JP2021178606A - 操舵量決定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両の挙動を安定させる。【解決手段】操舵量決定装置１は、自車両の車幅方向における、自車両から先行車までの距離を順次特定する距離特定部１２１と、特定した距離の変化に基づいて、車幅方向における先行車の横速度を算出する横速度算出部１２２と、距離が第１係数変更閾値以下の場合、算出した横速度に比例する第１操舵量に乗じる第１係数を大きくし、距離が第１係数変更閾値よりも大きい場合、第１係数を小さくする第１係数設定部１２３と、横速度が第２係数変更閾値以上の場合、特定した距離に比例する第２操舵量に乗じる第２係数を大きくし、横速度が第２係数変更閾値未満の場合、第２係数を小さくする第２係数設定部１２４と、第１係数設定部１２３が設定した第１係数を第１操舵量に乗じた値と、第２係数設定部１２４が設定した第２係数を第２操舵量に乗じた値との和を指示操舵量として決定する操舵量決定部１２５と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、自車両を先行車に追従走行させる技術に関する。

特許文献１には、自車両を先行車に追従走行させる場合、先行車の車幅方向の中心位置に、自車両の車幅方向の中心位置が一致するように制御する技術が開示されている。

特開２０１７−１０５２５０号公報

先行車の中心位置と自車両の中心位置と一致するように制御すると、先行車が蛇行した場合、自車両も蛇行してしまい、自車両の挙動が安定しないという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、自車両が先行車に追従走行している場合に、自車両の挙動を安定させることを目的とする。

本発明の第１の態様においては、自車両の車幅方向における、前記自車両から先行車までの距離を順次特定する距離特定部と、前記距離特定部が特定した前記距離の変化に基づいて、前記先行車の前記車幅方向における横速度を算出する横速度算出部と、前記距離が第１係数変更閾値以下の場合、前記横速度算出部が算出した前記横速度に比例する第１操舵量に乗じる第１係数を大きくし、前記距離が前記第１係数変更閾値よりも大きい場合、前記第１係数を小さくする第１係数設定部と、前記横速度が第２係数変更閾値以上の場合、前記距離特定部が特定した前記距離に比例する第２操舵量に乗じる第２係数を大きくし、前記横速度が前記第２係数変更閾値未満の場合、前記第２係数を小さくする第２係数設定部と、前記第１係数設定部が設定した前記第１係数を前記第１操舵量に乗じた値と、前記第２係数設定部が設定した前記第２係数を前記第２操舵量に乗じた値との和を指示操舵量として決定する操舵量決定部と、を有する操舵量決定装置を提供する。

例えば、前記第１係数設定部は、前記横速度が上限値変更閾値以上の場合、前記第１係数の上限値を大きくし、前記横速度が前記上限値変更閾値未満の場合、前記第１係数の上限値を小さくする。

例えば、前記第１係数設定部は、前記距離が前記第１係数変更閾値よりも大きい第１係数減少閾値以上の場合、前記第１係数を小さくする。

例えば、前記第２係数設定部は、前記横速度が前記第２係数変更閾値よりも大きい第２係数増加閾値以上の場合に、前記第２係数を大きくする。

例えば、前記第２係数設定部は、前記横速度が下限値変更閾値以上の場合、前記第２係数の下限値を大きくし、前記横速度が前記下限値変更閾値未満の場合、前記第２係数の下限値を小さくする。

例えば、前記第２係数設定部は、前記距離が距離判定閾値以下であり、かつ前記横速度が前記下限値変更閾値以上の場合、前記第２係数の下限値を大きくし、前記距離が距離判定閾値以下であり、かつ前記横速度が前記下限値変更閾値未満の場合、前記第２係数の下限値を小さくし、前記距離が距離判定閾値よりも大きい場合、前記第２係数の下限値を、前記第２係数の上限値と同じ値にする。

本発明によれば、自車両の挙動を安定させられるという効果を奏する。

実施の形態に係る運転支援システムの構成を模式的に示す図である。 距離と横速度とを説明するための図である。 距離の変化に応じて第１係数ｋＤを増減する処理を説明するための図である。 横速度に応じて第１係数ｋＤの上限値を増減する処理を説明するための図である。 横速度の変化に応じて第２係数ｋＰを増減する処理を説明するための図である。 横速度に応じて第２係数ｋＰの下限値を増減する処理を説明するための図である。 先行車が蛇行する場合を模式的に示す図である。 先行車が直線道路からカーブに進入した場合を模式的に示す図である。 第１係数ｋＤを設定する処理の一例を示すフローチャートである。 第２係数ｋＰを設定する処理の一例を示すフローチャートである。 第２係数ｋＰの下限値を設定する処理の一例を示すフローチャートである。

［運転支援システムＳの構成］
図１は、実施の形態に係る運転支援システムＳの構成を模式的に示す図である。自車両に搭載された運転支援システムＳは、操舵量決定装置１と、撮像部２と、自動操舵制御装置３と、ステアリングモータ４とを備える。撮像部２は、自車両の進行方向前方を撮像するカメラである。撮像部２は、自車両の進行方向前方を撮像した撮像画像を順次生成する。そして、撮像部２は、生成した撮像画像を操舵量決定装置１に出力する。

操舵量決定装置１は、撮像部２が生成した撮像画像に含まれる先行車を検出する。操舵量決定装置１は、検出した先行車に自車両が追従するような操舵量である操舵指示量を決定する。操舵量決定装置１は、自車両の車幅方向における先行車の速度に比例する第１操舵量δＤと、車幅方向における自車両と先行車との距離に比例する第２操舵量δＰとをそれぞれ算出する。そして、操舵量決定装置１は、第１操舵量δＤに第１係数ｋＤを乗じた値と、第２操舵量δＰに第２係数ｋＰを乗じた値との和を操舵指示量δｒｅｑとして決定する。具体的には、操舵量決定装置１は、下記式（１）を用いて、操舵指示量δｒｅｑを算出する。
δｒｅｑ＝δＤ×ｋＤ＋δＰ×ｋＰ……（１）

上記の操舵指示量δｒｅｑを決定することで、先行車に追従する自車両の挙動を安定させることができる。なお、第１操舵量δＤ、第１係数ｋＤ、第２操舵量δＰ及び第２係数ｋＰの各々を設定する具体的な方法は後述する。

自動操舵制御装置３は、操舵量決定装置１が決定した操舵指示量δｒｅｑに応じた操舵角になるようにステアリングモータ４を制御する。このように、運転支援システムＳは、自車両を先行車に追従するように制御することができる。

［操舵量決定装置１の構成］
操舵量決定装置１は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶する。

制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、距離特定部１２１、横速度算出部１２２、第１係数設定部１２３、第２係数設定部１２４及び操舵量決定部１２５としての機能を実現する。

距離特定部１２１は、撮像部２が生成した撮像画像に含まれる先行車を検出する。距離特定部１２１は、自車両から検出した先行車までの距離を順次特定する。具体的には、距離特定部１２１は、自車両の車幅方向における自車両から先行車までの距離を所定間隔で順次特定する。所定間隔の具体的な値は、例えば１００ミリ秒である。

横速度算出部１２２は、自車両の車幅方向における先行車の速度である横速度を算出する。例えば、横速度算出部１２２は、距離特定部１２１が特定した距離の変化に基づいて、先行車の横速度を算出する。具体的には、横速度算出部１２２は、距離特定部１２１が新たに特定した距離と、距離特定部１２１が直前に特定した距離との差を所定間隔で除算した値の絶対値を横速度として特定する。

図２は、距離Ｌと横速度Ｖｙとを説明するための図である。図２において、自車両Ａと先行車Ｂとは直線道路を走行しているものとする。矢印Ｙは、自車両Ａの車幅方向を示す。位置Ｆは、自車両Ａの車幅方向の中心位置である。距離Ｌは、車幅方向における、自車両Ａの中心位置から先行車の中心位置までの距離を示す。横速度Ｖｙは、車幅方向における先行車Ｂの速度を示すベクトルである。

第１係数設定部１２３は、第１操舵量δＤに乗じる第１係数ｋＤを設定する。例えば、第１係数設定部１２３は、図２に示すように、距離特定部１２１が特定した距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下の場合、第１操舵量δＤに乗じる第１係数ｋＤを大きくする。具体的には、第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下である状態が継続した時間をカウントした値を、第１係数ｋＤを設定するための第１カウント値に加算する。そして、第１係数設定部１２３は、第１カウント値に所定の第１変換値を乗じた値を第１係数ｋＤとして設定する。

なお、第１係数設定部１２３は、第１係数変更閾値Ｐ１を、自車両Ａの車幅よりも、先行車Ｂの車幅が狭いほど小さくしてもよい。具体的には、第１係数設定部１２３は、自車両Ａの車幅から先行車Ｂの車幅を減算した差が大きいほど、第１係数変更閾値Ｐ１を小さくする。また、第１係数設定部１２３は、自車両Ａの車幅に対する先行車Ｂの車幅の比が小さいほど第１係数変更閾値Ｐ１を小さくする。第１係数変更閾値Ｐ１は、予め定めていてもよく、具体的な値は例えば１．５メートルである。第１変換値は、実験などにより適宜決定すればよい。

このようにすることで、第１係数設定部１２３は、自車両Ａと先行車Ｂとの距離Ｌが小さい場合、横速度Ｖｙに比例する第１操舵量δＤに第１係数ｋＤを乗じた値を大きくすることができるので、先行車Ｂの横速度Ｖｙが大きくなった場合にすみやかに操舵指示量δｒｅｑを大きくできる。その結果、第１係数設定部１２３は、車幅方向における先行車Ｂの移動に対する応答性を高められる。そのため、第１係数設定部１２３は、例えば先行車Ｂが道路上の障害物を回避するために車幅方向に移動する場合に自車両Ａを先行車Ｂの移動に追従させやすくなるので、安全性を高められる。

第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１よりも大きい場合、第１係数ｋＤを小さくする。例えば、第１係数設定部１２３は、距離Ｌが、第１係数変更閾値Ｐ１よりも大きい第１係数減少閾値以上の場合、第１係数ｋＤを小さくする。具体的には、第１係数設定部１２３は、第１係数減少閾値以上の状態が継続した時間をカウントした値を、第１カウント値から減算する。また、第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１よりも大きく、かつ第１係数減少閾値未満の場合、第１係数ｋＤを変更しない。第１係数減少閾値は、第１係数変更閾値Ｐ１と同様の方法で決定してもよく、実験などにより適宜決定してもよい。第１係数減少閾値の具体的な値は、例えば２．０メートルである。

このように、第１係数設定部１２３は、自車両Ａと先行車Ｂとの距離Ｌが大きい場合、横速度Ｖｙに比例する第１操舵量δＤに第１係数ｋＤを乗じた値を小さくする。そのため、第１係数設定部１２３は、距離Ｌが大きい状態で横速度Ｖｙが大きくなる状況（例えばカーブから直線道路に進入する場合）において、操舵指示量δｒｅｑが大きくなりすぎることを抑制できる。

図３は、距離Ｌに応じて第１係数ｋＤを増減する処理を説明するための図である。図３（ａ）は、自車両Ａから先行車Ｂまでの距離Ｌの時間変化を模式的に示すグラフである。図３（ａ）の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は距離Ｌの大きさを示す。図３（ａ）の一点鎖線は第１係数変更閾値Ｐ１を示し、二点鎖線は第１係数減少閾値Ｐ２を示す。図３（ｂ）は、第１係数ｋＤの時間変化を模式的に示す図である。図３（ｂ）の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は第１係数ｋＤの大きさを示す。図３（ｂ）の破線は、第１係数ｋＤの上限値Ｍを示す。

第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下である状態が継続した時間（時刻ｔ０から時刻ｔ１１までの間）をカウントする。第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下である状態をカウントした値を、第１係数ｋＤを設定するための第１カウント値に加算する。第１係数設定部１２３は、第１カウント値に所定の係数を乗じた値を第１係数ｋＤとして設定する。図３（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ０から時刻ｔ１１までの間、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下である状態が継続しているので、第１係数ｋＤが増加している。

第１係数設定部１２３は、距離Ｌが増加して第１係数変更閾値Ｐ１よりも大きくなった場合、状態が継続した時間をカウントしない。具体的には、第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１よりも大きく、第１係数減少閾値Ｐ２未満の状態が継続した時間（時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間）をカウントしない。図３（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１よりも大きく、第１係数減少閾値Ｐ２未満である状態が継続しているので、第１係数ｋＤが一定になっている。

第１係数設定部１２３は、距離Ｌがさらに増加して第１係数減少閾値Ｐ２以上になった場合、距離Ｌが第１係数減少閾値Ｐ２以上の状態が継続した時間（時刻ｔ１２からｔ１３までの間）をカウントする。そして、第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数減少閾値Ｐ２以上の状態が継続した時間をカウントした値を第１カウント値から減算し、第１カウント値を第１係数ｋＤに変換する。図３（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ１２からｔ１３までの間、距離Ｌが第１係数減少閾値Ｐ２以上の状態が継続しているので、第１係数ｋＤが減少している。

なお、第１係数設定部１２３は、第１係数ｋＤが、第１係数ｋＤの下限値以下になった場合、第１係数ｋＤを、第１係数ｋＤの下限値と同じ値にする。第１係数ｋＤの下限値は、０である。

第１係数設定部１２３は、距離Ｌが減少して第１係数変更閾値Ｐ１以下なった場合（時刻ｔ１４以降）、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下である状態が継続した時間をカウントする。第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下である状態が継続した時間をカウントした値を第１カウント値に加算し、第１カウント値に所定係数を乗じた値を第１係数ｋＤとして設定する。図３（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ１４以降、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下である状態が継続しているので、第１係数ｋＤが増加している。

第１係数設定部１２３は、第１カウント値を変換した第１係数ｋＤが、第１係数ｋＤの上限値Ｍ以上になった場合、第１係数ｋＤを上限値Ｍと同じ値に設定する。図３（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ１５以降、第１係数ｋＤが上限値Ｍで一定になっている。

ところで、第１係数ｋＤを大きくしすぎると、操舵指示量δｒｅｑが大きくなりすぎてしまう。そこで、第１係数設定部１２３は、先行車Ｂの横速度Ｖｙに応じて、第１係数ｋＤを大きくする場合の上限値を設定する。例えば、第１係数設定部１２３は、先行車Ｂの横速度Ｖｙが上限値変更閾値未満の場合、第１係数ｋＤの上限値を小さくする。具体的には、第１係数設定部１２３は、横速度Ｖｙが上限値変更閾値未満の状態が継続した時間に比例して上限値を小さくする。上限値変更閾値は、実験などにより適宜決定すればよい。上限値変更閾値の具体的な値は、例えば０．０５から０．５メートル毎秒である。上限値を小さくすることで、第１係数設定部１２３は、操舵指示量δｒｅｑが大きくなりすぎることを抑制できる。

また、第１係数設定部１２３は、先行車の横速度Ｖｙが上限値変更閾値以上の場合、第１係数ｋＤの上限値を大きくする。例えば、第１係数設定部１２３は、上限値変更閾値以上の状態が継続した時間に比例して第１係数ｋＤの上限値を大きくする。なお、第１係数ｋＤの上限値には最大値が設定されており、最大値は変更されない。

図４は、横速度Ｖｙに応じて第１係数ｋＤの上限値Ｍを増減する処理を説明するための図である。図４（ａ）は、横速度Ｖｙの時間変化を模式的に示すグラフである。図４（ａ）の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は横速度Ｖｙの大きさを示す。図４（ａ）の一点鎖線は上限値変更閾値Ｇを示す。図４（ｂ）は、上限値Ｍの時間変化を模式的に示す図である。図４（ｂ）の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は上限値Ｍの大きさを示す。図４（ｂ）の一点鎖線は上限値Ｍの最大値Ｍｍａｘを示し、二点鎖線は上限値Ｍの最小値Ｍｍｉｎを示す。

第１係数設定部１２３は、横速度Ｖｙが上限値変更閾値Ｇ未満である状態が継続する間、上限値Ｍを小さくする。このとき、第１係数設定部１２３は、上限値Ｍが最小値Ｍｍｉｎ以下になったら、上限値Ｍを最小値Ｍｍｉｎと同じ値にする。図４（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ０から時刻ｔ２１までの間、横速度Ｖｙが上限値変更閾値Ｇ未満である状態が継続しているが、第１係数ｋＤの上限値Ｍは最小値Ｍｍｉｎで一定になっている。

第１係数設定部１２３は、横速度Ｖｙが上限値変更閾値Ｇ以上である状態が継続した時間（時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの間）をカウントする。第１係数設定部１２３は、横速度Ｖｙが上限値変更閾値Ｇ以上である状態をカウントした値を、上限値Ｍを設定するための値に加算する。第１係数設定部１２３は、上限値Ｍを設定するための値に所定の係数を乗じた値を上限値Ｍとして設定する。図４（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ２１から時刻ｔ２３までの間、横速度Ｖｙが上限値変更閾値Ｇ以上である状態が継続しているので、上限値Ｍが増加している。

第１係数設定部１２３は、上限値Ｍが増加して上限値Ｍの最大値Ｍｍａｘになった場合、上限値Ｍを最大値Ｍｍａｘと同じ値に設定する。図４（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ２３から時刻ｔ２２までの間、上限値Ｍが最大値Ｍｍａｘで一定になっている。

第１係数設定部１２３は、横速度Ｖｙが減少して上限値変更閾値Ｇ未満になった場合、上限値Ｍを小さくする。図４（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ２２から時刻ｔ２４までの間、上限値Ｍが減少している。第１係数設定部１２３は、上限値Ｍが、上限値Ｍの最小値Ｍｍｉｎになった場合、上限値Ｍを最小値Ｍｍｉｎと同じ値に設定する。図４（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ２４以降、上限値Ｍが最小値Ｍｍｉｎで一定になっている。

以上、第１係数設定部１２３が第１係数ｋＤを設定する処理を説明した。続いて、第２係数設定部１２４が第２係数ｋＰを設定する処理を説明する。

［第２係数ｋＰを設定する処理］
第２係数設定部１２４は、第２操舵量δＰに乗じる第２係数ｋＰを設定する。例えば、第２係数設定部１２４は、横速度算出部１２２が特定した横速度Ｖｙが第２係数変更閾値以上の場合、第２操舵量δＰに乗じる第２係数を大きくする。具体的には、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値よりも大きい第２係数増加閾値以上の場合に、第２係数ｋＰを大きくする。より具体的には、第２係数設定部１２４は、第２係数増加閾値以上である状態が継続した時間をカウントした値を、第２係数ｋＰを設定するための第２カウント値に加算する。そして、第２係数設定部１２４は、第２カウント値に所定の第２変換値を乗じた値を第２係数ｋＰとして設定する。第２係数変更閾値、第２係数増加閾値、及び第２変換値は、実験などにより適宜設定すればよい。第２係数変更閾値の具体的な値は例えば０．１メートル毎秒である。第２係数増加閾値の具体的な値は、例えば０．２メートル毎秒である。

このようにすることで、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが大きくなって距離Ｌが増加することが予想されるような状況（例えばカーブ進入時）で、距離Ｌに比例する第２操舵量δＰに第２係数ｋＰを乗じた値を大きくできる。その結果、第２係数設定部１２４は、自車両Ａから先行車Ｂまでの距離Ｌが大きくなることを抑制でき、先行車Ｂに対する自車両Ａの追従性を高められる。

また、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値未満の場合、第２係数ｋＰを小さくする。例えば、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値未満の状態が継続した時間をカウントした値を、第２カウント値から減算することにより、第２係数ｋＰを小さくする。

このようにすることで、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値未満の場合、距離Ｌに比例する第２操舵量δＰを実質的に小さくできる。そのため、第２係数設定部１２４は、距離Ｌが大きくなっても操舵指示量δｒｅｑが大きくならないようにできる。その結果、第２係数設定部１２４は、先行車Ｂを追従しながらカーブを走行中に操舵角が必要以上に大きくなることを抑制できる。また、第２係数設定部１２４は、直線道路を走行中に、先行車Ｂが蛇行しても追従しないようにできるので、自車両Ａの挙動を安定させられる。

図５は、横速度Ｖｙに応じて第２係数ｋＰを増減する処理を説明するための図である。図５（ａ）は、先行車Ｂの横速度Ｖｙの時間変化を模式的に示すグラフである。図５（ａ）の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は横速度Ｖｙを示す。図５（ａ）の破線は、第２係数変更閾値Ｎを示す。図５（ｂ）は、第２係数ｋＰの時間変化を模式的に示す図である。図５（ｂ）の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は第２係数ｋＰの大きさを示す。図５（ｂ）の破線は、第２係数ｋＰの上限値Ｃを示す。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値Ｎ未満の状態が継続する間（時刻ｔ０からｔ３１までの間）、第２係数ｋＰを変更しない。図５（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ０からｔ３１までの間、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値Ｎ未満の状態が継続しているので、第２係数ｋＰが一定になっている。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが増加して第２係数変更閾値Ｎ以上になった場合、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値Ｎ以上の状態が継続した時間（時刻２１からｔ３２までの間）をカウントする。そして、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値Ｎ以上の状態が継続した時間をカウントした値を第２カウント値に加算し、第２カウント値を第２係数ｋＰに変換する。図５（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ３１から時刻ｔ３３までの間、横速度Ｖｙが増加して第２係数変更閾値Ｎ以上の状態が継続しているので、第２係数ｋＰが増加している。

第２係数設定部１２４は、第２カウント値が増加することにより、第２係数ｋＰが増加して上限値Ｃ以上になった場合（時刻ｔ３３から時刻ｔ３２までの間）、第２係数ｋＰを上限値Ｃと同じ値に設定する。第２係数ｋＰを上限値Ｃの具体的な値は、例えば１である。図５（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ３３以降、第２係数ｋＰが上限値Ｃで一定になっている。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが減少して第２係数変更閾値Ｎ未満になった場合（時刻ｔ３２以降）、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値Ｎ未満の状態が継続した時間をカウントする。そして、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値Ｎ未満の状態が継続した時間をカウントした値を第２カウント値から減算し、第２カウント値を第２係数ｋＰに変換する。図５（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ３２以降、第２係数ｋＰが減少している。

なお、第２係数設定部１２４は、第２係数ｋＰが、距離Ｌ及び横速度Ｖｙに基づいて設定した下限値になった場合、第２係数ｋＰを第２係数ｋＰの下限値と同じ値にする。なお、第２係数ｋＰの下限値は、０である。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙ及び距離Ｌに基づいて第２係数ｋＰの下限値を設定してもよい。例えば、第２係数設定部１２４は、距離Ｌが距離判定閾値よりも大きい場合、第２係数ｋＰの下限値を、第２係数ｋＰの上限値と同じ値にする。このようにすることで、第２係数設定部１２４は、距離Ｌが大きくなった場合、操舵指示量δｒｅｑを大きくできるので、先行車Ｂの走行軌跡に自車両Ａを追従させられるようになる。なお、距離判定閾値は、自車両Ａから先行車Ｂまでの距離が相対的に大きい車両に追従する場合における軌跡のショートカットを抑制するように、実験などにより適宜設定すればよい。距離判定値の値は、５０メートル未満が望ましい。

第２係数設定部１２４は、距離Ｌが距離判定閾値以下である場合、横速度Ｖｙの大きさに応じて第２係数ｋＰの下限値を増減する。具体的には、第２係数設定部１２４は、距離Ｌが距離判定閾値以下の場合、横速度Ｖｙが下限値変更閾値以上のとき、第２係数ｋＰの下限値を大きくする。下限値変更閾値は、実験などにより適宜設定すればよく、具体的な値は例えば０．０５メートル毎秒である。なお、下限値変更閾値と、第２係数変更閾値Ｎは、同じ値でもよい。

このようにすることで、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが相対的に大きい場合に操舵指示量δｒｅｑが小さくなりすぎることを抑制できるので、自車両Ａの追従性を高められる。また、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値未満のとき、第２係数ｋＰの下限値を小さくする。このようにすることで、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが相対的に小さい場合に操舵指示量δｒｅｑを小さくでき、必要以上に操舵してしまうことを抑制できる。

図６は、横速度Ｖｙに応じて第２係数ｋＰの下限値Ｉを増減する処理を説明するための図である。図６（ａ）は、横速度Ｖｙの時間変化を模式的に示すグラフである。図６（ａ）の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は横速度Ｖｙを示す。図６（ａ）の破線は、下限値変更閾値Ｈを示す。図６（ｂ）は、下限値Ｉの時間変化を模式的に示す図である。図６（ｂ）の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は下限値Ｉの大きさを示す。図６（ｂ）の破線は、第２係数ｋＰの上限値Ｃを示す。上限値Ｃは、下限値Ｉの最大値である。なお、図６において、距離Ｌは、時刻ｔ０から時刻ｔ４２の間で距離判定閾値Ｅ以下である。また、距離Ｌは、時刻ｔ４２以降で距離判定閾値Ｅよりも大きいものとする。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値Ｈ未満の状態が継続する間（時刻ｔ０からｔ４１までの間）、下限値Ｉを大きくする。具体的には、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値Ｈ未満の状態が継続した時間（時刻ｔ０からｔ４１までの間）をカウントする。次に、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値Ｈ未満の状態が継続した時間をカウントした値を、下限値Ｉを設定するための値に加算する。そして、第２係数設定部１２４は、下限値Ｉを設定するための値を下限値Ｉに変換する。

なお、第２係数設定部１２４は、下限値Ｉが、上限値Ｃになったら、下限値Ｉを上限値Ｃと同じ値にする。図６（ｂ）に示すとおり、下限値Ｉは、時刻ｔ０から時刻ｔ４３の間増加し、時刻ｔ４３からｔ４１の間、上限値Ｃで一定になっている。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが増加して下限値変更閾値Ｈ以上になった場合、下限値Ｉを小さくする。例えば、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値Ｈ以上の状態が継続した時間（時刻４１からｔ４２までの間）をカウントした値を、下限値Ｉを設定するための値から減算する。図６（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ４１から時刻ｔ４２までの間、横速度Ｖｙが下限値変更閾値Ｈ以上の状態が継続しているので、下限値Ｉが減少している。

第２係数設定部１２４は、下限値Ｉが減少して０以下になった場合（時刻ｔ４３）、下限値Ｉを０にする。図５（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ４３からｔ４２までの間、下限値Ｉが０で一定になっている。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが減少して下限値変更閾値Ｈ未満になった場合（時刻ｔ４２以降）、横速度Ｖｙが下限値変更閾値Ｈ未満の状態が継続した時間をカウントする。そして、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値Ｈ未満の状態が継続した時間をカウントした値を第２カウント値に加算し、第２カウント値を下限値Ｉに変換する。図６（ｂ）に示すとおり、時刻ｔ４２から時刻ｔ４５の間、下限値Ｉが増加している。

第２係数設定部１２４は、距離Ｌが距離判定閾値Ｅよりも大きい場合、下限値Ｉを上限値Ｃと同じ値にする。図６（ｂ）に示すとおり、距離Ｌが距離判定閾値Ｅよりも大きくなった時刻ｔ４５において、下限値Ｉが上限値Ｃと同じ値になっている。

操舵量決定部１２５は、距離Ｌ及び横速度Ｖｙに基づいて、自車両Ａが先行車Ｂの走行軌跡を追従するように操舵量を決定する。具体的には、まず、操舵量決定部１２５は、横速度算出部１２２が算出した横速度Ｖｙに比例する第１操舵量δＤと、距離特定部１２１が特定した距離Ｌに比例する第２操舵量δＰとを算出する。例えば、操舵量決定部１２５は、距離Ｌに比例する第２操舵量δＰを、公知の操舵量計算方法であるPure Pursuit法を用いて算出する。また、操舵量決定部１２５は、Pure Pursuit法において、距離Ｌを横速度Ｖｙに置き換えることにより、横速度Ｖｙに比例する第１操舵量δＤを算出できる。

そして、操舵量決定部１２５は、第１係数設定部１２３が設定した第１係数ｋＤを第１操舵量δＤに乗じた値と、後述する第２係数設定部１２４が設定した第２係数ｋＰを第２操舵量δＰに乗じた値との和を操舵指示量δｒｅｑとして決定する。具体的には、操舵量決定部１２５は、前述した式（１）を用いて、操舵指示量δｒｅｑを算出する。

（先行車Ｂが直線道路を走行中に蛇行する場合）
先行車Ｂは、直線道路を走行中に蛇行することがある。操舵量決定装置１は、距離Ｌと横速度Ｖｙとに基づいて第１係数ｋＤ及び第２係数ｋＰを設定することにより、先行車Ｂが蛇行する場合であっても、自車両Ａの蛇行を抑制することができる。図７は、先行車Ｂが蛇行する場合を模式的に示す図である。図７において、半破線ＲＡは、自車両Ａの走行軌跡を示す。破線ＲＢは、先行車Ｂの走行軌跡を示す。なお、図７に示す自車両Ａから先行車Ｂまでの距離Ｌは、第１係数減少閾値Ｐ２よりも大きい。

先行車Ｂが蛇行しながら車線の車道外側線付近を走行する場合、距離Ｌが大きくなり、横速度Ｖｙが小さくなる。この場合、第１係数設定部１２３は、第１係数ｋＤを小さくし、第２係数設定部１２４は、第２係数ｋＰを小さくする。その結果、操舵量決定部１２５が決定する操舵指示量δｒｅｑが小さくなるので、自車両Ａは、先行車Ｂの走行軌跡の振幅ＨＢを小さくしたような軌跡に沿って走行する。そのため、自車両Ａの走行軌跡の振幅ＨＡは、先行車Ｂの走行軌跡の振幅ＨＢよりも小さくなる。

（先行車Ｂがカーブに進入する場合）
公知のPure Pursuit法は、自車両Ａと先行車Ｂとの距離Ｌに基づいて操舵角を決定する。そのため、Pure Pursuit法を用いて自車両Ａの操舵量を決定する場合、先行車Ｂがカーブのクロソイド区間に進入し、距離Ｌが大きくなってから、自車両Ａの操舵量を大きくする。その結果、先行車Ｂに追従するのに必要な操舵量を設定するまでに遅れが発生してしまう。そして、従来のPure Pursuit法においては、発生した遅れの分だけ操舵量を大きくし、操舵量を大きくしすぎた分だけ操舵量を小さくするというように、操舵量が変動することがあった。

実施の形態に係る操舵量決定装置１は、直線道路を走行中に自車両Ａと先行車Ｂとの距離Ｌが小さい場合、横速度Ｖｙに比例する第１操舵量δＤに乗じる第１係数ｋＤが大きくする。そのため、操舵量決定装置１は、先行車Ｂが車幅方向の移動した場合（すなわち先行車Ｂの横速度Ｖｙが大きくなった場合）に、自車両Ａをすみやかに追従できる。図８は、先行車Ｂが直線道路からカーブに進入した場合を模式的に示す図である。図８において、距離Ｌは、第１係数変更閾値Ｐ１よりも小さく、かつ距離判定閾値Ｅよりも小さいものとする。また、横速度Ｖｙは、第２係数変更閾値Ｎよりも大きいものとする。

図８に示すように、距離Ｌが小さく、横速度Ｖｙが大きくなった場合、操舵量決定装置１は、横速度Ｖｙに比例する第１操舵量δＤに乗じる第１係数ｋＤと、距離Ｌに比例する第２操舵量δＰに乗じる第２係数ｋＰとを大きくする。その結果、操舵量決定装置１は、操舵指示量δｒｅｑをすみやかに大きくできるので、先行車Ｂの車幅方向の移動に追従しやすくできる。このようにすることで、操舵量決定装置１は、操舵量が変動することを抑制でき、自車両Ａの挙動を安定させられる。

［第１係数ｋＤを設定する処理の流れ］
図９は、第１係数ｋＤを設定する処理の一例を示すフローチャートである。まず、距離特定部１２１は、撮像部２が生成した撮像画像に含まれる先行車Ｂを検出する。続いて、距離特定部１２１は、自車両Ａの車幅方向における、自車両Ａから先行車Ｂまでの距離Ｌを順次特定する（ステップＳ１）。次に、横速度算出部１２２は、距離特定部１２１が特定した距離Ｌの変化に基づいて先行車Ｂの横速度Ｖｙを算出する（ステップＳ２）。

続いて、第１係数設定部１２３は、第１係数ｋＤの上限値Ｍを設定する処理を実行する。まず、第１係数設定部１２３は、横速度算出部１２２が算出した横速度Ｖｙが上限値変更閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３）。第１係数設定部１２３は、横速度Ｖｙが上限値変更閾値以上の場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、第１係数ｋＤの上限値Ｍを大きくする（ステップＳ４）。第１係数設定部１２３は、横速度Ｖｙが上限値変更閾値未満の場合（ステップＳ３でＮｏ）、第１係数ｋＤの上限値Ｍを小さくする（ステップＳ５）。このように、第１係数設定部１２３は、横速度Ｖｙが上限値変更閾値以上か否かの判定結果に応じて、上限値Ｍを設定する。

第１係数設定部１２３は、第１係数ｋＤの上限値Ｍを設定すると、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下か否かを判定する（ステップＳ６）。第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下である場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、設定した上限値Ｍになるまで第１係数ｋＤを大きくする（ステップＳ７）。例えば、第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下である状態が継続した時間をカウントした値を第１カウント値に加算し、第１カウント値に所定の第１変換値を乗じた値を第１係数ｋＤとして設定する（図３（ｂ）を参照）。

第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１よりも大きい場合（ステップＳ６でＮｏ）、距離Ｌが第１係数減少閾値Ｐ２以上か否かを判定する（ステップＳ８）。第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数減少閾値Ｐ２以上の場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、第１係数ｋＤの下限値（０）になるまで第１係数ｋＤを小さくする（ステップＳ９）。具体的には、第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数減少閾値Ｐ２以下である状態が継続した時間をカウントした値を第１カウント値から減算し、第１カウント値に所定の第１変換値を乗じた値を第１係数ｋＤとして設定する（図３（ｂ）を参照）。

第１係数設定部１２３は、距離Ｌが第１係数減少閾値Ｐ２よりも小さい場合（ステップＳ８でＮｏ）、第１カウント値を変更せず、第１カウント値に所定の第１変換値を乗じた値を第１係数ｋＤとして設定する。第１係数設定部１２３は、自車両Ａが先行車Ｂに追従している間、上記の処理を繰り返し実行する。

［第２係数ｋＰを設定する処理の流れ］
図１０は、第２係数ｋＰを設定する処理の一例を示すフローチャートである。第２係数設定部１２４は、図１０に示す一連の処理を、第１係数設定部１２３が行う第１係数ｋＤの設定処理と同じタイミングで実行する。ステップＳ１及びステップＳ２は、図９を用いて説明した処理と同様である。

第２係数設定部１２４は、第２係数ｋＰの下限値を設定する処理を実行する（ステップＳ１１）。図１１は、第２係数ｋＰの下限値を設定する処理の一例を示すフローチャートである。

まず、第２係数設定部１２４は、距離特定部１２１が特定した距離Ｌが距離判定閾値Ｅ以下か否かを判定する（ステップＳ２１）。第２係数設定部１２４は、距離Ｌが距離判定閾値Ｅ以下である場合（ステップＳ２１でＹｅｓ）、横速度算出部１２２が算出した横速度Ｖｙが下限値変更閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２２）。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値以上である場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、第２係数ｋＰの下限値を小さくする。例えば、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値以上である状態が継続した時間に応じて、第２係数ｋＰの下限値を小さくする（ステップＳ２３）。例えば、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値以上である状態が継続した時間をカウントした値を第２カウント値から減算し、第２カウント値に所定の第２変換値を乗じた値を第２係数ｋＰとして設定する（図６（ｂ）を参照）。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値未満である場合（ステップＳ２２でＮｏ）、第２係数ｋＰの下限値を大きくする（ステップＳ２４）。具体的には、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値未満である状態が継続した時間に応じて、下限値を大きくする。より具体的には、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが下限値変更閾値未満である状態が継続した時間をカウントした値を第２カウント値に加算し、第２カウント値に所定の第２変換値を乗じた値を第２係数ｋＰとして設定する（図６（ｂ）を参照）。

第２係数設定部１２４は、距離Ｌが距離判定閾値Ｅよりも大きい場合（ステップＳ２１でＮｏ）、第２係数ｋＰの下限値を、第２係数ｋＰの上限値と同じ値にする（ステップＳ２５）。具体的には、第２係数設定部１２４は、距離Ｌが距離判定閾値Ｅよりも大きい場合、第２係数ｋＰの下限値を第２係数ｋＰの上限値である１に設定する（図６（ｂ）を参照）。

第２係数設定部１２４は、第２係数ｋＰの下限値を設定すると、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値以上の場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値よりも大きい第２係数増加閾値以上か否かを判定する（ステップＳ１３）。

第２係数設定部１２４は、距離Ｌが第２係数増加閾値以上の場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）、第２係数ｋＰを大きくする。例えば、第２係数設定部１２４は、距離Ｌが第２係数増加閾値以上である状態が継続した時間に応じて、第２係数ｋＰを大きくする（図５の（ｂ）参照）。第２係数設定部１２４は、距離Ｌが第２係数増加閾値未満の場合（ステップＳ１３でＮｏ）、第２係数ｋＰを変更しない。

第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値未満の場合（ステップＳ１２でＮｏ）、第２係数ｋＰを小さくする。具体的には、第２係数設定部１２４は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値未満の状態が継続した時間に応じて、第２係数ｋＰを小さくする（図５の（ｂ）参照）。第２係数設定部１２４は、自車両Ａが先行車Ｂに追従している間、上記の処理を繰り返し実行する。

［実施の形態に係る運転支援システムＳの効果］
以上説明したとおり、まず、操舵量決定装置１は、自車両Ａの車幅方向における、自車両Ａから先行車Ｂまでの距離Ｌを順次特定し、特定した距離Ｌの変化に基づいて、車幅方向における先行車Ｂの横速度Ｖｙを算出する。次に、操舵量決定装置１は、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１以下の場合、横速度Ｖｙに比例する第１操舵量δＤに乗じる第１係数ｋＤを大きくし、距離Ｌが第１係数変更閾値Ｐ１よりも大きい場合、第１係数ｋＤを小さくする。また、操舵量決定装置１は、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値以上の場合、距離Ｌに比例する第２操舵量δＰに乗じる第２係数ｋＰを大きくし、横速度Ｖｙが第２係数変更閾値未満の場合、第２係数ｋＰを小さくする。そして、操舵量決定装置１は、設定した第１係数ｋＤを第１操舵量δＤに乗じた値と、設定した第２係数ｋＰを第２操舵量δＰに乗じた値との和を操舵指示量δｒｅｑとして決定する。

このように、操舵量決定装置１は、第１係数ｋＤ及び第２係数ｋＰの各々を状況に応じて設定する。このようにすることで、操舵量決定装置１は、横速度Ｖｙに比例する第１操舵量δＤに第１係数ｋＤを乗じた値と、距離Ｌに比例する第２操舵量δＰに第２係数ｋＰを乗じた値との各々を状況に応じて設定できるので、操舵指示量δｒｅｑを状況に応じて決定できる。その結果、操舵量決定装置１は、例えば先行車Ｂが蛇行する場合であっても、自車両Ａが先行車Ｂの軌跡に追従することを抑制して、自車両Ａの挙動を安定させられる。また、操舵量決定装置１は、例えば先行車Ｂが直線道路からカーブに進入した場合に、自車両Ａの操舵量の変動を抑制できるので、自車両Ａの挙動を安定させられる。

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。例えば、装置の全部又は一部は、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。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 操舵量決定装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１ 距離特定部
１２２ 横速度算出部
１２３ 第１係数設定部
１２４ 第２係数設定部
１２５ 操舵量決定部
２ 撮像部
３ 自動操舵制御装置
４ ステアリングモータ

Claims (6)

1. 自車両の車幅方向における、前記自車両から先行車までの距離を順次特定する距離特定部と、
   前記距離特定部が特定した前記距離の変化に基づいて、前記先行車の前記車幅方向における横速度を算出する横速度算出部と、
   前記距離が第１係数変更閾値以下の場合、前記横速度算出部が算出した前記横速度に比例する第１操舵量に乗じる第１係数を大きくし、前記距離が前記第１係数変更閾値よりも大きい場合、前記第１係数を小さくする第１係数設定部と、
   前記横速度が第２係数変更閾値以上の場合、前記距離特定部が特定した前記距離に比例する第２操舵量に乗じる第２係数を大きくし、前記横速度が前記第２係数変更閾値未満の場合、前記第２係数を小さくする第２係数設定部と、
   前記第１係数設定部が設定した前記第１係数を前記第１操舵量に乗じた値と、前記第２係数設定部が設定した前記第２係数を前記第２操舵量に乗じた値との和を指示操舵量として決定する操舵量決定部と、
   を有する操舵量決定装置。
2. 前記第１係数設定部は、前記横速度が上限値変更閾値以上の場合、前記第１係数の上限値を大きくし、前記横速度が前記上限値変更閾値未満の場合、前記第１係数の上限値を小さくする、
   請求項１に記載の操舵量決定装置。
3. 前記第１係数設定部は、前記距離が前記第１係数変更閾値よりも大きい第１係数減少閾値以上の場合、前記第１係数を小さくする、
   請求項１又は２に記載の操舵量決定装置。
4. 前記第２係数設定部は、前記横速度が前記第２係数変更閾値よりも大きい第２係数増加閾値以上の場合に、前記第２係数を大きくする。
   請求項１から３のいずれか一項に記載の操舵量決定装置。
5. 前記第２係数設定部は、前記横速度が下限値変更閾値以上の場合、前記第２係数の下限値を大きくし、前記横速度が前記下限値変更閾値未満の場合、前記第２係数の下限値を小さくする、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の操舵量決定装置。
6. 前記第２係数設定部は、
   前記距離が距離判定閾値以下であり、かつ前記横速度が前記下限値変更閾値以上の場合、前記第２係数の下限値を大きくし、
   前記距離が距離判定閾値以下であり、かつ前記横速度が前記下限値変更閾値未満の場合、前記第２係数の下限値を小さくし、
   前記距離が距離判定閾値よりも大きい場合、前記第２係数の下限値を、前記第２係数の上限値と同じ値にする、
   請求項５に記載の操舵量決定装置。

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