JP2017144759A

JP2017144759A - 車両制御装置

Info

Publication number: JP2017144759A
Application number: JP2016025695A
Authority: JP
Inventors: 弘明北野; Hiroaki Kitano; 雅也遠藤; Masaya Endo
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-08-24

Abstract

【課題】通常走行と障害物回避走行との間でアクチュエータ制御特性を対応可能にした車両制御装置を提供する。【解決手段】第１の入力信号から走行可能な領域を検出することにより通常経路を生成し、第２の入力信号から障害物を検出し、前記検出された障害物に対して通常経路を回避する回避経路が必要か否かを判定し、その判定結果に応じて通常経路又は回避経路を目標経路とし、目標経路から目標操舵角を算出する演算部（３）と、この演算部（３）からの目標操舵角に基づき車両の操舵角を制御する操舵角制御部（４）とを備える。操舵角制御部（４）は、目標経路が回避経路である場合には、目標経路が通常経路である場合に比べて操舵制御の応答性を高くする。【選択図】図１

Description

本発明は、自車両が目標経路に沿って走行しているときに検出した障害物を回避するための車両制御装置に関する。

従来、自車両が走行している道路上の障害物の回避を目的として、自車両よりも前方に位置し該自車両が走行している道路又は該道路の境界部を検出する道路境界検出手段と、前記自車両の前方の前記道路上に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、前記道路の方向に対する自車両の進行方向が為す姿勢角、前記道路上での前記自車両の位置、及び該自車両の速度を検出する自車情報検出手段と、前記各検出手段からの検出情報に基づいて前記道路上で前記障害物を回避するための操作量を算出するようにした回避操作算出手段とを備えた回避操作算出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２５３７４５号公報

上記の特許文献１に開示された従来の回避操作算出装置では、自車両が走行している道路上の障害物を検出し、該障害物を回避するための回避操作量を算出している。
しかしながら、通常の道路上の走行においても自動運転又は支援運転により操舵制御を行う場合、通常の道路走行で求められる道路線形に合わせたアクチュエータ制御特性と、回避操作時に障害物を回避するために求められるアクチュエータ制御特性とが大きく異なる場合があり、どちらかのアクチュエータ制御特性に固定した場合、意図した車両挙動にならないおそれがあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、通常走行と障害物回避走行との間でアクチュエータ制御特性を対応可能にした車両制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る車両制御装置は、第１の入力信号から走行可能な領域を検出することにより通常経路を生成し、第２の入力信号から障害物を検出し、前記検出された障害物に対して前記通常経路を回避する回避経路が必要か否かを判定し、その判定結果に応じて前記通常経路又は前記回避経路を目標経路とし、前記目標経路から目標操舵角を算出する演算部と、前記演算部からの目標操舵角に基づき車両の操舵角を制御する操舵角制御部とを備え、前記操舵角制御部は、前記目標経路が前記回避経路である場合には、前記目標経路が前記通常経路である場合に比べて操舵制御の応答性を高くするものである。

また本発明では、車両を自動で走行させるための目標経路を生成し、前記目標経路が急操舵を要するものか否かを判定し、この判定結果に基づいて目標操舵角を変更する演算部と、前記目標操舵角に基づいて車両の操舵角を制御する操舵角制御部とを備えた車両制御装置が提供される。

本発明に係る車両制御装置によれば、道路に沿って自動で走行している際に障害物を操舵により回避する場合、生成された目標経路が通常経路か回避経路かに応じてアクチュエータの制御特性を変更するように構成したので、目標経路に応じたアクチュエータの制御特性に変更することが可能となり、通常経路に沿ったスムーズな走行のための操舵と回避経路に沿った急操舵とを両立させることが可能となる。

本発明の実施の形態１における車両制御装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１における車両制御装置により制御された自車両が道路に沿って走行する自動運転時の状態を概略的に示す平面図である。本発明の実施の形態１における車両制御装置による目標経路に基づいた操舵制御に関するフローチャートである。本発明の実施の形態１における車両制御装置により制御された自車両が道路に沿って走行中に障害物が出現し操舵回避を行う時の状態を概略的に示す平面図である。

実施の形態１．
図１に示した本発明の実施の形態１における車両制御装置１は、カメラ２からの入力、及び図示しない車速センサ、ヨーレートセンサ、加速度センサ等の車載センサからの入力により走行する目標経路に対する目標操舵角を生成する演算部３と、この演算部３により生成された目標操舵角に応じて走行させるための操舵角制御部４とで構成されている。

また、演算部３は、カメラ２の出力画像から走行可能な走行領域（例えば道路の車線）を検出するとともにその走行領域から通常経路を生成する通常経路生成部３１と、カメラ２の出力画像から障害物を検出する障害物検出部３２と、この障害物検出部３２により検出された障害物に対して通常経路生成部３１で生成された通常経路を回避、すなわち修正する必要かあるか否かを判定するとともにその判定結果に応じて通常経路又は修正経路を目標経路として出力する目標経路生成部３３と、を含み、この目標経路生成部３３は、さらに前記目標経路に沿って自車両が走行するための目標操舵角を算出するものである。

操舵角制御部４は、演算部３における目標経路生成部３３から出力された目標操舵角を実現するために、図示しないアクチュエータ（例えば電動パワーステアリング等）の制御特性を制御するアクチュエータ制御部４１を含んでいる。

なお、本実施の形態１における通常経路生成部３１は、カメラ２や、図示しない車載センサからの入力により目標経路を生成するものに限らず、ＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）や地図データ、レーザースキャナ等を用いて走行領域を検出し、通常経路を生成するように構成してもよい。
また、障害物検出部３２は、カメラ２の出力画像により障害物を検出するものに限られず、ミリ波レーダや超音波ソナー、レーザースキャナ等のセンサ、又はこれら複数の組合わせにより障害物を検出するように構成してもよい。

次に、本実施の形態１の車両制御装置１における、道路に沿った目標経路による自動運転について、図２及び図３を参照して説明する。

図２は、本発明の実施の形態１による車両制御装置１により制御された自車両１２が、道路と道路外の境界１３及び車線境界線１４により定義される走行領域に基づいて生成された通常時の目標経路１５に沿って走行する自動運転を実行している時の状態を示している。

図３に示すフローチャートにおいて、車両制御装置１を搭載した自車両１２が自動運転により経路に沿って走行しているときに、走行するための走行領域を、通常経路生成部３１が、カメラ２の出力画像から検出する。そして、この検出した走行領域から自車両が通常走行する通常経路を生成する（ステップＳ１）。

次に、カメラ２の出力画像から障害物検出部３２が自車両周辺に存在する障害物を検出する（ステップＳ２）。
そして、目標経路生成部３３では、ステップＳ１において目標経路生成部３３で生成された通常経路と、ステップＳ２において障害物検出部３２により検出された障害物とを比較して、検出された障害物に対する操舵を含む回避が必要か否か、すなわち通常経路のままでよいか、或いは回避経路を走行すべきかを判定する（ステップＳ３）。

そして、目標経路生成部３３は、操舵を含む回避が不要と判断した場合には、通常経路を目標経路としてステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、目標経路である通常経路に沿って走行するための目標操舵角を生成する。

目標操舵角については、自車両前方の参照点（例えば現在車速で１秒後に到達する点）における目標経路との横方向偏差に基づいて偏差を打ち消す方向に目標操舵角を決定することができる。
そして、アクチュエータ制御部４１において、目標経路が通常経路のものであるか回避経路であるかを判断し（ステップＳ６）、通常経路である場合には、上記に算出した目標操舵角に基づきアクチュエータ、例えば電動パワーステアリングの制御を行う（ステップＳ８）。

この場合、目標経路生成部３３は、目標操舵角とともに通常経路であることを表わす目標経路の種別を“０”として操舵角制御部４のアクチュエータ制御部４１へ送信してもよい。或いは、アクチュエータ制御部４１において、目標操舵角に閾値を設け、その閾値を越えなければ通常経路であり、そうでなければ回避経路であるとしてもよい。

次に、本実施の形態１の車両制御装置１における、操舵による回避が必要な場合の自動運転について、図３及び図４を参照しながら説明する。

図４は、本発明の実施の形態１による車両制御装置１により制御された自車両１２が、道路と道路外の境界１３及び車線境界線１４により定義される走行領域に基づいて生成された通常時の目標経路１５に沿って走行しているときに、障害物１６が出現し、操舵回避実行時の目標経路１７を示している。

図３において、障害物による操舵回避実行時にもステップＳ１からステップＳ３までは前述した処理と同様の処理を行う。すなわち、通常経路生成部３１が、走行するための走行領域をカメラ２の出力画像から検出するとともにこの走行領域から通常経路を生成し（ステップＳ１）、カメラ２の出力画像から障害物検出部３２が自車両周辺に存在する障害物を検出し（ステップＳ２）、生成された通常経路と検出された障害物とに基づいて、検出された障害物に対する操舵を含む回避が必要か否かを目標経路生成部３３が判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、操舵を含む回避が必要と判断された場合には、目標経路生成部３３は、カメラ２により検出された障害物１６を回避し、自車両１２が障害物１６に接触しないような回避経路１７を目標経路として生成する（ステップＳ４）。これとともに、目標経路生成部３３は、この目標経路である回避経路に沿って走行するための目標操舵角を算出して操舵角制御部４におけるアクチュエータ制御部４１に与える（ステップＳ５）。

そして、アクチュエータ制御部４１において、目標経路が通常経路のものであるか否かを上述の如く判断し（ステップＳ６）、通常経路でない場合、すなわち回避経路の場合、には回避を行うために応答性を向上させるよう制御特性の変更、具体的にはフィルタ時定数の変更、制御ゲインの変更等を行う（ステップＳ７）。
そして、この目標操舵角に基づきアクチュエータの制御を行う（ステップＳ８）。

ここで、通常経路と回避経路に沿って走行する場合のアクチュエータ制御部４１での制御動作に関して説明する。

通常経路を自動で走行している場合には、道路に沿ってスムーズに走行することが求められるため、道路線形の変化に対応可能な程度の低い応答が必要となり、センサノイズや生成された目標経路の変動によるふらつきを抑制するような制御特性となることが望ましい。

一方で障害物を回避するために回避経路に沿って走行する場合には急な操舵が必要となるため、上述のような通常経路に適した制御特性ではアクチュエータの応答が間に合わず、結果としてアクチュエータの動作が目標操舵角に対して遅れてしまい、回避経路に沿って走行することができなくなってしまう。

逆に、回避経路に適した制御特性で通常経路を走行しようとした場合には、センサのノイズや目標操舵角の変動にも応答するようになってしまい、道路に沿って走行する場合にも車両がふらついてしまう恐れがある。

そこで、アクチュエータ制御部４１に、目標経路が回避経路であることを伝達することにより、目標経路に応じたアクチュエータの制御特性に変更することが可能となり、通常経路に沿ったスムーズな走行のための操舵と回避経路に沿った急操舵とを両立させることが可能となる（ステップＳ７）。

以上のように本実施の形態１によれば、道路に沿って自動で走行している際に障害物を操舵により回避する場合に、目標経路生成部３３により生成された目標経路が、通常経路であるか回避経路であるか、すなわち目標経路の種別をアクチュエータ制御部４１に伝達し、この目標経路の種別によりアクチュエータ制御部４１における制御特性を変更する。
これにより、障害物を回避するために回避経路に沿って走行するために急な操舵が必要な場合であっても、目標とする操舵角に対し遅れることなくアクチュエータを制御し、障害物を回避することができる。

また、本実施の形態１では一例として自動で走行する車両を用いて説明したが、この場合、車両を自動で走行させるための目標経路を生成し、前記目標経路が急操舵を要するものか否かを判定し、この判定結果に基づいて目標操舵角を変更する演算部と、前記目標操舵角に基づいて車両の操舵角を制御する操舵角制御部とを備えた車両制御装置であってもよい。

また、これに限定されず、例えば運転支援システムに対して適用してもよく、道路車線に沿って走行するためのレーンキープアシストシステムと障害物を回避するための障害物回避支援システムとを搭載した車両において、どちらのシステムの動作により目標経路が生成されたかを目標経路生成部３３が決定してもよい。

また、アクチュエータ制御部４１は、制御応答性を変更するため、アクチュエータ制御部４１において目標経路生成部３３により生成された目標操舵角や目標操舵角の変化量に対して制限を設けている場合には、目標経路が通常経路であるか回避経路であるかによりそれらの制限値を変更することで急操舵を可能とし、同様の効果を得ることができる。

また、アクチュエータ制御部４１は、目標経路が通常経路であるか回避経路であるかにより、アクチュエータ制御部４１の制御応答性を変更するため、目標経路生成部３３において生成する目標操舵角の変動を抑制するためにフィルタや目標操舵角、目標操舵角の変化量の制限を設けている場合には、目標操舵角の応答性、すなわちアクチュエータ制御部４１における制御ゲインやフィルタの時定数、目標操舵角、目標操舵角の変化量の制限等を変更する構成としてもよい。

具体的には、目標経路生成部３３において目標操舵角を算出する前方注視モデルにおける車両前方の参照点までの距離を短くしてもよく、例えば、車速換算で１秒相当の距離から０．６秒相当の距離へ変更してもよい。

また、前方注視モデルへの入出力にノイズ等を抑制するフィルタを設けている場合にはその時定数を変更し、応答性を高めても同様の効果を得られる。
また、目標経路が回避経路である時には、より経路への追従性が高い制御モデル、例えばルックダウンと呼ばれる自車位置における目標経路との偏差により目標操舵角を決定するモデルに変更しても同様の効果を得られる。

１車両制御装置、２カメラ、３演算部、３１通常経路生成部、３２障害物検出部、３３目標経路生成部、４操舵角制御部、４１アクチュエータ制御部、１２自車両、１３道路境界、１４車線境界線、１５通常時の目標経路、１６障害物、１７回避時の目標経路。

Claims

第１の入力信号から走行可能な領域を検出することにより通常経路を生成し、第２の入力信号から障害物を検出し、前記検出された障害物に対して前記通常経路を回避する回避経路が必要か否かを判定し、その判定結果に応じて前記通常経路又は前記回避経路を目標経路とし、前記目標経路から目標操舵角を算出する演算部と、
前記演算部からの目標操舵角に基づき車両の操舵角を制御する操舵角制御部とを備え、
前記操舵角制御部は、前記目標経路が前記回避経路である場合には、前記目標経路が前記通常経路である場合に比べて操舵制御の応答性を高くする
車両制御装置。
前記第１及び第２の入力信号が、共にカメラの出力画像信号である
請求項１に記載の車両制御装置。
前記第１の入力信号が、カメラ及び車載センサからの入力信号である
請求項１に記載の車両制御装置。
前記第２の入力信号が、ミリ波レーダ、超音波ソナー、又はレーザースキャナからの入力信号である
請求項１に記載の車両制御装置。
前記操舵角制御部は、前記目標経路が前記回避経路である場合には、前記応答性を高めるため、前記目標経路が前記通常経路である場合に比べて操舵制御の目標操舵角又は目標操舵角速度の制限値を緩和する
請求項１に記載の車両制御装置。
前記演算部は、自車両前方の少なくとも１点と前記目標経路との距離偏差に基づき前記目標操舵角を算出し、前記目標経路が前記回避経路であるか、又は前記通常経路であるかに応じて自車両前方の点までの距離を変更する
請求項１に記載の車両制御装置。
車両を自動で走行させるための目標経路を生成し、前記目標経路が急操舵を要するものか否かを判定し、この判定結果に基づいて目標操舵角を変更する演算部と、
前記目標操舵角に基づいて車両の操舵角を制御する操舵角制御部とを備えた
車両制御装置。