JP2008059366A - Steering angle determination device, automobile, and steering angle determination method - Google Patents

Steering angle determination device, automobile, and steering angle determination method Download PDF

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JP2008059366A JP2006236713A JP2006236713A JP2008059366A JP 2008059366 A JP2008059366 A JP 2008059366A JP 2006236713 A JP2006236713 A JP 2006236713A JP 2006236713 A JP2006236713 A JP 2006236713A JP 2008059366 A JP2008059366 A JP 2008059366A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To set proper gaze distances in various travel roads. <P>SOLUTION: A gaze point distance is set based on a vertical motion and a lateral motion in a plane motion of a vehicle (step S102). That is, the gaze distance is set not only based on the vertical motion in the plane motion of the vehicle but also based on the lateral motion therein, and the proper gaze distances are thereby set in the various travel roads. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、前方注視点を設定して操舵量を決定する操舵角決定装置、自動車及び操舵角決定方法に関する。   The present invention relates to a steering angle determination device, an automobile, and a steering angle determination method that determine a steering amount by setting a forward gazing point.

従来、この種の技術としては、例えば、車両の走行速度に一定の前方注視点時間を乗じて注視距離を設定し、その注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離に基づいて前記距離を小さくするための目標転舵角を算出するものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−242482号公報
Conventionally, as this type of technology, for example, a gaze distance is set by multiplying the traveling speed of the vehicle by a certain forward gaze time, and a position far from the front of the vehicle by the gaze distance is set as the front gaze point. There is one that calculates a target turning angle for reducing the distance based on the distance between the position of the viewpoint and the target locus of the vehicle (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-242482 A

しかしながら、上記従来の技術にあっては、走行速度に応じた注視距離を設定できるものの、曲路等、走行路によっては前方注視点の位置が適切とならない恐れがあった。
本実施形態は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定可能な操舵角決定装置、自動車及び操舵角決定方法を提供することを課題とする。
However, although the gaze distance according to the traveling speed can be set in the conventional technique, the position of the front gazing point may not be appropriate depending on the traveling road such as a curved road.
The present embodiment has been made in view of the above-described conventional technology, and provides a steering angle determination device, an automobile, and a steering angle determination method capable of setting a more appropriate gaze distance on various travel paths. And

上記課題を解決するために、本発明の操舵角決定装置は、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きを検出する車両動作検出手段と、前記車両動作検出手段で検出された縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視距離を設定する注視距離設定手段と、前記注視距離設定手段で設定された注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を算出する離間距離算出手段と、前記離間距離検出手段で算出された距離を小さくするための目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a steering angle determination device according to the present invention includes a vehicle motion detection unit that detects a vertical motion and a lateral motion of a planar motion of a vehicle, and a vertical motion detected by the vehicle motion detection device. A gaze distance setting means for setting a gaze distance based on the movement in the direction and the movement in the lateral direction, and a front gaze point at a position away from the front of the vehicle by the gaze distance set by the gaze distance setting means. A separation distance calculating means for calculating a distance between the position of the vehicle and a target locus of the vehicle; a target turning angle calculating means for calculating a target turning angle for reducing the distance calculated by the separation distance detecting means; , Provided.

また、本発明の自動車は、車体の前側に設けられた操舵輪と、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きを検出する車両動作検出手段と、前記車両動作検出手段で検出された縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視距離を設定する注視距離設定手段と、前記注視距離設定手段で設定された注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を算出する離間距離算出手段と、前記離間距離検出手段で算出された距離を小さくするための目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、前記目標転舵角算出手段で算出された目標転舵角と実際の転舵角が一致するように前記操向輪を転舵する転舵制御手段と、を備えたことを特徴とする。   Further, the automobile of the present invention is detected by a steering wheel provided on the front side of the vehicle body, vehicle motion detection means for detecting the vertical movement and the lateral movement of the planar movement of the vehicle, and the vehicle movement detection means. A gaze distance setting means for setting a gaze distance based on the vertical movement and the horizontal movement, and a position distant from the front of the vehicle by the gaze distance set by the gaze distance setting means Separation distance calculation means for calculating the distance between the position of the gazing point and the target locus of the vehicle, and target turning angle calculation for calculating the target turning angle for reducing the distance calculated by the separation distance detection means. And steering control means for steering the steered wheels so that the target turning angle calculated by the target turning angle calculation means and the actual turning angle coincide with each other. To do.

さらに、本発明の操舵角決定方法は、車両前方の前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離に基づいて前記距離を小さくするための目標転舵角を算出する転舵角決定方法であって、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて車両から前記前方注視点までの距離を設定することを特徴とする。   Furthermore, the steering angle determination method of the present invention is a steering angle determination that calculates a target turning angle for reducing the distance based on the distance between the position of the forward gazing point ahead of the vehicle and the target locus of the vehicle. A method is characterized in that a distance from a vehicle to the front gazing point is set based on a vertical movement and a horizontal movement of a planar movement of the vehicle.

したがって、本発明の操舵角決定装置にあっては、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
また、本発明の自動車にあっては、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
さらに、本発明の操舵角決定方法にあっては、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
Therefore, in the steering angle determination device of the present invention, the gaze distance is set based not only on the vertical movement of the plane movement of the vehicle but also on the horizontal movement. A gaze distance can be set.
In the automobile of the present invention, the gaze distance is set based not only on the vertical movement of the plane movement of the vehicle but also on the movement in the horizontal direction. Can be set.
Furthermore, in the method for determining the steering angle of the present invention, the gaze distance is set based not only on the vertical movement of the plane movement of the vehicle but also on the horizontal movement. A gaze distance can be set.

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
<操舵角決定装置の構成>
図1は、本実施形態の操舵角決定装置の概略構成を示す構成図である。この図1に示すように、操舵角決定装置は、車両状態検出部1、車線・車両位置関係検出部2、制御装置部3及び前輪転舵装置4を含んで構成される。
車両状態検出部1は、車両運動制御に関する各種車両状態量(車速、ヨーレート、横加速度、操舵角等)を検出し、その検出結果を制御装置部3に出力する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration of steering angle determination device>
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of the steering angle determination device of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the steering angle determination device includes a vehicle state detection unit 1, a lane / vehicle positional relationship detection unit 2, a control device unit 3, and a front wheel steering device 4.
The vehicle state detection unit 1 detects various vehicle state quantities (vehicle speed, yaw rate, lateral acceleration, steering angle, etc.) relating to vehicle motion control, and outputs the detection results to the control device unit 3.

車線・車両位置関係検出部2は、走行車線と車両との位置関係(車両に対する走行車線両端の境界線の位置等)を検出し、その検出結果を制御装置部3に出力する。
なお、走行車線と車両との位置関係の検出方法としては、車両前方を撮影するカメラを用いて検出する方法や、GPS(Global Positioning System)又は慣性航法装置を用いて検出する方法が挙げられる。
制御装置部3は、運転者の選択操作により、操向輪5の転舵を自動で行う自動操縦モードと、操向輪5の転舵を運転者に行わせる手動操縦モードとを切り換える。
The lane / vehicle positional relationship detection unit 2 detects the positional relationship between the traveling lane and the vehicle (the positions of the boundary lines at both ends of the traveling lane with respect to the vehicle) and outputs the detection result to the control device unit 3.
Examples of a method for detecting the positional relationship between the traveling lane and the vehicle include a method of detecting using a camera that captures the front of the vehicle, and a method of detecting using a GPS (Global Positioning System) or an inertial navigation device.
The controller 3 switches between an automatic steering mode in which the steered wheels 5 are automatically steered and a manual steering mode in which the driver steers the steered wheels 5 according to a driver's selection operation.

また、制御装置部3は、自動操縦モードであるときに、車両状態検出部1で検出される各種車両状態及び車線・車両位置関係検出部2で検出される走行車線と車両との位置関係に基づいて操向輪5の目標転舵角を算出し、その目標転舵角と実際の転舵角が一致するように操向輪5を転舵する制御指令を前輪転舵装置4に出力する転舵指令処理(後述)を行う。
具体的には、制御装置部3は、基準前方注視時間Tdef[s]、比例定数K禺-]、車両横滑り角β[rad]、最大横滑り角βmax[rad] 、比例定数Kγ[-]、ヨーレートγ[rad/s]、最大ヨーレートγmax[rad/s]に基づき下記(1)式に従って前方注視時間Tを算出する。
Further, the control device unit 3 determines the vehicle relationship between various vehicle states detected by the vehicle state detection unit 1 and the traveling lane detected by the lane / vehicle positional relationship detection unit 2 and the vehicle when in the autopilot mode. Based on this, the target turning angle of the steered wheels 5 is calculated, and a control command for turning the steered wheels 5 so that the target steered angle and the actual steered angle coincide with each other is output to the front wheel steerer 4. A steering command process (described later) is performed.
Specifically, the control unit 3 includes a reference forward gaze time Tdef [s], a proportional constant K 禺-], a vehicle side slip angle β [rad], a maximum side slip angle βmax [rad], a proportional constant Kγ [−], Based on the yaw rate γ [rad / s] and the maximum yaw rate γmax [rad / s], the forward gaze time T is calculated according to the following equation (1).

Figure 2008059366
Figure 2008059366

すなわち、車両の旋回半径が小さくなり、横滑り角βが大きくなったときに前方注視時間Tは大きな値となる。
また、本実施形態では、前方注視時間Tを設定する方法として、横滑り角βに基づいて設定する方法を示したが、例えば、車両の横方向の動きに対応する運転者の操作に基づいて設定する方法や、運転者の意図に基づいて設定する方法も挙げられる。
ここで、基準前方注視時間Tdefは、車両の走行状態により変化しない値である(例えば、0.57程度)。
That is, the forward gaze time T becomes a large value when the turning radius of the vehicle becomes small and the side slip angle β becomes large.
In the present embodiment, as a method of setting the forward gaze time T, a method of setting based on the skid angle β has been shown. However, for example, it is set based on a driver's operation corresponding to the lateral movement of the vehicle. And a method of setting based on the driver's intention.
Here, the reference forward gaze time Tdef is a value that does not change depending on the traveling state of the vehicle (for example, about 0.57).

最大横滑り角βmaxは、安定旋回状態(スピン状態を含まない走行状態)での最大横滑り角である(一定車速で舵角を徐々に切り増したときに発生する横滑り角の最大値)。
最大ヨーレートγmaxは、安定旋回状態での最大ヨーレートである(一定車速で舵角を徐々に切り増したときに発生するヨーレートの最大値)。

例えば、車速18[m/s](65[km/h])である場合には、最大横滑り角βmaxは0.05[rad]程度となり、最大ヨーレートγmaxは0.45[rad/s]程度となる。
また、比例定数Kβ、Kγは、図2に示すように、それぞれ0.27程度、0.03程度とする。
The maximum side slip angle βmax is a maximum side slip angle in a stable turning state (running state not including a spin state) (the maximum value of the side slip angle generated when the steering angle is gradually increased at a constant vehicle speed).
The maximum yaw rate γmax is the maximum yaw rate in a stable turning state (the maximum yaw rate generated when the steering angle is gradually increased at a constant vehicle speed).

For example, when the vehicle speed is 18 [m / s] (65 [km / h]), the maximum skid angle βmax is about 0.05 [rad], and the maximum yaw rate γmax is about 0.45 [rad / s]. It becomes.
Further, as shown in FIG. 2, the proportional constants Kβ and Kγ are set to about 0.27 and 0.03, respectively.

また、制御装置部3は、車線・車両位置関係検出部2で検出された走行車線と車両との位置関係と注視時間Tと車速Vとに基づき、図3に示すように、注視距離L(=T・V)だけ車両前方に離れた位置(前方注視点の位置)と車両の目標軌跡(例えば、走行車線両端の境界線間の中心)との間の距離(前方注視点の位置から車両の目標軌道に下ろした垂線の長さ)を前方注視誤差εとして算出する。   Further, as shown in FIG. 3, the control device unit 3, based on the positional relationship between the traveling lane and the vehicle detected by the lane / vehicle positional relationship detection unit 2, the gaze time T, and the vehicle speed V, = T · V) The distance between the position forward of the vehicle (the position of the forward gazing point) and the target trajectory of the vehicle (for example, the center between the boundary lines at both ends of the traveling lane) (the vehicle from the position of the forward gazing point) The length of the perpendicular line down to the target trajectory) is calculated as the forward gaze error ε.

なお、図2では、走行車線両端の境界線間の中心に目標軌跡を設定する例を示したが、例えば、走行車線の形状やその他の周辺状況に応じて目標軌跡を設定してよい。
さらに、制御装置部3は、微分ゲインKd[-](0.15程度)、車速V[m/s]、ヨーレートゲインK[1/s](車速Vに応じて変化する変数)、前方注視誤差ε[m]に基づき、下記(2)式に従って前方注視誤差εを小さくするための目標転舵角δf*を算出する。
In addition, although the example which sets a target locus | trajectory in the center between the boundary lines of both ends of a driving lane was shown in FIG. 2, you may set a target locus according to the shape of a driving lane, and other peripheral conditions, for example.
Further, the control device unit 3 determines the differential gain Kd [-] (about 0.15), the vehicle speed V [m / s], the yaw rate gain K [1 / s] (variable that changes according to the vehicle speed V), the forward gaze. Based on the error ε [m], a target turning angle δf * for reducing the forward gaze error ε is calculated according to the following equation (2).

Figure 2008059366
Figure 2008059366

前輪転舵装置4は、制御装置部3から出力される制御指令に従って、前方注視誤差εが小さくなるように操向輪5を転舵する。
<制御装置部の動作>
次に、制御装置部3で実行される転舵指令処理を図4のフローチャートに基づいて説明する。この転舵指令処理は、所定時間(例えば、10msec.)が経過するたびに実行される処理であって、まず、そのステップS101で、自動操縦モードであるか否かを判定する。そして、自動操縦モードである場合には(Yes)ステップS102に移行し、自動操縦モードでない場合には(No)この演算処理を終了する。
The front wheel steering device 4 steers the steered wheels 5 according to the control command output from the control device unit 3 so that the forward gaze error ε becomes small.
<Operation of control unit>
Next, the steering command process executed by the control device unit 3 will be described based on the flowchart of FIG. This steering command process is a process executed every time a predetermined time (for example, 10 msec.) Elapses. First, in step S101, it is determined whether or not the automatic steering mode is set. If it is in the autopilot mode (Yes), the process proceeds to step S102. If it is not in the autopilot mode (No), this calculation process is terminated.

前記ステップS102では、車両状態検出部1から出力される各種車両状態量及び車線・車両位置関係検出部2から出力される走行車線と車両との位置関係を取得する。
次にステップS103に移行して、前記ステップS102で取得された各種車両状態量及び走行車線と車両との位置関係に基づき前記(1)式に従って前方注視誤差εを算出する。
In step S102, various vehicle state quantities output from the vehicle state detection unit 1 and the positional relationship between the traveling lane and the vehicle output from the lane / vehicle positional relationship detection unit 2 are acquired.
Next, the process proceeds to step S103, and the forward gaze error ε is calculated according to the above equation (1) based on the various vehicle state quantities and the positional relationship between the traveling lane and the vehicle acquired in step S102.

次にステップS104に移行して、前記ステップS103で算出された前方注視誤差εに基づき前記(2)式に従って目標転舵角δf*を算出する。
次にステップS105に移行して、前記ステップS104で生成された目標転舵角δf*に実際の転舵角が一致するように操向輪5を転舵する制御指令を生成して前輪転舵装置4に出力してから、この演算処理を終了する。
Next, the process proceeds to step S104, and the target turning angle δf * is calculated according to the equation (2) based on the forward gaze error ε calculated in step S103.
Next, the process proceeds to step S105, where a control command is generated to steer the steered wheels 5 so that the actual steered angle coincides with the target steered angle δf * generated in step S104, and the front wheels are steered. After the output to the device 4, the calculation process is terminated.

<操舵角決定装置の具体的動作>
次に、本発明の操舵角決定装置の動作を具体的状況に基づいて説明する。
まず、自動操縦モード中、図5に示すように、車両がカーブ路に沿って右旋回し、緩曲線区間から急曲線区間へ進入し、操向輪5の転舵が自動的に行われ、操向輪の切り増しによって一時的に横滑り角βが増加したときに、制御装置部3によって、転舵指令処理が実行されたとする。
<Specific operation of the steering angle determination device>
Next, the operation of the steering angle determination device of the present invention will be described based on a specific situation.
First, during the autopilot mode, as shown in FIG. 5, the vehicle turns right along the curved road, enters the sharp curve section from the gentle curve section, and the steering wheel 5 is automatically steered. It is assumed that the steering command process is executed by the control device 3 when the side slip angle β is temporarily increased by turning the steering wheel.

すると、図4に示すように、まず、そのステップS101の判定が「Yes」となり、ステップS102で、車両状態検出部1から出力される各種車両状態量及び車線・車両位置関係検出部2から出力される走行車線と車両との位置関係が取得され、ステップS103で、図6の時刻t1に実線で示すように、その各種車両状態量に基づき前記(1)式に従って前方注視時間Tが増大され、その前方注視時間Tと走行車線と車両との位置関係とに基づき、図7の時刻t1に示すように、注視距離L(=T・V)だけ車両前方に離れた位置と車両の目標軌跡との間の距離(前方注視誤差ε1)が増大される。また、ステップS104で、その増大された前方注視誤差ε1に基づき前記(2)式に従って目標転舵角δf*が増大され、ステップS105で、その目標転舵角δf*に実際の転舵角が一致するように操向輪5を転舵する制御指令が前輪転舵装置4に出力された後、この演算処理を終了する。
そして、前輪転舵装置4によって、制御装置部3から出力された制御指令に従って、前方注視誤差ε1が小さくなるように操向輪5の転舵角が増大される。
Then, as shown in FIG. 4, first, the determination in step S <b> 101 is “Yes”, and in step S <b> 102, various vehicle state quantities output from the vehicle state detection unit 1 and output from the lane / vehicle positional relationship detection unit 2. The positional relationship between the travel lane and the vehicle is acquired, and in step S103, as indicated by the solid line at time t1 in FIG. Based on the forward gaze time T and the positional relationship between the driving lane and the vehicle, as shown at time t1 in FIG. 7, the position away from the front of the vehicle by the gaze distance L (= T · V) and the target trajectory of the vehicle (The forward gaze error ε1) is increased. Further, in step S104, the target turning angle δf * is increased according to the equation (2) based on the increased forward gaze error ε1, and in step S105, the actual turning angle is set to the target turning angle δf *. After a control command to steer the steered wheels 5 so as to coincide is output to the front wheel steering device 4, the calculation process is terminated.
Then, the front wheel turning device 4 increases the steered angle of the steered wheels 5 so that the forward gaze error ε1 is reduced according to the control command output from the control device unit 3.

上記フローが繰り返し実行されるうちに、横滑り角の増加が収まった後、前記操向輪の切り増しによってヨーレートγが増加したとする。すると、前記ステップS103で、図6の時刻t2に実線で示すように、そのヨーレートγに基づき前記(1)式に従って前方注視時間Tが減少され、その前方注視時間Tと走行車線と車両との位置関係とに基づき、図7の時刻t2に示すように、注視距離Lだけ車両前方に離れた位置と車両の目標軌跡との間の距離(前方注視誤差ε2)が減少される。また、前記ステップS104で、その減少された前方注視誤差ε2に基づき前記(2)式に従って目標転舵角δf*が算出され、前記ステップS105で、その目標転舵角δf*に実際の転舵角が一致するように操向輪5を転舵する制御指令が前輪転舵装置4に出力された後、この演算処理を終了する。
そして、前輪転舵装置4によって、制御装置部3から出力された制御指令に従って、前方注視誤差ε1が小さくなるように操向輪5の転舵角が制御される。
It is assumed that the yaw rate γ increases due to the turning of the steering wheel after the increase in the skid angle has subsided while the above flow is repeatedly executed. Then, in step S103, as indicated by a solid line at time t2 in FIG. 6, the forward gaze time T is reduced according to the equation (1) based on the yaw rate γ, and the forward gaze time T, the traveling lane, and the vehicle Based on the positional relationship, as shown at time t2 in FIG. 7, the distance (forward gaze error ε2) between the position far ahead of the vehicle by the gaze distance L and the target locus of the vehicle is reduced. In step S104, the target turning angle δf * is calculated according to the equation (2) based on the reduced forward gaze error ε2, and in step S105, the actual turning angle is set to the target turning angle δf *. After the control command to steer the steered wheels 5 so that the angles coincide with each other is output to the front wheel steering device 4, the calculation process is terminated.
Then, the front wheel turning device 4 controls the turning angle of the steered wheels 5 so that the forward gaze error ε1 is reduced according to the control command output from the control device unit 3.

以上、図1の車両状態検出部1が特許請求の範囲に記載の車両動作検出手段を構成し、以下同様に、図1の制御装置部3及び図4のステップS103が注視距離設定手段及び離間距離算出手段を構成し、図1の制御装置部3及び図4のステップS104が目標転舵角算出手段を構成する。
(1)このように、本実施形態の操舵角決定装置にあっては、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視点距離を設定するようにした。すなわち、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。
As described above, the vehicle state detection unit 1 in FIG. 1 constitutes the vehicle motion detection means described in the claims. Similarly, the control device unit 3 in FIG. 1 and step S103 in FIG. The distance calculation unit is configured, and the control device unit 3 in FIG. 1 and step S104 in FIG. 4 configure the target turning angle calculation unit.
(1) As described above, in the steering angle determination device of the present embodiment, the gaze point distance is set based on the vertical movement and the horizontal movement of the planar movement of the vehicle. That is, the gaze distance is set based not only on the vertical movement of the plane movement of the vehicle but also on the horizontal movement, so that a more appropriate gaze distance can be set on various travel paths.

(2)さらに、車両の横方向の動きに基づいて、車両の旋回半径が小さくなると注視距離を一時的に長くするようにした。そのため、緩旋回区間から急旋回区間に進入する場合には、急旋回区間に入る直前に、注視距離が一時的に伸びるので、前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を増加でき、目標転舵角を大きくすることができる。その結果、目標転舵角に実際の転舵角を一致させることで、実際の転舵角を大きくすることができ、急旋回区間に入ったときに車両軌跡が旋回外側に膨らむことを防止できる。   (2) Further, the gaze distance is temporarily increased when the turning radius of the vehicle decreases based on the lateral movement of the vehicle. Therefore, when entering a sudden turning section from a slow turning section, the gaze distance temporarily increases immediately before entering the sudden turning section, so the distance between the position of the front gazing point and the target trajectory of the vehicle is increased. The target turning angle can be increased. As a result, by making the actual turning angle coincide with the target turning angle, the actual turning angle can be increased, and the vehicle trajectory can be prevented from expanding outside the turn when entering the sudden turning section. .

すなわち、図6に実線で示すように、操向輪5の転舵角の立ち上がるタイミングを早め、転舵角がピークとなるタイミングを早め、転舵角の最大値を小さくすることができる。そのため、車両の旋回外側へのふくらみを小さくし、図7及び図8の実線で示すように、目標軌跡内側への変位のピークと目標軌跡外側への変位のピークとの差を低減できる。   That is, as shown by a solid line in FIG. 6, the timing at which the turning angle of the steered wheel 5 rises can be advanced, the timing at which the steering angle reaches a peak can be advanced, and the maximum value of the steering angle can be reduced. Therefore, the bulge of the vehicle toward the outside of the turn can be reduced, and the difference between the peak of displacement toward the inside of the target locus and the peak of displacement toward the outside of the target locus can be reduced as shown by the solid lines in FIGS.

ちなみに、前方注視時間Tを一定時間(0.57sec.)とする従来の方法にあっては、図6に破線で示すように、操向輪5の転舵角の立ち上がりが鈍く、転舵角がピークとなるタイミングが遅く、転舵角の最大値が大きくなってしまう。そのため、車両の旋回外側へのふくらみが大きくなっており、図8の破線及び図9に示すように、目標軌跡内側への変位のピークと目標軌跡外側への変位のピークとの差が増大してしまう。   Incidentally, in the conventional method in which the forward gaze time T is set to a fixed time (0.57 sec.), As shown by a broken line in FIG. The timing at which the peak reaches is late, and the maximum value of the turning angle becomes large. Therefore, the bulge of the vehicle toward the outside of the turn is large, and the difference between the peak of displacement toward the inside of the target locus and the peak of displacement toward the outside of the target locus increases as shown by the broken line in FIG. 8 and FIG. End up.

(3)また、車両自体の動き、運転者の操作の少なくとも1つに基づいて車両の横方向の動きを検出するようにしたため、車両の横方向の動きを容易に検出することができる。
(4)さらに、車両の横滑り角の大きさに比例して増加する成分と定常値との加算結果に基づいて注視距離を設定するようにした。そのため、操向輪の切り増しによって一時的に横滑り角が大きくなった場合に、直線走行時や一定緩旋回区間走行時、一定急旋回区間走行時等、横滑り角が変化しない場合に比べ、注視距離を長くすることができる。
(3) Further, since the lateral movement of the vehicle is detected based on at least one of the movement of the vehicle itself and the operation of the driver, the lateral movement of the vehicle can be easily detected.
(4) Furthermore, the gaze distance is set based on the addition result of the component that increases in proportion to the side slip angle of the vehicle and the steady value. Therefore, when the side slip angle temporarily increases due to additional turning of the steered wheels, it is more careful than when the side slip angle does not change, such as during straight running, traveling in a constant gentle turning section, or traveling in a constant sudden turning section. The distance can be increased.

(5)また、車両の横滑り角が大きくなるほど増加する成分とヨーレートが大きくなるほど減少する成分と定常値との加算結果に基づいて注視距離を設定するようにした。そのため、操向輪の切り増しによって一時的に横滑り角が大きくなった場合に、直線走行時や一定緩旋回区間走行時、一定急旋回区間走行時等、横滑り角が変化しない場合に比べ、注視距離を長くすることができる。
また、横滑り角の増加が収まった後、前記操向輪の切り増しによってヨーレートが増加した場合に、ヨーレートの増加に応じて注視距離を短くすることができる。その結果、図10に示すように、急旋回区間で注視距離を短くすることができ、車線追従性能の劣化を抑えることができる。
(5) Further, the gaze distance is set based on the addition result of the component that increases as the side slip angle of the vehicle increases, the component that decreases as the yaw rate increases, and the steady value. Therefore, when the side slip angle temporarily increases due to additional turning of the steered wheels, pay more attention than when the side slip angle does not change, such as during straight running, traveling in a constant gentle turning section, or traveling in a constant sudden turning section. The distance can be increased.
In addition, when the yaw rate is increased by turning the steering wheel after the increase in the side slip angle is stopped, the gaze distance can be shortened according to the increase in the yaw rate. As a result, as shown in FIG. 10, the gaze distance can be shortened in the sudden turning section, and the deterioration of the lane following performance can be suppressed.

(6)さらに、本実施形態の自動車にあっては、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視点距離を設定するようにした。すなわち、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。   (6) Further, in the automobile of the present embodiment, the gazing point distance is set based on the vertical movement and the horizontal movement of the planar movement of the vehicle. That is, the gaze distance is set based not only on the vertical movement of the plane movement of the vehicle but also on the horizontal movement, so that a more appropriate gaze distance can be set on various travel paths.

(7)また、本実施形態の操舵角決定方法にあっては、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視点距離を設定するようにした。すなわち、車両の平面運動の縦方向の動きだけでなく、横方向の動きにも基づいて注視距離が設定されるので、さまざまな走行路においてより適切な注視距離を設定することができる。   (7) Further, in the steering angle determination method of the present embodiment, the gaze point distance is set based on the vertical movement and the horizontal movement of the planar movement of the vehicle. That is, the gaze distance is set based not only on the vertical movement of the plane movement of the vehicle but also on the horizontal movement, so that a more appropriate gaze distance can be set on various travel paths.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態を図面に基づいて説明する。
この第2実施形態は、自動操縦に代えて、目標転舵角δf*に基づいて警報を行うようにした点が前記第1実施形態と異なる。
具体的には、この第2実施形態では、図11に示すように、逸脱防止警報装置6を備え、図12に示すように、制御装置部3によって逸脱防止警報装置6に制御指令を出力する。
<Second Embodiment>
Next, 2nd Embodiment of this invention is described based on drawing.
The second embodiment is different from the first embodiment in that an alarm is performed based on the target turning angle δf * instead of automatic steering.
Specifically, in the second embodiment, as shown in FIG. 11, the departure prevention alarm device 6 is provided, and as shown in FIG. 12, the control device 3 outputs a control command to the departure prevention alarm device 6. .

<操舵角決定装置の構成>
すなわち、制御装置部3は、車両状態検出部1で検出される各種車両状態及び車線・車両位置関係検出部2で検出される走行車線と車両との位置関係に基づいて操向輪5の目標転舵角を算出し、その目標転舵角と実際の転舵角との差が設定閾値以上である場合には警報を行う制御指令を前輪転舵装置4に出力する警報指令処理(後述)を行う。
逸脱防止警報装置6は、制御装置部3から出力される制御指令に従って、車線逸脱傾向にあることを知らせる警報音を車室内に発生する。
<Configuration of steering angle determination device>
That is, the control device unit 3 sets the target of the steering wheel 5 on the basis of various vehicle states detected by the vehicle state detection unit 1 and the positional relationship between the traveling lane and the vehicle detected by the lane / vehicle positional relationship detection unit 2. A warning command process for calculating a turning angle and outputting a control command for warning to the front wheel turning device 4 when the difference between the target turning angle and the actual turning angle is equal to or greater than a set threshold (described later). I do.
The departure prevention alarm device 6 generates an alarm sound in the passenger compartment informing that the vehicle is in a lane departure tendency in accordance with a control command output from the control device unit 3.

<制御装置部の動作>
次に、制御装置部3で実行される警報指令処理を図12のフローチャートに基づいて説明する。この警報指令処理は、所定時間(例えば、10msec.)が経過するたびに実行される処理であって、まず、そのステップS201で、車両状態検出部1から出力される各種車両状態量及び車線・車両位置関係検出部2から出力される走行車線と車両との位置関係を取得する。
<Operation of control unit>
Next, alarm command processing executed by the control device unit 3 will be described based on the flowchart of FIG. This alarm command process is executed every time a predetermined time (for example, 10 msec.) Elapses. First, in step S201, various vehicle state quantities and lane The positional relationship between the traveling lane and the vehicle output from the vehicle positional relationship detection unit 2 is acquired.

次にステップS202に移行して、前記ステップS201で取得された各種車両状態量及び走行車線と車両との位置関係に基づき前記(1)式に従って前方注視誤差εを算出する。
次にステップS203に移行して、前記ステップS202で算出された前方注視誤差εに基づき前記(2)式に従って目標転舵角δf*を算出する。
次にステップS204に移行して、前記ステップS201で取得された各種車両状態量(操舵角)に基づいて操向輪5の実際の転舵角を算出する。
Next, the process proceeds to step S202, and the forward gaze error ε is calculated according to the formula (1) based on the various vehicle state quantities and the positional relationship between the traveling lane and the vehicle acquired in step S201.
Next, the process proceeds to step S203, and the target turning angle δf * is calculated according to the equation (2) based on the forward gaze error ε calculated in step S202.
Next, the process proceeds to step S204, and the actual turning angle of the steered wheels 5 is calculated based on the various vehicle state quantities (steering angles) acquired in step S201.

次にステップS205に移行して、前記ステップS203で算出された目標転舵角δf*と前記ステップS204で算出された実際の転舵角との差が設定閾値以上であるか否かを判定する。そして、設定閾値以上である場合には(Yes)ステップS206に移行し、設定閾値より小さい場合には(No)この演算処理を終了する。
前記ステップS206では、車線逸脱傾向にあることを知らせる警報音を発生させる指令を逸脱防止警報装置6に出力してから、この演算処理を終了する。
Next, the process proceeds to step S205, and it is determined whether or not the difference between the target turning angle δf * calculated in step S203 and the actual turning angle calculated in step S204 is equal to or larger than a set threshold value. . If it is equal to or greater than the set threshold value (Yes), the process proceeds to step S206. If it is smaller than the set threshold value (No), this calculation process is terminated.
In step S206, a command for generating an alarm sound that informs that the vehicle is in a lane departure tendency is output to the departure prevention alarm device 6, and then the calculation process is terminated.

第1実施形態の操舵角決定装置の概略構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the steering angle determination apparatus of 1st Embodiment. 比例係数Kβ、Kγを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating proportionality coefficient K (beta) and K (gamma). 前方注視誤差を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating a front gaze error. 転舵指令処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a steering command process. 第1実施形態の具体的動作を説明するための走行路の平面図である。It is a top view of the travel path for demonstrating the specific operation | movement of 1st Embodiment. 第1実施形態の具体的動作を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the specific operation | movement of 1st Embodiment. 第1実施形態の具体的動作を説明するための走行軌跡の平面図である。It is a top view of the driving | running | working locus | trajectory for demonstrating the specific operation | movement of 1st Embodiment. 第1実施形態の具体的動作を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the specific operation | movement of 1st Embodiment. 比較例の具体的動作を説明するための走行軌跡の平面図である。It is a top view of the driving | running | working locus | trajectory for demonstrating the specific operation | movement of a comparative example. 第1実施形態の具体的動作を説明するための走行軌跡の平面図である。It is a top view of the driving | running | working locus | trajectory for demonstrating the specific operation | movement of 1st Embodiment. 第2実施形態の操舵角決定装置の概略構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the steering angle determination apparatus of 2nd Embodiment. 警報指令処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an alarm command process.

符号の説明Explanation of symbols

1は車両状態検出部、2は車線・車両位置関係検出部、3は制御装置部、4は前輪転舵装置、4は前輪転舵装置、5は操向輪、6は逸脱防止警報装置 1 is a vehicle state detection unit, 2 is a lane / vehicle positional relationship detection unit, 3 is a control unit, 4 is a front wheel steering device, 4 is a front wheel steering device, 5 is a steered wheel, and 6 is a departure prevention alarm device.

Claims (7)

車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きを検出する車両動作検出手段と、前記車両動作検出手段で検出された縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視距離を設定する注視距離設定手段と、前記注視距離設定手段で設定された注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を算出する離間距離算出手段と、前記離間距離検出手段で算出された距離を小さくするための目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、を備えたことを特徴とする操舵角決定装置。   Vehicle motion detection means for detecting vertical movement and lateral movement of the planar movement of the vehicle, and gaze for setting a gaze distance based on the vertical movement and the lateral movement detected by the vehicle movement detection means A distance that calculates a distance between the position of the front gazing point and the target locus of the vehicle, with a distance setting unit and a position that is distant from the front of the vehicle by the gaze distance set by the gazing distance setting unit A steering angle determination device comprising: a calculation unit; and a target turning angle calculation unit that calculates a target turning angle for reducing the distance calculated by the separation distance detection unit. 前記注視距離設定手段は、前記車両動作検出手段で検出された横方向の動きに基づいて、車両の旋回半径が小さくなると前記注視距離を一時的に長くすることを特徴とする請求項1に記載の操舵角決定装置。   2. The gaze distance setting unit according to claim 1, wherein the gaze distance is temporarily increased when a turning radius of the vehicle decreases based on a lateral movement detected by the vehicle motion detection unit. Steering angle determination device. 前記車両動作検出手段は、車両自体の動き、運転者の操作の少なくとも1つに基づいて車両の横方向の動きを検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の操舵角決定装置。   3. The steering angle determination device according to claim 1, wherein the vehicle operation detection unit detects a lateral movement of the vehicle based on at least one of a movement of the vehicle itself and a driver's operation. 4. 前記車両動作検出手段は、車両の横滑り角を検出し、
前記注視距離設定手段は、前記車両動作検出手段で検出された横滑り角の大きさに比例して増加する成分と定常値との加算結果に基づいて前記注視距離を設定することを特徴とする請求項3に記載の操舵角決定装置。
The vehicle motion detection means detects a side slip angle of the vehicle,
The gaze distance setting means sets the gaze distance based on a result of adding a component that increases in proportion to a side slip angle detected by the vehicle motion detection means and a steady value. Item 4. The steering angle determination device according to Item 3.
前記車両動作検出手段は、車両の横滑り角及びヨーレートを検出し、
前記注視距離設定手段は、前記車両動作検出手段で検出された横滑り角が大きくなるほど増加する成分と前記車両動作検出手段で検出されたヨーレートが大きくなるほど減少する成分と定常値との加算結果に基づいて前記注視距離を設定することを特徴とする請求項3に記載の操舵角決定装置。
The vehicle motion detection means detects a side slip angle and a yaw rate of the vehicle,
The gaze distance setting means is based on an addition result of a component that increases as the skid angle detected by the vehicle motion detection means increases, a component that decreases as the yaw rate detected by the vehicle motion detection means increases, and a steady value. The steering angle determination device according to claim 3, wherein the gaze distance is set.
車体の前側に設けられた操舵輪と、車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きを検出する車両動作検出手段と、前記車両動作検出手段で検出された縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて注視距離を設定する注視距離設定手段と、前記注視距離設定手段で設定された注視距離だけ車両前方に離れた位置を前方注視点とし、その前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離を算出する離間距離算出手段と、前記離間距離検出手段で算出された距離を小さくするための目標転舵角を算出する目標転舵角算出手段と、前記目標転舵角算出手段で算出された目標転舵角と実際の転舵角が一致するように前記操向輪を転舵する転舵制御手段と、を備えたことを特徴とする自動車。   Steering wheels provided on the front side of the vehicle body, vehicle motion detection means for detecting the vertical and lateral movements of the planar movement of the vehicle, and the vertical motion and the lateral direction detected by the vehicle motion detection means A gaze distance setting means for setting a gaze distance based on the movement of the vehicle, and a position that is distant from the front of the vehicle by the gaze distance set by the gaze distance setting means as a front gaze point, and the position of the front gaze point and the vehicle target A separation distance calculation means for calculating a distance between the trajectory, a target turning angle calculation means for calculating a target turning angle for reducing the distance calculated by the separation distance detection means, and the target turning angle An automobile comprising: steering control means for turning the steered wheels so that the target turning angle calculated by the calculating means matches the actual turning angle. 車両前方の前方注視点の位置と車両の目標軌跡との間の距離に基づいて前記距離を小さくするための目標転舵角を算出する転舵角決定方法であって、
車両の平面運動の縦方向の動き及び横方向の動きに基づいて車両から前記前方注視点までの距離を設定することを特徴とする操舵角決定方法。
A turning angle determination method for calculating a target turning angle for reducing the distance based on a distance between a position of a front gazing point in front of the vehicle and a target locus of the vehicle,
A method for determining a steering angle, comprising: setting a distance from a vehicle to the front gazing point based on a vertical movement and a horizontal movement of a planar movement of the vehicle.
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