JP4647201B2

JP4647201B2 - 車両の走行制御装置

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Publication number: JP4647201B2
Application number: JP2003408326A
Authority: JP
Inventors: 新也工藤
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2011-03-09
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Description

本発明は、自車両の走行路前方に存在する障害物を回避する車両の走行制御装置に関する。

近年、車両においては、ドライバの運転負荷の軽減や安全性の向上を目的として、自車両の走行路前方に存在する障害物を検出し、この障害物を回避するようにガイドする走行制御装置が開発され、実用化され始めている。

例えば、特開平７−８１６０４号公報では、外界を認識しつつ自動走行する車両において、前方の障害物を回避して車線変更し走行する場合、障害物を回避して到達する目標位置と自車両位置とを結ぶ目標経路を複数のノード列で設定し、ガイドする技術が開示されている。
特開平７−８１６０４号公報

しかしながら、上述の特許文献１の目標経路の処理では、各ノード毎に制御を行うことから演算量が多くなり遅れが発生して、スムーズな制御ができないという問題がある。この演算遅れを補正しようとすると、この補正のための演算遅れも大きく無視できないものとなってしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、演算量の増加を最小限に抑制し、滑らかに、実際の車両の挙動に基づいて効率的で安定した障害物の回避を行うことができる車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、走行環境の立体物を検出する立体物検出手段と、上記立体物検出手段で検出した立体物の中から自車両の走行の障害となる障害物を認識する障害物認識手段と、上記障害物認識手段で認識した障害物を旋回して回避するように自車両をガイドする制御手段を備えた車両の走行制御装置において、上記制御手段は、回避走行を開始する回避走行開始点と、上記障害物の位置に基づく上記障害物側方の回避走行到達点と、上記回避走行開始点と上記回避走行到達点との間に回避走行時目標点とを設定し、該回避走行時目標点と上記回避走行到達点とを目標通過位置として車両運動モデルに基づき車両運動パラメータを設定して、上記回避走行開始点から上記回避走行時目標点へ向かう自車両の旋回方向に対して、上記回避走行時目標点で自車両の旋回方向を逆方向に切り換えるように自車両のガイドを行うにあたり、自車両を上記回避走行時目標点を目標通過位置としてガイドする際には、認識の遅れにより自車両が実際の自車両位置に達した際に、上記障害物を撮像した時点の自車両位置での障害物位置が得られたものとして時間遅れ補正を行って新たな回避走行時目標点を推定して、上記障害物位置と上記自車両位置と上記新たな回避走行時目標点を上記障害物位置を基準とする座標系の位置として推定し、上記新たな回避走行時目標点を目標通過位置とすることを特徴としている。

本発明による車両の走行制御装置は、演算量の増加を最小限に抑制し、滑らかに、実際の車両の挙動に基づいて効率的で安定した障害物の回避を行うことが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図８は本発明の実施の形態を示し、図１は車両の走行制御装置の全体を示す概略説明図、図２は回避走行制御プログラムのフローチャート、図３は図２から続くフローチャート、図４は図３から続くフローチャート、図５は図４から続くフローチャート、図６は回避方向判定処理ルーチンのフローチャート、図７は認識遅れの補正の説明図、図８は回避走行制御の各場合ごとの説明図である。

図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）を示し、この自車両１には、走行制御装置２が搭載されている。この走行制御装置２は、後述する制御手段としての制御装置３に、立体物検出手段及び障害物認識手段としての機能を有する環境認識部５と、同じく立体物検出手段であって自車両１の両側の後方から接近する障害物を検出するレーザレーダ処理装置６が接続されている。環境認識部５は、ステレオカメラ４で撮像した画像を基に前方の道路環境を認識して道路の白線情報や障害物情報を制御装置３に入力する。

また、制御装置３には、車速センサ７、ハンドル角センサ８、ヨーレートセンサ９等のセンサ類が接続され、更に、回避走行制御のＯＮ−ＯＦＦを行うスイッチ１０、図示しないブレーキペダルスイッチ、アクセルペダルスイッチ等のスイッチ類が接続されている。

そして、制御装置３は、これらの入力信号を基に、後述する回避走行制御プログラムに従って、障害物を認識したときは、自車両１の位置と障害物位置に基づいて走行経路を演算し、操舵アクチュエータである電動パワーステアリング制御装置１１に信号を出力し、自動操舵により回避制御を達成させ、自車両１をガイドするように構成されている。

また、制御装置３は、前方の様子、障害物の位置、回避走行制御の作動状態等を、例えばダッシュボード上に設けられた液晶ディスプレイ１２に表示する。更に、制御装置３は、前方に衝突可能性のある障害物があることの報知や回避走行制御の作動状態を説明する音声をスピーカ１３から発生してドライバに報知する。

上述のステレオカメラ４は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラで構成され、これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、環境認識部５に入力する。

環境認識部５における、ステレオカメラ４からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ４のＣＣＤカメラで撮像した自車両の進入方向の環境の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成する。そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両、歩行者等の立体物データを抽出する。こうして抽出された白線データ、側壁データ、立体物データは、それぞれのデータ毎に異なったナンバーが割り当てられる。また、立体物データに関しては、自車両１からの距離の相対的な変化量と自車両１の車速の関係から、自車両１に向かって移動する逆方向移動物（特に、対向車）と、停止している停止物と、自車両と略同方向に移動する順方向移動物の３種類に分類される。この立体物の中から、自車両１の予想進行路（現在の自車両１の位置を基準に前方に所定に設定する領域）上に存在し、最も自車両１に近い立体物について、自車両１から障害物までの距離、相対速度、道路上の位置が障害物情報として制御装置３に出力される。

一方、レーザレーダ処理装置６は、公知のものであり、レーザビームの投射・受光と左右方向への走査機能を有する、レーザヘッドを備えたレーザ投光ユニットと、このレーザ投光ユニットからの信号を入力して自車両１の両側後方からの障害物の接近を検出し制御装置３に出力する信号処理部とから構成されている。

次に、図２乃至図５のフローチャートにより、制御装置３により実行される回避走行制御プログラムを詳述する。この回避走行制御は、スイッチ１０がＯＮされているときに実行されるもので、スイッチ１０がＯＦＦされているときには実行されない。また、制御中にスイッチ１０がＯＦＦされたり、ブレーキペダルスイッチやアクセルペダルスイッチがＯＮ（ブレーキペダルが踏み込まれたり、或いは、アクセルペダルが踏み込まれる）されると制御が途中でリセットされる。

まず、ステップ（以下「Ｓ」と略称）１０１では、環境認識部５からの障害物情報を基に衝突可能性のある障害物が有るか否か判定し、衝突可能性のある障害物が存在しない場合には、プログラムを抜け、存在する場合にはＳ１０２に進む。尚、この衝突可能性のある障害物とは、自車両１と障害物までの距離、及び自車両１と障害物との相対速度により判定され、例えば、自車両速度が５０km/hの時には、５０ｍより手前に停止する障害物があるとき、その障害物は衝突の可能性があると判断され、自車両速度が８０km/hの時には、８０ｍより手前に停止する障害物があるとき、その障害物は衝突の可能性があると判断される。

Ｓ１０２では、後述する回避方向判定処理ルーチンに従って、障害物を回避する方向（障害物の右側面方向に回避するのか、或いは、左側面方向に回避するのか）、或いは、回避制御を停止するのかを判定する。

その後、Ｓ１０３に進み、Ｓ１０２の回避方向判定処理の結果、回避制御停止と判断されたか否か判定し、回避制御停止と判断されている場合には、プログラムを抜け、回避制御停止と判断されていなのであればＳ１０４に進んで、液晶ディスプレイ１２、及び、スピーカ１３から、前方に回避すべき障害物があり、これから回避走行に移行することを警報する。

次に、Ｓ１０５に進み、障害物を回避する側の後端部位置、すなわち、Ｐ0（Ｐ0s，Ｐ0t）点を、環境認識部５からの障害物位置情報から取得する（図８（ａ）参照：尚、以後図８では障害物の右側に回避方向を設定した例で示す）。また、Ｐ0点の座標の添字「ｓ」、「ｔ」は、それぞれ回避走行制御を開始する時点での座標系、すなわち、この時点において、ステレオカメラ４の略中央を原点（回避走行開始点）とし、自車両１の前後方向をＴ軸、車幅方向をＳ軸とする絶対座標系の座標であることを示す（以降他の点においても同様）。

そして、Ｐ0（Ｐ0s，Ｐ0t）点の取得の後、このＰ0（Ｐ0s，Ｐ0t）点に対する時間遅れ補正を実施する。この遅れ補正は、車速センサ７からの車速ｖ、及び、ヨーレートセンサ９からのヨーレート（ｄθ／ｄｔ）から、障害物位置の時間遅れ分（実際の障害物位置がステレオカメラ４を通じて撮影され環境認識部５で画像処理されて制御装置３に出力されるまでの伝送・計算の遅れ分）の実際の走行軌跡を推定し、自車両１位置からの障害物位置を改めて推定・算出するものである。

この補正は、障害物を撮像した時点の自車両１位置から自車両１の実際の位置までの走行軌跡を、実際の自車両１位置に達した時点で検出されたセンサ値で定速、定常円旋回したものと仮定することで行う。具体的には、図７に示すように、障害物を撮像した時点の自車両１位置から、実際の位置まで定常円旋回したものとし、認識の遅れにより自車両１が実際の自車両１位置に達した際に、障害物を撮像した時点の自車両１位置での障害物位置が得られたものとして時間遅れ補正を行う。

まず、遅れ分の自車両１のヨー角変化分θdを以下の（１）式で算出する。
θd＝（ｄθ／ｄｔ）・ｔd …（１）
ここで、ｔdは認識遅れ時間（sec）であり、例えば、０．２〜０．３程度に設定される。

次に、自車両１の横加速度（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）（m/sec^２）を以下の（２）式で算出する。（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）＝（ｄθ／ｄｔ）・ｖ …（２）

次いで、時間遅れ分の横位置変化分ｘd（ｍ）を以下の（３）式で算出する。
ｘd＝∬（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）ｄｔ^２＝（１／２）・（ｄ^２ｘ／ｄｔ^２）・ｔd^２
…（３）

次に、時間遅れ分の縦位置変化分ｚd（ｍ）を以下の（４）式で近似し算出する。
ｚd＝ｖ・ｔd …（４）

次いで、時間遅れ補償後の立体物位置Ｘnewを以下の幾何学的座標変換式、（５）式により算出する。
Ｘnew＝（Ｘold−ｘd）・cosθd＋（ｚd−Ｚold）・sinθd …（５）
ここで、Ｘoldは補償前の立体物位置（座標値）、Ｚoldは補償前の立体物位置（座標値）である。

次に、遅れ補償後の立体物位置Ｚnewを以下の幾何学的座標変換式、（６）式により算出する。
Ｚnew＝（Ｘold−ｘd）・sinθd＋（Ｚold−ｚd）・cosθd …（６）

すなわち、上述の（５）、（６）式にＰ0（Ｐ0s，Ｐ0t）点のＰ0sをＸold、Ｐ0tをＺoldとして代入し、新たなＰ0s，Ｐ0tを算出するのである。

上述のＳ１０５の後はＳ１０６に進み、障害物から側方へ所定距離Ｆを有するＰ1（Ｐ1s，Ｐ1t）点、目標通過位置として回避走行時目標点Ｐ2（Ｐ2s，Ｐ2t）点を算出する。Ｐ2点は、Ｐ1点と回避走行開始点との中央に設定する。すなわち、Ｐ1点、Ｐ2点の座標は、以下の（７），（８），（９）、（１０）式で算出する。
Ｐ1s＝Ｐ0s＋Ｆ …（７）
ここで、Ｆは定数（例えば、２ｍ）。

Ｐ1t＝Ｐ0t …（８）
Ｐ2s＝（Ｐ0s＋Ｆ）／２ …（９）
Ｐ2t＝Ｐ0t／２ …（１０）

次いで、Ｓ１０７に進み、Ｐ2点までの通過軌跡を円弧と仮定し、半径ｒ2を以下の（１１）式で算出する。尚、（−）の符号は、左転舵における半径（絶対値）を示す。
ｒ2＝（Ｐ2s^２＋Ｐ2t^２）／（２・Ｐ2s） …（１１）

また、目標ヨーレートω2を、以下の（１２）式で算出する。
ω2＝ｖ／ｒ2 …（１２）

更に、目標実舵角ｄ2を、以下の車両の一次遅れ運動モデルによる（１３）式で算出する。
ｄ2＝（１／Ｇ0）・ω2＋（１／Ｇ0）・Ｔr・（ｄω2／ｄｔ） …（１３）
ここで、Ｇ0は、定常ヨーレートゲインで、以下の（１４）式で与えられる。
Ｇ0＝（１／（１＋ｓf・ｖ^２））・（ｖ／Ｌ） …（１４）
ｓfはスタビリティファクタ、Ｌはホイールベースである。

また、Ｔrは、時定数であり、以下の（１５）式で与えられる。
Ｔr＝（ｍ・ｌf・ｖ）／（２・Ｌ・ｋre） …（１５）
ここで、ｍは車両質量、ｌfはフロント車輪軸−重心間距離、ｋreはリアコーナリングパワーである。

次いで、Ｓ１０８に進み、電動パワーステアリング制御装置１１に対して信号を出力し、ハンドル角センサ８からの出力信号をフィードバック値として用いて、周知のＰＩＤ制御等により、Ｓ１０７で算出した目標実舵角ｄ2を実現させ、自車両１をガイドする。

その後、Ｓ１０９に進み、障害物の回避する側の後端部位置、すなわち、Ｐ3（Ｐ3x，Ｐ3z）点を、環境認識部５からの障害物位置情報から取得する（図８（ｂ）参照）。また、Ｐ3点の座標の添字「ｘ」、「ｚ」は、Ｓ１０５で説明したＳ−Ｔ軸の絶対座標とは異なり、ステレオカメラ４の略中央を原点とし、自車両１の前後方向をＺ軸、車幅方向をＸ軸とする車両を基準とする座標系の座標であることを示す（以降他の点においても同様）。

そして、Ｐ3（Ｐ3x，Ｐ3z）点の取得の後、この時間遅れ補正を実施する。この遅れ補正は、Ｓ１０５で説明したように、車速センサ７からの車速ｖ、及び、ヨーレートセンサ９からのヨーレート（ｄθ／ｄｔ）から、障害物位置の時間遅れ分（実際の障害物位置がステレオカメラ４を通じて撮影され環境認識部５で画像処理されて制御装置３に出力されるまでの伝送・計算の遅れ分）の実際の走行軌跡を推定し、自車両１位置からの障害物位置を改めて推定・算出するものである。すなわち、前述の（５）、（６）式にＰ3（Ｐ3x，Ｐ3z）点のＰ3xをＸold、Ｐ3zをＺoldとして代入し、新たなＰ3x，Ｐ3zを算出する。

次いで、Ｓ１１０に進み、Ｓ−Ｔ軸の絶対座標を基準とした自車両１のヨー角θを、ヨーレートセンサ９からのヨーレート（ｄθ／ｄｔ）を積分することにより推定する。

次いで、Ｓ１１１に進み、Ｓ１０９で求めたＰ3（Ｐ3x，Ｐ3z）点とＳ１１０で推定した自車両１のヨー角θからＳ−Ｔ軸の絶対座標上の自車両１位置Ｐ4（Ｐ4s，Ｐ4t）を以下の（１６），（１７）式で算出する。
Ｐ4s＝Ｐ0s−Ｐ3x・cosθ−Ｐ3z・sinθ …（１６）
Ｐ4t＝Ｐ0t＋Ｐ3x・sinθ−Ｐ3z・cosθ …（１７）

次に、Ｓ１１２に進み、目標通過位置として新たな回避走行時目標点Ｐ5（Ｐ5x，Ｐ5z）点を算出する。Ｐ5点の座標は、以下の（１８），（１９）式で算出する。尚、このＰ5点は、Ｐ2点に対応する点である。
Ｐ5x＝（Ｐ2s−Ｐ4s）・cosθ＋（Ｐ4t−Ｐ2t）・sinθ …（１８）
Ｐ5z＝（Ｐ2s−Ｐ4s）・sinθ＋（Ｐ2t−Ｐ4t）・cosθ …（１９）

次いで、Ｓ１１３に進み、Ｐ5点の座標値Ｐ5xと予め設定しておいた値Ｃx（例えば、０．２ｍ、或いは、０．５ｍ）の絶対値とを比較する。この比較の結果、Ｐ5x≦｜Ｃx｜であれば、Ｓ１１４に進み、目標実舵角ｄ5を０に設定し、Ｓ１１６へと進む。すなわち、これは、目標位置が非常に接近した際に、車両正面と目標位置が僅かなズレであるのにもかかわらず、大きな目標実舵角ｄ5が算出されて障害物との接触の可能性が生じることを有効に防止するためである。

逆に、Ｓ１１３の比較の結果、Ｐ5x＞｜Ｃx｜であれば、Ｓ１１５に進み、前述のＳ１０７で説明した各式を用い、Ｐ5点を目標とし、半径ｒ5、目標ヨーレートω5、目標実舵角ｄ5を算出する。すなわち、
ｒ5＝（Ｐ5x^２＋Ｐ5z^２）／（２・Ｐ5z） …（２０）
ω5＝ｖ／ｒ5 …（２１）
ｄ5＝（１／Ｇ0）・ω5＋（１／Ｇ0）・Ｔr・（ｄω5／ｄｔ） …（２２）

Ｓ１１４、或いは、Ｓ１１５の処理を終了してＳ１１６に進むと、電動パワーステアリング制御装置１１に対して信号を出力し、ハンドル角センサ８からの出力信号をフィードバック値として用いて、周知のＰＩＤ制御等により、Ｓ１１４、或いは、Ｓ１１５で算出した目標実舵角ｄ5を実現させ、自車両１をガイドする。

次いで、Ｓ１１７に進み、自車両１がＰ5点を通過したか否か判定し、通過していない場合はＳ１０９からの処理を繰り返し、通過した場合には、Ｓ１１８に進む。

Ｓ１１８では障害物の前端部（側壁）が認識されたか否か判定し、認識されている場合にはＳ１２７へとジャンプし、認識されていない場合はＳ１１９へと進む。

Ｓ１１８の判定の結果、障害物の前端部（側壁）が認識されておらず、Ｓ１１９に進むと、障害物の後端部が認識されているか否か判定する。この判定の結果、障害物の後端部が認識されていないのであれば、そのままプログラムを抜け、障害物の後端部が認識されているのであればＳ１２０に進む。

Ｓ１２０に進むと、障害物の回避する側の後端部位置、すなわち、Ｐ6（Ｐ6x，Ｐ6z）点を、環境認識部５からの障害物位置情報から取得する（図８（ｃ）参照）。

そして、Ｐ6（Ｐ6x，Ｐ6z）点の取得の後、この時間遅れ補正を実施する。この遅れ補正は、Ｓ１０５で説明したように、車速センサ７からの車速ｖ、及び、ヨーレートセンサ９からのヨーレート（ｄθ／ｄｔ）から、障害物位置の時間遅れ分（実際の障害物位置がステレオカメラ４を通じて撮影され環境認識部５で画像処理されて制御装置３に出力されるまでの伝送・計算の遅れ分）の実際の走行軌跡を推定し、自車両１位置からの障害物位置を改めて推定・算出するものである。すなわち、前述の（５）、（６）式にＰ6（Ｐ6x，Ｐ6z）点のＰ6xをＸold、Ｐ6zをＺoldとして代入し、新たなＰ6x，Ｐ6zを算出する。

次いで、Ｓ１２１に進み、自車両１のヨー角θを、ヨーレートセンサ９からのヨーレート（ｄθ／ｄｔ）を積分することにより推定する。

次いで、Ｓ１２２に進み、Ｓ１２０で求めたＰ6（Ｐ6x，Ｐ6z）点とＳ１２１で推定した自車両１のヨー角θから、以下の（２３），（２４）式で目標通過位置として回避走行到達点Ｐ7（Ｐ7x，Ｐ7z）点を算出する。尚、このＰ7点は、Ｐ1点に対応する点である。

Ｐ7x＝Ｆ・cosθ＋Ｐ6x …（２３）
Ｐ7z＝Ｆ・sinθ＋Ｐ6z …（２４）

次いで、Ｓ１２３に進み、Ｐ7点の座標値Ｐ7xと予め設定しておいた値Ｃx（例えば、０．２ｍ、或いは、０．５ｍ）の絶対値とを比較する。この比較の結果、Ｐ7x≦｜Ｃx｜であれば、Ｓ１２４に進み、目標実舵角ｄ7を０に設定し、Ｓ１２６へと進む。すなわち、これも前述のＳ１１３、Ｓ１１４と同様、目標位置が非常に接近した際に、車両正面と目標位置が僅かなズレであるのにもかかわらず、大きな目標実舵角ｄ7が算出されて障害物との接触の可能性が生じることを有効に防止するためである。

逆に、Ｓ１２３の比較の結果、Ｐ7x＞｜Ｃx｜であれば、Ｓ１２５に進み、前述のＳ１０７で説明した各式を用い、Ｐ7点を目標とし、半径ｒ7、目標ヨーレートω7、目標実舵角ｄ7を算出する。すなわち、
ｒ7＝（Ｐ7x^２＋Ｐ7z^２）／（２・Ｐ7z） …（２５）
ω7＝ｖ／ｒ7 …（２６）
ｄ7＝（１／Ｇ0）・ω7＋（１／Ｇ0）・Ｔr・（ｄω7／ｄｔ） …（２７）

Ｓ１２４、或いは、Ｓ１２５の処理を終了してＳ１２６に進むと、電動パワーステアリング制御装置１１に対して信号を出力し、ハンドル角センサ８からの出力信号をフィードバック値として用いて、周知のＰＩＤ制御等により、Ｓ１２４、或いは、Ｓ１２５で算出した目標実舵角ｄ7を実現させ、自車両１をガイドする。そして、Ｓ１１８へと戻る。

このように、Ｓ１０７とＳ１１６で回避走行時目標点Ｐ2点、或いはＰ5点を目標通過位置として自車両１の旋回方向を障害物から遠のく方向に設定して自車両１のガイドを行い、Ｐ2点、或いはＰ5点を通過した際には、Ｓ１２６で自車両１の操舵方向を逆方向に切り換えて自車両１をガイドする。すなわち、Ｐ2点、或いはＰ5点は、回避走行開始点からＰ2点或いはＰ5点へ向かう自車両１の旋回方向に対して、自車両１の旋回方向を逆方向へ切り換える点である。

一方、Ｓ１１８で、障害物の前端部（側壁）が認識されてＳ１２７へと進むと、障害物の回避する側の前端部位置、すなわち、Ｐ8（Ｐ8x，Ｐ8z）点を、環境認識部５からの障害物位置情報から取得する（図８（ｄ）参照）。

そして、Ｐ8（Ｐ8x，Ｐ8z）点の取得の後、この時間遅れ補正を実施する。この遅れ補正は、Ｓ１０５で説明したように、車速センサ７からの車速ｖ、及び、ヨーレートセンサ９からのヨーレート（ｄθ／ｄｔ）から、障害物位置の時間遅れ分（実際の障害物位置がステレオカメラ４を通じて撮影され環境認識部５で画像処理されて制御装置３に出力されるまでの伝送・計算の遅れ分）の実際の走行軌跡を推定し、自車両１位置からの障害物位置を改めて推定・算出するものである。すなわち、前述の（５）、（６）式にＰ8（Ｐ8x，Ｐ8z）点のＰ8xをＸold、Ｐ8zをＺoldとして代入し、新たなＰ8x，Ｐ8zを算出する。

次いで、Ｓ１２８に進み、目標通過位置として回避最終目標点Ｐ9（Ｐ9x，Ｐ9z）点を算出する。Ｐ9点の座標は、以下の（２８），（２９）式で算出する。
Ｐ9x＝Ｐ8x＋Ｆ …（２８）
Ｐ9z＝Ｐ8z …（２９）

次いで、Ｓ１２９に進み、Ｐ9点の座標値Ｐ9xと予め設定しておいた値Ｃx（例えば、０．２ｍ、或いは、０．５ｍ）の絶対値とを比較する。この比較の結果、Ｐ9x≦｜Ｃx｜であれば、Ｓ１３０に進み、目標実舵角ｄ9を０に設定し、Ｓ１３２へと進む。すなわち、これも前述のＳ１１３、Ｓ１１４と同様、目標位置が非常に接近した際に、車両正面と目標位置が僅かなズレであるのにもかかわらず、大きな目標実舵角ｄ9が算出されて障害物との接触の可能性が生じることを有効に防止するためである。

逆に、Ｓ１２９の比較の結果、Ｐ9x＞｜Ｃx｜であれば、Ｓ１３１に進み、前述のＳ１０７で説明した各式を用い、Ｐ9点を目標とし、半径ｒ9、目標ヨーレートω9、目標実舵角ｄ9を算出する。すなわち、
ｒ9＝（Ｐ9x^２＋Ｐ9z^２）／（２・Ｐ9z） …（３０）
ω9＝ｖ／ｒ9 …（３１）
ｄ9＝（１／Ｇ0）・ω9＋（１／Ｇ0）・Ｔr・（ｄω9／ｄｔ） …（３２）

Ｓ１３０、或いは、Ｓ１３１の処理を終了してＳ１３２に進むと、電動パワーステアリング制御装置１１に対して信号を出力し、ハンドル角センサ８からの出力信号をフィードバック値として用いて、周知のＰＩＤ制御等により、Ｓ１３０、或いは、Ｓ１３１で算出した目標実舵角ｄ9を実現させ、自車両１をガイドする。

その後、Ｓ１３３に進み、再び、障害物の前端部（側壁）が認識されたか否か判定し、認識されているのであれば、Ｓ１２７からの処理を繰り返し、認識されていないのであればそのままプログラムを抜ける。

このように本発明の実施の形態では、Ｐ7点が回避走行到達点、Ｐ2，Ｐ5点が回避走行時目標点、Ｐ9点が回避最終目標点となっている。

次に、図６は、前述のＳ１０２で実行される回避方向判定処理ルーチンのフローチャートを示す。まず、Ｓ２０１では、回避対象とする障害物の両側に他の障害物が有るか否かを判定する。この結果、障害物が有る場合はＳ２０２〜Ｓ２０７の処理を実行し、障害物が無い場合はＳ２０８〜Ｓ２１５の処理を実行する。

Ｓ２０１の判定の結果、回避対象とする障害物の両側に他の障害物が有ると判断されてＳ２０２に進むと、回避対象とする障害物以外の他の障害物が両方歩行者か否か判定される。この判定の結果、両方に歩行者が存在すると判定した場合は、Ｓ２０３に進み、回避制御の停止を決定してルーチンを抜ける。逆に両方に歩行者が存在しないと判定した場合は、Ｓ２０４に進む、
Ｓ２０４では、回避対象とする障害物の他の障害物の片方が歩行者か否か判定する。この判定の結果、片方が歩行者であると判定した場合は、Ｓ２０５に進み、歩行者の存在する側とは逆方向へ回避経路を設定してルーチンを抜ける。

また、Ｓ２０４の判定の結果、片方が歩行者でないと判定した場合は、Ｓ２０６に進み、どちらかに回避スペースがあるか判定する。このＳ２０６の判定の結果、どちらにも回避スペースがないと判定した場合、Ｓ２０３に進み、回避制御の停止を決定してルーチンを抜ける。逆に、どちらかに回避スペースがあればＳ２０７に進み、回避対象障害物と他の障害物との間の障害物間距離が広い方に回避することを決定し、ルーチンを抜ける。

一方、Ｓ２０１で回避対象とする障害物の両側に他の障害物が無いと判定してＳ２０８に進むと、回避対象とする障害物の片側にのみ他の障害物が有るか否か判定される。

このＳ２０８の判定の結果、回避対象とする障害物の片側にのみ他の障害物が有ると判定した場合は、Ｓ２０９に進み、他の障害物のない方に回避を決定してルーチンを抜ける。

逆に、Ｓ２０８の判定の結果、回避対象とする障害物の片側にも他の障害物がないと判定した場合は、Ｓ２１０に進み、回避対象とする障害物の片側に、対向車が接近しているか否か判定する。

Ｓ２１０の判定の結果、対向車が接近していると判定した場合には、Ｓ２１１に進み、対向車のない方へ回避を決定してルーチンを抜ける。

逆に、Ｓ２１０の判定の結果、対向車の接近はないと判定した場合は、Ｓ２１２に進み、自車両１の左右の両側後方から障害物が接近しているか否か判定する。この判定の結果、自車両１の左右の両側後方から障害物が接近していると判定された場合は、Ｓ２０３に進み、回避制御の停止を決定してルーチンを抜ける。また、自車両１の左右の両側後方から障害物が接近していないと判定された場合は、Ｓ２１３へと進む。

Ｓ２１３では、自車両１の左右のどちらか後方から障害物が接近しているか否かを判定する。この判定の結果、自車両１の左右のどちらか後方から障害物が接近していると判定された場合は、Ｓ２１４に進み、障害物のない方へ回避を決定して、ルーチンを抜ける。

また、自車両１の左右後方のどちらからも障害物が接近していないと判定された場合は、Ｓ２１５に進み、障害物端点の自車両１の横方向距離が近い方向へ回避を決定して、ルーチンを抜ける
このように本発明の実施の形態によれば、目標通過位置としては、回避対象とする障害物の回避走行到達点Ｐ7点、回避走行時目標点Ｐ2，Ｐ5、回避最終目標点Ｐ9のみであり、これらの目標通過位置を目標に、車両運動モデルに従って求めた車両運動パラメータである目標実舵角を基にガイドを行うようになっているため、演算量の増加を最小限に抑制し、滑らかに、実際の車両の挙動に基づいて効率的で安定した障害物の回避を行うことが可能となっている。

次に、回避走行時目標点Ｐ5を目標通過位置とするときの回避走行に関して、障害物が移動する立体物である場合について説明する。
上述の実施形態で説明したように、回避走行時目標点Ｐ5を目標通過位置として回避走行をする際に行われる自車両１位置の推定は、回避走行開始時を基準に得た障害物の位置と、回避走行時に得られる障害物位置情報と、ヨーレートセンサ９からのヨーレート（ｄθ／ｄｔ）を積分して算出した自車両１のヨー角とにより、絶対座標系における自車両１の位置を算出することで行われる。ここで、障害物が移動する場合、制御装置３は、障害物が移動していると認識せずに、絶対座標系での障害物の位置座標と回避走行時に得た障害物の位置座標が一致すると認識する。このため、自車両１の位置は、障害物との位置関係を保った状態で絶対座標系の位置として推定される。従って、障害物の位置及び自車両１位置は、障害物の移動量だけ実際の位置とは異なる位置に推定される。そして、目標通過位置となる回避走行時目標点Ｐ5を、推定された自車両１位置と、自車両１位置の推定に用いた障害物位置情報と、算出したヨー角とにより設定することにより、回避走行時目標点Ｐ5は、絶対座標系でみた場合、推定された自車両１位置と同様に障害物の移動量だけ異なる位置に設定されるため、制御装置３は、回避走行時目標点Ｐ5を目標通過位置として自車両１のガイドを行うことができる。障害物が移動する立体物であっても、障害物の移動量等を検出して実際の障害物位置或いは実際の自車両１位置を算出する必要はない。このように、障害物が移動する立体物であっても、自車両１に対する回避走行時目標点Ｐ5の位置が、回避走行時に得た障害物位置情報に応じて適宜設定され、自車両１をガイドすることができる。

また、回避走行到達点或いは回避最終目標点を目標通過位置として回避走行をする際にも、回避走行時に得た障害物位置情報に応じて目標通過位置を適宜設定するため、障害物が移動する立体物であっても自車両１をガイドすることができる。

尚、本発明の実施の形態では、自車両１の両側後方からの障害物の接近を検出するのに、レーザレーダ処理装置６を用いるようにしているが、これに限ることなく、例えば、後方に向けて取り付けたＣＣＤカメラや、インフラから得られる情報により検出するようにしても良い。

また、本発明の実施の形態では、一対のステレオカメラ４の中央を座標系の中心に設定し、各演算を行っているが、自車両１の重心位置との間の位置偏差も考慮して、重心位置から一対のステレオカメラ４の中央までの距離を各座標値に加算して演算するようにすれば、より精度の良い制御値を得ることが可能となる。

更に、障害物の認識状態から非認識状態への移行や、非認識状態から認識状態への移行は、得られる画像の数フレーム（例えば、３フレーム）間の連続をもって判定するようにすれば、確実な状態の移行が行える。

車両の走行制御装置の全体を示す概略説明図回避走行制御プログラムのフローチャート図２から続くフローチャート図３から続くフローチャート図４から続くフローチャート回避方向判定処理ルーチンのフローチャート認識遅れの補正の説明図回避走行制御の各場合ごとの説明図

符号の説明

１自車両
２走行制御装置
３制御装置（制御手段）
４ステレオカメラ
５環境認識部（立体物検出手段、障害物認識手段）
６レーザレーダ処理装置（立体物検出手段）
７車速センサ
８ハンドル角センサ
９ヨーレートセンサ
１０スイッチ
１１電動パワーステアリング制御装置
１２液晶ディスプレイ
１３スピーカ
代理人弁理士伊藤進

Claims

走行環境の立体物を検出する立体物検出手段と、
上記立体物検出手段で検出した立体物の中から自車両の走行の障害となる障害物を認識する障害物認識手段と、
上記障害物認識手段で認識した障害物を旋回して回避するように自車両をガイドする制御手段を備えた車両の走行制御装置において、
上記制御手段は、回避走行を開始する回避走行開始点と、上記障害物の位置に基づく上記障害物側方の回避走行到達点と、上記回避走行開始点と上記回避走行到達点との間に回避走行時目標点とを設定し、該回避走行時目標点と上記回避走行到達点とを目標通過位置として車両運動モデルに基づき車両運動パラメータを設定して、上記回避走行開始点から上記回避走行時目標点へ向かう自車両の旋回方向に対して、上記回避走行時目標点で自車両の旋回方向を逆方向に切り換えるように自車両のガイドを行うにあたり、自車両を上記回避走行時目標点を目標通過位置としてガイドする際には、認識の遅れにより自車両が実際の自車両位置に達した際に、上記障害物を撮像した時点の自車両位置での障害物位置が得られたものとして時間遅れ補正を行って新たな回避走行時目標点を推定して、上記障害物位置と上記自車両位置と上記新たな回避走行時目標点を上記障害物位置を基準とする座標系の位置として推定し、上記新たな回避走行時目標点を目標通過位置とすることを特徴とする車両の走行制御装置。
上記制御手段は、上記目標通過位置に自車両をガイドし、上記障害物に対する回避を行う回避最終目標点を上記障害物の回避する側の前端部位置から側方へ所定距離を有する位置に設定し、該回避最終目標点を目標通過位置として車両運動モデルに基づき車両運動パラメータを設定して自車両のガイドを行うことを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。
上記回避走行到達点は、自車両をガイドする際に得られる上記障害物認識手段からの上記障害物の位置情報と自車両運動状態に基づき設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の走行制御装置。
上記制御手段は、上記目標通過位置と自車両との横偏差が予め設定しておいた値を超えない場合は、上記障害物を回避するためのステアリング舵角を略ゼロに設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
上記立体物検出手段で、上記障害物の両側に歩行者が存在することを検出した場合には、上記制御手段は、自車両のガイドをキャンセルすることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
上記立体物検出手段で、上記障害物の片側に歩行者が存在することを検出した場合には、上記制御手段は、上記歩行者の存在しない側に自車両をガイドすることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
上記立体物検出手段で、上記障害物のどちらかに対向車を検出した場合には、上記制御手段は、上記対向車の存在しない側に自車両をガイドすることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
上記立体物検出手段で、自車両の両側後方から上記障害物とは異なる他の障害物が接近する場合には、上記制御手段は、自車両のガイドをキャンセルすることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
上記立体物検出手段で、自車両の片側後方から上記障害物とは異なる他の障害物が接近する場合には、上記制御手段は、上記他の障害物が接近しない側に自車両をガイドすることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。