(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前走車の位置を検出するレーダ装置からの受信信号に基づいて前記前走車の相対位置を検出し、前走車に追従して走行する自動追従走行車における操舵角制御装置であって、
自車の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
該操舵角に基づいて自車の走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段と、
該走行軌跡予測手段で予測された走行軌跡上の前走車に最も近接した点を自車の予測位置として求める予測位置算出手段と、
レーダ装置により検出された前走車の位置と予測位置算出手段で算出された自車の予測位置との距離の差である距離誤差を求める距離誤差算出手段と、
該距離誤差算出手段によって算出された距離誤差および前走車の進行方位と予測位置での自車の進行方位とから算出された方位誤差に基づいて操舵角を補正する補正操舵角を求める操舵角補正手段とを有することを特徴とする自動追従走行車における操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、前走車に追従して走行する自動追従走行車における操舵制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、運転者により運転される前走車に対して自動追従走行車を追従させる自動追従走行システムが提案されている。この自動追従走行システムによれば、２台目以降の車両における運転時の省力化が図られる等の利点が得られる。
この種の自動追従走行システムに用いられる自動追従走行車としては、車両の先端にレーダ装置が設けられ、このレーダ装置によって前走車の位置を検出し、この前走車との車間距離を維持するようにアクセル及びブレーキを制御し、また、前走車が正面にくるように、前走車との相対位置に基づいて操舵を制御するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の自動追従走行車にあっては、操舵の制御が、前走車との相対位置の横方向偏差だけを補正するものであるので、特に、前走車が旋回する場合などには、操舵のタイミングがずれて前走車の動きと食い違い、前走車の走行軌跡に対してオーバーハングやアンダーハングを生じてしまい、前走車の走行軌跡を正確に倣って走行することが困難であった。
【０００４】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、自動追従走行車を、前走車と同様に操舵させて、前走車に対して精度良く追従させて走行させることが可能な自動追従走行車における操舵制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の自動追従走行車における操舵制御装置は、自動操舵装置によって前走車に追従して走行する自動追従走行車における操舵制御装置であって、図に示すように、自車Ａの操舵角δcを検出する操舵角検出手段と、操舵角δcに基づいて自車Ａの走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段１６と、走行軌跡予測手段１６で予測された走行軌跡上の前走車Ｂに最も近接した点を自車Ａの予測位置（ｘc、ｙc）として求める予測位置算出手段１７と、レーダ装置２により検出された前走車Ｂの位置（ｘb、ｙb）と予測位置算出手段１７で算出された自車Ａの予測位置（ｘc、ｙc）との距離の差である距離誤差△Ｌを求める距離誤差算出手段１８と、距離誤差算出手段１８によって算出された距離誤差△Ｌおよび前走車Ｂの進行方位と予測位置での自車の進行方位とから算出された方位誤差△θに基づいて操舵角δcを補正する補正操舵角△δを求める操舵角補正手段１９とを有することを特徴としている。なお、自車Ａは、その進行方向をＸ方向とし、それと直交する横方向をＹ方向としている。
【０００６】
つまり、前走車Ｂの相対位置（ｘb、ｙb）を求め、この相対位置（ｘb、ｙb）と自車Ａの予測走行軌跡上の所定点である予測位置（ｘc、ｙc）との距離誤差△Ｌを求め、この距離誤差△Ｌに基づいて操舵角δcが補正される。
【０００７】
このように、前走車Ｂの相対位置（ｘb、ｙb）と自車Ａの予測位置（ｘc、ｙc）との距離誤差△Ｌに基づいて、操舵角δcが補正されるので、例えば、前走車Ｂが旋回する場合には、この前走車Ｂの動きと同様に操舵させて旋回させることができる。
これにより、従来のように、前走車Ｂの相対位置の横方向偏差だけを単に補正するように操舵を制御するものと比較して、前走車Ｂの走行軌跡に滑らかに追従させることができ、前走車Ｂに対する追従性を大幅に向上させることができる。
【０００９】
また、前走車Ｂの相対位置（ｘb、ｙb）と自車Ａの予測位置（ｘc、ｙc）との距離誤差△Ｌだけでなく、この距離誤差△Ｌとともに前走車Ｂの前走車相対速度（ｖxb、ｖyb）と自車Ａの予測位置（ｘc、ｙc）における予測の自車相対速度（ｖxc、ｖyc）との相対速度誤差である方位誤差△θに基づいて求められた補正操舵角△δによって操舵角δcが補正されるので、自車Ａの追従精度をさらに高めることができ、従来のように、前走車Ｂの相対位置の横方向偏差だけを単に補正するように操舵を制御するものと比較して、オーバーハングやアンダーハングなく、前走車Ｂに追従させることができ、前走車Ｂに対する追従性を大幅に向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の自動追従走行車における操舵制御装置の実施の形態例を説明する。
図１において、符号１は、自動追従走行車である。この自動追従走行車１は、その車両１ａの先端部にレーダ装置２が設けられている。このレーダ装置２は、レーダ波を発信し、前走車の後端部設けられた鏡面処理されたプレートである図示しないリフレクタに反射させてその反射したレーダ波を所定角度範囲にてスキャンするもので、このレーダ装置２における受信信号が、コントローラ１１の後述するレーダ処理装置１２に出力され、このレーダ処理装置１２によって、前走車の距離及び方位がリアルタイムに補足されるようになっている。
つまり、レーダの反射波の帰ってくる時間と方向で、前走車までの距離ＬAと方位θを検出し、その距離、方位データ（ＬA、θ）を位置座標（Ｘｂ、Ｙｂ）へ座標変換するようになっている。なお、このレーダ処理装置１２では、前走車以外の物体との識別も行うようになっている。
【００１１】
このコントローラ１１は、前記レーダ処理装置１２と、このレーダ処理装置１２にて求められた前走車の位置データに基づいて、前走車との車間距離を目標車間距離とすべく目標アクセル開度データ及び目標ブレーキ圧データを出力する目標加速度算出手段１３と、目標アクセル開度データに基づいて、アクセル制御信号を出力するアクセル指令手段１４と、目標ブレーキ圧データに基づいて、ブレーキ制御信号を出力するブレーキ指令手段１５と、各種センサ（例えば、ヨーレートジャイロ、車速センサ、自車の操舵角を検出する操舵角センサ（操舵角検出手段）、アクセル開度センサ、ブレーキ圧センサ等）からのデータに基づいて、自車の走行軌跡を予測する走行軌跡予測手段１６と、この走行軌跡予測手段１６で予測された走行軌跡上に自車の予測位置を求める予測位置算出手段１７と、前記レーダ装置１２により検出された前走車の位置と予測位置算出手段１７で算出された自車の予測位置との距離の差である距離誤差を求める距離誤差算出手段１８と、距離誤差算出手段１８によって算出された距離誤差に基づいて操舵角を補正する補正操舵角を求め、目標操舵角を算出する操舵角補正手段１９と、この操舵角補正手段１９によって算出された目標操舵角に基づいて、操舵制御信号を出力する操舵指令手段２０とから構成されている。
【００１２】
また、自動追従走行車１には、自動アクセル装置２１及び自動ブレーキ装置２２が設けられており、自動アクセル装置２１には、コントローラ１１のアクセル指令手段１４からのアクセル制御信号が入力され、自動ブレーキ装置２２には、ブレーキ指令手段１５からのブレーキ制御信号が入力されるようになっている。
そして、自動アクセル装置２１では、アクセル制御信号に基づいて、車両１ａの駆動モータを駆動し、自動ブレーキ装置２２では、ブレーキ制御信号に基づいて、車両１ａの各車輪Ｗに設けられたブレーキ装置を作動させるようになっている。
【００１３】
また、車両１ａの前輪Ｗｆには、そのドライブシャフトに、自動操舵装置２３が設けられており、この自動操舵装置２３には、コントローラ１１の操舵指令手段２０からの操舵制御信号が入力されるようになっている。そして、この自動操舵装置２３では、操舵各制御信号に基づいて、車両１ａの前輪Ｗｆを操舵するようになっている。
【００１４】
なお、自動アクセル装置２１、自動ブレーキ装置２２及び自動操舵装置２３には、それぞれアクセル開度センサ、ブレーキ圧センサ及び操舵角センサが設けられ、これらセンサによって、アクセル開度、ブレーキ圧及び操舵角が検出されるようになっている。
このように、上記自動追従走行車１は、コントローラ１１によって、アクセル、ブレーキ及び操舵が制御されて、前走車に追従して走行するようになっている。
【００１５】
次に、コントローラ１１による具体的な制御について、図２及び図３に示すフローチャート図に沿って説明する。なお、ここでは、自動追従走行車１を自車Ａとし、この自車Ａが追従する車両を前走車Ｂとして説明する。
まず、図２のフローチャートに沿って車間距離の制御について説明する。
図４及び図５に示すように、前走車Ｂが旋回し、レーダ装置２による検出範囲Ｏ内にて、自車Ａの正面から前走車Ｂが逸れた状態にて、レーダ処理装置１２では、レーダ装置２の受信信号に基づいて、自車Ａに対する前走車Ｂの前走車相対位置（ｘb、ｙb）が求められる（ステップＳ１）。
なお、図５において、自車Ａは、その進行方向をＸ方向とし、それと直交する横方向をＹ方向としている。
【００１６】
そして、このレーダ処理装置１２にて求められた前走車相対位置（ｘb、ｙb）の位置データは、目標加速度算出手段１３に出力される。
【００１７】
目標加速度算出手段１３では、予め設定された設定車間距離の情報に基づいて、前走車Ｂとの目標車間距離ＬApが算出され（ステップＳ２）、その後、この目標車間距離ＬApと測定した車間距離ＬAとから目標アクセル開度θの算出及び目標ブレーキ圧Ｐの算出（ステップＳ３）が行われる。
ここで、目標アクセル開度θ及び目標ブレーキ圧Ｐは、それぞれ次式によって算出される。
【００１８】
目標アクセル開度：θ＝ＧA×（ＬA−ＬAp）
但し、ＧA：アクセル開度ゲイン
目標ブレーキ圧  ：Ｐ＝ＧP×（ＬA−ＬAp）
但し、ＧP：ブレーキ圧ゲイン
【００１９】
そして、上式にて算出された目標アクセル開度θは、目標アクセル開度データとしてアクセル指令手段１４に出力されると、このアクセル指令手段１４からアクセル制御信号が自動アクセル装置２１に出力され、この自動アクセル装置２１が目標アクセル開度θにて作動される（ステップＳ４）。
【００２０】
また、算出された目標ブレーキ圧Ｐは、目標ブレーキ圧データとしてブレーキ指令手段１５に出力されると、このブレーキ指令手段１５からブレーキ制御信号が自動ブレーキ装置２２に出力され、この自動ブレーキ装置２２が目標ブレーキ圧Ｐにて作動される（ステップＳ４）。
【００２１】
ここで、前走車Ｂとの車間距離ＬAが予め設定された設定車間距離ＬApよりも大きい場合は、目標アクセル開度θにて自動アクセル装置２１が作動されて自車Ａが加速され、これとは逆に、前走車Ｂとの車間距離ＬAが予め設定された設定車間距離ＬApよりも小さい場合は、目標ブレーキ圧Ｐにて自動ブレーキ装置２２が作動されて自車Ａが減速される。
【００２２】
次に、図３のフローチャートに沿って操舵角の制御について説明する。
レーダ処理装置１２にて前走車相対位置（ｘb、ｙb）が求められ（ステップＳ１１）、その位置データは、距離誤差算出手段１８に出力される。
距離誤差算出手段１８では、レーダ処理装置１２から時系列的に入力される自車Ａに対する前走車Ｂの前走車相対位置（ｘb、ｙb）の位置データを時間微分することにより、つまり、前回検出した位置座標（Ｘn-1、Ｙn-1）と今回検出した位置座標（Ｘn、Ｙn）との変化量（Ｘn-Ｘn-1、Ｙn-Ｙn-1）から前走車Ｂの相対速度である前走車相対速度（ｖxb、ｖyb）が算出される（ステップＳ１２）。
【００２３】
また、操舵角センサからの操舵角のデータに基づいて、走行軌跡予測手段１６では、自車Ａの走行軌跡を予測し、その予測データを予測位置算出手段１７に出力する。さらに、予測位置算出手段１７では、予測データに基づいて、予測された走行軌跡上に自車Ａの予測位置である自車予測位置（ｘc、ｙc）を求め、その予測位置データを距離誤差算出手段１８へ出力する。
【００２４】
その後、この距離誤差算出手段１８では、予測位置データを時間微分することにより自車Ａの相対速度である自車相対速度（ｖxc、ｖyc）が算出される（ステップＳ１３）。
なお、予測走行軌跡上の自車予測位置（ｘc、ｙc）としては、前走車Ｂに最も近接した点が用いられる。
【００２５】
さらに、距離誤差算出手段１８では、前走車相対位置（ｘb、ｙb）と自車予測位置（ｘc、ｙc）との距離誤差△Ｌ及び前走車相対速度（ｖxb、ｖyb）と自車相対速度（ｖxc、ｖyc）との相対速度誤差である方位誤差△θが算出される（ステップＳ１４）。
ここで、これら距離誤差△Ｌ、方位誤差△θは、次式によって算出される。
【００２６】
距離誤差：△Ｌ＝±√｛（ｘc−ｘb）2＋（ｙc−ｙb）2｝
方位誤差：△θ＝ｖyc／ｖxc−ｖyb／ｖxb
【００２７】
次いで、この距離誤差算出手段１８にて求められた上記距離誤差△Ｌ及び方位誤差△θは、操舵角補正手段１９へ出力される。
そして、この操舵角補正手段１９では、距離誤差△Ｌ及び方位誤差△θに基づいて、自車Ａの目標操舵角の補正操舵角△δが算出され、現在の操舵角δcを、補正操舵角△δによって補正した目標操舵角δ（δ＝δc＋△δ）が求められる（ステップＳ１５）。
ここで、補正操舵角△δは、次式によって算出される。
【００２８】
補正操舵角  ：△δ＝ＧＬ×△Ｌ＋Ｇθ×△θ
但し、ＧＬ：座標ゲイン、Ｇθ：相対速度ゲイン
【００２９】
そして、上式にて算出された補正操舵角△δによって補正された目標操舵角δが目標操舵角データとして操舵角指令手段２０に出力されると、この操舵角指令手段２０から操舵制御信号が自動操舵装置２３に出力され、この自動操舵装置２３が目標操舵角δにて制御される（ステップＳ１６）。
【００３０】
つまり、自車Ａの座標を原点として、前走車Ｂの相対位置（ｘb、ｙb）を求め、この相対位置（ｘb、ｙb）を微分することにより相対速度（ｖxb、ｖyb）を算出し、これら相対位置（ｘb、ｙb）及び前走車相対速度（ｖxb、ｖyb）と自車Ａの予測走行軌跡上の自車予測位置（ｘc、ｙc）及びこの自車予測位置（ｘc、ｙc）における予測の自車相対速度（ｖxc、ｖyc）とのそれぞれの誤差△Ｌ、△θを求め、これら誤差△Ｌ、△θから補正操舵角△δを算出し、この補正操舵角△δによって補正した目標操舵角δにて自動操舵装置２３が制御される。
【００３１】
このように、上記自動追従走行車における操舵制御装置によれば、前走車Ｂの相対位置（ｘb、ｙb）と自車予測位置（ｘc、ｙc）との距離誤差△Ｌ及び前走車Ｂの相対速度である前走車相対速度（ｖxb、ｖyb）と自車予測位置（ｘc、ｙc）における予測の自車相対速度（ｖxc、ｖyc）との相対速度の誤差である方位誤差△θに基づいて求めた補正操舵角△δによって補正した目標操舵角δによって自動操舵装置２３を制御するので、例えば、前走車Ｂが旋回する場合には、この前走車Ｂの動きと同様に操舵させて旋回させることができる。
【００３２】
これにより、従来のように、前走車Ｂの相対位置の横方向偏差だけを単に補正するように操舵を制御するものと比較して、前走車Ｂの走行軌跡に滑らかに追従させることができるとともに、オーバーハングやアンダーハングなく、前走車Ｂに追従させることができ、前走車Ｂに対する追従性を大幅に向上させることができる。
【００３３】
なお、上記の例では、自車予測位置を、前走車Ｂの相対位置（ｘb、ｙb）に最も近接した点（ｘc、ｙc）としたが、この自車予測位置としては、予測走行軌跡上であれば良く、例えば、図６に示すように、予測走行軌跡上においてｘ座標が前走車Ｂと一致した点（ｘd＝ｘb）を自車予測位置（ｘd、ｙd）とし、距離誤差△Ｌを、横方向の誤差だけで求めるようにしても良い。つまり、この場合、△Ｌは、前走車Ｂのｙ座標ｙbと所定点のｙ座標ｙdとの差（△Ｌ＝ｙd−ｙb）となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の自動追従走行車における操舵制御装置によれば、下記の効果を得ることができる。
請求項１記載の自動追従走行車における操舵制御装置によれば、前走車の相対位置と自車の予測走行軌跡上の所定点である自車予測位置との距離誤差に基づいて求められた補正操舵角によって操舵角が補正されるので、例えば、前走車が旋回する場合には、この前走車の動きと同様に操舵させて旋回させることができる。
これにより、従来のように、前走車の相対位置の横方向偏差だけを単に補正するように操舵を制御するものと比較して、前走車の走行軌跡に滑らかに追従させることができ、前走車に対する追従性を大幅に向上させることができる。
【００３５】
また、前走車の相対位置と自車の予測走行軌跡上の所定点である自車予測位置との距離誤差だけでなく、この距離誤差とともに前走車の進行方位と自車予測位置における自車の予測の進行方位との誤差である方位誤差に基づいて求められた補正操舵角によって操舵角が補正されるので、自車の追従精度をさらに高めることができ、従来のように、前走車の相対位置の横方向偏差だけを単に補正するように操舵を制御するものと比較して、オーバーハングやアンダーハングなく、前走車Ｂに追従させることができ、前走車に対する追従性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の自動追従走行車における操舵制御装置の構成及び構造を説明する自動追従走行車のコントローラの機能ブロック図である。
【図２】  本発明の実施の形態の自動追従走行車における操舵制御装置を説明するコントローラによる制御の流れ説明するフローチャート図である。
【図３】  本発明の実施の形態の自動追従走行車における操舵制御装置を説明するコントローラによる制御の流れ説明するフローチャート図である。
【図４】  本発明の実施の形態の自動追従走行車における操舵制御装置による制御を説明する前走車及び自動追従走行車の概略平面図である。
【図５】  本発明の実施の形態の自動追従走行車における操舵制御装置による制御を説明する前走車と自動追従走行車との位置関係を示す図である。
【図６】  本発明の実施の形態の自動追従走行車における操舵制御装置による制御を説明する前走車と自動追従走行車との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
１  自動追従走行車
２  レーダ装置
１６  走行軌跡予測手段
１７  予測位置算出手段
１８  距離誤差算出手段
１９  操舵角補正手段
Ａ  自車
Ｂ  前走車
ｘb、ｙb  相対位置
ｘc、ｙc  自車予測位置（予測位置）
ｘd、ｙd  自車予測位置（予測位置）
ｖxb、ｖyb  前走車相対速度（進行方位）
ｖxc、ｖyc  自車相対速度（進行方位）
△Ｌ  距離誤差
△θ  方位誤差
【図１】
0004073574.tif 000002
【図２】
0004073574.tif 000003
【図３】
0004073574.tif 000004
【図４】
0004073574.tif 000005
【図５】
0004073574.tif 000006
【図６】
0004073574.tif 000007