JP3286334B2

JP3286334B2 - 移動体の制御装置

Info

Publication number: JP3286334B2
Application number: JP00689492A
Authority: JP
Inventors: 真之助石田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 2002-05-27
Anticipated expiration: 2017-05-27
Also published as: US5350912A; DE4300941B4; DE4300941A1; JPH05197423A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、航空機、船
舶、自動歩行ロボット、ロボットのアーム並びに、コン
ピュータゲームやシミュレーション装置等における仮想
的移動物等の移動体を目標経路に略沿って移動させるた
めの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】適当な操作により、移動方向を変えつつ
移動し得る移動体としては、自動車、航空機、船舶、自
動歩行ロボット、ロボットのアーム並びに、コンピュー
タゲームやシミュレーション装置等における仮想的移動
物等、種々のものが挙げられる。そして、この種の移動
体においては、あらかじめ設定された目標経路に略沿っ
て移動体を自動的に移動させるように該移動体を制御す
るものも従来から知られている。

【０００３】例えば、自動車においては、路面等の走行
可能領域上に目標経路を設定し、その目標経路に略沿っ
て走行するように、自動的に操舵を行う自動走行車とし
て、本出願人が特開平２−０２７６８８号公報に開示し
たものが知られている。

【０００４】この自動走行車においては、車両前部に搭
載した撮像装置から得られる画像を処理することによ
り、路面上の走行可能領域を求め、その走行可能領域上
に、車両を走行させる目標経路を定めるようにしてい
る。そして、この目標経路に略沿って車両が移動するよ
うに、車輪の操舵量、すなわち舵角を制御するようにし
ている。

【０００５】この場合、かかる舵角の制御は次のように
行われる。

【０００６】すなわち、図３において、今、車両Ｗと目
標経路Ｍとが同図に示すような位置関係にあるとし、車
両Ｗを原点ｏ、車両Ｗの前後方向をｘ軸、車両Ｗの車幅
方向をｙ軸とするｘ−ｙ座標を想定する。

【０００７】かかる状態において、車両Ｗの舵角の制御
を行う際には、まず、車両Ｗの前方の目標経路Ｍ上に一
つの目標点Ｐを定める。

【０００８】この場合、目標点Ｐは、車両Ｗの現在の車
速Ｖで、ｘ軸方向に所定の予見時間Ｔだけ移動した距離
ｘ_p（＝ＶＴ）をｘ座標成分とする目標経路Ｍ上の点と
して定められる。

【０００９】ここで、車両Ｗの現在のヨーレート（角速
度）をγとすると、そのヨーレートγに応じて同図仮想
線で示す円弧状の走行経路Ｓに沿って車両Ｗが走行する
こととなり、この時、この走行経路Ｓに沿ってｘ軸方向
に距離ｘ_pだけ移動した点Ｑにおける車両Ｗの車幅方向
（ｙ軸方向）の変位（点Ｑのｙ座標成分）ｙは、同号公
報に開示されているように、近似的に次の一般式で与え
られる。

【００１０】

【数１】

【００１１】従って、目標点Ｐの車両Ｗに対する車幅方
向（ｙ軸方向）の変位（目標点Ｐのｙ座標成分）をｙ_p
とし、これを（１）式に代入してγについて解けば、目
標点Ｐに車両Ｗを到達させるためのヨーレートγ_pが次
式（２）により求められる。

【００１２】

【数２】

【００１３】そして、車両Ｗの現在のヨーレートγをこ
の求めたヨーレートγ_pとなるように修正すれば、車両
Ｗは目標点Ｐに向かって同図仮想線示の円弧状の走行経
路Ｓ _pに沿って走行することとなる。

【００１４】一方、図１に示すように、車両Ｗの操舵輪
６の舵角をδとすると、同号公報に開示されているよう
に、舵角δとヨーレートγとの間には次の関係式が一般
に成り立つ。

【００１５】

【数３】

【００１６】ここで、Ｌはホイールベース、Ｋはステア
リング特性に応じたスタビリティファクタである。

【００１７】従って、（２）式で求めたヨーレートγ_p
を（３）式に代入することにより、ヨーレートγ_pを生
ぜしめる舵角δが求まり、この求めた舵角δとなるよう
に車輪を操舵すれば、車両Ｗを目標点Ｐに向かって走行
させることができる。

【００１８】同号公報の自動走行車は、かかる演算及び
舵角制御を所定時間毎に逐次行うことにより、車両Ｗを
目標経路Ｍに向かって走行させ、最終的には目標経路Ｍ
に沿って走行させるようにしたものである。

【００１９】しかしながら、かかる自動走行車において
は、基本的には、所定の予見時間Ｔ後の車両Ｗの走行位
置において、車両Ｗの車幅方向（ｙ軸方向）における目
標経路Ｍとの位置偏差のみを小さくするように舵角制御
して、車両Ｗを目標経路Ｍに沿わせるようにしたもので
あるため、目標経路Ｍの曲がり具合等によっては、図３
に示すように目標点Ｐにおける車両Ｗの傾斜角度θ_pwが
目標経路Ｍの傾斜角度θ_PMに対して大きく異なってしま
うことがある。

【００２０】そして、このような場合には、車両Ｗの実
際の走行経路は目標経路Ｍの両側に大きく振動しながら
徐々に目標経路Ｍに収束し、従って、車両Ｗはその走行
方向を頻繁に変更しながら走行し、車両Ｗの走行経路が
目標経路Ｍに対して蛇行する。

【００２１】かかる不都合を解消するためには、目標経
路Ｍ上の目標点Ｐを車両Ｗに対して可能な限り遠方に設
定すること、すなわち、目標点Ｐのｘ座標成分ｘ_pを大
きくする（この場合、ｘ_p＝ＶＴであるから予見時間Ｔ
を長くする）ことが考えられる。

【００２２】これは、図３を参照して明らかなように、
目標点Ｐが車両Ｗから遠方にある程、目標点Ｐに車両Ｗ
を到達させるためのヨーレートγ_pが小さくなり、従っ
て、目標点Ｐにおける車両Ｗの傾斜角度θ_pWも小さくな
るからである。

【００２３】しかしながら、このように、目標点Ｐを車
両Ｗに対して遠方に設定するためには、目標経路Ｍも車
両Ｗから遠方の距離まで定めておかなければならず、特
に高速においては、設定すべき目標経路Ｍの距離が非常
に大きくなる。

【００２４】ところが、目標経路Ｍは、撮像装置から得
られる車両前方の画像情報を基に求められるものである
から、設定し得る目標経路Ｍの距離にも限界がある。

【００２５】このため、従来の自動走行車においては、
特に高速において、滑らかな走行経路で目標経路Ｍに追
従させて車両Ｗを走行させることが困難であった。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消し、移動体を目標経路に略沿って移動させるに際
して、移動体を滑らかな移動経路で目標経路に追従させ
て走行することができ、特に、高速における目標経路へ
の円滑な追従性を得ることができる移動体の制御装置を
提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる目的を達
成するために、移動体を目標経路に略沿って移動させる
べく該移動体を制御する制御装置において、前記目標経
路上に目標点を定める手段と、移動体を任意の位置から
前記目標点まで到達させるのに要する移動体の操作量を
目標点到達操作量として求める手段と、該目標点到達操
作量に基づいて前記目標点における移動体の移動方向を
求める手段と、該目標点における移動体の移動方向と該
目標点における前記目標経路とのなす角度を目標点角度
偏差として求める手段と、該目標点角度偏差に基づいて
前記目標点到達操作量を補正することにより前記移動体
の目標操作量を求める手段と、該目標操作量に基づいて
前記移動体を操作する手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００２８】そして、前記目標操作量を求める手段は、
前記目標経路の状態量としての該目標経路の曲率及び幅
を用い、前記目標点到達操作量から前記目標操作量への
補正量を、前記目標経路の曲率が大きい程小さく、且
つ、前記目標経路の幅が大きい程大きくすることを特徴
とする。

【００２９】

【００３０】また、前記目標操作量を求める手段は、前
記移動体の状態量としての該移動体の速度を用い、前記
目標点到達操作量から前記目標操作量への補正量を、前
記移動体の速度が大きい程大きくすることを特徴とす
る。

【００３１】この場合、前記移動体の状態量は該移動体
の速度であって、前記目標点到達操作量から前記目標操
作量への補正量は、前記移動体の速度が大きい程大きく
設定されていることを特徴とする。

【００３２】

【作用】本発明によれば、前記移動体を前記目標経路上
の目標点に到達させるための前記目標点到達操作量は、
基本的には該移動体と目標経路上の目標点との相対的位
置関係により定まるものである。そして、前記目標操作
量は、該目標点到達操作量を該移動体と目標経路との前
記目標点角度偏差に基づいて補正することにより求めら
れるので、前記移動体と目標経路との相対的位置関係に
加えて、両者の方向性を考慮して求められたものとな
る。従って、該目標操作量に基づいて該移動体を操作す
ることにより、目標経路に対する移動体の位置的な追従
性のみならず、方向的な追従性をもたせて移動体の移動
を行うことが可能となる。

【００３３】この場合、例えば、前記目標点角度偏差に
基づいた前記目標点到達操作量から目標操作量への補正
量を比較的小さなものとすれば、移動体を迅速に目標経
路に向かって移動させて目標経路に対する移動体の位置
的な追従性を向上することが可能となり、該補正量を比
較的大きなものとすれば、目標経路に対する移動体の方
向的な追従性を向上することが可能となる。

【００３４】前記目標操作量を前記目標点到達操作量か
らその補正により求めるに際しては、前記目標経路の曲
率や幅等の目標経路の状態量や、前記移動体の速度等の
移動体の状態量を用いて該目標操作量を求めることが好
ましい。

【００３５】そして、この場合、目標経路の曲率及び幅
を用いて前記目標操作量を求めるときには、前記目標点
到達操作量から目標操作量への補正量を、前記曲率が大
きい程小さく、また、前記幅が大きい程大きくすること
が好ましい。

【００３６】これは、目標経路の曲率が大きい程、移動
体を目標経路に向かって迅速に移動させ、すなわち、目
標経路に対する移動体の位置的な追従性を重視すること
が好ましく、また、目標経路の幅が大きい程、目標経路
に対する移動体の方向的な追従性を重視して、移動体を
滑らかな経路で目標経路に追従させることが好ましいと
考えられるからである。

【００３７】また、移動体の速度を用いて前記目標操作
量を求めるときには、前記目標点到達操作量から目標操
作量への補正量を、移動体の速度が大きい程大きくする
ことが好ましい。

【００３８】これは、移動体の速度が大きい程、目標経
路に対する移動体の方向的な追従性を重視して、移動体
を滑らかな経路で目標経路に追従させることが好ましい
と考えられるからである。

【００３９】

【実施例】本発明の移動体の制御装置の一例を図１乃至
図１２に従って説明する。

【００４０】図１は移動体である自動走行車の要部のブ
ロック構成図、図２は該自動走行車の作動を説明するた
めのフローチャート、図３乃至図６は該自動走行車の作
動を説明するための線図、図７は該自動走行車のシステ
ム構成を示すブロック線図、図８乃至図１２が該自動走
行車のシミュレーション結果を示す線図である。

【００４１】図１で、この自動走行車（移動体）は、例
えば、通常の４輪自動車を基礎とするものであり、その
自動走行に係わる主要構成は、車両Ｗの前方の道路等の
画像情報を得る撮像部１と、この撮像部１により得られ
た画像情報を演算・処理する画像処理部２と、この画像
処理部２により処理された画像情報から走行可能な経路
を認識する走行可能経路認識部３と、その走行可能経路
上に車両Ｗを走行させるべき目標経路を設定する目標経
路設定部４と、後述の各種演算・制御を行う演算制御部
５と、操舵輪（本実施例では前輪）６，６を操舵する操
舵部７と、車速Ｖを検知する車速センサ８と、車両Ｗに
生じるヨーレートγを検知するヨーレートセンサ９と、
操舵輪６，６の舵角δを検知する舵角センサ１０とから
成る。

【００４２】この場合、撮像部１はビデオカメラ等によ
り構成され、画像処理部２、走行可能経路認識部３、目
標経路設定部４及び演算制御部５はマイクロコンピュー
タ等により構成される。また、操舵部７は、例えば、通
常的なステアリング系及びこのステアリング系を駆動す
るアクチュエータにより構成される。

【００４３】画像処理部２、走行可能経路認識部３及び
目標経路設定部４における画像処理手法等は公知のもの
であり（例えば本出願人による特開平２−０２７６８８
号公報を参照）、その詳細な説明は省略するが、基本的
には、撮像部１により得られた画像情報から道路線分を
抽出し、その抽出した道路線分から走行可能領域を平面
的に認識し、さらに、その走行可能領域上に、あらかじ
め定められた規則（例えば、走行可能領域の中心に目標
経路を設定する等）に従って、目標経路を設定するもの
である。

【００４４】この場合、目標経路は、例えば図３に示す
ように、車両Ｗを原点ｏ、車両Ｗの前後方向をｘ軸、車
両Ｗの車幅方向をｙ軸とするｘ−ｙ座標において、点列
により形成された曲線Ｍとして表現される。

【００４５】演算制御部５は、目標経路設定部４により
目標経路が設定された後に、図２に示すフローチャート
に従って所定の演算・制御を行うものであり、その概要
を説明すると、所定のサイクルタイム（例えば１０ｍ
ｓ）毎に、前記各センサ８〜１０により検知された車速
Ｖ、ヨーレートγ及び舵角δを基に、車両Ｗを目標経路
に沿わせて走行させるための目標ヨーレートγ_mを求
め、さらに、この求めた目標ヨーレートγ_mから目標舵
角δ_mを求め、前記操舵輪６，６の実際の舵角δがその
目標舵角δ_mとなるように、操舵部７を介して操舵輪
６，６の舵角制御を行うようにしている。

【００４６】次に、この演算制御部５による演算制御に
ついて図２を参照しつつ、図３に従って詳説する。

【００４７】図３において、今まで走行してきた道路の
情報と前記撮像部１等を介して新たに得られた画像情報
（道路情報）とが初期設定時等に路面上に想定・固定さ
れたＸ−Ｙ固定座標において処理されると共に、同図に
示すように目標経路Ｍが設定され、該目標経路Ｍと車両
Ｗとが、現在、例えば同図に示すような位置関係にある
とする。

【００４８】この時、演算制御部５は、まず、Ｘ−Ｙ固
定座標内において、車両Ｗを原点ｏ、車両Ｗの前後方向
をｘ軸、車両Ｗの車幅方向をｙ軸とするｘ−ｙ相対座標
を想定する。

【００４９】尚、このようにｘ−ｙ相対座標を想定する
ためには、Ｘ−Ｙ固定座標における車両Ｗの現在位置、
すなわち原点ｏの座標成分（Ｘ_W，Ｙ_W）と、Ｘ−Ｙ固
定座標における車両Ｗの傾斜角度Θ_Wとを求めておく必
要があるが、その求め方については後述する。

【００５０】次いで、演算制御部５は、このｘ−ｙ相対
座標において、前述した従来の自動走行車と同様に、目
標経路Ｍ上に目標点Ｐを設定する。

【００５１】さらに詳細には、目標点Ｐは、ｘ−ｙ相対
座標において、車両Ｗが現在の車速Ｖで、ｘ軸方向に所
定の予見時間Ｔだけ移動した距離ｘ_P（＝ＶＴ）をｘ座
標成分とする目標経路Ｍ上の点として設定される。

【００５２】この場合、ｘ−ｙ相対座標において目標点
Ｐを設定するためには、Ｘ−Ｙ固定座標において設定し
た目標経路Ｍをｘ−ｙ相対座標における点列として表現
しておく必要があるが、これは、周知の座標変換の公式
を用いて、目標経路Ｍ上の点のＸ−Ｙ固定座標における
座標成分（Ｘ，Ｙ）をｘ−ｙ相対座標における座標成分
（ｘ，ｙ）に変換することにより行われる。

【００５３】ここで、座標変換の公式は次式で与えられ
る。

【００５４】

【数４】

【００５５】このように、目標経路Ｍをｘ−ｙ相対座標
における点列として表現すれば、目標経路Ｍ上の点のう
ち、ｘ_P＝ＶＴをｘ座標成分とするものを探索すること
により目標点Ｐを設定することができる。

【００５６】尚、目標点Ｐを設定するために必要な車両
Ｗの現在の車速Ｖは前記車速センサ８により検知され
る。

【００５７】次いで、演算制御部５は、前述した従来の
自動走行車と同様に、車両Ｗを現在位置（原点ｏ）から
目標点Ｐに到達させるための車両Ｗのヨーレートγ
_p（以下、目標点到達ヨーレートγ_pという）を前記
（２）式により求める。

【００５８】

【数５】

【００５９】ここで、ｙ_Pはｘ−ｙ相対座標における目
標点Ｐのｙ座標成分であり、これはＸ−Ｙ固定座標にお
ける目標点ＰのＹ座標成分Ｙ_Pを用いると、次のように
求められる。

【００６０】すなわち、目標点Ｐのｘ−ｙ座標成分を
（ｘ_P，ｙ_P）、Ｘ−Ｙ座標成分を（Ｘ_P，Ｙ_P）とす
れば、ｘ_P＝ＶＴであることと、前記（４）式とによ
り、

【００６１】

【数６】

【００６２】ゆえに、目標点Ｐのｙ座標成分ｙ_Pは次式
により求められる。

【００６３】

【数７】

【００６４】尚、（６）式は、車両Ｗの傾斜角度Θ_Wが
充分小さいものとすれば、ｓｉｎΘ _W≒Θ_W、ｃｏｓΘ
_W≒１であるから、

【００６５】

【数８】

【００６６】となる。

【００６７】次いで、演算制御部５は、車両Ｗが現在位
置（原点ｏ）から目標点到達ヨーレートγ_pで目標点Ｐ
に向かって走行した場合、すなわち、車両Ｗが図３中、
仮想線で示す走行経路Ｓ_Pに沿って走行した場合を想定
し、この走行時の車両Ｗの目標点Ｐにおけるｘ−ｙ相対
座標での傾斜角度θ_PWを求める。

【００６８】この場合、傾斜角度θ_pWは次のように求め
る。

【００６９】すなわち、図３において、今、ｘ−ｙ相対
座標の原点ｏに位置する車両Ｗがヨーレートγで円弧状
の走行経路Ｓに沿って走行する場合を想定する。

【００７０】この時、車両Ｗが走行経路Ｓ上をｘ軸方向
に距離ｘ_p（＝ＶＴ）だけ移動した点Ｑにおける車両Ｗ
のｘ−ｙ相対座標での傾斜角度をθ、走行経路Ｓの半径
をＲとすると、同図から明らかに、

【００７１】

【数９】

【００７２】である。ここで、ヨーレートγは角速度で
あるからＲ＝Ｖ／γであり、これを（８）式に代入して
整理すると、

【００７３】

【数１０】

【００７４】を得る。

【００７５】ここで、予見時間Ｔを例えば１秒程度とす
れば、実際上、γＴ＜＜１と考えてよいから、ｓｉｎ^-1
（γＴ）≒γＴとなり、これを（９）式に代入すれば、

【００７６】

【数１１】

【００７７】を得る。

【００７８】尚、ここで車両ＷがヨーレートγでＱ点に
到達するまでの時間をｔ_qとすれば、正確にθ＝γｔ_q
であるから、これを（１０）式と比較すると、予見時間
Ｔを比較的小さいものとすれば、車両ＷがＱ点に到達す
るまでの時間ｔ_qと予見時間Ｔとは略一致することが判
る。

【００７９】上記（１０）式は、車両Ｗが原点ｏからヨ
ーレートγでｘ軸方向に距離ｘ_p（＝ＶＴ）だけ移動し
た位置における車両Ｗの傾斜角度θを求める一般式であ
るから、車両Ｗが原点ｏから目標点到達ヨーレートγ_p
で目標点Ｐに向かって走行した場合における車両Ｗの目
標点Ｐでの傾斜角度θ_PWは、次式により求められる。

【００８０】

【数１２】

【００８１】このように、車両Ｗの目標点Ｐでの傾斜角
度θ_PWを求めた後には、演算制御部５は、次式により、
目標点Ｐにおける車両Ｗの傾斜角度θ_PWと目標経路Ｍの
傾斜角度θ_PMとの差、すなわち、目標点Ｐにおける車両
Ｗの走行方向と目標経路Ｍとのなす角度Δθ_P（目標点
角度偏差Δθ_P）を求め、

【００８２】

【数１３】

【００８３】さらに、この角度偏差Δθ_Pを解消する
（零にする）のに必要なヨーレートの補正分Δγ_Pを求
める。

【００８４】この場合、（１０）式から明らかに、Δθ
_P＝Δγ_PＴであるから、これを（１２）式に代入して
Δγ_Pについて解けば、

【００８５】

【数１４】

【００８６】によりヨーレートの補正分Δγ_Pが求ま
る。

【００８７】尚、上記（１３）式により、ヨーレートの
補正分Δγ_Pを求めるためには、あらかじめ目標経路Ｍ
の目標点Ｐにおけるｘ−ｙ相対座標での傾斜角度θ_PMを
求めておく必要があるが、その求め方ついては後述す
る。

【００８８】次いで、演算制御部５は、車両Ｗの現在位
置において、車両Ｗを目標経路Ｍに沿わせるための目標
ヨーレートγ_mを次式により求める。

【００８９】

【数１５】

【００９０】あるいは、（１４）式に前記（２），（１
１），（１３）式、並びにｘ_p＝ＶＴを代入して、

【００９１】

【数１６】

【００９２】により目標ヨーレートγ_mを求める。

【００９３】ここで、（１４），（１５）式におけるＫ
_mは、０〜１の範囲で適宜、定められる補正係数であ
り、この定め方については後述する。

【００９４】上記（１４）式、あるいは（１５）式は次
のような意味を持つ。

【００９５】すなわち、例えばＫ_m＝１とすると、γ_m
＝γ_P−Δγ_Pとなり、上述のΔγ _Pの定義から明らか
に、車両Ｗをその現在位置から目標ヨーレートγ_mで走
行させれば、車両Ｗがｘ軸方向に距離ｘ_Pだけ移動した
位置における車両Ｗの傾斜角度θ、換言すれば、予見時
間Ｔ後の車両Ｗの傾斜角度θが目標点Ｐにおける目標経
路Ｍの傾斜角度θ_PMと一致し、これらの間の角度偏差Δ
θ_Pが解消することとなる。但し、この時、一般には、
車両Ｗは目標点Ｐには到達しない。

【００９６】一方、例えばＫ_m＝０とすると、γ_m＝γ
_Pとなり、この目標ヨーレートγ_mで車両Ｗを走行させ
れば、予見時間Ｔ後に、車両Ｗは目標点Ｐに到達するこ
ととなる。換言すれば、予見時間Ｔ後の車両Ｗと目標点
Ｐとのｙ軸方向の位置偏差が解消されることとなる。但
し、この時、一般には、目標点Ｐにおける車両Ｗの傾斜
角度θ_PWと目標経路Ｍの傾斜角度θ_PMとは一致しない。

【００９７】従って、補正係数Ｋ_mを０〜１の範囲で大
きめに設定すれば、目標経路Ｍに対する車両Ｗのｙ軸方
向（車幅方向）の位置追従性は低下するものの、方向追
従性を向上させることができ、逆に、補正係数Ｋ_mを０
〜１の範囲で小さめに設定すれば、目標経路Ｍに対する
車両Ｗの方向追従性は低下するものの、位置追従性を向
上させることができる。また、補正係数Ｋ_mを０〜１の
範囲で中程度の大きさに設定すれば、目標経路Ｍに対す
る車両Ｗの位置追従性及び方向追従性の両者をある程
度、満足させることができる。そして、（１４）式にお
けるＫ_mΔγ_Pで表された項は、Ｋ_m＝０である場合を
除き、予見時間Ｔ後における車両Ｗと目標経路Ｍとの角
度偏差Δθ_Pを目標点到達ヨーレートγ_Pの場合に対し
て減少させるのに要するヨーレートの補正分を示すもの
となる。

【００９８】演算制御部５は、詳細は後述するが、（１
４）式あるいは（１５）式により目標ヨーレートγ_mを
求めるに際して、目標経路Ｍを設定した走行可能経路の
曲率、道幅及び車速Ｖに応じて補正係数Ｋ_mを定め、こ
の定めた補正係数Ｋ_mを用いて目標ヨーレートγ_mを求
めるようにしている。

【００９９】次いで、演算制御部５は、この目標ヨーレ
ートγ_mを車両Ｗに生ぜしめるような前記操舵輪６，６
の舵角δ（以下、目標舵角δ_mという）を求める。

【０１００】この場合、前述したように、ヨーレートγ
と舵角δとの間には、前記（３）式の関係があるので、
目標舵角δ_mは次式により求められる。

【０１０１】

【数１７】

【０１０２】あるいは、車両Ｗの現在のヨーレートγか
ら目標ヨーレートγ_mへのヨーレートの補正分（以下、
ヨーレート目標補正分という）をΔγ_m（＝γ_m−
γ）、現在の舵角δから目標舵角δ_mへの舵角の補正分
（以下、舵角目標補正分という）をΔδ_m（＝δ_m−
δ）とすれば、前記（３）式から明らかに、

【０１０３】

【数１８】

【０１０４】であるから、

【０１０５】

【数１９】

【０１０６】により、目標舵角δ_mを求める。ここで、
現在のヨーレートγ及び舵角δはそれぞれ前記ヨーレー
トセンサ９及び舵角センサ１０により検知されるもので
ある。

【０１０７】尚、（３）’、（１６）、（１７）式で、
Ｌは車両Ｗのホイールベース、Ｋはステアリング特性の
スタビリティファクタである。

【０１０８】演算制御部５は、このようにして求めた目
標舵角δ_m、あるいは、舵角目標補正分Δδ_mを前記操
舵部７（図１参照）に指示し、操舵輪６，６の舵角が目
標舵角δ_mとなるように、操舵輪６，６を操舵部７を介
して制御する。そして、かかる演算制御を所定のサイク
ルタイムで繰り返す。

【０１０９】次に、演算制御部５のかかる演算制御にお
いて、Ｘ−Ｙ固定座標における車両Ｗの現在位置、すな
わちｘ−ｙ相対座標の原点ｏのＸ−Ｙ座標成分（Ｘ_W，
Ｙ_W）及び傾斜角度Θ_W、並びに目標点Ｐにおける目標
経路Ｍの傾斜角度θ_PMの求め方を図４に従って説明す
る。

【０１１０】図４において、今、車両Ｗと目標経路Ｍと
が同図に示すような位置関係にあるとし、車両Ｗの現在
のヨーレートをγ、車速をＶとする。そして、この状態
から、前述の演算制御を行うサイクルタイム内に、車両
ＷがＱ点まで走行するものとする。

【０１１１】この時、サイクルタイムを充分小さい時間
間隔とすれば、このサイクルタイム内に、車両Ｗのヨー
レートγ及び車速Ｖは変化しないとみなすことができ、
車両Ｗはヨーレートγで定まる半径Ｒの円弧状の走行経
路Ｓ上を現在位置からＱ点まで走行することとなる。

【０１１２】ここで、車両ＷがＱ点に達するまでの車両
Ｗの傾斜角度の変化量を同図示のようにΔθとすれば、
該変化量Δθは、走行経路Ｓ上における車両Ｗの現在位
置からＱ点までの回転角度に等しく、従って、サイクル
タイムをΔｔとすれば、

【０１１３】

【数２０】

【０１１４】である。

【０１１５】従って、例えば、車両Ｗの停止時に車両Ｗ
を基準とするｘ−ｙ相対座標とＸ−Ｙ固定座標とが一致
するように初期設定しておけば、Ｘ−Ｙ固定座標におけ
る車両Ｗの傾斜角度Θ_Wは、サイクルタイムΔｔ毎にヨ
ーレートγを積分することにより求められる。

【０１１６】すなわち、傾斜角度Θ_Wは次式により求め
られる。

【０１１７】

【数２１】

【０１１８】一方、車両Ｗの現在の傾斜角度をΘ_Wとす
れば、Ｘ−Ｙ固定座標における車速ＶのＸ座標成分及び
Ｙ座標成分はそれぞれＶｃｏｓΘ_W、ＶｓｉｎΘ_Wであ
るから、サイクルタイムΔｔ内の車両ＷのＸ軸方向の変
位量及びＹ軸方向の変位量をそれぞれΔＸ_W、ΔＹ_Wと
すれば、

【０１１９】

【数２２】

【０１２０】である。

【０１２１】従って、例えば、上記のように、車両Ｗの
停止時に車両Ｗを基準とするｘ−ｙ相対座標とＸ−Ｙ固
定座標とが一致するように初期設定しておけば、Ｘ−Ｙ
固定座標における車両ＷのＸ座標成分Ｘ_W及びＹ座標成
分Ｙ_Wは、それぞれサイクルタイムΔｔ毎にＶｃｏｓΘ
_W、ＶｓｉｎΘ_Wを積分（累積加算）することにより求
められる。

【０１２２】すなわち、車両ＷのＸ座標成分Ｘ_W及びＹ
座標成分Ｙ_Wは、次式により求められる。

【０１２３】

【数２３】

【０１２４】この場合、傾斜角度Θ_Wは、（１９）式に
より求めた値を用いればよい。

【０１２５】尚、傾斜角度Θ_Wが充分小さいものとすれ
ば、ｃｏｓΘ_W≒１、ｓｉｎΘ_W≒Θ_Wであるから、
（２２），（２３）式は、

【０１２６】

【数２４】

【０１２７】となる。

【０１２８】また、目標点Ｐにおける目標経路Ｍのｘ−
ｙ相対座標での傾斜角度θ_PMは次のように求められる。

【０１２９】すなわち、図４において、車両Ｗの現在位
置に対応する前述の演算制御における目標点をＰ、その
１サイクル前の演算制御における目標点をＰ’とする
と、演算制御のサイクルタイムΔｔが充分小さければ、
目標点Ｐ，Ｐ’は充分、近接していると考えられる。

【０１３０】従って、目標点Ｐ’から目標点ＰへのＸ軸
方向の変位量をΔＸ_P、Ｙ軸方向への変位量をΔＹ_P、
目標点ＰにおけるＸ−Ｙ固定座標での目標経路Ｍの傾斜
角度をΘ_PMとすれば、近似的に次式が成り立つ。

【０１３１】

【数２５】

【０１３２】一方、前述したように、目標点Ｐは、車両
Ｗの現在位置を基準とするｘ−ｙ相対座標においてＶＴ
をｘ座標とする目標経路Ｍ上の点として設定され、ま
た、目標点Ｐ’は、サイクルタイムΔｔ前の車両Ｗの位
置を基準とするｘ−ｙ相対座標においてＶＴをｘ座標と
する目標経路Ｍ上の点として設定されるのであるが、充
分小さいサイクルタイムΔｔ内では、車両Ｗの傾斜角度
の変化は充分小さいと見なして無視することができる。

【０１３３】従って、車両Ｗの現在位置を基準とするｘ
−ｙ相対座標において、目標点Ｐ’から目標点Ｐへのｘ
軸方向の変位量をΔｘ_pとすると、近似的に次式が成り
立つ。

【０１３４】

【数２６】

【０１３５】また、同図から明らかに、Ｘ−Ｙ固定座標
における車両Ｗの現在の傾斜角度をΘ_Wとすれば、

【０１３６】

【数２７】

【０１３７】ここで、（２８）式は、その分母を加法定
理により展開した後に、分母、分子をｃｏｓΘ_PMで割
り、さらに、（２７）式を代入すれば、

【０１３８】

【数２８】

【０１３９】となる。

【０１４０】そこで、前記（２６）式及び（２９）式を
連立方程式としてｔａｎΘ_PMについて解けば、

【０１４１】

【数２９】

【０１４２】となり、これにより、目標点Ｐにおける目
標経路ＭのＸ−Ｙ固定座標での傾斜角度Θ_PMが求められ
る。そして、目標点Ｐにおける目標経路Ｍのｘ−ｙ固定
座標での傾斜角度θ_PMは、傾斜角度Θ_PMと車両Ｗの傾斜
角度Θ_Wとの差であるから、次式により求められる。

【０１４３】

【数３０】

【０１４４】尚、（３０）式において、Θ_W、Θ_PM、Δ
Ｙ_Pが充分小さいものとすれば、ｔａｎΘ_PM≒Θ_PM、ｃ
ｏｓΘ_W≒１、ＶΔｔ＞＞ΔＹ_PｓｉｎΘ_Wと見なすこ
とができるので、（３０）式は、

【０１４５】

【数３１】

【０１４６】となる。

【０１４７】従って、傾斜角度Θ_PMは、目標点ＰのＸ−
Ｙ固定座標におけるＹ座標成分を時間微分し、これを車
速Ｖで割れば求められる。

【０１４８】すなわち、

【０１４９】

【数３２】

【０１５０】図２のフローチャートは以上説明した演算
制御の手順を示したものである。

【０１５１】次に、前記目標ヨーレートγ_m及び目標舵
角δ_mを求める際に必要となる補正係数Ｋ_mの定め方に
ついて図２、図５及び図６を参照して説明する。

【０１５２】前述したように、補正係数Ｋ_mは、目標経
路に対する車両Ｗの位置追従性及び方向追従性に影響を
及ぼす要因であり、補正係数Ｋ_mの値が大きい程、位置
追従性が向上し、補正係数Ｋ_mの値が小さい程、方向追
従性が向上する。

【０１５３】このため、補正係数Ｋ_mを定めるについて
は、目標経路を設定する走行可能経路の状態や、車両Ｗ
の走行状態に応じて補正係数Ｋ_mを定めることが好まし
いと考えられ、特に、車両Ｗの前方の走行可能経路の状
態量である曲率及び道幅、並びに、車両Ｗの状態量であ
る車速Ｖに応じて補正係数Ｋ_mを定めることが好ましい
と考えられる。

【０１５４】これは、次の理由による。

【０１５５】すなわち、走行可能経路の曲率が大きい
程、走行可能経路は車両Ｗの前方で大きく曲がることと
なるので、車両Ｗをこの走行可能経路上に設定した目標
経路に迅速に追従させることが好ましいと考えられ、従
って、補正係数Ｋ_mを小さめに設定して位置追従性を向
上させることが好ましいと考えられる。

【０１５６】逆に、走行可能経路の曲率が小さい場合に
は、走行可能経路及びこれに設定した目標経路は直線的
となるので、車両Ｗを迅速に目標経路に追従させるより
も、滑らかに追従させる方が好ましいと考えられ、従っ
て、補正係数Ｋ_mを大きめに設定して方向追従性を向上
させることが好ましいと考えられる。

【０１５７】また、走行可能経路の道幅が小さい場合に
は、車両Ｗをこの走行可能経路上の目標経路に迅速に追
従させることが好ましいと考えられ、従って、補正係数
Ｋ_mを小さめに設定して位置追従性を向上させることが
好ましいと考えられる。

【０１５８】逆に、道幅が大きい場合には、車両Ｗを迅
速に目標経路に追従させるよりも、滑らかに追従させる
方が好ましいと考えられ、従って、補正係数Ｋ_mを大き
めに設定して方向追従性を向上させることが好ましいと
考えられる。

【０１５９】また、車速Ｖが大きい場合には、車両Ｗを
目標経路に滑らかに追従させる方が好ましいと考えら
れ、従って、補正係数Ｋ_mを大きめに設定して方向追従
性を向上させることが好ましいと考えられる。

【０１６０】逆に、車速Ｖが小さい場合には、走行可能
経路の曲率及び道幅との兼ね合いで、補正係数Ｋ_mを設
定することが好ましいと考えられる。

【０１６１】以上のことを考慮し、前記演算制御部５
は、図２のフローチャートに示すように、まず、前述の
演算制御と並行して走行可能経路の曲率ρ及び道幅Ｄを
求め、この求めた曲率ρ及び道幅Ｄと、前記車速センサ
８により検知された車速Ｖとから、周知のファジー推論
手法を用いて補正係数Ｋ_mを定めるようにしている。

【０１６２】この場合、走行可能経路の曲率ρ及び道幅
Ｄは、例えば、前記走行可能領域認識部３（図１参照）
により認識された走行可能領域の画像データを基に、次
のように求められる。

【０１６３】すなわち、今、図５に示すように、Ｘ−Ｙ
固定座標上で、車両Ｗに対して走行可能領域（走行可能
経路）Ａが認識されているとすると、道幅Ｄは、例え
ば、最も車両Ｗ寄りの位置において、走行可能経路Ａを
規定する一対の道路線分ａ，ａの間隔として求められ
る。

【０１６４】そして、曲率ρは、例えば、走行可能経路
Ａの中心線上で３点Ｕ₁，Ｕ₂，Ｕ ₃を抽出し、この３
点Ｕ₁，Ｕ₂，Ｕ₃を通る円弧Ｃの半径Ｒの逆数として
求められる。

【０１６５】尚、この場合、道幅Ｄを求めるに際して
は、例えば、走行可能経路Ａの一対の道路線分ａ，ａの
間隔を数カ所で求め、その平均値をとるようにしてもよ
い。

【０１６６】また、曲率ρを求めるに際しては、例えば
一方の道路線分ａ、あるいは走行可能経路Ａ上に設定さ
れる目標経路上の３点を抽出し、この３点を通る円弧の
曲率を求めるようにしてもよい。

【０１６７】一方、このようにして求めた曲率ρ及び道
幅Ｄ、並びに車速Ｖから、ファジー推論手法を用いて補
正係数Ｋ_mを定めるに際しては、あらかじめ、例えば、
図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、走行可能経路の曲率
ρ及び道幅Ｄ、車速Ｖ、並びに補正係数Ｋ_mのメンバー
シップ関数を設定し、さらに、ファジールールを次の表
１に示すように定めておく。

【０１６８】

【表１】

【０１６９】ここで、表１に示したファジールールは、
基本的には、前述した補正係数Ｋ_mと、曲率ρ、道幅Ｄ
及び車速Ｖとの好適な関係に適合するものとされてい
る。

【０１７０】そして、演算制御部５は、これらのメンバ
ーシップ関数及びファジールールに基づいて、曲率ρ、
道幅Ｄ及び車速Ｖから、例えば、所謂“ＭＡＸ−ＭＩＮ
法”により推論演算を行い、その推論結果から、例え
ば、所謂“重心法”により補正係数Ｋ_mの値を定めるよ
うにしている。

【０１７１】具体的には、例えば、図６（ａ）〜（ｃ）
に示すように、求められた曲率ρ及び道幅Ｄ、並びに検
知された車速Ｖの値がそれぞれ、ρ₀，Ｄ₀，Ｖ₀であ
るとすると、表１のＮＯ．１１，１２のファジールール
における適合度がそれぞれμ ₁₁，μ₁₂であり、その他の
ファジールールにおける適合度は明らかに“０”である
から、推論結果は、図６（ｄ）の斜線示の部分として得
られる。そして、この斜線示の部分の重心Ｇの位置を求
めることにより、曲率ρ₀、道幅Ｄ₀及び車速Ｖ₀に応
じた具体的な補正係数Ｋ_mの値“Ｋ_m0”が定められる。

【０１７２】以上、説明した自動走行車のシステム構成
をラプラス変換による伝達関数を用いたブロック線図と
して図７（ａ）〜（ｃ）に示した。

【０１７３】図７（ａ）において、このブロック線図
は、前述の演算制御における目標点ＰのＸ−Ｙ固定座標
でのＹ座標成分Ｙ_Pを初段入力として車両Ｗの現在位置
のＹ座標成分Ｙ_Wを最終出力とするシステムとして自動
走行車を表現したものであり（図３参照）、図中、１１
は前記（７）式（前記（６）式の近似式）により目標点
Ｐのｘ−ｙ相対座標でのｙ座標成分ｙ_Pを求める加減演
算部、１２は目標点ＰのＹ座標成分Ｙ_Pを入力として前
記（３２）式（前記（３０）式の近似式）の微分演算に
より目標点Ｐにおける目標経路Ｍの傾斜角度Θ_PMを求め
て出力する微分伝達部、１３は傾斜角度Θ_PMから車両Ｗ
の傾斜角度Θ_Wを減算して目標点Ｐにおける目標経路Ｍ
の傾斜角度θ_PMを求める加減演算部、１４は傾斜角度θ
_pM及び目標点Ｐのｙ座標成分ｙ_Pを入力として、前記
（１５）式により目標ヨーレートγ_mを求めて出力する
伝達部、１５は目標ヨーレートγ_mから現在のヨーレー
トγを減算してヨーレート目標補正分Δγ_m（＝γ_m−
γ）を求める加減演算部、１６はヨーレート目標補正分
Δγ_mを入力として前記（１６）式により舵角目標補正
分Δδ_mを求めて出力する伝達部、１７は舵角目標補正
分Δδ_mに現在の舵角δを加算して目標舵角δ_mを求め
る加減演算部、１８は目標舵角δ_mを入力として実際の
舵角δを出力するステアリング系に相当する伝達部、１
９は実際の舵角δを入力として実際のヨーレートγを出
力する全体的車両系に相当する伝達部、２０は実際のヨ
ーレートγを入力として前記（１９）式の積分により車
両Ｗの傾斜角度Θ_Wを求めて出力する積分伝達部、２１
は傾斜角度Θ_Wを入力として前記（２５）式（前記（２
３）式の近似式）の積分により車両Ｗの現在位置のＹ座
標成分Ｙ_Wを求めて出力する積分伝達部、２２は傾斜角
度Θ_Wを入力として前記（７）式における括弧内の第２
項の値を求めて出力する伝達部、２３は車両Ｗの現在位
置のＹ座標成分Ｙ_W及び伝達部２２の出力を加算して前
記（７）式における括弧内の加算演算を行い、その演算
結果を前記加減演算部１１に出力する加減演算部であ
る。

【０１７４】各伝達部１２，１４，……には、その入出
力特性を表現する伝達関数が対応付けられており、これ
らの伝達関数は、周知のラプラス変換法におけるラプラ
ス演算子ｓを用いた裏関数により表現したものである。

【０１７５】この場合、これらの伝達関数は、伝達部１
８，１９に対応するものを除き、各伝達部１２，１４，
……に対応する上記の各式（３２），（１５），……を
裏関数により表現したものであるが、伝達部１８，１９
に対応する伝達関数は、以下に説明するように、ステア
リング系や車両系の機械的特性を考慮して定めたもので
ある。

【０１７６】すなわち、ステアリング系に相当する伝達
部１８においては、一般にステアリング系の機械的応答
遅れにより、入力舵角（目標舵角）δ_mに対して出力舵
角（実際の舵角）δの応答遅れを生じ、この応答遅れ
は、通常、ステアリング系に固有の時定数Ｔ_d（以下、
舵角時定数Ｔ_dという）により規定される指数関数的な
ものとなる。

【０１７７】そして、このような応答遅れを表現する伝
達関数は、周知のように、ラプラス演算子ｓを用いて１
／（１＋ｓＴ_d）と表され、これが伝達部１８に対応す
る伝達関数となる。

【０１７８】また、車両系に相当する伝達部１９におい
ては、一般に、その入力（実際の舵角）δに対する出力
（実際のヨーレート）γは、瞬時に前述の舵角とヨーレ
ートとの関係式（３）で定まるヨーレートとなるわけで
はなく、車両Ｗの慣性力等により、応答遅れを生じる。
そして、この応答遅れは、伝達部１８の場合と同様に、
通常、車両系に固有の時定数Ｔ_r（以下、ヨー時定数Ｔ
_rという）により規定される指数関数的なものとなる。

【０１７９】従って、伝達部１９に対応する伝達関数
は、その入力δを前記（３）式によりヨーレートに変換
する伝達関数Ｖ／｛Ｌ（１＋ＫＶ²）｝と、そのヨーレ
ートに対する応答遅れを表現する伝達関数１／（１＋ｓ
Ｔ_r）とにより構成される。

【０１８０】尚、図７（ｂ）に示したブロック線図は、
図７（ａ）に示したブロック線図の一部をまとめて整理
したものであり、図中、参照符号２４を付した伝達部２
４は、前記伝達部１７〜１９を一つにまとめて整理した
ものである。

【０１８１】この場合、伝達部２４は、目標ヨーレート
γ_mを入力として実際のヨーレートγを出力とするもの
であり、その入出力特性を示す伝達関数を図中に示し
た。

【０１８２】また、図７（ｃ）に示したブロック線図
は、図７（ａ）に示したブロック線図の全体を一つにま
とめ、前記目標点ＰのＹ座標成分Ｙ_Pを入力として車両
Ｗの現在位置のＹ座標成分Ｙ_Wを出力とする一つの伝達
部２５により表現したものであり、該伝達部２５の入出
力特性を示す伝達関数を図中に示した。

【０１８３】次に、かかる自動走行車のシミュレーショ
ンについて図８乃至図１２に従って説明する。図８乃至
図１２は、そのシミュレーション結果を示したものであ
る。

【０１８４】本発明の発明者は、図７（ｃ）に示した伝
達関数を基に、予見時間Ｔ等の種々の条件の元で、目標
経路に対して車両Ｗの走行経路がどのように追従してい
くかのシミュレーションを行った。

【０１８５】この場合、シミュレーションに際しての各
種条件は次の通りとした。

【０１８６】すなわち、目標経路Ｍは前述のＸ−Ｙ固定
座標（図３参照）におけるＸ軸に平行な直線とし、車両
ＷはＸ−Ｙ固定座標の原点を出発点としてＸ軸方向に走
行を開始するものとした。

【０１８７】また、前述の補正係数Ｋ_mは、各シミュレ
ーション毎に、一定値とした。

【０１８８】また、各シミュレーションに必要な予見時
間Ｔ等の値は次の表２に示すように設定した。

【０１８９】

【表２】

【０１９０】ここで、図８（ａ）、図９（ａ）、図１０
（ａ）、図１１（ａ）、図１２（ａ）は、いずれも補正
係数Ｋ_mの値を“０”としたものであり、この場合は、
前記（１４）式を参照して明らかなように、目標ヨーレ
ートγ_mが車両Ｗを目標点Ｐに到達させるための目標点
到達ヨーレートγ_Pと一致するので、これは従来の自動
走行車において行っていた手法と基本的には同一とな
る。

【０１９１】図８〜図１２を参照して判るように、補正
係数Ｋ_mの値をＫ_m＝０とした場合に相当する従来の自
動走行車においては、迅速に目標経路Ｍに達するもの
の、車両Ｗの走行経路Ｓは、目標経路Ｍの両側に比較的
大きく振動しながら徐々に目標経路Ｍに収束し、目標経
路Ｍに対する方向追従性に欠けるものとなる。

【０１９２】そして、このことは、図８及び図９、ある
いは図１０及び図１１を比較して明らかなように、特
に、予見時間Ｔを小さくした場合に顕著となり、さらに
は、図８及び図１２を比較して明らかなように、舵角時
定数Ｔ_dが大きい場合、すなわち、ステアリング系の機
械的応答遅れが大きい場合には、著しく顕著となる。ま
た、このことは、図９及び図１１を比較して明らかなよ
うに、ヨー時定数Ｔ_rが大きい場合、すなわち、車両系
の実際の舵角δに対する実際のヨーレートγの応答遅れ
が大きい場合にも顕著となる。

【０１９３】これに対して、補正係数Ｋ_mの値を基本的
には０＜Ｋ_m＜１とする本実施例の自動走行車において
は、補正係数Ｋ_mの値を大きくする程、車両Ｗが最初に
目標経路Ｍに達するまでの時間は多少長くなるものの、
Ｋ_mの値を大きくする程、走行経路Ｓが滑らかに目標経
路Ｍに収束していく。

【０１９４】そして、このことは、図８乃至図１２を参
照して明らかなように、予見時間Ｔを小さくした場合、
あるいは、舵角時定数Ｔ_dが大きい場合、あるいは、ヨ
ー時定数Ｔ_rが大きい場合においても、大きく損なわれ
るようなことはなく、特に、補正係数Ｋ_mの値を大きく
する程、予見時間Ｔ、舵角時定数Ｔ_d及びヨー時定数Ｔ
_rの大小にかかわらず、車両Ｗの走行経路Ｓが円滑に目
標経路Ｍに収束していく。

【０１９５】このように、本実施例の自動走行車におい
ては、車両Ｗを目標経路Ｍに滑らかに追従させて走行す
ることができ、従って乗り心地にも優れたものとなる。

【０１９６】この場合、特に、予見時間Ｔを小さくして
も、車両Ｗを目標経路Ｍに滑らかに追従させることがで
きるので、前述の演算制御に際して、車速Ｖが比較的大
きくとも、目標点Ｐを車両Ｗから比較的近い位置に設定
することができ、このことは、本実施例のように、車両
Ｗの前方の画像情報を基に目標経路Ｍを設定し、その設
定し得る目標経路Ｍの距離が限られているような場合で
あっても、車両Ｗを高速で走行させながら、目標経路Ｍ
に滑らかに追従させて走行することができることを意味
する。さらに、このことは、車速Ｖが中速程度であれ
ば、目標点Ｐを設定するために必要な目標経路Ｍのデー
タ量や、これを設定するための画像情報のデータ量が少
なくても支障がないことを意味し、従って、画像情報の
処理時間の短縮化を図ることができる。

【０１９７】また、本実施例のように、補正係数Ｋ_mを
走行可能経路の曲率ρ及び道幅Ｄ、並びに、車速Ｖに応
じて定めるようにすれば、道路状況や、走行状態に応じ
た適切な走行を目標経路Ｍに沿って行うことができる。

【０１９８】ところで、本実施例では、図３に示したよ
うに、目標点Ｐにおける車両Ｗの傾斜角度θ_pwを求める
際に、車両Ｗのヨーレートが現在のヨーレートγから目
標点到達ヨーレートγ_Pに瞬時に変わった場合を想定し
て傾斜角度θ_pwを求めたが、実際には、車両Ｗのヨーレ
ートは、このように瞬時に変更されるものではなく、目
標点到達ヨーレートγ_Pを生ぜしめる舵角となるよう
に、操舵輪６，６の舵角δを補正することにより、ヨー
レートの変更が行われる。

【０１９９】そして、このような、舵角補正によるヨー
レートの変更を想定した場合、前述したように、ステア
リング系や車両系の機械的特性による応答遅れを生じ
る。

【０２００】このため、目標点Ｐにおける車両Ｗの傾斜
角度θ_pw、換言すれば、予見時間Ｔ後の車両Ｗの傾斜角
度θ_pwを求めるに際しては、これらの機械的応答遅れを
考慮して求めることが好ましい。

【０２０１】この場合、これらの機械的応答遅れを考慮
した傾斜角度θ_pwは次のように求められる。

【０２０２】すなわち、図７（ｂ）の伝達部２４に示し
たように、ステアリング系及び車両系を併せた系におけ
る入力ヨーレート（目標ヨーレート）γ_mに対する出力
ヨーレート（実際のヨーレート）γの伝達特性は、同図
中に示した伝達関数を用いて、次式により与えられる。

【０２０３】

【数３３】

【０２０４】そこで、（３３）式のγ_mを目標点到達ヨ
ーレートγ_Pで置き換え、該（３３）式を時間領域の微
分方程式で表現する（表関数に変換する）と、次式を得
る。

【０２０５】

【数３４】

【０２０６】従って、（３４）式の微分方程式を解くこ
とにより、目標点到達ヨーレートγ _Pを生じるように舵
角補正をした場合における、実際のヨーレートγが時間
関数として求められる。

【０２０７】そして、このように実際のヨーレートγが
時間関数として求められれば、予見時間Ｔ後における車
両Ｗの傾斜角度θ_PWは、ヨーレートγを０〜Ｔまでの時
間範囲で定積分することにより求められる。

【０２０８】すなわち、

【０２０９】

【数３５】

【０２１０】このように、予見時間Ｔ後の車両Ｗの傾斜
角度θ_PWを求めるに際して、ステアリング系や車両系の
機械的応答遅れを考慮すれば、予見時間Ｔ後の車両Ｗの
傾斜角度θ_PWをより精度よく求めることができ、ひいて
は、実車に則した舵角制御を行うことができる。

【０２１１】尚、本実施例では、目標点到達ヨーレート
γ_Pを補正して目標ヨーレートγ_mを求めるに際して、
目標経路の状態量としての走行可能経路の曲率ρ及び道
幅Ｄ、並びに自動車の状態量としての車速Ｖを用いた
が、これに限らず、目標経路の状態量としての路面μや
坂道の傾斜度、自動車の状態量としての制動状態、加速
状態、クラッチの作動状態、操舵状態、変速状態、スポ
イラーの作動状態等を用いて目標点到達ヨーレートγ_P
を補正するようにすることも可能であることはもちろん
である。

【０２１２】また、本実施例では、本発明の一例として
移動体としての自動車について説明したが、これに限ら
ず、本発明は航空機や船舶、歩行ロボット、ロボットの
アーム、あるいは、コンピュータゲームやシミュレーシ
ョン装置等における仮想的移動物等の移動体において
も、本実施例と同様に、目標経路上の目標点に移動体を
到達させるための移動体の目標点到達操作量を目標点に
おける目標経路と移動体とのなす角度に基づいて補正し
て目標操作量を求めることにより、目標経路に対する移
動体の方向性を考慮して、該移動体を目標経路に追従さ
せるようにすることが可能である。

【０２１３】この場合、目標点到達操作量を補正して目
標操作量を求める際に用いる目標経路の状態量として
は、例えば航空機の空路や船舶の航路における曲率、
幅、傾斜度等が挙げられ、移動体の状態量としては、航
空機や船舶の操舵状態、フラップの作動状態等が挙げら
れる。

【０２１４】そして、特に、航空機のように３次元的に
移動する移動体にあっては、目標操作量を求めるに際し
て、本実施例のようにヨー方向において移動体と目標経
路とのなす２次元的な角度だけでなく、ピッチング方向
等を加えた３次元的な角度に基づいて、目標操作量を求
めるようにすることも可能である。

【０２１５】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、目標経路上に設定した目標点に移動体を到達
させるための目標点到達操作量を、該目標点到達操作量
に基づく移動体の目標経路に対する目標点角度偏差に基
づいて補正することにより目標補正量を求め、その目標
操作量に基づいて移動体の操作を行うようにしたことに
よって、目標経路に対する移動体の方向追従性を向上さ
せることができ、移動体を滑らかに目標経路に向かって
移動させて該目標経路に沿って移動させることができ
る。そして、このように移動体を目標経路に滑らかに追
従させることができることにより、特に自動車や航空
機、船舶等の乗物にあっては、その乗り心地を向上する
ことができる。

【０２１６】また、特に、移動体からその速度に比例し
た距離の位置に目標点を設定する場合にあっては、移動
体と目標点との距離を短くしても移動体を滑らかに目標
経路に追従させることができることによって、目標経路
が移動体の前方に限られた範囲で設定される場合であっ
ても、高速における目標経路への円滑な追従性を得るこ
とができる。

【０２１７】さらに、目標点到達操作量から目標操作量
への補正量を、目標経路の曲率、幅等、目標経路の状態
量や、移動体の速度等、移動体の状態量を用いて設定す
ることにより、目標経路の状態や移動体の移動状態に応
じた適切な移動経路で移動体を目標経路に追従させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動走行車の要部のブロック構成図、

【図２】該自動走行車の作動を説明するためのフローチ
ャート、

【図３】該自動走行車の作動を説明するための線図、

【図４】該自動走行車の作動を説明するための線図、

【図５】該自動走行車の作動を説明するための線図、

【図６】該自動走行車の作動を説明するための線図、

【図７】該自動走行車のシステム構成を示すブロック線
図、

【図８】該自動走行車のシミュレーション結果を示す線
図、

【図９】該自動走行車のシミュレーション結果を示す線
図、

【図１０】該自動走行車のシミュレーション結果を示す
線図、

【図１１】該自動走行車のシミュレーション結果を示す
線図、

【図１２】該自動走行車のシミュレーション結果を示す
線図。

【符号の説明】

５…演算制御部、Ｍ…目標経路、Ｐ…目標点、Ｗ…車両
（移動体）、γ…ヨーレート、γ_P…目標点到達ヨーレ
ート、γ_m…目標ヨーレート、Δγ_P…ヨーレートの補
正量、Δθ_P…目標点角度偏差、ρ…走行可能経路の曲
率、Ｄ…道幅、Ｖ…車速。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体を目標経路に略沿って移動させるべ
く該移動体を制御する制御装置において、前記目標経路
上に目標点を定める手段と、移動体を任意の位置から前
記目標点まで到達させるのに要する移動体の操作量を目
標点到達操作量として求める手段と、該目標点到達操作
量に基づいて前記目標点における移動体の移動方向を求
める手段と、該目標点における移動体の移動方向と該目
標点における前記目標経路とのなす角度を目標点角度偏
差として求める手段と、該目標点角度偏差に基づいて前
記目標点到達操作量を補正することにより前記移動体の
目標操作量を求める手段と、該目標操作量に基づいて前
記移動体を操作する手段とを備えたことを特徴とする移
動体の制御装置。
【請求項２】前記目標操作量を求める手段は、前記目標
点到達操作量から前記目標操作量への補正量を、前記目
標経路の曲率が大きい程小さく、且つ、前記目標経路の
幅が大きい程大きくすることを特徴とする請求項１記載
の移動体の制御装置。
【請求項３】前記目標操作量を求める手段は、前記目標
点到達操作量から前記目標操作量への補正量を、前記移
動体の速度が大きい程大きくすることを特徴とする請求
項１記載の移動体の制御装置。