JP7003630B2 - 操舵制御装置及び操舵制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、操舵制御装置及び操舵制御方法に関する。

従来、車両の走行位置と、車両が走行する車線の中心位置との横ずれ量に基づいて車両が車線の中心位置を走行するように操舵を制御することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００６－２６４６２３号公報

ところで、車両が車線を走行する場合には、横ずれが発生していない時間よりも、横ずれが発生している時間のほうが多い。このため、横ずれ量が微小である場合においても横ずれ量に基づいて操舵制御を行うと、操舵制御の量が絶え間なく変化する。これにより、操舵制御が不自然な動作であるように運転者が感じたり、車両の挙動が不安定になったりするという問題が発生する。

そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、適切に操舵制御を行うことができる操舵制御装置及び操舵制御方法を提供することを目的とする。

本開示の第１の態様に係る操舵制御装置は、車両の中心から前記車両の前方に延びる直線上の点である前方注視点と、前記車両が走行している車線の中央を示す中央線との距離を算出する距離算出部と、前記車両の操舵角を検出する操舵角検出部と、前記距離が所定距離よりも大きい場合に、前記車線と、前記車両の前方に延びる直線とがなす角度に基づいて、前記車両の操舵補助を行う操舵補助部に操舵補助を行わせ、前記距離が前記所定距離以下の場合に、前記操舵角を固定するように前記操舵補助部に操舵補助を行わせる操舵制御部と、を備える。

前記操舵制御部は、前記距離が所定距離以下の場合において、前記操舵角が第１角度よりも大きいときには、前記操舵角を固定するように前記操舵補助部に操舵補助を行わせ、前記操舵角が前記第１角度以内のときには、前記操舵補助部に操舵補助を行わせないように制御してもよい。

前記車両の旋回によって前記車両に発生する角速度を検出する角速度検出部をさらに備え、前記操舵制御部は、検出された前記角速度に基づいて前記車両の進行方向を特定し、前記距離が所定距離以下である場合において、前記車両のヨー角が第２角度以上であり、かつ、当該進行方向を示す直線と前記車線とがなす角度が前記第１角度よりも小さい第３角度以内のときには、前記操舵角を固定するように前記操舵補助部に操舵補助を行わせてもよい。

本開示の第２の態様に係る操舵制御方法は、コンピュータが実行する、車両の中心から前記車両の前方に延びる直線上の点である前方注視点と、前記車両が走行している車線の中央を示す中央線との距離を算出するステップと、前記車両の操舵角を検出するステップと、前記距離が所定距離よりも大きい場合に、前記車線と、前記車両の前方に延びる直線とがなす角度に基づいて前記車両の操舵補助を行う操舵補助部に操舵補助を行わせ、前記距離が所定距離以下の場合に、前記操舵角を固定するように前記操舵補助部に操舵補助を行わせるステップと、を備える。

本開示によれば、適切に操舵制御を行うことができるという効果を奏する。

本実施形態に係る操舵制御装置の概要を説明するための図である。 本実施形態に係る操舵制御装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る操舵制御装置における処理の流れを示すフローチャートである。

［操舵制御装置１０の概要］
図１は、本実施形態に係る操舵制御装置１０の概要を説明するための図である。操舵制御装置１０は、例えば、バスやトラック等の大型の車両Ｖの操舵を制御するための装置である。なお、車両Ｖは、トレーラが連結されたトラクタであってもよい。

操舵制御装置１０は、車両Ｖが走行している車線の中央を示す中央線ＣＬを特定する。操舵制御装置１０は、車両Ｖの中心から車両の前方に延びる直線Ｌ上の点である前方注視点Ｐを特定する。操舵制御装置１０は、前方注視点Ｐと、中央線ＣＬとの距離Ｄを算出する。ここで、車両Ｖの中心は、例えば、車両の長さ方向の中間位置である。なお、車両Ｖの重量バランスが車幅方向の一方に偏ったり、車両の長さ方向の前後いずれか一方に偏ったりすることが想定される場合には、車両Ｖの中心を、車両Ｖの重心位置としてもよい。

操舵制御装置１０は、算出した距離Ｄが、予め定められた所定距離Ｘよりも大きい場合に、距離Ｄに基づく操舵制御を行う（図１の（Ａ））。操舵制御装置１０は、算出した距離Ｄが、所定距離Ｘ以下である場合に、車両Ｖの現在の操舵角を固定するように操舵制御を行う（図１の（Ｂ））。

これにより、操舵制御装置１０は、所定距離Ｘが微小距離である場合に、車両Ｖが車線の中央に戻るように操舵制御を行わないようにすることができる。よって、操舵制御装置１０は、操舵制御が不自然な動作であるように運転者が感じることを抑制するとともに、車両Ｖの挙動を安定させ、適切に操舵制御を行うことができる。
続いて、操舵制御装置１０の構成について説明する。

［操舵制御装置１０の構成］
図２は、本実施形態に係る操舵制御装置１０の構成を示す図である。
図２に示すように、操舵制御装置１０は、車両Ｖに設けられている撮像装置１と、操舵角センサ２と、角速度センサ３と、モータ４とに電気的に接続されている。

撮像装置１は、所定時間（例えば、１０ミリ秒）おきに、車両Ｖが走行する車線を含む、車両Ｖの進行方向前方を撮像する。撮像装置１は、撮像した画像を操舵制御装置１０に出力する。

操舵角センサ２は、例えば、車両Ｖのステアリングシャフト（不図示）に設けられており、ステアリングシャフトに接続されているステアリングホイール（不図示）の操舵角を検出する。操舵角センサ２は、検出した操舵角の絶対値と、操舵方向とを示す操舵角情報を操舵制御装置１０に出力する。

角速度センサ３は、車両Ｖの旋回によって車両Ｖに発生する角速度を検出する。角速度センサ３は、検出した角速度を示す角速度情報を操舵制御装置１０に出力する。

モータ４は、車両Ｖのステアリングシャフトに設けられている。モータ４は、操舵制御装置１０から供給される電力で回転駆動することにより、ステアリングシャフトにアシストトルク（操舵補助力）を付与して運転者の操舵操作を補助する。モータ４は、車両Ｖが走行車線に沿って走行するための操舵補助を行う操舵補助部として機能する。

操舵制御装置１０は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。
記憶部１１は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスクである。記憶部１１は、制御部１２を機能させるための各種のプログラムを記憶する。記憶部１１は、制御部１２を、距離算出部１２１、操舵角検出部１２２、角速度検出部１２３及び操舵制御部１２４として機能させる操舵制御プログラムを記憶する。

制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２は、記憶部１１に記憶されている操舵制御プログラムを実行することにより、距離算出部１２１、操舵角検出部１２２、角速度検出部１２３及び操舵制御部１２４として機能する。
以下、説明の便宜上、車両Ｖの車幅方向と平行な向きをＸ軸、車両Ｖの車体の長手方向を示し、Ｘ軸と垂直な向きをＹ軸と記載する。

距離算出部１２１は、車両Ｖの車幅方向（Ｘ軸方向）の中心から車両Ｖの前方（Ｙ軸方向）に延びる直線Ｌ上の点である前方注視点Ｐと、車両Ｖが走行している車線の中央を示す中央線ＣＬとの距離Ｄを算出する。具体的には、距離算出部１２１は、撮像装置１から出力された撮像画像を解析し、道路に描かれている車両Ｖが走行する車線の左端及び右端を示す区画線を特定する。距離算出部１２１は、特定した２つの区画線の間を通り、車線を二等分する中央線ＣＬを特定する。

距離算出部１２１は、車両Ｖの車幅方向の中心から車両Ｖの前方に延びる直線Ｌ上であり、車両Ｖから予め定められた距離の点を前方注視点Ｐとして特定する。距離算出部１２１は、特定した前方注視点Ｐと中央線ＣＬとの距離Ｄを算出する。なお、前方注視点Ｐの位置は、車両Ｖの速度に応じて変化してもよい。例えば、距離算出部１２１は、車両Ｖの速度の増加に応じて、前方注視点と車両Ｖとの距離が長くなるようにしてもよい。

操舵角検出部１２２は、操舵角センサ２から出力された操舵角情報に基づいて、車両Ｖの操舵角を検出する。角速度検出部１２３は、角速度センサ３から出力された角速度情報に基づいて、車両Ｖに発生する角速度を検出する。

操舵制御部１２４は、モータ４に電力を供給し、モータ４を回転駆動させることにより、モータ４に操舵補助を行わせる。以下、操舵制御部１２４によるモータ４の制御方法の詳細について説明する。

まず、操舵制御部１２４は、距離算出部１２１が算出した距離Ｄが所定距離Ｘよりも大きいか否かを判定する。操舵制御部１２４は、距離Ｄが所定距離Ｘよりも大きいと判定した場合に、車両Ｖが走行する車線と、車両Ｖの前方に延びる直線Ｌとがなす角度θを算出する。例えば、操舵制御部１２４は、車両Ｖと前方注視点との距離と、距離Ｄとに基づいて角度θを算出する。そして、操舵制御部１２４は、距離Ｄが所定距離Ｘよりも大きい場合に、角度θに基づいてモータ４に電力を供給して、モータ４に操舵補助を行わせる。

ここで、操舵制御部１２４は、車両Ｖの速度の増加に応じて、前方注視点と車両Ｖとの距離が長くなる場合には、前方注視点と車両Ｖとの距離に応じて、所定距離Ｘを変化させてもよい。また、操舵制御部１２４は、所定距離Ｘは、車両Ｖの重心位置、及び車両Ｖのホイールベースによって変化させてもよい。

操舵制御部１２４は、距離Ｄが所定距離Ｘ以下であると判定した場合に、操舵角検出部１２２が検出した車両Ｖの操舵角を固定するようにモータ４に電力を供給して、モータ４に操舵補助を行わせる。

ここで、操舵制御部１２４は、距離Ｄが所定距離Ｘ以下であると判定した場合において、操舵角検出部１２２が検出した操舵角が第１角度よりも大きいとき、操舵角を固定するようにモータ４に操舵補助を行わせ、操舵角検出部１２２が検出した操舵角が第１角度以内であるとき、モータ４に操舵補助を行わせないように制御してもよい。

例えば、操舵制御部１２４は、距離Ｄが所定距離Ｘ以下と判定した場合において、操舵角検出部１２２が検出した操舵角が０度である場合、モータ４に電力を供給せず、モータ４に操舵補助を行わせないように制御してもよい。このようにすることで、操舵制御装置１０は、操舵角が微小である場合に操舵制御を行わないようにして、ユーザに、操舵に対する違和感を与えないようにすることができる。

なお、路面には、降雨時の排水等を考慮して、カント（左右方向の傾斜）が設けられている場合がある。この場合において、車両Ｖを車線と平行に走行させるには、当て舵を行いながら走行することが望ましい。当て舵を行いながら車両Ｖが走行する場合には、車両Ｖの進行方向を示す直線が、車両Ｖの前方方向を示す直線からヨー角だけずれる。

そこで、操舵制御部１２４は、角速度検出部１２３が検出した角速度に基づいて車両Ｖの進行方向を特定する。また、操舵制御部１２４は、距離Ｄが所定距離Ｘ以下と判定した場合において、車両Ｖの進行方向を示す直線と、車両Ｖが走行する車線とがなす角度θ’を算出する。そして、操舵制御部１２４は、ヨー角が第２角度以上である場合に、角度θ’が第１角度よりも小さい第３角度以内の場合には、操舵角を固定するようにモータ４に操舵補助を行わせてもよい。例えば、操舵制御部１２４は、操舵角がθ以下である場合において、当て舵によってヨー角が第２角度以上発生し、かつ、車両Ｖの進行方向と車両Ｖが走行する車線とがほぼ平行であるとき、操舵角を固定するようにモータ４に操舵補助を行わせてもよい。

このようにすることで、操舵制御装置１０は、当て舵によって車両の進行方向が車両Ｖの前方方向からヨー角だけずれている場合に、当て舵を固定し、運転者の負担を軽減させることができる。

［操舵制御装置１０における処理の流れ］
続いて、操舵制御装置１０における処理の流れについて説明する。図３は、操舵制御装置１０における処理の流れを示すフローチャートである。

まず、距離算出部１２１は、前方注視点Ｐと、車両Ｖが走行している車線の中央を示す中央線ＣＬとの距離Ｄを算出する（Ｓ１０）。
続いて、操舵制御部１２４は、算出された距離Ｄが所定距離Ｘよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２０）。操舵制御部１２４は、距離Ｄが所定距離Ｘよりも大きい場合にＳ３０に処理を移し、距離Ｄが所定距離Ｘ以下の場合にＳ４０に処理を移す。

操舵制御部１２４は、Ｓ３０において、車両Ｖが走行する車線と、車両の前方に延びる直線Ｌとがなす角度θに基づいてモータ４を制御することにより、モータ４に操舵制御を行わせる。Ｓ３０の処理が終了すると、操舵制御部１２４は、Ｓ１０に処理を移す。

操舵制御部１２４は、Ｓ４０において、操舵角検出部１２２が検出した操舵角が第１角度よりも大きいか否かを判定する。操舵制御部１２４は、操舵角が第１角度よりも大きいと判定すると、Ｓ６０に処理を移し、操舵角を固定するようにモータ４に操舵補助を行わせる。操舵制御部１２４は、操舵角が第１角度以下であると判定すると、Ｓ５０に処理を移す。

操舵制御部１２４は、Ｓ５０において、車両Ｖのヨー角が第２角度よりも大きく、かつ、角度θ’が第３角度よりも小さいか否かを判定する。ここで、角度θ’は、角速度検出部１２３が検出した角速度に基づいて特定された車両Ｖの進行方向を示す直線と、車両Ｖが走行する車線とがなす角度である。操舵制御部１２４は、ヨー角が第２角度よりも大きく、角度θ’が第３角度よりも小さいと判定すると、Ｓ６０に処理を移し、操舵角を固定するようにモータ４に操舵補助を行わせる。操舵制御部１２４は、ヨー角が第２角度以下、又は角度θ’が第２角度以上と判定すると、モータ４に操舵補助を行わせないように制御し、Ｓ１０に処理を移す。

［本実施形態に係る効果］
以上説明したように、本実施形態に係る操舵制御装置１０は、車両Ｖの前方注視点Ｐと、車両Ｖが走行している車線の中央との距離Ｄが所定距離Ｘよりも大きい場合に、車線と、車両Ｖの前方に延びる直線とがなす角度θに基づいて、モータ４に操舵補助を行わせ、距離Ｄが所定距離Ｘ以下の場合に、操舵角を固定するようにモータ４に操舵補助を行わせる。

このようにすることで、操舵制御装置１０は、操舵制御が不自然な動作であるように運転者が感じることを抑制するとともに、車両の挙動を安定させ、適切に操舵制御を行うことができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。また、例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

１・・・撮像装置
２・・・操舵角センサ
３・・・角速度センサ
４・・・モータ
１０・・・操舵制御装置
１１・・・記憶部
１２・・・制御部
１２１・・・距離算出部
１２２・・・操舵角検出部
１２３・・・角速度検出部
１２４・・・操舵制御部
Ｖ・・・車両

Claims (4)

1. 車両の中心から前記車両の前方に延びる直線上の点である前方注視点と、前記車両が走行している車線の中央を示す中央線との距離を算出する距離算出部と、
   前記車両の操舵角を検出する操舵角検出部と、
   前記距離が所定距離よりも大きい場合に、前記車線と、前記車両の前方に延びる直線とがなす角度に基づいて、前記車両の操舵補助を行う操舵補助部に操舵補助を行わせ、前記距離が前記所定距離以下の場合に、前記操舵角を固定するように前記操舵補助部に操舵補助を行わせる操舵制御部と、
   を備える操舵制御装置。
2. 前記操舵制御部は、前記距離が所定距離以下の場合において、前記操舵角が第１角度よりも大きいときには、前記操舵角を固定するように前記操舵補助部に操舵補助を行わせ、前記操舵角が前記第１角度以内のときには、前記操舵補助部に操舵補助を行わせないように制御する、
   請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記車両の旋回によって前記車両に発生する角速度を検出する角速度検出部をさらに備え、
   前記操舵制御部は、検出された前記角速度に基づいて前記車両の進行方向を特定し、前記距離が所定距離以下である場合において、前記車両のヨー角が第２角度以上であり、かつ、当該進行方向を示す直線と前記車線とがなす角度が前記第１角度よりも小さい第３角度以内のときには、前記操舵角を固定するように前記操舵補助部に操舵補助を行わせる、
   請求項２に記載の操舵制御装置。
4. コンピュータが実行する、
   車両の中心から前記車両の前方に延びる直線上の点である前方注視点と、前記車両が走行している車線の中央を示す中央線との距離を算出するステップと、
   前記車両の操舵角を検出するステップと、
   前記距離が所定距離よりも大きい場合に、前記車線と、前記車両の前方に延びる直線とがなす角度に基づいて前記車両の操舵補助を行う操舵補助部に操舵補助を行わせ、前記距離が所定距離以下の場合に、前記操舵角を固定するように前記操舵補助部に操舵補助を行わせるステップと、
   を備える操舵制御方法。

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