JP5027756B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の運転を支援するための装置に関し、より具体的には、車両が目標経路に沿って運転するのを支援するための装置に関する。

目標位置に車両を移動させる運転操作や、障害物を回避するための運転操作は、運転者の技術レベルによっては困難なことがある。このような運転操作を支援するための装置として、車両にカメラを取り付け、車両の目標位置までの経路を表示したり、障害物を検知してそれを回避するための経路を表示する装置が提案されている。たとえば、下記の特許文献１には、車両の周辺の画像を撮像し、該撮像された画像に基づいて、車両の現在位置から目標駐車位置までの目標駐車経路を、ユーザ入力を介して設定し、車両を駐車させるとき、該車両の移動進路が該目標駐車経路となるように、ステアリング荷重を制御する装置が開示されている。
特開２００２−３６２２７１号公報

目標位置に向かう目標経路に沿うようステアリング操作を行えば、車両を該目標経路に沿って移動させることができる。しかしながら、実際には、車両の周囲の安全確認のために運転者の姿勢が変化することにより、また、路面上の凹凸などの外乱により、舵角が変化し、目標経路上を走行することが困難なことがある。表示装置に目標経路が表示される場合には、運転者は、該表示装置上で目標経路を確認しながら運転することができるが、このような確認を頻繁に行うと、目視による安全確認が疎かになるおそれがある。

したがって、表示装置を頻繁に見る煩わしさを回避しつつ、車両を目標経路に沿ってより容易に走行させることができる装置が望まれている。また、外乱等によって車両が目標経路から逸脱した場合でも、該目標経路からのずれを、より容易に修正して目標経路に復帰することができる装置が望まれている。

この発明の一つの側面によると、車両の運転を支援するための装置は、車両を目標位置に移動させるための目標経路に対する、車両の現在位置の偏差が、該目標経路を中心とした所定範囲の幅内に収まるように、該車両のステアリングに荷重を加える制御手段を備え、該所定範囲は、車両が目標位置に近づくに従って狭くなるよう設定される。

この発明の他の側面によると、車両の運転を支援するための装置は、車両を目標経路に沿って目標位置に移動させるための目標操舵角に対する、該車両の現在の操舵角の偏差が、該目標操舵角を中心とした所定範囲の角度内に収まるように、該車両のステアリングに荷重を加える制御手段を備え、該所定範囲は、車両が目標位置に近づくに従って狭くなるよう設定される。

こうして、車両の現在位置の目標経路からの偏差または車両の現在の操舵角の目標操舵角からの偏差が、目標経路または目標操舵角を中心とした所定範囲内に収まるよう、ステアリングに荷重が加えられる。したがって、仮想的な“わだち”が存在するような操舵感覚が運転者に与えられ、運転者は、表示装置上で目標経路を確認しなくても、目標位置に到達するための目標経路から大きく逸脱しないようにステアリング操作を行うよう支援される。さらに、この仮想的な“わだち”の幅は、車両が目標位置に近づくに従って狭くされるので、運転者は、より容易に、車両を目標経路に合わせることができる。

本発明のその他の特徴及び利点については、以下の詳細な説明から明らかである。

次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。

［第１実施例］
図１は、この発明の第１の実施例に従う、車両に搭載され、該車両の運転を支援するための装置のブロック図である。

周辺状況取得部１０は、車両の周辺の状況を取得するための装置であり、一実施例では、車両の周辺を撮像する撮像装置により実現されることができ、この実施例では、車両の前方を撮像するよう該車両に取り付けられたカメラである。撮像装置として、たとえばＣＭＯＳカメラおよびＣＣＤカメラを用いることができる。

制御部１２は、車両に搭載された電子制御ユニット（ＥＣＵ）において実現されることができる。ＥＣＵは、中央処理装置（ＣＰＵ）およびメモリを備えるコンピュータである。制御部１２は、目標経路設定部２１、走行軌跡検出部２２、偏差算出部２３、所定範囲設定部２４、ステアリング制御部２５、方向指示器制御部２６を備える。

目標経路設定部２１は、撮像装置１０によって撮像された画像に基づいて、車両の目標経路を設定する。目標経路の設定手法は、任意の適切な手法により実現されることができる。この実施例では、撮像された画像を、タッチパネルを備える表示装置（図示せず）上に表示し、車両の乗員による該タッチパネルに対する操作に基づいて、目標経路が設定される。

たとえば、図２（ａ）は、車両３０の前方に障害物３３ａおよび３３ｂが存在している状態を示しており、車両３０の先頭中央に取り付けられた撮像装置１０により撮像される領域が符号３５により表されている。図２（ｂ）は、図２（ａ）において撮像装置１０により撮像されて表示装置上に表示される画像３５の一例である。

乗員は、該撮像された画像３５上で、所望の目標位置Ｄをタッチパネル上で指定する。これに応じて、図２（ｃ）に示されるように、目標経路設定部２１が、自車両の現在位置Ａから該目標位置Ｄまでの経路Ｌを算出し、これを目標経路に設定する。車両の現在位置Ａと目標位置Ｄとの間の経路の設定は、任意の適切な手法により実現されることができる。たとえば、特開２００５―３５４９８号公報には、円のモデルを用いて経路を設定する手法が開示されている。

なお、以下の説明において、車両３０の位置Ａは、該車両の後輪の車軸中心を基準としている。したがって、目標経路Ｌは、該後輪の車軸中心の目標軌跡と考えることができる。しかしながら、他の位置、たとえば車両の重心位置等を基準としてもよい。

代替的に、撮像されて表示装置上に表示された画像上で、自車両から、所望の目標位置まで、経路を指で描画することにより、目標経路を設定するようにしてもよい（たとえば、特開２００２−３６２２７１号公報参照）。さらなる代替形態として、目標位置および目標経路を、目標経路設定部２１が設定するようにしてもよい。たとえば、図３に示すように、白線３７ａ〜３７ｃにより画定される駐車スペースＰに車両３０を後退させながら駐車させる場合、車両３０の所定位置に設けられた撮像装置（図示せず）により撮像されて表示装置上に表示された画像上で、該駐車スペースＰの入口の両端Ｐ１およびＰ２を乗員がタッチパネル上で指定する。この指定に応じて、目標経路設定部２１は、指定された位置Ｐ１とＰ２の間の中央の位置を算出し、これを目標位置Ｄに設定すると共に、車両の現在位置Ａと目標位置Ｄに基づいて目標経路Ｌを算出する。

図１に戻り、走行軌跡検出部２２は、運転状態検出部１１によって検出された車両３０の運転状態に基づいて、車両３０の走行軌跡を検出する。走行軌跡は、任意の適切な手法により検出されることができる。たとえば、運転状態検出部１１は、車速センサおよび操舵角センサを備えている。走行軌跡検出部２２は、車速センサにより検出された車両の速度を時間で積分することにより、車両３０の移動距離を算出することができる。また、操舵角センサによって検出された車両３０の操舵輪の操舵角に基づいて、車両３０の移動方向を求めることができる。移動距離と移動方向により、車両３０の走行軌跡、より具体的には、前述した車両３０の後輪の車軸中心位置Ａの軌跡を検出することができる。車速を用いる変わりに、運転状態検出部１１に車輪速センサを備えるようにし、該センサからの車輪パルスの数に基づいて移動距離を検出するようにしてもよい。また、車速センサおよび車輪速センサに代えて、加速度センサを用いて移動距離を検出するようにしてもよい。

偏差算出部２３は、車両３０の走行軌跡の、目標経路Ｌからのずれ（偏差）を算出する。偏差は、目標経路Ｌに対し、走行軌跡が、車両３０の進行方向に向かって左右にどの程度ずれているかを示す。

該偏差は、たとえば、図４（ａ）に示すように、目標経路Ｌが設定された時の車両３０の位置Ａを原点Ｏとしたｘおよびｙ座標を設定し、車両３０の現在位置Ａと、それに対応する目標経路Ｌ上の位置とを比較することにより、算出されることができる。たとえば、或る時点における偏差は、該時点における自車両３０の位置Ａから、目標経路Ｌに対して垂線を下ろし、該垂線の長さを算出することにより求めることができる。また、自車両３０の位置Ａの座標と、該垂線が目標経路Ｌに交差する点の座標を比較することにより、自車両３０の位置Ａが、目標経路Ｌに対して、右側に存在するのか、左側に存在するのかを判別することができる。ここで、「右側」は、車両３０の進行方向に向かって右側を示し、「左側」は、車両３０の進行方向に向かって左側を示す。この実施例では、偏差算出部２３は、右側への偏差をプラスの値として算出し、左側への偏差をマイナスの値として算出する。

図１に戻り、ステアリング制御部２５は、上記算出された偏差が、目標経路Ｌを中心とした所定範囲の幅内に収まるように、ステアリング機構１４を介してステアリングに対する荷重を制御する。該ステアリング荷重制御のため、所定範囲設定部２４が、該所定範囲を、目標位置Ｄに近づくにつれて狭くなるよう設定する。

ここで、再び図４（ａ）を参照すると、該所定範囲が、目標経路Ｌを中心とした左側ラインＬ１と右側ラインＬ２によって画定されている。目標経路Ｌと左側ラインＬ１との間の幅Ｗおよび目標経路Ｌと右側ラインＬ２との間の幅Ｗは、この実施例では同じ値を持ち、目標位置Ｄに近づくにつれて、該幅Ｗは狭くなるよう設定される。

この実施例では、幅Ｗは、最大値Ｗｍａｘから最小値Ｗｍｉｎに向けて、目標経路Ｌに沿って徐々に小さくなるよう設定される。したがって、所定範囲設定部２４は、図４（ｂ）に示すように、設定された目標経路Ｌの原点Ｏから目標位置Ｄまでの各位置に対し、ＷｍａｘからＷｍｉｎの範囲の幅Ｗを割り当てる。該割り当ては、図４（ｂ）に示すようなテーブル（マップ）の形式で記憶装置に記憶されることができる。

所定範囲設定部２４は、走行軌跡検出部２２によって検出された車両３０の現在位置Ａに対応する目標経路Ｌ上の位置（前述したように、現在位置Ａから目標経路Ｌ上に垂線を下ろした位置とすることができる）に基づいて、図４（ｂ）のような割り当てを参照することにより、対応する幅Ｗの値を求める。

なお、割り当ては、図４（ｂ）に示される形態に限定されるものではなく、たとえば、目標経路Ｌに沿って幅Ｗが線形に変化するように割り当ててもよいし、目標経路Ｌに沿って幅Ｗがステップ状に変化するように割り当ててもよい。

ステアリング制御部２５は、上記算出された偏差が、こうして求めた幅Ｗにより定義される左側ラインＬ１と右側ラインＬ２との間に収まるように、ステアリング機構１４を介してステアリングの荷重を制御する。

ステアリング機構１４は、ステアリングホイール（ハンドル）を含む、操舵輪（前輪）を動かす装置である。ステアリングの荷重は、操舵力を増加させることにより、実現されることができる。操舵力を増加させるにつれ、ステアリングホイールは重くなる。ステアリング機構１４は、マニュアル操舵装置およびパワーステアリング装置のいずれでもよいが、パワーステアリング装置により実現される場合には、パワーアシスト力を減じることにより操舵力を増加させるようにしてもよい。操舵力のこのような制御手法は、たとえば、特開２００４−２３７９８３号公報に開示されている。

ここで、図５（ａ）を参照すると、ステアリング制御部２５によるステアリング荷重の制御形態の一例が示されている。横軸は、目標経路Ｌからの車両の位置Ａの偏差を表す。縦軸は、ステアリングに印加される荷重の大きさおよびその方向を表す。図４（ａ）を参照して説明したように、偏差について、プラス「＋」は、車両３０の位置Ａが、目標経路Ｌに対し、該車両３０の進行方向に向かって右側にずれていることを示し、マイナス「−」は左側にずれていることを示す。荷重について、プラス「＋」は、車両３０の進行方向に向かって右方向への荷重を示し、マイナス「−」は左方向への荷重を示す。横軸の「Ｗ」には、図４（ｂ）のような割り当てを参照することにより取得された値が設定される。

上記のように算出された偏差が値０と＋Ｗの間にあるとき、車両３０の位置Ａが、目標経路Ｌと右側ラインＬ２の間にあり、よって目標経路Ｌに対して右側に偏差していることを示す。したがって、ステアリング制御部２５は、ステアリングに対して左方向に所定の荷重Ｆをかけるように、ステアリング機構１４を制御する。これにより、右側ラインＬ２よりも右側に車両３０が逸脱しにくいようにする。他方、算出された偏差が値０と−Ｗの間にあるとき、車両３０の位置Ａが、目標経路Ｌと左側ラインＬ１の間にあり、よって目標経路Ｌに対して左側に偏差していることを示す。したがって、ステアリング制御部２５は、ステアリングに対して右方向に所定の荷重Ｆをかけるように、ステアリング機構１４を制御する。これにより、左側ラインＬ１よりも左側に車両が逸脱しにくいようにする。

図５（ｂ）は、図５（ａ）のようなステアリング荷重制御によって実現される仮想的な路面形状４１を示す。目標経路Ｌを中心とした左側ラインＬ１と右側ラインＬ２により画定される経路内に車両の位置Ａが存在しているときには、ステアリングに一定の荷重Ｆがかかるので、該経路を、Ｌ１とＬ２の間で溝を形成する仮想路面形状４１と考えることができる。車両を該溝から逸脱させるためには、運転者は、荷重Ｆより大きい力でステアリングを操作する必要がある。たとえば、該溝を左側に逸脱するには、ステアリングを左方向に、荷重Ｆよりも大きい力で操作する必要がある。このような仮想路面形状４１は、運転者に、溝のような仮想の“わだち”が存在しているような操舵感覚を与える。したがって、運転者は、“わだち”にタイヤがはまるように操舵することにより、車両を目標経路に沿って走行させるのが容易になる。

図４（ａ）および（ｂ）を参照して説明したように、幅Ｗは、目標位置Ｄに近づくにつれて狭くなる。したがって、図５（ａ）の荷重Ｆがステアリングに印加される範囲４３の横軸方向の幅は、目標位置Ｄに近づくにつれて狭くされる。このようにすることにより、運転者は、よりスムーズに、車両３０を目標経路Ｌに合わせ易くなる。

上記形態では、図４（ｂ）に示すように、ＷｍａｘからＷｍｉｎの範囲の幅Ｗの値を、目標経路Ｌに割り当てたが、このような割り当てを行うことなく、幅Ｗの値を制御してもよい。たとえば、ステアリング制御部２５は、所定時間間隔または車両３０の所定の移動距離ごとに、幅Ｗの値を所定値だけデクリメントする。ここで、幅Ｗの初期値は、所定の最大値Ｗｍａｘとする。車両３０が目標位置Ｄに到達する前に、幅Ｗの値が所定の最小値Ｗｍｉｎに達したならば、該デクリメント処理を停止し、その後は、幅Ｗの値を最小値Ｗｍｉｎに一定にしつつ、ステアリング荷重を制御する。

図１に戻り、方向指示器制御部２６は、車両３０のインスツルメントパネル上に設けられている、方向指示器のインジケータ１６を、算出された偏差に応じて制御する。

ここで、図６を参照すると、左方向のインジケータ５１および右方向のインジケータ５２の一例が示されている。方向指示器制御部２６は、算出された偏差が、目標経路Ｌに対して左側にずれていることを示し、かつ、該偏差の大きさがＷを超えたならば（すなわち、偏差＜−Ｗ）、右方向を示すインジケータ５２を点灯する。運転者は、右方向インジケータ５２が点灯するのを視認することにより、目標経路Ｌに復帰するために右方向にステアリングを操舵すべきであることを認識することができる。

他方、方向指示器制御部２６は、算出された偏差が、目標経路Ｌに対して右側にずれていることを示し、かつ、該偏差の大きさがＷを超えたならば（すなわち、偏差＞＋Ｗ）、左方向を示すインジケータ５１を点灯する。運転者は、左方向インジケータ５１が点灯するのを視認することにより、目標経路Ｌに復帰するために左方向にステアリングを操舵すべきであることを認識することができる。

代替的に、インジケータを点灯することに代えて、点滅させてもよい。また、偏差の大きさに応じて、インジケータの点滅形態を変化させるようにしてもよい。一実施例では、偏差の大きさが大きくなるにつれて、インジケータの点滅速度を速くする。こうして、偏差が大きいほど、運転者に、目標経路に復帰するよう注意を促すことができる。また、他の実施例では、偏差の大きさが大きくなるにつれて、インジケータの点滅回数を増やす。たとえば、点滅する回数を予め設定し、該点滅回数を、偏差の大きさが大きくなるほど増やす。こうして、偏差が大きいほど、目標経路に復帰するよう、運転者の注意をより強く促すことができる。

上記実施例では、目標経路Ｌを、車両３０の現在位置Ａから目標位置Ｄまで設定したが、目標位置Ｄを超えて延長するよう設定してもよい。この場合、目標位置Ｄを超えた部分については、ステアリング荷重制御を行ってもよいし、行わなくてもよい。たとえば、該超えた部分については、幅Ｗを、目標位置Ｄにおける値に一定としつつステアリング荷重を制御してもよく、この形態が、図７（ａ）に示されている。目標経路Ｌの目標到達位置Ｄ以降の部分Ｌｘにおいて、幅Ｗは一定となるよう制御されている。

図７（ｂ）は、図１の撮像装置１０が、車両３０の後方を撮像するよう取り付けられており、車両３０が、障害物３３ｃおよび３３ｄの間に設定された目標位置Ｄに向けて目標経路Ｌに沿って後退する形態を示している。このような後退する形態に対しても、図４および図５を参照して説明したのと同様の手法でステアリング荷重制御を行うことができる。

［第２実施例］
第１の実施例で説明した原点Ｏから目標位置Ｄまでの目標経路Ｌが、車両３０の操舵角を所定値に維持しながら走行した場合の経路である（すなわち、目標経路Ｌが、該操舵角に対応する車両３０の旋回半径の１つの円弧を形成する）場合には、原点Ｏから目標位置Ｄにわたり、車両３０の操舵角を該所定値に維持しながら車両３０を走行させることにより、目標経路Ｌに沿って目標位置Ｄに車両３０を到達させることができる。この第２の実施例は、このような場合に対応しており、第１の実施例のように、車両の現在位置Ａが、目標経路Ｌを中心とした所定範囲の幅内にあるかどうかを判断することに代えて、車両の現在の操舵角が、該目標経路Ｌに沿って走行するための目標操舵角を中心とした所定範囲の角度内にあるかどうかを判断し、該判断の結果に応じてステアリング荷重制御を行う。

第２の実施例に従う運転支援装置は、図１に示されるのと同様のブロック図により実現されることができ、ここでは、第１の実施例と異なる点についてのみ説明する。

目標経路設定部２１は、第１の実施例と同様に、任意の手法で目標位置Ｄおよび該目標位置Ｄまでの目標経路Ｌを設定することができるが、前述したように、この実施例では、目標経路Ｌは、車両３０の所定の旋回半径の円弧を形成するものとする。目標経路設定部２１は、該旋回半径に応じて目標操舵角を設定する。

たとえば、図８（ａ）を参照すると、図４（ａ）と類似した図が示されている。目標位置Ｄは、上記第１の実施例と同様に、任意の手法により設定されることができる。車両３０の現在位置Ａと目標位置Ｄとの間の目標経路Ｌを、たとえば前述したような円のモデルを用いた周知の手法により設定すると、目標経路Ｌは、ここでは半径Ｒ１を有する円弧として設定されている。すなわち、車両３０は、旋回半径Ｒ１で旋回すると、目標経路Ｌに沿って走行することができる。目標経路設定部２１は、該旋回半径Ｒ１に応じて目標操舵角を設定することができる。

他の例として、図８（ｂ）を参照すると、図３と類似した図が示されており、車両３０が、白線３７ａ〜３７ｃにより画定される駐車スペースＰに駐車させる場合の、車両３０が経由すべき目標位置Ｄが示されている。車両３０の操舵角を所定値（たとえば、車両の先頭に向かって左側への最大操舵角）に維持しながら該車両３０を後退させることによって、目標位置Ｄを経由して駐車スペースＰに駐車させることができるが、そのための該車両３０の後退を開始する位置Ａは、該駐車スペースＰの位置（具体的には、位置Ｐ１またはＰ２）に対して予め決まっている。駐車スペースＰの位置Ｐ１またはＰ２が、たとえば撮像画像上で乗員によって指定されることにより、該位置Ａを算出して、車両３０を該位置Ａまで自動誘導し、該位置Ａから、運転者が、ステアリングの操舵角を該所定値に維持しながら後退させる駐車支援の手法が知られている（たとえば、特開２０００−３３５４３６号公報）。このような場合、目標経路設定部２１は、該所定値を目標操舵角に設定する。目標経路Ｌは、位置Ａから目標位置Ｄまで、該目標操舵角に対応する旋回半径Ｒ２を持つ円弧として表される。

偏差算出部２３は、車両３０の現在の操舵角の、目標操舵角に対するずれ（偏差）を算出する。現在の操舵角は、前述したように、走行軌跡検出部２２により検出される。

或る時点における偏差は、該時点における自車両３０の位置Ａにおける操舵角と、目標操舵角との差を算出することにより求められ、該偏差の値により、車両３０が、目標経路Ｌに対して右側にどの程度ずれているのか、または左側にどの程度ずれているのかを判別することができる。ここで、「右側」は、車両３０の進行方向に向かって右側を示し、「左側」は、車両３０の進行方向に向かって左側を示す。この実施例では、偏差算出部２３は、右側への偏差をプラスの値として算出し、左側への偏差をマイナスの値として算出する。

ステアリング制御部２５は、上記算出された偏差が、目標操舵角に対して所定範囲の角度内に収まるように、ステアリング機構１４を介してステアリングに対する荷重を制御する。このステアリング荷重制御のため、所定範囲設定部２４は、該所定範囲を、目標位置Ｄに近づくにつれて狭くなるよう設定する。

ここで図９（ａ）を参照すると、図８（ａ）と同じ目標経路Ｌが示されている。上記所定範囲が、目標操舵角（操舵輪が向くべき方向）を表すラインＭ（以下、目標操舵角ラインと呼ぶ）を中心として角度θを有する左側ラインＬ１と右側ラインＬ２によって画定されている。図には、車両３０の操舵輪６１が、目標操舵角に一致している状態が示されている。目標操舵角ラインＭと左側ラインＬ１との間の角度θおよび目標操舵角ラインＭと右側ラインＬ２との間の角度θは、この実施例では同じ値を持ち、目標位置Ｄに近づくにつれて、該角度θは小さくなるよう設定される。

この実施例では、角度θは、最大値θｍａｘから最小値θｍｉｎに向けて、目標経路Ｌに沿って徐々に小さくなるよう設定される。したがって、所定範囲設定部２４は、図９（ｂ）に示すように、原点Ｏ（目標経路Ｌおよび目標操舵角が設定された時点の車両３０の位置Ａである）から目標位置Ｄまでの目標経路Ｌ上の各位置に対し、θｍａｘからθｍｉｎの範囲の角度θを割り当てる。該割り当ては、図９（ｂ）に示すようなテーブル（マップ）の形式で記憶装置に記憶されることができる。

所定範囲設定部２４は、走行軌跡検出部２２によって検出された車両３０の現在位置Ａに対応する目標経路Ｌ上の位置（前述したように、現在位置Ａから目標経路Ｌ上に垂線を下ろした位置とすることができる）に基づいて、図９（ｂ）のような割り当てを参照することにより、対応する角度θの値を求める。

なお、割り当ては、図９（ｂ）に示される形態に限定されるものではなく、たとえば、目標経路Ｌに沿って角度θが線形に変化するように割り当ててもよいし、目標経路Ｌに沿って角度θがステップ状に変化するように割り当ててもよい。

ステアリング制御部２５は、上記算出された偏差が、こうして求めた角度θにより定義される左側ラインＬ１と右側ラインＬ２との間に収まるように、ステアリング機構１４を介してステアリングの荷重を制御する。

ここで、図１０（ａ）を参照すると、ステアリング制御部２５によるステアリング荷重の制御形態の一例が示されており、これは、図５（ａ）と類似している。横軸は、目標操舵角からの車両の現在の操舵角の偏差を表す。縦軸は、ステアリングに印加される荷重の大きさおよびその方向を表す。図９（ａ）を参照して説明したように、偏差について、プラス「＋」は、車両３０が、目標操舵角に対し、該車両３０の進行方向に向かって右側にずれていることを示し、マイナス「−」は、左側にずれていることを示す。また、荷重について、プラス「＋」は、車両３０の進行方向に向かって右方向への荷重を示し、マイナス「−」は左方向への荷重を示す。横軸の「θ」には、図９（ｂ）のような割り当てを参照することにより取得された値が設定される。

上記のように算出された偏差が値０と＋θの間にあるとき、車両３０の現在の操舵角が、目標操舵角ラインＭと右側ラインＬ２の間にあり、よって、車両３０が目標経路Ｌに対して右側に偏差していることを示す。したがって、ステアリング制御部２５は、ステアリングに対して左方向に所定の荷重Ｆをかけるように、ステアリング機構１４を制御する。これにより、右側ラインＬ２よりも右側に車両３０が逸脱しにくいようにする。他方、算出された偏差が値０と−θの間にあるとき、車両３０操舵角が、目標操舵角ラインＭと左側ラインＬ１の間にあり、よって、車両３０が目標経路Ｌに対して左側に偏差していることを示す。したがって、ステアリング制御部２５は、ステアリングに対して右方向に所定の荷重Ｆをかけるように、ステアリング機構１４を制御する。これにより、左側ラインＬ１よりも左側に車両３０が逸脱しにくいようにする。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のようなステアリング荷重制御によって実現される仮想的な路面形状４１を示し、これは、図５（ｂ）と同様であるが、仮想路面形状すなわち溝４１の幅Ｗ_θは、目標操舵角に対して角度θだけ操舵角が偏差した時の目標経路Ｌからのずれの量に相当する。このように、第２の実施例においても、運転者に、仮想的な“わだち”を運転するような操舵感覚を与えることができるので、車両３０が目標経路Ｌから逸脱しすぎないように、運転者の運転を支援することができる。

図９（ａ）および（ｂ）を参照して説明したように、角度θは、目標位置Ｄに近づくにつれて小さくなる。したがって、図１０（ａ）の荷重Ｆがステアリングに印加される範囲６３の横軸方向の幅は、目標位置Ｄに近づくにつれて狭くされる。このようにすることにより、運転者は、よりスムーズに、車両３０を目標経路Ｌに合わせ易くなる。

上記形態では、図９（ｂ）に示すように、θｍａｘからθｍｉｎの範囲の角度θの値を、目標経路Ｌに割り当てたが、このような割り当てを行うことなく、角度θの値を制御してもよい。たとえば、ステアリング制御部２５は、所定時間間隔または車両３０の所定の移動距離ごとに、角度θの値を所定値だけデクリメントする。ここで、角度θの初期値は、所定の最大値θｍａｘとする。車両３０が目標位置Ｄに到達する前に、角度θの値が所定の最小値θｍｉｎに達したならば、該デクリメント処理を停止し、その後は、角度θの値を最小値θｍｉｎに一定にしつつ、ステアリング荷重を制御する。

第１の実施例の所で説明した、方向指示器のインジケータについての制御は、第２の実施例についても同様に適用されることができる。方向指示器制御部２６は、算出された偏差が、目標操舵角に対して左側にずれていることを示し、かつ、該偏差の大きさがθを超えたならば（すなわち、偏差＜−θ）、右方向を示すインジケータ５２（図６）を点灯する。他方、方向指示器制御部２６は、算出された偏差が、目標操舵角に対して右側にずれていることを示し、かつ、該偏差の大きさがθを超えたならば（すなわち、偏差＞＋θ）、左方向を示すインジケータ５１（図６）を点灯する。こうして、運転者に、目標経路Ｌに復帰すべきステアリング操舵方向を認識させることができる。さらに、第１の実施例で述べたのと同様に、偏差の大きさが大きくなるにつれて、インジケータの点滅速度を速くしてもよいし、また、偏差の大きさが大きくなるにつれて、インジケータの点滅回数を増やしてもよい。

以上のように、第１および第２の実施例を説明してきたが、これら第１および第２の実施例を、設定された目標経路Ｌに応じて切換えるようにしてもよい。たとえば、設定された目標経路Ｌが、或る値の旋回半径を有する１つの円弧から形成される場合には、第２の実施例のように、現在の操舵角が、該旋回半径に対応する目標操舵角を中心とした所定範囲の角度内にあるかどうかに従って運転を支援し、設定された目標経路Ｌが、たとえば複数の値の旋回半径を有する複数の円弧から形成される場合には、第１の実施例のように、車両の現在位置が、目標経路を中心とした所定範囲の幅内にあるかどうかに従って運転を支援するようにしてもよい。

［他の実施例］
第１および第２の実施例の所で述べたように、図５（ｂ）および図１０（ｂ）に示す仮想路面形状４１は一例であり、様々な仮想路面形状を実現することができる。仮想路面形状の他の例が、図１１（ａ）、（ｂ）および図１２（ａ）、（ｂ）に示されている。ここでは、第１の実施例に従う、所定範囲の幅Ｗに基づくステアリング荷重制御を示す。しかしながら、第２の実施例に従う、所定範囲の角度θに基づくステアリング荷重制御にも同様に適用可能であることは言うまでもない。

これらの仮想路面形状７１〜７４は、いずれも、図５（ｂ）を参照して述べたように、溝または窪みを形成しており、よって、運転者に、Ｌ１とＬ２の間に“わだち”が存在しているような操舵感覚を与えることができる。したがって、運転者は、車両のタイヤが“わだち”にはまるようにステアリング操作を行うことにより、目標経路Ｌから所定量以上逸脱することなく、車両を走行させることができる。

また、第１および第２の実施例では、図１の周辺状況取得部１０を、撮像装置により実現していた。代替形態として、周辺状況取得部１０を、障害物検出装置により実現することができる。障害物検出装置は、一例として、超音波の発信器と受信器とを備え、発信器によって発信した超音波が障害物に当たることによって生ずる反射信号を受信器によって受信することによって障害物の存在を検出するとともに、発信してから受信するまでの時間によって障害物までの距離を検出する。代替的に、超音波の代わりに光を使用し、測定光を発光すると共に、障害物からの反射光を受光し、発光した時点から受光した時点までの時間差あるいは発光された光と受光された光の位相差に基づいて、障害物までの距離を測定するような障害物検出装置でもよい。

このような障害物検出装置を、たとえば、車両の前方の障害物を検出するように、１または複数台車両に搭載することにより、図２（ａ）に示すような障害物３３ａおよび３３ｂを検出することができる。車両が後退する場合でも、車両の後方の障害物を検出する障害物検出装置を１または複数台車両に搭載することにより、図７（ｂ）に示すような障害物３３ｃおよび３３ｄを検出することができる。

目標経路設定部２１は、こうして検出された障害物を回避するような経路を設定し、これを目標経路とすることができる。たとえば、図２（ａ）に示すような形態の場合、検出された障害物３３ａおよび３３ｂから所定距離以上離れるよう目標経路を設定する。その後、前述した第１または第２の実施例の手法に従い、ステアリング荷重制御を実施することができる。ここで、所定範囲設定部２４は、障害物に近づくにつれて、幅Ｗまたは角度θにより規定される上記所定範囲が狭くなるように、該幅Ｗまたは角度θの値を設定することができ、ステアリング制御部２５は、該設定された幅Ｗまたは角度θの値に従って、図５（ａ）または図１０（ａ）のようなステアリング荷重制御を実施する。こうして、障害物に近づくにつれて、仮想的な“わだち”の幅が狭くなるので、運転者が車両を目標経路に合わせるのがより容易になる。

たとえば、図１３を参照すると、障害物８１ａおよび８１ｂが車両３０の前方に存在しており、両者は、車両３０に搭載された障害物検出装置（図示せず）によって検出される。目標経路Ｌは、障害物８１ａおよび８１ｂを回避するように設定されている。この例では、障害物８１ｂよりも、障害物８１ａの方が車両３０に近い。したがって、障害物８１ａに近づくまでに、上記幅Ｗが狭くされている。図には、原点Ｏから、障害物検出装置によって検出された障害物８１ａの位置を示すライン８３と目標経路Ｌの交点である位置８５に至るまでに、上記幅Ｗが狭くされている状態が示されている。

また、図に示すように、障害物８１ａの側面を通過する間にわたり、該幅Ｗを、狭めた状態に維持するのが好ましい。このようにすることにより、運転者は、障害物に近づくまでに車両３０を目標経路Ｌに合わせると共に、障害物の横を通り過ぎる間にわたって目標経路Ｌから大きく逸脱しないように、車両３０を走行させることが容易となる。

図１３において、目標経路Ｌが、或る値の旋回半径の１つの円弧から形成される場合には、幅Ｗに関する制御に代えて、第２の実施例に従う角度θに関する制御を実施してもよいのは、言うまでもない。

さらなる代替形態では、障害物検出装置と撮像装置を組み合わせて、図１の周辺状況取得部１０を構成してもよい。たとえば、撮像装置により取得された画像上で目標位置が設定されると共に、障害物検出装置によって障害物が検出される。目標経路設定部２１は、障害物を回避しつつ、目標位置に到達するための目標経路を設定する。このような経路を設定できなかった場合には、たとえば、運転者に警告等の通知を発することができる。

この形態において、自車両と目標位置の間に障害物が存在するときには、たとえば、該障害物に近づくほど幅Ｗまたは角度θを狭めるように制御し、障害物から該目標位置までは、該狭めた幅Ｗまたは角度θを一定に維持するよう制御してもよい。代替的に、障害物の位置に応じて、上記幅Ｗまたは角度θを増減させるようにしてもよい。たとえば、障害物に近づくほど幅Ｗまたは角度θを徐々に狭め、障害物を通過した後は該狭めた幅Ｗまたは角度θを増やし（一時に増やしてもよいし徐々に増やしてもよい）、目標位置に近づくにつれて、再び幅Ｗまたは角度θを徐々に狭めることができる。

さらに、上記の第１の実施例では、左側ラインＬ１と目標経路Ｌとの間の幅Ｗと、右側ラインＬ２と目標経路Ｌとの間の幅Ｗとを同じ値になるよう設定し、上記の第２の実施例では、左側ラインＬ１と目標操舵角ラインＭとの間の角度θと、右側ラインＬ２と目標操舵角ラインＭの間の角度θとを同じ値になるよう設定したが、本願発明は、これに限定されるものではない。たとえば、障害物検出装置を備える場合には、障害物が検出された方向の幅（または角度）を、障害物が検出されない方向の幅（または角度）よりも狭くなるように設定してもよい。また、第１および第２の実施例では、ステアリング荷重について、左方向への荷重の大きさと右方向への荷重の大きさとを同じ値にしているが、本願発明は、これに限定されるものではない。たとえば、障害物が検出されない方向への荷重を、障害物が検出された方向への荷重よりも大きくするようにしてもよい。これにより、障害物が検出された方向にステアリングホイールが操舵されるのを、より回避することができる。

なお、前述したように設定された目標経路は、表示装置上に表示してもよいし、しなくてもよい。本願発明によれば、表示装置上で運転者が目標経路を確認しなくとも、仮想的な“わだち”があるように運転が支援されるので、運転者は、目標経路から大きく逸脱しないように車両を走行させることができる。

図１４は、前述した第１の実施例に従う、制御部１２により実行されるステアリング荷重の制御プロセスのフローである。この実施例では、このプロセスは、所定の時間間隔により実行されることができる。代替的に、車両の所定の移動距離ごとに実行するようにしてもよい。

ステップＳ１において、目標経路が設定されているかどうかを判断し、設定されていなければ、当該プロセスを抜ける。設定されていれば、ステップＳ２に進む。ステップＳ２において、車両が目標位置に到達したかどうかを判断し、到達していれば、当該プロセスを抜け、到達していなければ、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、車両の走行軌跡を検出する。これにより、車両の現在位置を検出することができる。ステップＳ４において、車両の現在位置の、目標経路に対する偏差を算出する。前述したように、車両の現在位置と、目標経路上の対応する位置との間の距離に基づいて、該偏差を算出することができる。

ステップＳ５において、車両の現在位置に対応する目標経路上の位置に応じた幅Ｗの値を求める。前述したように、たとえば図４（ｂ）を参照することにより、幅Ｗを求めることができる。

ステップＳ６において、ステップＳ３において算出された偏差が、−Ｗから＋Ｗの所定範囲内にあるかどうかを判断する。所定範囲内にあれば、ステップＳ７に進み、該偏差が、左側の偏差か、右側の偏差かを判別する。偏差が−Ｗ〜０の間にあるとき左側の偏差と判断され、偏差が０〜Ｗの間にあるとき右側の偏差と判断される。

左側の偏差の場合には、車両が目標経路に対して左側にずれていることを示すので、ステップＳ８において、ステアリングを右方向に荷重する。こうして、ステアリングホイールの右方向への操作が重くなるので、車両がより左側に逸脱するのを回避するよう運転を支援することができる。他方、右側の偏差の場合には、車両が目標経路に対して右側にずれていることを示すので、ステップＳ９において、ステアリングを左方向に荷重する。こうして、ステアリングホイールの左方向への操作が重くなるので、車両がより右側に逸脱するのを回避するよう運転を支援することができる。

ステップＳ６において、算出された偏差が、−Ｗから＋Ｗの所定範囲内に無いとき、ステップＳ１０において、ステップＳ７と同様に、該偏差が、左側の偏差か、右側の偏差かを判別する。偏差が−Ｗより小さい値を持つとき（偏差＜−Ｗ）、左側の偏差と判断され、偏差が＋Ｗより大きい値を持つとき（偏差＞＋Ｗ）、右側の偏差と判断される。左側の偏差の場合には、車両が目標経路から大きく左側に逸脱していることを示すので、ステップＳ１１において、方向指示器の右方向インジケータを点灯または点滅する。こうして、運転者に、目標経路に復帰するためにステアリングホイールを右方向に操舵するよう促すことができる。他方、右側の偏差の場合には、車両が目標経路から大きく右側に逸脱していることを示すので、ステップＳ１２において、方向指示器の左方向インジケータを点灯または点滅する。こうして、運転者に、目標経路に復帰するためにステアリングホイールを左方向に操舵するよう促すことができる。前述したように、偏差の大きさが大きくなるにつれて点滅速度を速くしたり、または、偏差の大きさが大きくなるにつれて点滅回数を増やしたりしてもよい。

図１４に示すプロセスは、第２の実施例にも同様に適用されることができる。この場合、目標操舵角に対する車両の現在の操舵角に対する偏差を算出すると共に（ステップＳ４）、当該プロセスの幅Ｗに代えて、第２の実施例の所で説明した角度θを用いればよい（ステップＳ５）。

以上のように、この発明の特定の実施形態について説明したが、本願発明は、これら実施形態に限定されるものではない。

この発明の一実施例に従う、運転支援装置のブロック図。 この発明の一実施例に従う、目標経路の設定を説明するための図。 この発明の一実施例に従う、目標経路の設定の他の例を説明するための図。 この発明の一実施例に従う、ステアリング荷重制御およびそれに用いる所定範囲を説明するための図。 この発明の一実施例に従う、ステアリング荷重制御の手法および該制御により実現される仮想路面形状を示す図。 この発明の一実施例に従う、方向指示器のインジケータを示す図。 この発明の一実施例に従う、ステアリング荷重制御の他の例を説明するための図。 この発明の他の実施例に従う、目標操舵角の設定を説明するための図。 この発明の他の実施例に従う、ステアリング荷重制御およびそれに用いる所定範囲を説明するための図。 この発明の他の実施例に従う、ステアリング荷重制御の手法および該制御により実現される仮想路面形状を示す図。 この発明の一実施例に従う、ステアリング荷重制御により実現される仮想路面形状の他の例を示す図。 この発明の一実施例に従う、ステアリング荷重制御により実現される仮想路面形状の他の例を示す図。 この発明の一実施例に従う、障害物検出装置を備えた場合のステアリング荷重制御の手法の一例を示す図。 この発明の一実施例に従う、ステアリング荷重制御プロセスのフローチャート。

符号の説明

１０ 周辺状況取得部
１１ 運転状態検出部
１２ 制御部
１４ ステアリング機構
１６ 方向指示器のインジケータ

Claims (4)

1. 車両の運転を支援するための装置であって、
   前記車両を目標位置に移動させるための目標経路に対する前記車両の現在位置の偏差が所定範囲内であるときは、前記車両が前記目標経路に向かうように前記車両のステアリングに荷重を加え、前記偏差が前記所定範囲から外れたときは前記荷重を無くす制御手段と、
   前記偏差が前記所定範囲から外れたときに、前記偏差を前記所定範囲内に復帰させるための前記ステアリングの操舵方向を、方向指示器のインジケータにより示すインジケータ制御手段と、
   前記車両の周辺に存在する障害物を検出する手段と、
   を備え、
   前記目標経路は、前記障害物を回避するよう設定されており、
   前記制御手段は、前記所定範囲を、前記車両が前記目標位置に近づくに従って小さくなるように設定し、かつ、前記障害物が検出されたときは、前記所定範囲を、前記車両が前記障害物に近づくにつれて小さく設定するとともに、前記車両が前記障害物を通過した後に増加させ、前記目標位置に近づくに従って小さく設定する、
   装置。
2. 車両の運転を支援するための装置であって、
   前記車両を目標経路に沿って目標位置に移動させるための目標操舵角に対する前記車両の現在の操舵角の偏差が所定範囲内であるときは、前記車両の現在の操舵角が目標操舵角に向かうように前記車両のステアリングに荷重を加え、前記偏差が所定範囲から外れたときは、前記荷重を無くす制御手段と、
   前記偏差が前記所定範囲から外れたときに、前記偏差を前記所定範囲内に復帰させるための前記ステアリングの操舵方向を、方向指示器のインジケータにより示すインジケータ制御手段と、
   前記車両の周辺に存在する障害物を検出する手段と、
   を備え、
   前記目標経路は、前記障害物を回避するよう設定されており、
   前記制御手段は、前記所定範囲を、前記車両が前記目標位置に近づくに従って小さくなるように設定し、かつ、前記障害物が検出されたときは、前記所定範囲を、前記車両が前記障害物に近づくにつれて小さく設定するとともに、前記車両が前記障害物を通過した後に増加させ、前記目標位置に近づくに従って小さく設定する、
   装置。
3. 前記インジケータ制御手段は、前記偏差の大きさに応じて、該インジケータの点滅速度を速くする、
   請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記インジケータ制御手段は、前記偏差の大きさに応じて、該インジケータの点滅回数を増やす、
   請求項１又は２に記載の装置。

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