JP3371724B2 - 自動追従制御方法 - Google Patents
自動追従制御方法Info
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- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Controls For Constant Speed Travelling (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Description
跡、あるいは、予め走行車線上に設定された走行軌跡な
どに追従させて車両を走行させる自動追従制御方法に関
する。
交通事故の減少等を図るため、高速道路等を利用した自
動追従走行システムの研究・開発が進められている。こ
の自動追従走行システムとは、ドライバが運転する先導
車に無人(あるいは、有人)の追従車を自動追従走行さ
せるもので、これにより追従車のドライバを削減した
り、居眠り運転等に起因する追突事故等を未然に防ぐこ
とが可能となる。
略を示す。図6に示すように、高速道路などの走行路1
上には一台の先導車2がドライバの運転によって走行し
ており、この先導車2の後方に二台の追従車3,4が自
動追従走行している。この走行路1の路側には一定の間
隔でビーコン(運転情報管制装置)5と緊急情報管制塔
6とが設置されており、先導車2や追従車3,4との間
で電波による通信を行っている。また、この先導車2や
追従車3,4には、上空の人工衛星7から絶対位置情報
が電波によって送信されている。従って、追従車3,4
は、先導車2からの情報やビーコン5、緊急情報管制塔
6、人工衛星7からの情報に基づいて自動追従走行する
ことができる。
して、従来より、追従車が先導車の走行状態を認識する
方法に対応して、車両追従方式、軌跡追従方式、運転情
報通信方式等が提案されている。
置をカメラや各種のセンサ等で認識し、先導車を目標と
して追従するものである。例えば、特開平6−2272
83号公報や特開平2−76009号公報に開示された
ものにあっては、追従車の前端部に左右一対の距離セン
サが設けられている。従って、追従車が各距離センサの
検出結果に基づいて先導車との車間距離やずれ角を算出
した後、車間距離を一定に保つと共にずれ角を0にする
ように操舵量や車速などを制御している。
位置を相対位置センサ等によって計測し、更に、この位
置を自車両の移動に伴って並進変換及び回転変換した
後、車両座標での先導車の走行軌跡を求め、ずれ角を0
にするように操舵量を制御するものである。
信された操舵量等の運転情報を追従車が受信し、更に、
車間距離や車速等から制御開始時間を求めて、先導車と
同様の走行を行うものである。例えば、特開平5−17
0008号公報や特開昭58−172799号公報に開
示されたものにあっては、先導車から追従車に操舵量や
スロットル開度等の運転操作量を送信するようにしてい
る。従って、先導車の運転操作量と自車両と追従車との
エンジン出力等の相違に基づき、先導車と同一の走行軌
跡を得るべく、追従車が自車両の操舵量やエンジン制御
量などをフィードフォワード制御する。
来の各自動追従走行システムにあっては、以下に示すよ
うな問題があった。即ち、車両追従方式や軌跡追従方式
は、追従車が先導車の姿勢や走行軌跡に基づいて自動追
従走行を行うため、演算処理精度や制御精度に応じて所
定の追従誤差が発生してしまう。また、運転情報通信方
式は、フィードフォワード制御を行う都合上、演算処理
精度や制御精度の他、ステアリング装置やエンジンの整
備状態等によって所定の追従誤差が発生してしまう。従
って、先導車に複数台の追従車を自動追従走行させた場
合、最後尾を走行する追従車ではこの追従誤差が累積さ
れることとなり、追従精度の低下を招いてしまうという
問題がある。
解決するものとして、特願昭7−84355号を出願し
た。この出願は、先導車に対して追従車を自動追従走行
させる自動追従システムにおいて、先導車は送信手段に
よって少なくとも自車両の横方向位置を含む走行軌跡情
報を送信する一方、追従車は受信手段によって先導車か
ら送信された走行軌跡情報を受信し、運転制御量決定手
段によって受信手段が受信した走行軌跡情報に基づいて
自車両の操舵量を含む運転制御量を決定するようにした
ものである。従って、追従車の追従精度が向上すると共
に、多数台の追従車を自動追従走行させる際の横方向偏
差の誤差の累積がなくなる。
運転制御量決定手段は、現在の自車両の横方向位置と、
先導車の走行軌跡から現在の自車両の走行地点における
この先導車の横方向位置との偏差(ずれ)を算出し、こ
の偏差を無くすようにステアリングの操舵量を制御して
いる。そのため、低速走行時における自動追従走行は高
精度の追従走行を行うことができるものの、現時点にお
ける偏差を基準としてため、高速走行時における自動追
従走行では、制御に遅れが生じて追従車の追従精度が十
分ではなかった。
あって、車速に拘らず高精度な車両の自動追従制御を可
能とした自動追従制御方法を提供することを目的とす
る。
めの本発明の自動追従制御方法は、所定の走行軌跡に追
従させて車両を走行させる自動追従制御方法において、
車速に応じて設定された予測時間後における前記車両の
予測移動位置を求め、該予測移動位置と前記走行軌跡と
の間に生じる車幅方向の偏差を算出し、該車幅方向偏差
を減少させるように前記車両の進行方向を制御するよう
にしたことを特徴とするものである。
後における車両の予測移動位置と走行軌跡との間に生じ
る車幅方向偏差を減少させるようにしたことで、高速走
行での制御遅れが抑制され、追従走行精度の悪化が防止
される。
て、前記予測時間は前記車両の車速の増加に応じて長く
設定されることを特徴とするものである。
短く設定されることで、予測移動位置の予測が高精度と
なって精度の高い追従走行が可能となり、高速時には予
測時間が比較的長く設定されることで、制御遅れによる
追従走行精度の悪化が防止される。
て、前記走行軌跡は前方を走行する先導車の走行軌跡で
あり、前記予測時間は前記車両が該先導車の現在位置に
到達するまでの時間を上限として設定されることを特徴
とするものである。
を越えることはなく、追従走行の高精度な制御が可能と
なる。
施の形態を詳細に説明する。
制御方法を実施するためのシステムの概略構成、図2に
自動追従制御方法の制御の流れを表すフローチャート、
図3に車両の横方向制御の流れを表すフローチャート、
図4に先導車に対する追従車の横方向偏差の算出方法を
説明するための概略、図5に追従車の車速に対する予測
時間を表すグラフを示す。
ための自動追従制御システムにおいて、図1に示すよう
に、高速道路などの走行路10上に一台の先導車11に
対して複数台の追従車31,51・・・が自動追従走行
可能となっている。先導車11はドライバ12が搭乗し
ており、走行路形状、外部環境、制限速度などに応じ
て、ステアリング13、エンジン14、トランスミッシ
ョン15、ブレーキ16等の操作を行う。この先導車1
1には自車両の走行速度を検出する車速センサ17とヨ
ー角速度を検出するヨーレートセンサ18が装着されて
おり、各センサ17,18の検出結果はECU19に出
力されるようになっており、ECU19はこの検出結果
に基づいて走行軌跡の演算を行う。
で通信を行う前後間通信機21に接続されており、この
通信ECU20にはECU19が演算した走行軌跡が入
力され、入力された走行軌跡を前後間通信機21によっ
て直後の追従車31に送信することができる。また、通
信ECU20には運転席の近傍に配置された表示パネル
22に接続されており、通信ECU20から出力された
運転情報等を表示してドライバ12に知らせることがで
きる。なお、先導車の後端部にはリフレクタ23が取付
けられている。
御ECU32が装備されており、この制御ECU32が
ステアリング33、エンジン34、トランスミッション
35、ブレーキ36等の操作を行う。この追従車31に
も自車両の走行速度を検出する車速センサ37とヨー角
速度を検出するヨーレートセンサ38が装着されてお
り、各センサ37,38の検出結果は制御ECU32に
出力されるようになっている。また、この追従車31の
前端部には先導車11との車間距離を測定する車間距離
センサ39が装着されており、測定結果が制御ECU3
2に出力されるようになっている。
で通信を行う前後間通信機41aと直後の追従車51と
の間で通信を行う前後間通信機41bとに接続されてい
る。この通信ECU40には先導車11の前後間通信機
21が送信し、前後間通信機41aが受信した先導車1
1の走行軌跡が入力され、入力された走行軌跡を制御E
CU32に出力すると共に、前後間通信機41bによっ
て直後の追従車51に送信することができる。従って、
この制御ECU32は各センサ37,38,39の検出
結果及び受信した先導車11の走行軌跡に基づいてステ
アリング33、エンジン34、トランスミッション3
5、ブレーキ36等の操作を行う。なお、追従車31,
51の制御ECU32には、オートとマニュアルを切り
換える運転モード切換スイッチ42が設けられており、
この運転モード切換スイッチ42をマニュアルにするこ
とで、先導車11と同様に、ドライバ12による自律走
行が可能となる。
システムによる自動追従制御方法について、図2及び図
3のフローチャート及び図4の概略図を用いて説明す
る。
て、先導車11及び各追従車31,51・・・を走行路
10における平坦で真直な場所で縦に整列させ、センタ
ライン等に対する横方向距離を同一としてイニシャライ
ズを行う。そして、ドライバ12が先導車11に搭乗し
てステアリング13、エンジン14、トランスミッショ
ン15、ブレーキ16等の操作を行うことで発進させる
と、ECU19は車速センサ17とヨー角速度を検出す
るヨーレートセンサ18の検出結果から走行軌跡の演算
を行い、通信ECU20はこの走行軌跡を前後間通信機
21によって追従車31に送信する。
制御ECU32は、各センサ37,38,39の検出結
果及び受信した先導車11の走行軌跡の読込を行う。そ
して、ステップS3にて運転モード切換スイッチ42が
オートモードになっているかどうかを判定し、オートモ
ードであれば、ステップS4にて自動追従オートモード
を実行する。即ち、制御ECU32が各センサ37,3
8,39の検出結果及び受信した先導車11の走行軌跡
に基づいてステアリング33、エンジン34、トランス
ミッション35、ブレーキ36等の操作を行う。具体的
には、ステップS5にて自動追従制御モードに応じて縦
方向制御を行い、ステップS6にて先導車軌跡に応じて
横方向制御を行う。
距離センサ39が測定した先導車11と追従車31との
実車間距離を予め車速等に応じた安全車間距離となるよ
うに、エンジン34の出力制御やブレーキ36の操作制
御を行うものである。また、ステップS6の横方向制御
とは、先導車11の走行軌跡と追従車31の移動位置と
のずれを求めてこれが減少するように、ステアリング3
3の操作制御を行うものである。
うに、先導車11のECU19は車速とヨー角速度とか
ら車両重心点の移動軌跡を所定時間ごとに演算し、通信
ECU20によって追従車31に送信しており、ステッ
プS11にて、追従車31の通信ECU40はこの所定
時間ごとの移動軌跡を受信し、制御ECU32が通信こ
の移動軌跡を固定座標データとして格納する。ステップ
S12では、制御ECU32が車速センサ37が検出し
た追従車31の車速Vとヨーレートセンサ38が検出し
たヨー角速度γを読込む。そして、ステップS13に
て、予測時間tPを下記数式1より求める。
の移動位置とのずれを求める場合、追従車31の所定時
間後における移動位置を予測し、先導車の走行軌跡から
算出したこの予測移動位置に対応する移動位置を算出
し、この時の両者の位置から車幅方向のずれを算出して
いる。従って、この予測時間tP とは、現在から先導車
11と追従車31との車幅方向のずれを算出する位置ま
で追従車31が走行する時間である。なお、この予測時
間tP は、図5に示すように、追従車31の車速Vの増
加に応じて増加するように設定されるが、追従車31が
先導車11の現在位置に到達するまでの時間(L/V)
が上限となっており、予測時間tP によって予測した追
従車31の移動位置が先導車11の現在位置を越えるこ
とがないようにしてある。
格納した先導車11の移動軌跡の固定座標データを、追
従車31の固定座標に変換する。即ち、図3において、
現在の追従車31の移動位置座標を(x0 ,y0 )と設
定し、先導車11の移動軌跡の点をこの座標上に設定す
る。そして、ステップS15において、ステップS13
で求めた予測時間tP 後の追従車31の移動位置
(xp ,yp )を下記数式2より予測演算する。
14で変換した先導車11の移動軌跡の固定座標データ
を、予測時間tP 後の追従車31の固定座標に変換す
る。そして、ステップS17にて、変換した先導車11
の移動軌跡の固定座標データからx座標がy軸をまたぐ
2点を求める。例えば、先導車11の固定座標データか
ら連続する2点(xn ,yn )(xn+1 ,yn+1 )のx
座標値同志を乗算して負または0となるものを選択す
る。そして、この2点(xn ,yn )(xn+1 ,
y n+1 )から直線補間によって予測時間tP 後の追従車
31の移動位置に対応する目標移動位置(xp ,ya )
を求める。
間tP 後における追従車31の移動位置(x0 ,y0 )
とこれに対応する目標移動位置(xp ,ya )とから、
先導車11の走行軌跡に対する予測時間tP 後における
追従車31の車幅方向(横方向)偏差εを、上記2点の
y軸上の偏差により計算する。そして、ステップS19
にて、PID制御によってステアリング33の操作量を
算出する。
にあっては、先導車11の移動軌跡を追従車31の固定
座標に変換し、予測時間tP 後の追従車31の移動位置
(x p ,yp )を予測演算すると共に、先導車11の移
動軌跡の固定座標データを予測時間tP 後の追従車31
の固定座標に変換して先導車11の移動軌跡の目標移動
位置(xp ,ya )を求め、この予測時間tP 後におけ
る追従車31の移動位置(xp ,yp )と目標移動位置
(xp ,ya )とから、両者の車幅方向のずれ(偏差)
を計算し、ステアリング33の操作量を算出すること
で、追従車31の進行方向を制御するようにしており、
高速走行での制御遅れが抑制され、追従走行精度の悪化
が防止される。
車11を追従走行するものとしたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば、予め設定された走行軌
跡を追従させる場合にも適用することができる。
ように、本発明の自動追従制御方法によれば、車速に応
じて設定された予測時間後における車両の予測移動位置
を求め、この予測移動位置と走行軌跡との間に生じる車
幅方向の偏差を算出し、この車幅方向偏差を減少させる
ように車両の進行方向を制御するようにしたので、高速
走行での制御遅れが抑制され、追従走行精度の悪化を防
止することができ、その結果、車速に拘らず高精度な車
両の自動追従制御を可能とすることができる。
によれば、予測時間を車両の車速の増加に応じて長く設
定したので、予測移動位置の予測が高精度となって精度
の高い追従走行が可能となり、高速時には予測時間が比
較的長く設定されることで、制御遅れによる追従走行精
度の悪化を防止することができる。
によれば、走行軌跡を前方を走行する先導車の走行軌跡
とし、予測時間を車両が先導車の現在位置に到達するま
での時間を上限として設定したので、予測移動位置が先
導車の現在位置を越えることはなく、追従走行の高精度
な制御を可能とすることができる。
実施するためのシステムの概略構成図である。
ャートである。
である。
を説明するための概略図である。
ある。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 所定の走行軌跡に追従させて車両を走行
させる自動追従制御方法において、車速に応じて設定さ
れた予測時間後における前記車両の予測移動位置を求
め、該予測移動位置と前記走行軌跡との間に生じる車幅
方向の偏差を算出し、該車幅方向偏差を減少させるよう
に前記車両の進行方向を制御するようにしたことを特徴
とする自動追従制御方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の自動追従制御方法におい
て、前記予測時間は前記車両の車速の増加に応じて長く
設定されることを特徴とする自動追従制御方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の自動追従制御方法におい
て、前記走行軌跡は前方を走行する先導車の走行軌跡で
あり、前記予測時間は前記車両が該先導車の現在位置に
到達するまでの時間を上限として設定されることを特徴
とする自動追従制御方法。
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JP32809196A Expired - Fee Related JP3371724B2 (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 自動追従制御方法 |
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