下のとおり、曲率ρの１次関数としてまとめられる。
【０１１０】
【数１０】
2005247231.tif 000012
【０１１１】
一例として、Ｌａ＝１０［ｍ］、Ｌｂ＝２０［ｍ］とすれば、
ｙ0＝ｗ0ab−１００ρ…（２４）
となる。
【０１１２】
上記で説明した手法により、レーン中央（基準線Ｒｅｆ）からの幅方向変位量ｗａ，ｗｂ，ｗｃ（３点以上）に基づいて、現在の道路状態、すなわち曲率ρ、幅方向変位量ｙ0、車両ヨー角ψが求められる。
【０１１３】
前方注視点を固定値と考えると求める諸量は以下のように幅方向変位量（ｗａ，ｗｂ，ｗｃ）データの加減算で表される。ここではＬａ＝１０［ｍ］、Ｌｂ＝２０［ｍ］、Ｌｃ＝３０［ｍ］の際の例を示す。
【０１１４】
すなわち、前記式（９）のｗ0ab＝ｗａ−ψab・Ｌａに、式（８）のψab＝（ｗｂ−ｗａ）／（Ｌｂ−Ｌａ）を代入すると、
ｗ0ab＝２ｗａ−ｗｂ…（２５）
となり、同様にｗ0bc＝ｗｃ−ψbc・Ｌｃに、式（８′）のψbc＝（ｗｃ−ｗｂ）／（Ｌｃ−Ｌｂ）を代入すると、
ｗ0bc＝３ｗｂ−２ｗｃ…（２６）
となり、同様にｗ0ac＝ｗｃ−ψac・Ｌｃに、式（８〃）のψac＝（ｗｃ−ｗａ）／（Ｌｃ−Ｌａ）を代入すると、
ｗ0ac＝（３ｗａ／２）−（ｗｃ／２）…（２７）
となる。
【０１１５】
そしてそれら式（２５）、（２６）、（２７）を組み合わせて、
【０１１６】
【数１１】
2005247231.tif 000013
【０１１７】
となる。
【０１１８】
したがって、前記式（２５）、（２６）のｗ0ab，ｗ0bcを式（１６）に代入して、
ρ＝１０-2×（−ｗａ＋２ｗｂ−ｗｃ）…（３１）
が求められる。
【０１１９】
また前記式（８）のψabおよび式（３１）のρを式（２０）に代入して、
【０１２０】
【数１２】
2005247231.tif 000014
【０１２１】
が求められる。
【０１２２】
また前記式（２５）のｗ0abおよび式（３１）のρを式（２３）に代入して、
ｙ0＝３ｗａ−３ｗｂ＋ｗｃ…（３３）
が求められる。
【０１２３】
上記式（３１）、（３２）、（３３）に用いるｗａ、ｗｂ、ｗｃはカメラ画像のサンプルデータから得られるパラメータであるので、極めて簡単な演算によって操舵アシストトルクＴｋを求めることができる。
【０１２４】
尚前記サンプルデータは、ヨー角演算用に用いた注視点データのうちの１つを用いても良いし、ヨー角演算用とは別個のサンプルデータを用いても良い。また変位変化量（幅方向変位量）の算出は微分演算でも差分演算でも可能である。
【０１２５】
また前記変化量を求めるサンプルを複数個設け、相対ヨーレートを同時に演算させた後にこれらを平均化させたものを相対ヨーレートとしても良い。このように構成した場合、カメラの分解能から発生するノイズ成分を抑制し、より安定した相対ヨーレート信号を、時間遅れを伴わずに得ることができる。
【０１２６】
本実施形態例においては、ヨーレート演算のために現ヨー角ψを用いているので、走行路と車両が平行でない状態からでも正確なヨーレート演算を行うことができる。
【０１２７】
また操舵アシストトルク演算手段２５は、操舵トルク検出手段２６によって検出された操舵トルク成分もデータとして取り込んでいるので、運転者の操舵トルクを考慮した反力トルクを演算することができるため、操舵フィーリングに違和感のない操舵アシストを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明を電動パワーステアリング装置に適用した実施形態例の構成図。
【図２】本発明の一実施形態例を示すブロック図。
【図３】直線路における本発明の推定値、演算量のようすを表す説明図。
【図４】直線路における本発明の推定値、演算量のようすを表す説明図。
【図５】曲線路における本発明の推定値、演算量のようすを表す説明図。
【図６】従来の操舵装置における直線路走行時の問題点を示す説明図。
【図７】従来の操舵装置における曲線路走行時の問題点を示す説明図。
【符号の説明】
【０１２９】
８…操舵輪
１０…トルクセンサ（操舵トルク検出手段）
１１…カメラ（走行路検出手段）
１２…演算ユニット
１３…モータ駆動回路（駆動制御手段）
２１…走行路検出手段
２２…サンプルデータ取り込み手段
２３…ヨー角推定手段（現ヨー角演算手段）
２４…相対ヨーレート推定手段（ヨーレート演算手段）
２５…車速検出手段
２６…操舵アシストトルク演算手段
２７…操舵トルク検出手段
２８…駆動制御手段
【図１】
2005247231.tif 000015
【図２】
2005247231.tif 000016
【図３】
2005247231.tif 000017
【図４】
2005247231.tif 000018
【図５】
2005247231.tif 000019
【図６】
2005247231.tif 000020
【図７】
2005247231.tif 000021