JP2001048035A - Lane following device - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、車線情報を取り込
み、操舵トルクを操舵力伝達系に与えることで前方車線
に自車を追従させる自動操舵を行う制御装置、もしく
は、操舵反力トルクを操舵力伝達系に与えることで前方
車線に自車を追従させるべくドライバー操舵をサポート
する制御装置として適用される車線追従装置の技術分野
に属する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for taking in lane information and applying a steering torque to a steering force transmission system to perform automatic steering to follow the vehicle in a forward lane, or a steering reaction torque. The present invention belongs to the technical field of a lane following device that is applied as a control device that supports driver steering so that the own vehicle follows the front lane by giving it to a force transmission system.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、車両前方の車線状況を検知し、こ
の情報から車両の目標ラインを算出して、車線追従制御
を行う車線追従装置としては、例えば、特開平10−1
38941号公報に記載のものが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a lane following device which detects a lane condition ahead of a vehicle, calculates a target line of the vehicle from this information, and performs lane following control, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-1
One described in Japanese Patent No. 38941 is known.
【0003】この公報には、検知した車線情報から、車
両と道路端との距離を算出し、この距離に応じて操舵制
御を行っている。また、道路端との距離が所定値以上の
場合には操舵制御を行わないこととしており、つまり、
車線の略中央の所定範囲内を不感帯とし、この範囲内で
走行している場合には、操舵制御を行わないようにして
いる。In this publication, a distance between a vehicle and a road edge is calculated from detected lane information, and steering control is performed according to the calculated distance. Further, when the distance to the road edge is equal to or more than a predetermined value, steering control is not performed, that is,
A dead zone is set within a predetermined range substantially at the center of the lane, and steering control is not performed when the vehicle is running within this range.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の車線追従装置にあっては、主に直線を走行する際に
おける車線追従について示しており、車両の目標ライン
は、現在の車両位置における道路中央を通る直線として
表され、車両の前方注視点とこの目標ラインとの偏差に
基づいて操舵が行われている。However, the above-described conventional lane following apparatus mainly shows lane following when traveling in a straight line, and the target line of the vehicle is located at the center of the road at the current vehicle position. , And steering is performed based on the deviation between the gazing point ahead of the vehicle and the target line.
【0005】このようなシステムで、カーブを走行する
場合には、目標ラインは現在の車両位置における曲線の
接線方向の直線で表されるため、図6に示すように、車
両の前方注視点においては、目標ラインはカーブの外側
方向に向かってずれることとなってしまう。道路の曲率
は前方注視点距離に対して大きいため、上来のシステム
でもカーブでの走行は可能であるが、前記理由から、目
標ラインがカーブ外側へ寄る可能性は高くなるという課
題があった。In such a system, when traveling on a curve, the target line is represented by a straight line in the tangential direction of the curve at the current position of the vehicle. Therefore, as shown in FIG. In other words, the target line is shifted toward the outside of the curve. Since the curvature of the road is larger than the distance of the point of gaze at the front, traveling on a curve is possible even with a conventional system. However, for the above-described reason, there is a problem that the possibility that the target line deviates to the outside of the curve increases.
【0006】上記課題に対しての従来例としては、特開
平7−93699号公報があり、この例ではカーブ走行
時のドライバ操舵量に応じて目標ラインを補正する処理
が提案されている。しかし、車線追従装置においては、
ドライバー操舵量は外乱の一つとみなすことができるた
め、この従来例のようにドライバー操舵量に応じて目標
ラインの補正を行うことは、制御が不安定となる原因に
なり得る。制御システムは、予測できないドライバー操
舵量に比例して補正を行うため、必ずしもカーブの曲率
に応じた補正が行われているとは言えず、例えば、走行
車線内の障害物を回避するためにドライバーが操舵を行
えば、ドライバー操舵量に比例して補正が行われること
になる。As a conventional example for solving the above-mentioned problem, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-93699. In this example, a process for correcting a target line in accordance with a driver's steering amount during a curve running is proposed. However, in a lane following device,
Since the driver steering amount can be regarded as one of the disturbances, performing the correction of the target line according to the driver steering amount as in the conventional example can cause unstable control. The control system makes corrections in proportion to the unpredictable amount of driver steering.Therefore, it cannot be said that corrections are always made in accordance with the curvature of the curve.For example, in order to avoid obstacles in the driving lane, When the steering is performed, the correction is performed in proportion to the driver's steering amount.
【0007】本発明は上記課題に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、道路曲率に応じた車両の
前方注視点位置における目標ラインをカーブの内側へず
らすことにより、直線路のみならずカーブにおいても安
定に車線追従する車線追従装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to shift a target line at a point of gazing point ahead of a vehicle according to a road curvature to the inside of a curve so that only a straight road is formed. It is another object of the present invention to provide a lane following device that stably follows a lane even on a curve.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵
反力トルクを与える自動操舵アクチュエータと、前方道
路の車線状態を検出する車線情報検出手段と、目標とす
る車両の走行車線である目標ラインが設定されている目
標ライン設定手段と、自動操舵時、設定された目標ライ
ンに自車を追従させる制御指令を前記自動操舵アクチュ
エータに対し出力する自動操舵制御手段と、を備えた車
線追従装置において、前方の道路曲率を推定する道路曲
率推定手段を設け、前方の道路曲率に応じて前記目標ラ
イン設定手段に設定されている目標ラインを、前方注視
点においてカーブの内側方向にずらす補正をする目標ラ
イン補正手段を設けたことを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, there is provided an automatic steering actuator provided in a steering force transmission system for supplying a steering torque or a steering reaction torque, and a lane information detection for detecting a lane state of a road ahead. Means, a target line setting means in which a target line which is a driving lane of a target vehicle is set, and a control command for causing the vehicle to follow the set target line during automatic steering is output to the automatic steering actuator. In the lane following device provided with automatic steering control means, a road curvature estimating means for estimating a road curvature ahead is provided, and a target line set in the target line setting means according to the road curvature ahead is provided. A target line correcting means for performing a correction for shifting the curve toward the inside of the curve at the forward fixation point is provided.
【0009】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
車線追従装置において、前記自動操舵制御手段に、車両
の前方注視点と目標ラインとの偏差量に応じて操舵トル
クを発生するが、偏差量が小さい車線幅中央付近におい
ては操舵トルクを発生させない不感帯を持つ目標操舵ト
ルクを演算する第1目標操舵トルク演算部を設けたこと
を特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the lane following apparatus according to the first aspect, a steering torque is generated in the automatic steering control means in accordance with a deviation amount between a gazing point ahead of the vehicle and a target line. A first target steering torque calculation unit is provided for calculating a target steering torque having a dead zone in which no steering torque is generated in the vicinity of the center of the lane width where the deviation amount is small.
【0010】請求項3記載の発明では、請求項1記載の
車線追従装置において、前記自動操舵制御手段に、車両
の前方注視点と車線端との距離に応じて操舵トルクを発
生するが、距離が車線幅の半分に近い車線幅中央付近に
おいては操舵トルクを発生させない不感帯を持つ目標操
舵トルクを演算する第2目標操舵トルク演算部を設けた
ことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the lane following apparatus according to the first aspect, the automatic steering control means generates a steering torque according to a distance between a point of gazing ahead of the vehicle and an end of the lane. Is characterized in that a second target steering torque calculating unit for calculating a target steering torque having a dead zone in which no steering torque is generated near the center of the lane width close to half of the lane width is provided.
【0011】請求項4記載の発明では、請求項1または
請求項2記載の車線追従装置において、前記第1目標操
舵トルク演算部または第2目標操舵トルク演算部を、自
車が車線の端部領域にあるとき、目標操舵トルクとして
一定トルクを保つ飽和領域が設けられた演算部としたこ
とを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the lane following apparatus according to the first or second aspect, the first target steering torque calculating section or the second target steering torque calculating section may be configured such that the own vehicle is located at an end of the lane. The calculation unit is provided with a saturation region for maintaining a constant torque as the target steering torque when the vehicle is in the region.
【0012】[0012]
【発明の作用および効果】請求項1記載の発明では、自
動操舵時、車線情報検出手段において、前方道路の車線
状態が検出され、目標ライン設定手段において、目標と
する車両の走行車線である目標ラインが設定され、自動
操舵制御手段において、この設定された目標ラインに検
出される自車走行ラインを一致させる指令、つまり、目
標ラインに自車を追従させる制御指令が、操舵力伝達系
に操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える自動操舵
アクチュエータに出力される。According to the first aspect of the present invention, during automatic steering, the lane information detecting means detects the lane condition of the road ahead, and the target line setting means sets the target lane as the traveling lane of the target vehicle. A line is set, and in the automatic steering control means, a command for matching the own vehicle traveling line detected with the set target line, that is, a control command for causing the own vehicle to follow the target line, is transmitted to the steering force transmission system. It is output to an automatic steering actuator that gives torque or steering reaction torque.
【0013】そして、道路曲率推定手段fにおいて、前
方の道路曲率が推定され、目標ライン補正手段におい
て、前方の道路曲率に応じて前記目標ライン設定手段に
設定されている目標ラインを、前方注視点においてカー
ブの内側方向にずらす補正がなされる。The road curvature estimating means f estimates the road curvature ahead of the vehicle, and the target line correcting means detects the target line set in the target line setting means in accordance with the curvature of the road ahead by the forward fixation point. Is corrected in the direction toward the inside of the curve.
【0014】このように、補正入力情報を予測可能な道
路曲率としたことにより、車線追従装置において外乱の
一つとみなされ、しかも、予測できないドライバ操舵量
を補正入力情報とする従来例のように、制御が不安定と
なることはなく、安定した制御により必ずカーブの道路
曲率に応じた適切な補正を行なうことができる。As described above, since the correction input information is a predictable road curvature, it is regarded as one of disturbances in the lane following device, and the unpredictable driver steering amount is used as the correction input information as in the conventional example. The control does not become unstable, and appropriate corrections can always be made according to the road curvature of the curve by the stable control.
【0015】また、道路曲率に応じて車両の前方注視点
位置における目標ラインをカーブの内側へずらすことに
より、道路曲率がゼロで表される直線路のみならず道路
曲率が大きな急カーブでも道路曲率が小さな緩カーブに
おいても、目標ラインがカーブの外側方向に向かってず
れることはなく、安定に車線追従することができる。Further, by shifting the target line at the point of gazing ahead of the vehicle toward the inside of the curve in accordance with the road curvature, not only a straight road having a zero road curvature but also a sharp curve having a large road curvature can be used. The target line does not shift toward the outside of the curve even in a small gentle curve, and the vehicle can follow the lane stably.
【0016】請求項2記載の発明では、自動操舵制御手
段の第1目標操舵トルク演算部において、車両の前方注
視点と目標ラインとの偏差量に応じて操舵トルクを発生
する目標操舵トルクが算出されると共に、偏差量が小さ
い車線中央付近においては操舵トルクを発生させない不
感帯を持って目標操舵トルクが演算される。According to the second aspect of the present invention, the first target steering torque calculating section of the automatic steering control means calculates the target steering torque for generating the steering torque according to the deviation amount between the front gazing point of the vehicle and the target line. At the same time, the target steering torque is calculated with a dead zone where no steering torque is generated near the center of the lane where the deviation is small.
【0017】よって、目標ラインにほぼ追従する走行時
には、車両の前方注視点と目標ラインとの偏差量が小さ
くなり、この領域では不感帯の設定により操舵トルクの
発生がないため、不感帯領域である車線中央付近を走行
しているときにはドライバー操舵による走行ラインどり
の自由度を高くすることができる。Therefore, when the vehicle substantially follows the target line, the deviation between the point of gazing ahead of the vehicle and the target line becomes small. In this region, no steering torque is generated due to the setting of the dead zone. When the vehicle is traveling near the center, the degree of freedom of traveling along the traveling line by driver steering can be increased.
【0018】請求項3記載の発明では、自動操舵制御手
段の第2目標操舵トルク演算部において、車両の前方注
視点と車線端との距離に応じて操舵トルクを発生する目
標操舵トルクが算出されると共に、距離が車線幅の半分
に近い車線幅中央付近においては操舵トルクを発生させ
ない不感帯を持って目標操舵トルクが演算される。According to the third aspect of the present invention, the second target steering torque calculating section of the automatic steering control means calculates the target steering torque for generating the steering torque according to the distance between the point of gazing ahead of the vehicle and the end of the lane. In addition, in the vicinity of the center of the lane width where the distance is close to half of the lane width, the target steering torque is calculated with a dead zone in which no steering torque is generated.
【0019】よって、車線幅が広い場合には不感帯領域
も大きくなってドライバー操舵の自由度が確保される
が、車線幅が狭く車線逸脱可能性が高い場合には不感帯
領域を小さくとることができる。すなわち、ドライバー
自由度と車線逸脱防止とをうまく両立した不感帯の設定
を行うことができる。Therefore, when the lane width is wide, the dead zone area becomes large and the degree of freedom of driver steering is ensured. However, when the lane width is narrow and the possibility of lane departure is high, the dead zone area can be made small. . That is, it is possible to set a dead zone in which the degree of freedom of the driver and the prevention of lane departure are both compatible.
【0020】請求項4記載の発明では、第1目標操舵ト
ルク演算部または第2目標操舵トルク演算部において、
自車が車線の端部領域にあるとき、飽和領域として目標
操舵トルクが一定トルクに保たれる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first target steering torque calculating section or the second target steering torque calculating section,
When the vehicle is in the end area of the lane, the target steering torque is maintained at a constant level as a saturation area.
【0021】よって、自車が車線の端部領域にあるかど
うかにかかわらず、偏差量や距離に比例して高い目標操
舵トルクとされる場合に比べ操舵トルクが低く抑えられ
ることになり、ドライバーが能動的に車線を変更しよう
とする場合や、車線内の障害物を回避しようとする場合
に、アクチュエータによる補助操舵トルクが必要以上に
介入することがなく、容易に車線変更や障害物回避を行
うことができる。Therefore, irrespective of whether or not the vehicle is in the end area of the lane, the steering torque is suppressed to be lower than when the target steering torque is set to be high in proportion to the deviation and the distance. When actively changing lanes or avoiding obstacles in the lane, the auxiliary steering torque by the actuator does not intervene unnecessarily, making it easy to change lanes and avoid obstacles. It can be carried out.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】(実施の形態1)実施の形態1は
請求項1〜4に記載の発明に対応する車線追従装置であ
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) Embodiment 1 is a lane-following apparatus corresponding to the first to fourth aspects of the present invention.
【0023】まず、構成を説明する。First, the configuration will be described.
【0024】図2は実施の形態1の車線追従装置が適用
された自動車用操舵系を示す全体システム図であり、図
1において、1はステアリングホイール、2はステアリ
ングシャフト(操舵力伝達系に相当)、3は自在継手、
4はラックアンドピニオン式ステアリングギヤボック
ス、5はサイドロッド、6はウォームホイールギヤ、7
はモータ(自動操舵アクチュエータに相当)、8はウォ
ームギヤ、9は電磁クラッチ、10は操舵角センサ、1
1はCCDカメラ(車線情報検出手段に相当)、12は
自動操舵コントローラ、13は自動操舵スイッチ、14
は操舵トルクセンサである。FIG. 2 is an overall system diagram showing an automobile steering system to which the lane following device of the first embodiment is applied. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a steering wheel, and 2 denotes a steering shaft (corresponding to a steering force transmission system). ), 3 is a universal joint,
4 is a rack and pinion type steering gear box, 5 is a side rod, 6 is a worm wheel gear, 7
Is a motor (corresponding to an automatic steering actuator), 8 is a worm gear, 9 is an electromagnetic clutch, 10 is a steering angle sensor, 1
1 is a CCD camera (corresponding to lane information detecting means), 12 is an automatic steering controller, 13 is an automatic steering switch, 14
Is a steering torque sensor.
【0025】前記ステアリングシャフト2は、ステアリ
ングホイール1と一体に回転するアッパーシャフト2a
と、アッパーシャフト2aとは自在継手3により連結さ
れたロアシャフト2bとで構成され、アッパーシャフト
2aの上端にステアリングホイール1が取り付けられ、
ロアシャフト2bの下端に設けられたピニオンがラック
アンドピニオン式ステアリングギヤボックス4内で車両
左右方向に延びるサイドロッド5の螺合されている。The steering shaft 2 includes an upper shaft 2a which rotates integrally with the steering wheel 1.
And a lower shaft 2b connected to the upper shaft 2a by a universal joint 3. The steering wheel 1 is attached to an upper end of the upper shaft 2a.
A pinion provided at the lower end of the lower shaft 2b is screwed into a side rod 5 extending in the left-right direction of the vehicle in the rack and pinion type steering gear box 4.
【0026】前記アッパーシャフト2aの下部には、ウ
ォームホイールギヤ6が設けられ、これに螺合するウォ
ームギヤ8がモータ7のモータ軸に設けられ、モータ駆
動によりアッパーシャフト2aにモータ操舵トルクが与
えられる。尚、モータ7には電磁クラッチ9が内蔵され
ている。A worm wheel gear 6 is provided below the upper shaft 2a, and a worm gear 8 screwed to the worm wheel gear 6 is provided on a motor shaft of a motor 7, and a motor steering torque is applied to the upper shaft 2a by driving the motor. . The motor 7 has a built-in electromagnetic clutch 9.
【0027】前記操舵角センサ10は、アッパーシャフ
ト2aの上部に設けられていて、アッパーシャフト2a
の回転角θを検出し、その信号を自動操舵コントローラ
12に送る。そして、自動操舵コントローラ12の実操
舵角演算部では、回転角θとステアリングギヤ比を用い
て実操舵角θdが算出される。The steering angle sensor 10 is provided above the upper shaft 2a.
And sends the signal to the automatic steering controller 12. Then, the actual steering angle calculation unit of the automatic steering controller 12 calculates the actual steering angle θd using the rotation angle θ and the steering gear ratio.
【0028】前記CCDカメラ11は、進行方向の前方
道路を撮影し、その映像信号を自動操舵コントローラ1
2に送る。そして、自動操舵コントローラ12の画像処
理部では、CCDカメラ11からの信号に基づく前方映
像を画像処理し、白線あるいはセンターラインなどの前
方車線の境界線が抽出識別され、自車走行状態情報が作
成される。The CCD camera 11 captures an image of a road ahead in the traveling direction and converts the image signal into an automatic steering controller 1.
Send to 2. Then, the image processing unit of the automatic steering controller 12 performs image processing on the front image based on the signal from the CCD camera 11, extracts and identifies the boundary line of the front lane such as a white line or a center line, and creates the own vehicle traveling state information. Is done.
【0029】前記自動操舵コントローラ12では、自動
操舵モード選択時、自車走行状態情報と設定された目標
ライン情報に基づいて、目標ラインに自車を追従させる
ために必要な目標操舵トルクTrが算出され、目標操舵
トルクTrを得るべく前記モータ7に対し制御指令(モ
ータ電流)を出力する自動操舵制御が行われる。なお、
制御による操舵状態は検出された実操舵角θdによりフ
ィードバックされる。When the automatic steering mode is selected, the automatic steering controller 12 calculates a target steering torque Tr necessary for causing the own vehicle to follow the target line based on the running state information of the own vehicle and the set target line information. Then, automatic steering control for outputting a control command (motor current) to the motor 7 to obtain the target steering torque Tr is performed. In addition,
The steering state by the control is fed back based on the detected actual steering angle θd.
【0030】前記自動操舵スイッチ13は、車室内のド
ライバーが操作可能な位置に設けられ、スイッチON操
作により自動操舵モードに入る。The automatic steering switch 13 is provided at a position operable by a driver in the vehicle compartment, and enters an automatic steering mode when the switch is turned on.
【0031】前記操舵トルクセンサ14は、アッパーシ
ャフト2aの上部に操舵角センサ10と隣接して設けら
れていて、ステアリングホイール1からのドライバー入
力トルクに応じた捩れ角φを検出し、その信号を自動操
舵コントローラ12に送る。そして、自動操舵コントロ
ーラ12の実操舵トルク演算部では、捩れ角φを用いて
実操舵トルクTdが算出される。The steering torque sensor 14 is provided above the upper shaft 2a adjacent to the steering angle sensor 10, detects a twist angle φ corresponding to a driver input torque from the steering wheel 1, and outputs the signal. This is sent to the automatic steering controller 12. Then, the actual steering torque calculation unit of the automatic steering controller 12 calculates the actual steering torque Td using the twist angle φ.
【0032】次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.
【0033】[自動操舵制御作動]図2は自動操舵コン
トローラ12の自動操舵制御部(自動操舵制御手段に相
当)で行われる自動操舵制御作動の流れを示すフローチ
ャートで、以下、各ステップについて説明する。[Automatic Steering Control Operation] FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the automatic steering control operation performed by the automatic steering control unit (corresponding to the automatic steering control means) of the automatic steering controller 12, and each step will be described below. .
【0034】ステップ30では、進行方向の前方道路を
撮影するCCDカメラ11からの映像信号を処理する画
像処理部からの自車走行状態情報が読み込まれる。At step 30, the own vehicle traveling state information is read from an image processing section for processing a video signal from the CCD camera 11 for photographing the road ahead in the traveling direction.
【0035】ステップ31では、進行方向の前方道路の
車線認識形状により道路曲率ρが推定される(道路曲率
推定手段に相当)。In step 31, the road curvature ρ is estimated from the lane recognition shape of the road ahead in the traveling direction (corresponding to road curvature estimating means).
【0036】ステップ32では、推定された道路曲率ρ
と前方注視距離Lsにより、目標ラインずらし量δが下記
の式により演算される(目標ライン補正手段に相当)。In step 32, the estimated road curvature ρ
Then, the target line shift amount δ is calculated by the following equation using the forward gaze distance Ls (corresponding to target line correction means).
【0037】図3で明らかなように、 (R+δ’)2=R2+Ls2 …(1) の式が成り立ち、δ’≪Rとしてδ’2 の項を無視す
ると、 δ’=Ls2 /(2R) …(2) となる。そして、実際には、Ls≪Rであるから、 δ≒δ’ …(3) となり、上記(3)式と道路曲率ρ=1/Rを用いれば、
上記(2)式は、 δ=(Ls2/2)・ρ …(4) となり、目標ラインずらし量δは、道路曲率ρの関数で
表される。As is apparent in FIG. 3, (R + δ ') 2 = R 2 + Ls 2 ... expression holds in (1), [delta] as Deruta'«R' Ignoring the second term, δ '= Ls 2 / (2R) ... (2) In fact, since Ls≪R, δ ≒ δ '(3), and using the above equation (3) and the road curvature ρ = 1 / R,
Equation (2), δ = (Ls 2/2 ) · ρ ... (4) , and the shift amount target line [delta] is expressed by a function of road curvature [rho.
【0038】ステップ33では、自車走行状態情報に基
づき決められた車線中央ラインYsと目標ラインずらし
量δにより目標ラインYrが設定される(目標ライン設
定手段に相当)。In step 33, the target line Yr is set based on the lane center line Ys and the target line shift amount δ determined based on the own vehicle traveling state information (corresponding to target line setting means).
【0039】ステップ34では、図4(イ)及び図5
(イ)に示すように、目標ラインYrと自車走行ライン
とのずれ幅である横変位eと、目標ライン方向と自車の
前方注視点方向とがなす偏り角である偏角ψと、予め設
定された前方注視点距離Lsにより、下記の式にてライン
偏差dが演算される。In step 34, FIG.
As shown in (a), a lateral displacement e, which is a deviation width between the target line Yr and the own vehicle traveling line, and a declination ψ, which is a deviation angle between the target line direction and the front gazing point direction of the own vehicle, The line deviation d is calculated by the following equation based on the front fixation point distance Ls set in advance.
【0040】 d=e+Ls・ψ …(5) ステップ35では、図4(ロ)に示す目標操舵トルク特
性とライン偏差dを用いて目標操舵トルクTrが演算さ
れる(第1目標操舵トルク演算部に相当)。また、図5
(ロ)に示す目標操舵トルク特性と車線幅Lとライン偏
差dを用いて目標操舵トルクTrが演算される(第2目
標操舵トルク演算部に相当)。D = e + Ls · ψ (5) In step 35, the target steering torque Tr is calculated using the target steering torque characteristic and the line deviation d shown in FIG. 4B (first target steering torque calculation unit). Equivalent). FIG.
The target steering torque Tr is calculated using the target steering torque characteristic, the lane width L, and the line deviation d shown in (b) (corresponding to a second target steering torque calculation unit).
【0041】ステップ36では、ステップ35で演算さ
れた目標操舵トルクTrを得る制御指令(モータ電流)
がモータ7に対し出力される。In step 36, a control command (motor current) for obtaining the target steering torque Tr calculated in step 35
Is output to the motor 7.
【0042】[旋回を含む自動操舵作用]自動操舵スイ
ッチ13をONにしての自動操舵モード時には、図2の
フローチャートにおいて、ステップ30→ステップ31
→ステップ32→ステップ33→ステップ34→ステッ
プ35→ステップ36へと進む流れとなり、ステップ3
6では、演算された目標操舵トルクTrを得る制御指令
(モータ電流)がモータ7に対し出力される。[Automatic Steering Action Including Turning] In the automatic steering mode in which the automatic steering switch 13 is turned on, in the flowchart of FIG.
→ Step 32 → Step 33 → Step 34 → Step 35 → Step 36
At 6, a control command (motor current) for obtaining the calculated target steering torque Tr is output to the motor 7.
【0043】よって、旋回走行でも車線の略中央を目標
ラインに固定したまま車線追従制御を行う従来システム
の場合、図6に示すように、カーブに進入すると、目標
ラインは現在の車両位置でのカーブの接線となり、車両
前方注視点においては、目標ラインは車線中央よりも外
側にずれてしまう。つまり、この時点では車両がカーブ
外側へ車線逸脱する可能性が高くなっている。したがっ
て、カーブ走行時にも直線路と同様に安定した車線追従
制御を行うためには、図6においてδで示した量だけ前
方注視点における目標ラインの位置をカーブ内側にずら
さなくてはならない。Accordingly, in the case of the conventional system in which the lane following control is performed while the approximate center of the lane is fixed to the target line even when turning, as shown in FIG. 6, when the vehicle enters a curve, the target line is set at the current vehicle position. It becomes a tangent to the curve, and the target line is shifted outward from the center of the lane at the gazing point ahead of the vehicle. That is, at this point, there is a high possibility that the vehicle will deviate from the lane to the outside of the curve. Therefore, in order to perform stable lane following control in the same manner as on a straight road even when traveling on a curve, the position of the target line at the point of gaze ahead must be shifted toward the inside of the curve by the amount indicated by δ in FIG.
【0044】これに対し、図2のステップ31におい
て、進行方向の前方道路の車線認識形状により道路曲率
ρが推定され、ステップ32において、推定された道路
曲率ρと前方注視距離Lsにより、道路曲率ρの関数で表
される目標ラインずらし量δが演算され、ステップ33
において、自車走行状態情報に基づき決められた車線中
央ラインYsと目標ラインずらし量δにより目標ライン
Yrが設定される。すなわち、図6に示すように、前方
注視点において車線中央ラインYsからカーブの内側方
向にずらし量δだけずらした横変位位置が目標ラインY
rとして設定される。On the other hand, in step 31 of FIG. 2, the road curvature ρ is estimated based on the lane recognition shape of the road ahead in the traveling direction. In step 32, the road curvature ρ is estimated based on the estimated road curvature ρ and the forward fixation distance Ls. The target line shift amount δ expressed by the function of ρ is calculated, and
In, the target line Yr is set based on the lane center line Ys determined based on the own vehicle traveling state information and the target line shift amount δ. That is, as shown in FIG. 6, the lateral displacement position shifted from the lane center line Ys toward the inside of the curve by the shift amount δ at the forward fixation point is the target line Y.
It is set as r.
【0045】このように、補正入力情報を予測可能な道
路曲率ρとしたことにより、車線追従装置において外乱
の一つとみなされ、しかも、予測できないドライバ操舵
量を補正入力情報とする従来例のように、制御が不安定
となることはなく、安定した制御により必ずカーブの道
路曲率ρに応じた適切な補正が行なわれる。As described above, by setting the correction input information to the predictable road curvature ρ, it is regarded as one of disturbances in the lane following device, and the unpredictable driver steering amount is used as the correction input information as in the conventional example. The control does not become unstable, and an appropriate correction according to the road curvature ρ of the curve is always performed by the stable control.
【0046】また、上記のように、道路曲率ρの関数で
表される目標ラインずらし量δを補正量とし、車両の前
方注視点位置における目標ラインYrをカーブの内側へ
ずらすようにしていることで、道路曲率ρが大きな急カ
ーブでも道路曲率ρが小さな緩カーブにおいても、目標
ラインYrがカーブの外側方向に向かってずれることは
なく、直線路と同様に安定に車線追従制御を行うことが
できる。As described above, the target line shift amount δ expressed by the function of the road curvature ρ is used as a correction amount, and the target line Yr at the point of gazing ahead of the vehicle is shifted inside the curve. Thus, even in a sharp curve with a large road curvature ρ or a gentle curve with a small road curvature ρ, the target line Yr does not shift toward the outside of the curve, and the lane following control can be stably performed similarly to a straight road. it can.
【0047】[第1目標操舵トルク演算部による不感帯
設定作用]図2のステップ35では、図4(ロ)に示す
目標操舵トルク特性とライン偏差dを用いて目標操舵ト
ルクTrが演算される。つまり、車両の前方注視点と目
標ラインYrとのライン偏差dが大きいほど大きな操舵
トルクを発生する目標操舵トルクTrが算出されると共
に、ライン偏差dが小さい車線中央付近においては操舵
トルクを発生させない不感帯を持って目標操舵トルクT
rが算出される。[Setting of Dead Zone by First Target Steering Torque Calculation Unit] In step 35 of FIG. 2, the target steering torque Tr is calculated using the target steering torque characteristic and the line deviation d shown in FIG. In other words, the target steering torque Tr that generates a larger steering torque as the line deviation d between the front gazing point of the vehicle and the target line Yr is larger is calculated, and the steering torque is not generated near the center of the lane where the line deviation d is smaller. Target steering torque T with dead zone
r is calculated.
【0048】よって、目標ラインにほぼ追従する走行時
には、車両の前方注視点と目標ラインとのライン偏差d
が小さくなり、この領域では不感帯の設定により操舵ト
ルクの発生がないため、不感帯領域である車線中央付近
を走行しているときにはドライバー操舵による走行ライ
ンどりの自由度を高くすることができる。Therefore, when the vehicle almost follows the target line, the line deviation d between the front gazing point of the vehicle and the target line is obtained.
In this area, no steering torque is generated due to the setting of the dead zone, so that when driving around the center of the lane, which is the dead zone, the degree of freedom of traveling along the driver's steering line can be increased.
【0049】[第2目標操舵トルク演算部による不感帯
設定作用]図2のステップ35では、図5(ロ)に示す
目標操舵トルク特性と車線幅Lとライン偏差dを用いて
目標操舵トルクTrが演算される。つまり、車両の前方
注視点と車線端との距離(L/2−d)に応じて操舵トル
クを発生する目標操舵トルクが算出されると共に、距離
(L/2−d)が車線幅Lの半分L/2に近い車線幅中央付近
においては操舵トルクを発生させない不感帯を持って目
標操舵トルクが算出される。[Operation of Setting Dead Zone by Second Target Steering Torque Calculation Unit] In step 35 of FIG. 2, the target steering torque Tr is calculated using the target steering torque characteristic, the lane width L and the line deviation d shown in FIG. Is calculated. That is, the target steering torque for generating the steering torque is calculated in accordance with the distance (L / 2-d) between the front point of sight of the vehicle and the lane edge, and the distance (L / 2-d) is calculated based on the lane width L. Near the center of the lane width close to half L / 2, the target steering torque is calculated with a dead zone where no steering torque is generated.
【0050】よって、車線幅Lが広い場合には不感帯領
域も大きくなってドライバー操舵の自由度が確保される
が、車線幅Lが狭く車線逸脱可能性が高い場合には不感
帯領域を小さくとることができる。すなわち、ドライバ
ー自由度と車線逸脱防止とをうまく両立した不感帯の設
定を行うことができる。Therefore, when the lane width L is large, the dead zone area becomes large and the degree of freedom of driver steering is ensured. However, when the lane width L is narrow and the possibility of lane departure is high, the dead zone area is reduced. Can be. That is, it is possible to set a dead zone in which the degree of freedom of the driver and the prevention of lane departure are both compatible.
【0051】[飽和領域設定作用]図2のステップ35
では、図4(ロ)に示す目標操舵トルク特性とライン偏
差dを用いて目標操舵トルクTrが演算される。また、
図2のステップ35では、図5(ロ)に示す目標操舵ト
ルク特性と車線幅Lとライン偏差dを用いて目標操舵ト
ルクTrが演算される。つまり、自車が車線の端部領域
にあるとき、飽和領域として目標操舵トルクTrが一定
トルクに保たれる。[Saturation region setting operation] Step 35 in FIG.
Then, the target steering torque Tr is calculated using the target steering torque characteristic and the line deviation d shown in FIG. Also,
In step 35 of FIG. 2, the target steering torque Tr is calculated using the target steering torque characteristic, the lane width L, and the line deviation d shown in FIG. That is, when the vehicle is in the end area of the lane, the target steering torque Tr is kept at a constant torque as the saturation area.
【0052】よって、自車が車線の端部領域にあるかど
うかにかかわらず、ライン偏差dや距離(L/2−d)に
比例して高い目標操舵トルクとされる場合に比べ操舵ト
ルクが低く抑えられることになり、ドライバーが能動的
に車線を変更しようとする場合や、車線内の障害物を回
避しようとする場合に、モータ7による補助操舵トルク
が必要以上に介入することがなく、容易に車線変更や障
害物回避を行うことができる。Therefore, irrespective of whether or not the vehicle is in the end area of the lane, the steering torque is higher than the case where the target steering torque is set to be higher in proportion to the line deviation d and the distance (L / 2−d). When the driver actively changes lanes or avoids obstacles in the lane, the auxiliary steering torque of the motor 7 does not intervene more than necessary, It is possible to easily change lanes and avoid obstacles.
【0053】次に、効果を説明する。Next, the effects will be described.
【0054】(1) 進行方向の前方道路の車線認識形状に
より道路曲率ρを推定し、推定された道路曲率ρと前方
注視距離Lsにより、道路曲率ρの関数で表される目標ラ
インずらし量δを演算し、自車走行状態情報に基づき決
められた車線中央ラインYsと目標ラインずらし量δに
より目標ラインYrを補正する構成としたため、道路曲
率ρに応じて車両の前方注視点位置における目標ライン
Yrをカーブの内側へずらすことにより、道路曲率ρが
ゼロで表される直線路のみならず道路曲率ρが大きな急
カーブでも道路曲率ρが小さな緩カーブにおいても、目
標ラインYrがカーブの外側方向に向かってずれること
はなく、安定に車線追従する車線追従装置を提供するこ
とができる。(1) The road curvature ρ is estimated based on the lane recognition shape of the road ahead in the traveling direction, and the target line shift amount δ represented by a function of the road curvature ρ is calculated based on the estimated road curvature ρ and the forward fixation distance Ls. Is calculated, and the target line Yr is corrected by the lane center line Ys and the target line shift amount δ determined based on the own vehicle traveling state information. Therefore, the target line at the point of gazing point ahead of the vehicle in accordance with the road curvature ρ. By shifting Yr to the inside of the curve, the target line Yr is directed to the outside of the curve not only on a straight road where the road curvature ρ is zero, but also on a sharp curve with a large road curvature ρ or a gentle curve with a small road curvature ρ. , And can provide a lane-following device that stably follows the lane.
【0055】(2) 車両の前方注視点と目標ラインYrと
のライン偏差dが大きいほど大きな操舵トルクを発生す
る目標操舵トルクTrを算出し、ライン偏差dが小さい
車線中央付近においては操舵トルクを発生させない不感
帯を持って目標操舵トルクTrを算出する構成としたた
め、不感帯領域である車線中央付近を走行しているとき
にはドライバー操舵による走行ラインどりの自由度を高
くすることができる。(2) Calculate a target steering torque Tr that generates a larger steering torque as the line deviation d between the vehicle's front gazing point and the target line Yr increases, and reduces the steering torque near the center of the lane where the line deviation d is small. Since the target steering torque Tr is calculated with a dead zone that is not generated, the degree of freedom in driving the driver's steering line when driving near the center of the lane, which is a dead zone, can be increased.
【0056】(3) 車両の前方注視点と車線端との距離
(L/2−d)に応じて操舵トルクを発生する目標操舵ト
ルクを算出し、距離(L/2−d)が車線幅Lの半分L/2に
近い車線幅中央付近においては操舵トルクを発生させな
い不感帯を持って目標操舵トルクを算出する構成とした
ため、車線幅Lが広い場合には不感帯領域が大きくなる
ことでドライバー操舵の自由度が確保され、車線幅Lが
狭い場合には不感帯領域が小さくなることで車線逸脱の
防止が図られるというように、ドライバー自由度と車線
逸脱防止とをうまく両立した不感帯の設定を行うことが
できる。(3) The target steering torque for generating the steering torque is calculated according to the distance (L / 2-d) between the point of sight at the front of the vehicle and the lane end, and the distance (L / 2-d) is calculated as the lane width. In the vicinity of the center of the lane width close to half of L / 2, the target steering torque is calculated with a dead zone where no steering torque is generated. When the lane width L is narrow, the dead zone is reduced so that the lane departure can be prevented, so that the dead zone is set so that the driver freedom and the lane departure prevention are both compatible. be able to.
【0057】(4) 自車が車線の端部領域にあるとき、飽
和領域として目標操舵トルクTrが一定トルクに保たれ
るため、ドライバーが能動的に車線を変更しようとする
場合や、車線内の障害物を回避しようとする場合に、モ
ータ7による補助操舵トルクが必要以上に介入すること
がなく、容易に車線変更や障害物回避を行うことができ
る。(4) When the vehicle is in the end area of the lane, the target steering torque Tr is maintained at a constant level as a saturation area. When an obstacle is to be avoided, the auxiliary steering torque by the motor 7 does not unnecessarily intervene, and the lane change and the obstacle avoidance can be easily performed.
【0058】(その他の実施の形態)実施の形態1で
は、自動操舵時に操舵トルクを付与する制御装置への適
用例を示したが、自動操舵時に操舵反力トルクを付与す
る制御装置へ適用しても良い。この場合、ドライバーの
介入度合いが大きいほど操舵反力トルクが小さくなる制
御が行われる。(Other Embodiments) In the first embodiment, an example in which the present invention is applied to a control device that applies a steering torque during automatic steering is described. However, the first embodiment is applied to a control device that applies a steering reaction torque during automatic steering. May be. In this case, control is performed such that the greater the degree of driver intervention, the smaller the steering reaction torque.
【0059】実施の形態1では、図4(ロ)及び図5
(ロ)に示すように、目標操舵トルクTrとライン偏差
d、または、目標操舵トルクTrと距離L/2−dとの関
係についてのみ示したが、目標操舵トルクTrは車速お
よび他の条件によって可変としても良い。例えば、車速
が高く、且つ、車線幅が狭い場合には、車線逸脱の可能
性が高いと判断し、車線逸脱の危険性をよりドライバー
に伝達するために、操舵トルクのゲインを上げてドライ
バーの適切操舵を促す情報量を大きくすることも考える
ことができる。In Embodiment 1, FIGS. 4B and 5
As shown in (b), only the relationship between the target steering torque Tr and the line deviation d or the relationship between the target steering torque Tr and the distance L / 2-d is shown, but the target steering torque Tr depends on the vehicle speed and other conditions. It may be variable. For example, when the vehicle speed is high and the lane width is narrow, it is determined that the possibility of lane departure is high, and the steering torque gain is increased by increasing the steering torque gain in order to transmit the risk of lane departure to the driver. It is also conceivable to increase the amount of information that prompts appropriate steering.
【0060】実施の形態1では、補正量である目標ライ
ンずらし量δの導出に近似計算を用いているが、自動操
舵コントローラの計算能力が十分であれば、近似を用い
ない式に基づいて補正量を計算しても良い。In the first embodiment, the approximate calculation is used to derive the target line shift amount δ, which is the correction amount. However, if the calculation capability of the automatic steering controller is sufficient, the correction is performed based on an expression that does not use the approximation. The amount may be calculated.
【0061】実施の形態1では、道路曲率推定手段とし
て、CCDカメラ11によって得られた画像情報を基
に、道路曲率を推定する例を示したが、道路曲率推定手
段としては、この他の手段を用いても良く、例えば、G
PS(グローバル・ポジショニング・システム)を用い
たナビゲーションシステムによって曲率を推定し、制御
に用いるようにしても良い。In the first embodiment, the example of estimating the road curvature based on the image information obtained by the CCD camera 11 has been described as the road curvature estimating means. May be used. For example, G
The curvature may be estimated by a navigation system using a PS (global positioning system) and used for control.
【図1】実施の形態1の車線追従装置が適用された自動
車用ステアリング系を示す全体システム図である。FIG. 1 is an overall system diagram showing an automobile steering system to which a lane following device according to a first embodiment is applied.
【図2】実施の形態1における自動操舵コントローラの
自動操舵制御部で行われる自動操舵制御作動の流れを示
すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a flow of an automatic steering control operation performed by an automatic steering control unit of the automatic steering controller according to the first embodiment.
【図3】実施の形態1の車線追従制御での目標ラインず
らし量δの近似計算を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an approximate calculation of a target line shift amount δ in the lane following control according to the first embodiment.
【図4】実施の形態1の車線追従制御で目標操舵トルク
を演算する第1目標操舵トルク演算手段を説明する図で
ある。FIG. 4 is a diagram illustrating first target steering torque calculating means for calculating a target steering torque by lane following control according to the first embodiment;
【図5】実施の形態1の車線追従制御で目標操舵トルク
を演算する第2目標操舵トルク演算手段を説明する図で
ある。FIG. 5 is a diagram illustrating a second target steering torque calculating unit that calculates a target steering torque in the lane following control according to the first embodiment.
【図6】従来の車線追従システムでの旋回時における目
標ラインの設定を説明する図である。FIG. 6 is a view for explaining setting of a target line at the time of turning in the conventional lane following system.
1 ステアリングホイール 2 ステアリングシャフト 3 自在継手 4 ラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス 5 サイドロッド 6 ウォームホイールギヤ 7 モータ 8 ウォームギヤ 9 電磁クラッチ 10 操舵角センサ 11 CCDカメラ 12 自動操舵コントローラ 13 自動操舵スイッチ 14 操舵トルクセンサ Reference Signs List 1 steering wheel 2 steering shaft 3 universal joint 4 rack and pinion type steering gear box 5 side rod 6 worm wheel gear 7 motor 8 worm gear 9 electromagnetic clutch 10 steering angle sensor 11 CCD camera 12 automatic steering controller 13 automatic steering switch 14 steering torque sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古性 裕之 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 島影 正康 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 毛利 宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 3D032 CC04 CC20 DA03 DA15 DA16 DA84 DA87 DA88 DA91 DC22 DC33 DC38 DC40 DD02 EA01 EB04 EB11 EB12 EC23 EC27 GG01 5H180 AA01 CC04 CC24 LL01 LL02 LL09 LL15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroyuki Antiquity Nissan Motor Co., Ltd. (2) Nissan Motor Co., Ltd. (72) Inventor Masayasu Shimakage Nissan Motor Co., Ltd. (2) Takaracho, Yokohama, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Hiroshi Mohri 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa F-term in Nissan Motor Co., Ltd. (reference) 3D032 CC04 CC20 DA03 DA15 DA16 DA84 DA87 DA88 DA91 DC22 DC33 DC38 DC40 DD02 EA01 EB04 EB11 EB12 EC23 EC27 GG01 5H180 AA01 CC04 CC24 LL01 LL02 LL09 LL15
Claims (4)
しくは操舵反力トルクを与える自動操舵アクチュエータ
と、 前方道路の車線状態を検出する車線情報検出手段と、 目標とする車両の走行車線である目標ラインが設定され
ている目標ライン設定手段と、 自動操舵時、設定された目標ラインに自車を追従させる
制御指令を前記自動操舵アクチュエータに対し出力する
自動操舵制御手段と、 を備えた車線追従装置において、 前方の道路曲率を推定する道路曲率推定手段を設け、 前方の道路曲率に応じて前記目標ライン設定手段に設定
されている目標ラインを、前方注視点においてカーブの
内側方向にずらす補正をする目標ライン補正手段を設け
たことを特徴とする車線追従装置。1. An automatic steering actuator provided in a steering force transmission system for applying a steering torque or a steering reaction torque, a lane information detecting means for detecting a lane state of a road ahead, and a traveling lane of a target vehicle. Lane following means, comprising: target line setting means on which a target line is set; and automatic steering control means for outputting, to the automatic steering actuator, a control command for causing the vehicle to follow the set target line during automatic steering. In the device, a road curvature estimating means for estimating a road curvature ahead is provided, and a correction for shifting a target line set in the target line setting means in accordance with the road curvature ahead to an inward direction of a curve at a forward fixation point is provided. A lane following device provided with target line correcting means for performing the following.
ンとの偏差量に応じて操舵トルクを発生するが、偏差量
が小さい車線幅中央付近においては操舵トルクを発生さ
せない不感帯を持つ目標操舵トルクを演算する第1目標
操舵トルク演算部を設けたことを特徴とする車線追従装
置。2. The lane following device according to claim 1, wherein the automatic steering control means generates a steering torque according to a deviation amount between a gazing point in front of the vehicle and a target line, and a lane width having a small deviation amount. A lane following device provided with a first target steering torque calculation unit that calculates a target steering torque having a dead zone where no steering torque is generated near the center.
の距離に応じて操舵トルクを発生するが、距離が車線幅
の半分に近い車線幅中央付近においては操舵トルクを発
生させない不感帯を持つ目標操舵トルクを演算する第2
目標操舵トルク演算部を設けたことを特徴とする車線追
従装置。3. The lane following device according to claim 1, wherein the automatic steering control means generates a steering torque in accordance with a distance between a gazing point in front of the vehicle and an end of the lane, but the distance is reduced to half of the lane width. Calculating a target steering torque having a dead zone in which no steering torque is generated in the vicinity of the center of the nearby lane width;
A lane following device comprising a target steering torque calculation unit.
装置において、 前記第1目標操舵トルク演算部または第2目標操舵トル
ク演算部を、自車が車線の端部領域にあるとき、目標操
舵トルクとして一定トルクを保つ飽和領域が設けられた
演算部としたことを特徴とする車線追従装置。4. The lane following device according to claim 1, wherein the first target steering torque calculating section or the second target steering torque calculating section is set to a target steering torque when the own vehicle is in an end area of the lane. A lane following device comprising a calculation unit provided with a saturation region for maintaining a constant torque as a steering torque.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11226160A JP2001048035A (en) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | Lane following device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11226160A JP2001048035A (en) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | Lane following device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001048035A true JP2001048035A (en) | 2001-02-20 |
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