JP6192782B1 - 自動操舵制御装置および自動操舵制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】滑らかな自動操舵を実現して、安定した車両挙動を維持できる自動操舵制御装置を提供する。【解決手段】予め定めた前方注視基準時間を、目標走行経路からの自車のずれ量に基づいて増加するように補正した補正後前方注視時間を前方注視時間として設定する前方注視時間設定部と、目標走行経路および前方注視時間に基づいて目標ハンドル角を設定する操舵制御部とを備え、前方注視時間設定部は、前記補正後前方注視時間が所定値に達した後、所定の条件が成立するまで補正後前方注視時間を前記所定値に維持し、所定の条件が成立した後に補正後前方注視時間を前方注視基準時間にまで低下させる。【選択図】図２

Description

本発明は車両の自動走行を制御する自動操舵制御装置に関する。

近年、衛星から得られた高精度な自車位置情報および高精度地図情報を用いて目標走行経路を演算し、目標走行経路に沿って自動走行可能な自動運転車両の開発が進められている。

自動走行に際しては、目標走行経路に沿って走行させるための目標操舵角を演算する手法として前方注視点モデルが広く採用されている。例えば、特許文献１では、自車両前方に設定する前方注視点を自車速度が大きくなるほど自車両から遠方に設定する技術が開示されている。

また、特許文献２では、カーブ半径が小さいほど現在の車両位置から前方注視点までの距離または時間を短く設定する技術が開示されている。

特開２００５−１７０３２７号公報 特開２０１５−１３５４５号公報

上述したように前方注視点までの時間または距離を、車速および経路によって切り替えることは自動操舵制御において従来的になされているが、前方注視点までの時間または距離を変えることに伴い、操舵制御値も同時に切り替わるため、急な進路変更など、車両挙動を不安定にする可能性があった。

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、自動操舵制御において、前方注視点までの時間（前方注視時間）を変える場合であっても滑らかな自動操舵（ハンドル動作）を実現して、安定した車両挙動を維持できる自動操舵制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る自動操舵制御装置は、車両の前方に設定する前方注視点までの時間で規定される前方注視時間を制御パラメータの１つとして目標ハンドル角を設定して自動操舵する自動操舵制御装置であって、予め定めた前方注視基準時間を、目標走行経路からの自車のずれ量に基づいて増加するように補正した補正後前方注視時間を前記前方注視時間として設定する前方注視時間設定部と、前記目標走行経路および前記前方注視時間に基づいて前記目標ハンドル角を設定する操舵制御部と、を備え、前記前方注視時間設定部は、前記補正後前方注視時間が所定値に達した後、所定の条件が成立するまで前記補正後前方注視時間を前記所定値に維持し、前記所定の条件が成立した後に前記補正後前方注視時間を前記前方注視基準時間にまで低下させる。

本発明に係る自動操舵制御装置によれば、前方注視時間を変える場合であっても滑らかな自動操舵を実現して、安定した車両挙動を維持できる。

本発明を適用する自動運転車両の全体構成を示すブロック図である。 自動操舵制御装置の構成を示すブロック図である。 自動操舵制御装置の全体動作を説明するフローチャートである。 地図情報と近似曲線との関係を模式的に示す図である。 前方注視時間演算部の構成を示すブロック図である。 横偏差および角度偏差を模式的に示す図である。 前方注視時間演算部の動作を説明するフローチャートである。 前方注視時間および最大保持時間の時間変化を示す図である。 リセット判定部の構成を示すブロック図である。 リセット判定部の動作を説明するフローチャートである。 最大時間保持部の構成を示すブロック図である。 最大時間保持部の動作を説明するフローチャートである。 前方注視時間を前方注視基準時間よりも大きな値に維持することの効果を説明する図である。 横偏差の時間変化に伴う前方注視時間の変化を示す図である。

＜実施の形態＞
図１は本発明を適用可能な車両の一例として、自動走行可能な自動運転車両１の全体構成を示すブロック図である。

図１に示されるように自動運転車両１は、前輪の２つのタイヤ２を操作するハンドル３にＥＰＳ(Electric Power Steering)システムを構成するＥＰＳモータ／コントローラ４が取り付けられており、自動操舵制御装置１１からの制御信号に基づいて、ＥＰＳモータ／コントローラ４がハンドル３を自動操舵とする構成を有している。

自動操舵制御装置１１は、ＡＤＡＳ−ＥＣＵ（Advanced Driving Assistance Systems-Electronic Control Unit）とも呼称され、地図情報記憶装置１０に記憶された高精度地図情報と、自車位置検出装置９で検出された高精度な自車位置情報に基づいて目標走行経路（目標コース）を演算し、目標走行経路に沿うようにハンドル３の自動操舵、速度制御、ブレーキ制御などを行う。

各タイヤ２には車速センサ５が設けられておりタイヤ２の回転数を計測して車速を計算し、自動操舵制御装置１１に与える。なお、車速の取得方法はこれに限定されるものではない。

また、車両のヨーレート（旋回方向への回転角の変化速度）を検出するヨーレートセンサ６で検出したヨーレートも自動操舵制御装置１１に与えられる。

自車位置検出装置９は、アンテナ７で受信したＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）、準天頂衛星などの人工衛星８からの衛星信号に基づいて自車位置を検出（演算）し、自車位置情報を自動操舵制御装置１１に与える。また、自車位置検出装置９には車速センサ５、ヨーレートセンサ６および図示されない加速度センサ、ジャイロセンサ、方位センサ等も接続され、それぞれのセンサから与えられる情報に基づいて自律的に自車位置を検出する自律航法（慣性航法）も可能に構成されている。

次に、図２に示す機能ブロック図を用いて自動操舵制御装置１１の構成について説明する。図２に示すように自動操舵制御装置１１は、目標走行経路演算部２１（目標走行経路設定部）、前方注視時間演算部２２（前方注視時間設定部）および操舵制御部２３を有している。

目標走行経路演算部２１には、自車位置検出装置９から出力される自車位置（Position）および自車方向（Direction）が入力され、また、地図情報記憶装置１０から地図情報（Map）を読み込み、これらに基づいて目標コース（Target_Course）を演算する。

前方注視時間演算部２２には、ヨーレートセンサ６で検出されたヨーレート（Yawrate）および目標走行経路演算部２１から出力される目標コース（Target_Course）が入力され、これらに基づいて前方注視時間（Time_Fwd）を演算する。

なお、自車位置検出装置９から出力される自車位置および自車方向は、定期的または不定期に更新され、目標走行経路演算部２１においては目標コースは自車位置および自車方向の更新のタイミングで再演算されることとなる。

操舵制御部２３には、前方注視時間演算部２２から出力される前方注視時間（Time_Fwd）、ヨーレート（Yawrate）および車速センサ５で検出された車速（Vel）が入力され、これらを制御パラメータとして目標ハンドル角（Tag_Angle）が設定される。目標ハンドル角はＥＰＳモータ／コントローラ４に出力される。

なお、目標走行経路演算部２１は自動操舵制御装置１１ではなく自車位置検出装置９に設け、自車位置検出装置９から目標コース（Target_Course）が自動操舵制御装置１１に入力される構成としても良い。

次に、上述した自動操舵制御装置１１の全体動作について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。

目標走行経路演算部２１は、現在の自車位置（Position）をＸＹ軸の中心とし、Ｘ方向を自車方向（Direction）に設定し、自車位置から近い地図情報（Map）を読み込み、読み込んだ地図情報に基づいて目標コース（Target_Course）を近似曲線として算出する（ステップＳ１０１）。

図４は、地図情報と近似曲線との関係を模式的に示す図である。図４に示されるように、地図情報は、複数のノードデータで表され、目標走行経路演算部２１は、読み込んだノードデータのうち、車両１の現在位置を中心として、前後のノードデータを結ぶことで破線で示される近似曲線（目標コース）を得る。なお、前後のノードデータを結ぶ方法としては最小自乗法などを用いることができる。

前方注視時間演算部２２は、目標走行経路演算部２１で算出された目標コース（Target_Course）、ヨーレートセンサ６で検出されたヨーレート（Yawrate）に基づいて前方注視時間（Time_Fwd）を算出する（ステップＳ１０２）。なお、前方注視時間演算部２２の構成および動作については後にさらに説明する。

操舵制御部２３は、目標走行経路演算部２１で算出された目標コース（Target_Course）、前方注視時間演算部２２で算出された前方注視時間（Time_Fwd）、ヨーレート（Yawrate）および車速（Vel）に基づいて目標ハンドル角（Tag_Angle）を算出する（ステップＳ１０３）。なお、目標ハンドル角の演算としては一例として以下のような数式を用いた演算が挙げられる。

Tag_Angle＝Ka×Y_Fwderror＋Kb×Theta_error＋Kc×γ・・・（１）
上記数式（１）において、
Tag_Angle：目標ハンドル角
Ka、Kb、Kc：ゲイン（車速項も含まれる）
Y_Fwderror：前方注視点と目標コースとの横偏差
Theta_error：目標コースと自車両との角度偏差
γ：ヨーレート
また、目標ハンドル角の演算には前方注視モデルにおける操舵制御での公知の技術を用いても良い。公知の技術の一例としては、安倍正人著、学校法人東京電機大学東京電機大学出版局発行の「自動車の運動と制御 車両運動力学の理論形成と応用 PP.227-229」が挙げられる。

次に、図５に示す機能ブロック図を用いて前方注視時間演算部２２の構成について説明する。図５に示すように前方注視時間演算部２２は、偏差演算部４１、横距離注視時間補正係数決定部４２、角度差注視時間補正係数決定部４３、乗算器４４、基準時間保持部４５、リセット判定部４６、最大時間保持部４７および平滑部４８を有している。

偏差演算部４１は、目標走行経路演算部２１から入力される目標コース（Target_Course）に基づいて、自車位置の目標コースからの横偏差（Y_error）および角度偏差（Theta_error）を演算する。ここで、図６に横偏差および角度偏差を模式的に示す。図６において、現在の自車位置をＸＹ軸の中心とし、Ｘ方向を自車方向とした場合、破線で示す目標コースに対して、自車位置のＹ方向のずれ量を横偏差（Y_error）とし、目標コースに対する自車方向の角度ずれ量を角度偏差（Theta_error）と定義する。なお、偏差演算部４１は、横偏差および角度偏差を絶対値として出力する。

横距離注視時間補正係数決定部４２には偏差演算部４１で演算された横偏差（Y_error）が入力され、不揮発メモリなどの記憶装置に記憶された補正値マップ（Cy_Map）を用いて、横距離注視時間補正係数（Cy）を決定する。横距離注視時間補正係数決定部４２で使用する補正値マップは、横偏差（Y_error）の増加に対して横距離注視時間補正係数（Cy）が線形的に増加するマップであっても良いし、横偏差（Y_error）が比較的小さい場合は、下限値を維持する不感領域を有し、また、横偏差（Y_error）がある程度以上に大きくなった場合は上限値を維持する上限領域を有し、両者の間でのみ線形的または非線形に増加する増加領域を有するマップであっても良い。

このように不感領域を有することで、横偏差の増減に対してマージンを設定でき、自動操舵がセンシティブになりすぎることを抑制できる。

角度差注視時間補正係数決定部４３には偏差演算部４１で演算された角度偏差（Theta_error）が入力され、不揮発メモリなどの記憶装置に記憶された補正値マップ（Ctheta_Map）を用いて、角度差注視時間補正係数（Ctheta）を決定する。角度差注視時間補正係数決定部４３で使用する補正値マップは、角度偏差（Theta_error）の増加に対して角度差注視時間補正係数（Ctheta）が線形的に増加するマップであっても良いし、角度偏差（Theta_error）が比較的小さい場合は下限値を維持する不感領域を有し、また、角度偏差（Theta_error）がある程度以上に大きくなった場合は上限値を維持する上限領域を有し、両者の間でのみ線形的または非線形に増加する増加領域を有するマップであっても良い。

このように不感領域を有することで、角度偏差の増減に対してマージンを設定でき、自動操舵がセンシティブになりすぎることを抑制できる。

なお、横距離注視時間補正係数決定部４２および角度差注視時間補正係数決定部４３は、上述したようなマップを有するのではなく、数値演算によりそれぞれの補正係数を算出する構成であっても良い。また、横距離注視時間補正係数決定部４２および角度差注視時間補正係数決定部４３の一方のみがマップを用いて補正係数を求め、他方は、数値演算により補正係数を求める構成を採っても良い。

横距離注視時間補正係数決定部４２で決定された横距離注視時間補正係数（Cy）および角度差注視時間補正係数決定部４３で決定された角度差注視時間補正係数（Ctheta）は乗算器４４およびリセット判定部４６に入力される。

乗算器４４では、横距離注視時間補正係数（Cy）および角度差注視時間補正係数（Ctheta）を乗算することで前方注視時間補正係数（Co）を算出する。なお、上記では前方注視時間補正係数をCy×Cthetaにより求める例を示したが、車速なども補正パラメータとして加えることも可能である。

横距離注視時間補正係数（Cy）および角度差注視時間補正係数（Ctheta）を乗算して得られた前方注視時間補正係数（Co）を用いて前方注視基準時間（T_normal）を補正することで前方注視時間（Time_Fwd）を得るので、横偏差および角度偏差を考慮した補正がなされ、より現実的な補正値となる。

リセット判定部４６は、横距離注視時間補正係数（Cy）、角度差注視時間補正係数（Ctheta）および最大時間保持部４７から出力される最大保持時間Mtimeに基づいて、最大時間保持部４７に保持された最大保持時間（Mtime）を保持するかリセットするかを判定し、リセットする場合にはリセット信号（Reset_sig）を「１」とする。

基準時間保持部４５には、予め設定された前方注視基準時間（T_normal）が保持されている。前方注視基準時間は、少なくとも人のハンドル操作遅れ分に相当する時間よりも長い時間に設定され、例えば１秒に設定される。

最大時間保持部４７には、乗算器４４で算出した前方注視時間補正係数（Co）、基準時間保持部４５に保持された前方注視基準時間（T_normal）が入力され、これらに基づいて演算された補正後前方注視時間の最大値を、リセット判定部４６からリセット信号（Reset_sig）の「１」が入力されるまで保持する。

平滑部４８は、レートリミッタまたはローパスフィルタ（ＬＰＦ）で構成され、最大時間保持部４７から出力される最大保持時間（Mtime）の変化を滑らかにして、前方注視時間（Time_Fwd）として出力する。なお、図５においては、平滑部４８にはヨーレート（Yawrate）も入力され、ヨーレートが大きいほど時定数が急峻となるＬＰＦなどで構成されることを想定しているが、レートリミッタにおけるリミット値をヨーレートに基づいて設定可能なレートリミッタで構成しても良い。

次に、図７に示すフローチャートを用いて前方注視時間演算部２２の動作の流れを説明する。

目標コース（Target_Course）が入力されると偏差演算部４１において、自車位置の目標コースからの横偏差（Y_error）および角度偏差（Theta_error）を演算する（ステップＳ２０１）。なお、図５においては偏差演算部４１には目標コースのみが入力されているが、目標コースと共に自車位置（Position）、自車方向（Direction）も入力され、横偏差（Y_error）および角度偏差（Theta_error）の演算に使用しても良い。

偏差演算部４１で算出された横偏差（Y_error）は、横距離注視時間補正係数決定部４２に入力され、補正値マップを用いて、横距離注視時間補正係数（Cy）を決定する（ステップＳ２０２）。

また、偏差演算部４１で算出された角度偏差（Theta_error）は、角度差注視時間補正係数決定部４３に入力され、補正値マップを用いて、角度差注視時間補正係数（Ctheta）を決定する（ステップＳ２０３）。

横距離注視時間補正係数決定部４２で決定された横距離注視時間補正係数（Cy）および角度差注視時間補正係数決定部４３で決定された角度差注視時間補正係数（Ctheta）は、乗算器４４に入力され、両者を乗算することで前方注視時間補正係数（Co）を算出する（ステップＳ２０４）。

また、横距離注視時間補正係数（Cy）および角度差注視時間補正係数（Ctheta）は、リセット判定部４６に入力され、最大時間保持部４７から出力される最大保持時間Mtimeに基づいて、最大時間保持部４７に保持された最大保持時間（Mtime）を保持するかリセットするかを判定し、リセットする場合にはリセット信号（Reset_sig）を「１」とする（ステップＳ２０５）。

乗算器４４で算出された前方注視時間補正係数（Co）、基準時間保持部４５に保持された前方注視基準時間（T_normal）は最大時間保持部４７に入力されて、これらに基づいて演算された補正後前方注視時間の最大値（最大保持時間）が所定の一定値（所定値）として保持される。そして、リセット判定部４６から「１」のリセット信号（Reset_sig）が入力されることでリセットされる（ステップＳ２０６）。なお、リセット信号（Reset_sig）が「０」の場合は、最大値を保持し続ける。

平滑部４８では最大時間保持部４７から出力される最大保持時間（Mtime）の変化を滑らかにして、前方注視時間（Time_Fwd）として出力する（ステップＳ２０７）。

ここで、図８を用いて平滑部４８を通すことで最大保持時間（Mtime）の変化が滑らかになる効果について説明する。図８は、前方注視時間（Time_Fwd）および最大保持時間（Mtime）の時間変化を示しており、特性Ｔ３は平滑部４８を通さない場合の最大保持時間（Mtime）の時間変化を示している。特性Ｔ３で示されるように、最大保持時間は、特に立ち下がり時に最大保持時間から前方注視基準時間（T_normal）まで急峻に変化するので、このまま操舵制御部２３（図２）に与えると操舵制御値も急峻に変化し、車両挙動が不安定になる可能性がある。ここで、図８においては平滑部４８をレートリミッタで構成した場合の前方注視時間（Time_Fwd）の時間変化を特性Ｔ１として示し、ＬＰＦで構成した場合の前方注視時間（Time_Fwd）の時間変化を特性Ｔ２として示している。

特性Ｔ１およびＴ２で示されるように、平滑部４８を通すことで前方注視時間が前方注視基準時間へと戻る変化がより滑らか（緩やか）となり、操舵制御部２３（図２）に与えられた場合に、車両挙動を安定に保つ効果がある。

次に、図９に示す機能ブロック図を用いてリセット判定部４６の構成について説明する。図９に示すようにリセット判定部４６は、比較部７１、７２、７５、７６、７８および７１０と、時間カウンタ７３、７４および７９と、前回値保持部７７と、ＡＮＤ回路７１１と、ＯＲ回路７１２とを有している。

比較部７１には横距離注視時間補正係数（Cy）が入力され、比較部７１に予め設定された設定値Ａと比較される。比較部７１は、横距離注視時間補正係数（Cy）が設定値Ａよりも小さい場合を「１」とし、設定値Ａ以上の場合を「０」とするCy値判定結果（Cy_Value_Jdg）を出力する。Cy値判定結果（Cy_Value_Jdg）は、時間カウンタ７３およびＯＲ回路７１２に入力される。

時間カウンタ７３は、Cy値判定結果（Cy_Value_Jdg）が「１」の場合でカウント値を上げ、「０」の場合にはリセットされる。時間カウンタ７３は、横距離注視時間補正係数（Cy）が設定値Ａよりも小さい状態が続いている間はカウントを続け、カウント値は比較部７５に入力され、比較部７５に予め設定された設定時間Ｂと比較される。

比較部７５は、カウント値が設定時間Ｂよりも大きい場合を「１」とし、設定時間Ｂ以下の場合を「０」とするCy値時間判定結果（Cy_Time_Jdg）を出力する。Cy値時間判定結果（Cy_Time_Jdg）は、ＡＮＤ回路７１１とＯＲ回路７１２に入力される。

比較部７２には角度差注視時間補正係数（Ctheta）が入力され、比較部７２に予め設定された設定値Ｃと比較される。比較部７２は、角度差注視時間補正係数（Ctheta）が設定値Ｃよりも小さい場合を「１」とし、設定値Ｃ以上の場合を「０」とするCtheta値判定結果（Ctheta_Value_Jdg）を出力する。Ctheta値判定結果（Ctheta_Value_Jdg）は、時間カウンタ７４およびＯＲ回路７１２に入力される。

時間カウンタ７４は、Ctheta値判定結果（Ctheta_Value_Jdg）が「１」の場合でカウント値を上げ、「０」の場合にはリセットされる。時間カウンタ７４は、角度差注視時間補正係数（Ctheta）が設定値Ｃよりも小さい状態が続いている間はカウントを続け、カウント値は比較部７６に入力され、比較部７６に予め設定された設定時間Ｄと比較される。

比較部７６は、カウント値が設定時間Ｄよりも大きい場合を「１」とし、設定時間Ｄ以下の場合を「０」とするCtheta値時間判定結果（Ctheta_Time_Jdg）を出力する。Ctheta値時間判定結果（Ctheta_Time_Jdg）は、ＡＮＤ回路７１１とＯＲ回路７１２に入力される。

最大保持時間（Mtime）は、前回値保持部７７に入力され、前回値保持部７７に保持されていた前回の最大保持時間は、前回最大保持時間（Old_Mtime）として比較部７８に入力される。なお、前回値保持部７７は、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）メモリなどで構成すれば良い。

比較部７８には、最大保持時間（Mtime）と前回最大保持時間（Old_Mtime）が入力され、両者が同じ値であるか否かが判定され、両者が異なる値の場合には「０」を、等しい値の場合には「１」を出力する。

比較部７８の出力は時間カウンタ７９に入力され、「１」が入力された場合にはカウント値を上げ、「０」が入力された場合にはリセットされる。

時間カウンタ７９のカウント値は比較部７１０に入力され、比較部７１０に予め設定された設定時間Ｆと比較される。

比較部７１０は、カウント値が設定時間Ｆよりも大きい場合を「１」とし、設定時間Ｆ以下の場合を「０」とするMtime値時間判定結果（Mtime_Time_Jdg）を出力する。Mtime値時間判定結果（Mtime_Time_Jdg）は、ＯＲ回路７１２に入力される。

ＡＮＤ回路７１１は、入力されたCy値時間判定結果（Cy_Time_Jdg）とCtheta値時間判定結果（Ctheta_Time_Jdg）とのＡＮＤ演算を行い、両者が「１」である場合は条件が同時に成立したことを表す「１」を出力し、それ以外の場合は「０」とする条件同時成立信号（Tog_Jdg）を出力する。条件同時成立信号（Tog_Jdg）は、ＯＲ回路７１２に入力される。

ＯＲ回路７１２は、入力されたCy値判定結果（Cy_Value_Jdg）、Cy値時間判定結果（Cy_Time_Jdg）、Ctheta値判定結果（Ctheta_Value_Jdg）、Ctheta値時間判定結果（Ctheta_Time_Jdg）、条件同時成立信号（Tog_Jdg）およびMtime値時間判定結果（Mtime_Time_Jdg）のＯＲ演算を行い、１つでも「１」であればリセット信号（Reset_sig）を「１」とし、何れも「０」であればリセット信号（Reset_sig）を「０」とする。

以上説明したリセット判定部４６を設けることで、前方注視時間（Time_Fwd）を前方注視基準時間（T_normal）よりも大きな値に維持するか、前方注視基準時間（T_normal）に戻すかを決定する以下の(１)〜(６)のリセット条件を設定することができる。

すなわち、
(１)自車位置の目標コースに対する横偏差（絶対値）が設定値Ａ（第１の設定値）よりも小さくなった条件、
(２)条件(１)を満たす状態が設定時間Ｂ（第１の設定時間）を超えた条件、
(３)自車位置の目標コースに対する角度偏差（絶対値）が設定値Ｃ（第２の設定値）よりも小さくなった条件、
(４)条件(３)を満たす状態が設定時間Ｄ（第２の設定時間）を超えた条件、
(５)条件(２)と条件(３)とが同時成立した条件、
(６)前方注視基準時間よりも大きな値の状態が設定時間Ｆ（第３の設定時間）を超えた条件である。

このような条件を設定することで、横偏差、角度偏差の増減に対して自動操舵がセンシティブになりすぎることを抑制でき、また、前方注視時間が最大値となっている期間が無制限になることを防止して、安定した自動操舵が可能となる。

図１０は、リセット判定部４６の動作を説明するフローチャートである。リセット判定部４６では、まず、比較部７１において横距離注視時間補正係数（Cy）が設定値Ａより小さいか否かの比較を行い（ステップＳ３０１）、横距離注視時間補正係数（Cy）が設定値Ａよりも小さい場合は、ステップＳ３１１に進んでＯＲ回路７１２が出力するリセット信号（Reset_sig）を「１」にセットすると共に、時間カウンタ７３のカウント値を上げる（ステップＳ３０２）。

次に、比較部７５において時間カウンタ７３のカウント値が設定時間Ｂより大きいか否かの比較を行い（ステップＳ３０３）、時間カウンタ７３のカウント値が設定時間Ｂより大きい（設定時間Ｂを経過した）場合は、ステップＳ３１１に進んでＯＲ回路７１２が出力するリセット信号（Reset_sig）を「１」にセットすると共に、ステップＳ３０７に進む。

一方、ステップＳ３０１で横距離注視時間補正係数（Cy）が設定値Ａ以上と判定される場合、およびステップＳ３０３で時間カウンタ７３のカウント値が設定時間Ｂ以下（設定時間Ｂを未経過）と判定される場合は、比較部７２において角度差注視時間補正係数（Ctheta）が設定値Ｃより小さいか否かの比較を行い（ステップＳ３０４）、角度差注視時間補正係数（Ctheta）が設定値Ｃよりも小さい場合は、ステップＳ３１１に進んでＯＲ回路７１２が出力するリセット信号（Reset_sig）を「１」にセットすると共に、時間カウンタ７４のカウント値を上げる（ステップＳ３０５）。

次に、比較部７６において時間カウンタ７４のカウント値が設定時間Ｄより大きいか否かの比較を行い（ステップＳ３０６）、時間カウンタ７４のカウント値が設定時間Ｄより大きい（設定時間Ｄを経過した）場合は、ステップＳ３１１に進んでＯＲ回路７１２が出力するリセット信号（Reset_sig）を「１」にセットすると共に、ステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７では、ＡＮＤ回路７１１においてCy値時間判定結果（Cy_Time_Jdg）とCtheta値時間判定結果（Ctheta_Time_Jdg）とのＡＮＤ演算を行い、両者が「１」である場合は、２つの条件が同時に成立したものとして、ステップＳ３１１に進んでＯＲ回路７１２が出力するリセット信号（Reset_sig）を「１」にセットする。

一方、ステップＳ３０４で角度差注視時間補正係数（Ctheta）が設定値Ｃ以上と判定される場合、ステップＳ３０６で時間カウンタ７４のカウント値が設定時間Ｄ以下（設定時間Ｄを未経過）と判定される場合およびステップＳ３０７で２つの条件が同時に成立しないと判定される場合は、比較部７８において、最大保持時間（Mtime）と前回最大保持時間（Old_Mtime）とが同じ値であるか否かの比較を行い（ステップＳ３０８）、両者が同じ値である場合には時間カウンタ７９のカウント値を上げる（ステップＳ３０９）。

次に、比較部７１０において時間カウンタ７９のカウント値が設定時間Ｆより大きいか否かの比較を行い（ステップＳ３１０）、時間カウンタ７９のカウント値が設定時間Ｆより大きい（設定時間Ｆを経過した）場合は、ステップＳ３１１に進んでＯＲ回路７１２が出力するリセット信号（Reset_sig）を「１」にセットする。

一方、ステップＳ３０８で最大保持時間（Mtime）と前回最大保持時間（Old_Mtime）とが異なる値と判定される場合、およびステップＳ３１０で時間カウンタ７９のカウント値が設定時間Ｆ以下（設定時間Ｆを未経過）と判定される場合は、ステップＳ３１２に進んでＯＲ回路７１２が出力するリセット信号（Reset_sig）を「０」にセットする。

以上のように、リセット判定部４６では、成立しやすい条件から順に確認することで、効率の良いリセット判定が可能となる。

次に、図１１に示す機能ブロック図を用いて最大時間保持部４７の構成について説明する。図１１に示すように最大時間保持部４７は、乗算器９１と、比較部９２と、選択スイッチ９３とを有している。

乗算器９１には前方注視時間補正係数（Co）と前方注視基準時間（T_normal）とが入力され、両者を乗算した補正後前方注視時間（CalTn）を出力する。

比較部９２には、乗算器９１から出力される補正後前方注視時間（CalTn）と、選択スイッチ９３から出力される最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）とが入力され、両者の比較を行って、補正後前方注視時間（CalTn）の方が最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）より大きい場合には、最大保持時間（Mtime）として補正後前方注視時間（CalTn）が設定され、補正後前方注視時間（CalTn）が最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）以下の場合には、最大保持時間（Mtime）として最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）が設定される。なお、比較部９２の出力は外部に出力されると共に、選択スイッチ９３にも入力される。

選択スイッチ９３には、比較部９２から出力される最大保持時間（Mtime）と、前方注視基準時間（T_normal）とが入力され、ＯＲ回路７１２から出力されるリセット信号（Reset_sig）がスイッチング信号として入力される。選択スイッチ９３では、スイッチング信号に基づいて、最大保持時間（Mtime）または前方注視基準時間（T_normal）を選択して最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）として出力する。すなわち、スイッチング信号（リセット信号）が「０」の場合は最大保持時間（Mtime）が選択され、スイッチング信号（リセット信号）が「１」の場合は前方注視基準時間（T_normal）が選択され、最大保持時間（Mtime）は前方注視基準時間（T_normal）にリセットされることとなる。

以上説明したように、最大時間保持部４７では前方注視時間補正係数（Co）と前方注視基準時間（T_normal）とを乗算することで補正後前方注視時間（CalTn）を生成し、比較部９２において、更新された補正後前方注視時間と、更新前の補正後前方注視時間とを比較して、値の大きい方を最大保持時間（Mtime）として出力するので、最大時間保持部４７はリセットされるまで最大保持時間（Mtime）が保持されることとなる。なお、最大時間保持部４７は補正後前方注視時間を設定するので補正後前方注視時間設定部と呼称する場合もある。

図１２は、最大時間保持部４７の動作を説明するフローチャートである。最大時間保持部４７では、乗算器９１において前方注視時間補正係数（Co）と前方注視基準時間（T_normal）とを乗算して補正後前方注視時間（CalTn）を出力する（ステップＳ４０１）。

その後、比較部９２において、補正後前方注視時間（CalTn）と最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）との比較を行って（ステップＳ４０２）、補正後前方注視時間（CalTn）の方が最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）より大きい場合には、最大保持時間（Mtime）として補正後前方注視時間（CalTn）を設定し（ステップＳ４０３）、補正後前方注視時間（CalTn）が最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）以下の場合には、最大保持時間（Mtime）として最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）を設定する（ステップＳ４０４）。

最大保持時間（Mtime）を設定した後は、最大時間保持部４７において補正後前方注視時間（CalTn）の最大値（最大保持時間）が保持され、リセット判定部４６から出力されるリセット信号（Reset_sig）を判定する（ステップＳ４０５）。

そして、リセット信号（Reset_sig）が「１」である場合には最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）を前方注視基準時間（T_normal）に設定し（ステップＳ４０６）、リセット信号（Reset_sig）が「１」である場合には最大保持時間選択出力（Mtime_SWout）を最大保持時間（Mtime）に設定する（ステップＳ４０７）。

＜前方注視時間を前方注視基準時間よりも大きな値に維持することの効果＞
図２を用いて説明したように、自動操舵制御装置１１は、前方注視時間（Time_Fwd）、ヨーレート（Yawrate）および車速（Vel）に基づいて目標ハンドル角（Tag_Angle）を演算してＥＰＳモータ／コントローラ４に入力し、ＥＰＳモータ／コントローラ４ではこれに基づいて自動操舵を行う。

従って、前方注視時間（Time_Fwd）が急変すると目標ハンドル角（Tag_Angle）も急変して急なハンドル操作となったり、また、前方注視時間（Time_Fwd）が変わったり元に戻ったりを繰り返す（ハンチングする）ことで自動運転車両１の挙動が不安定となるが、本発明を適用した自動操舵制御装置１１では、自車位置の目標コースに対する横偏差および自車位置の目標コースに対する角度偏差の少なくとも一方が検出される場合には、予め定めた前方注視基準時間を大きくするように横偏差および角度偏差に基づいて補正した前方注視時間を維持して自動操舵を行うので、急なハンドル操作およびハンチングが発生せず、自動運転車両１の挙動が安定する。

この効果について、図１３を用いて説明する。図１３は、上段の図において横偏差（Y_error）の時間変化特性を示しており、中段の図において前方注視時間（Time_Fwd）の時間変化特性を示しており、下段の図において目標ハンドル角（Tag_Angle）の時間変化特性を示している。なお、図１３においては、本発明を適用した場合の特性を実線で示し、従来技術による特性を破線で示している。

なお、図１３から判るように前方注視時間は横偏差の最大値に対応して最大値を採るように設定されている。このように設定することで、横偏差の最大値に対応することができ、また、最大値を一定期間維持することで、ハンチングを防止する効果が高くなる。

図１３の上段の図に示されるように、横偏差の時間変化特性が、横偏差が時間と共に増加し、それがピークに達して徐々に低下し、時刻Ｔでピーク値の半分程度となる特性を有している場合、横偏差の変化に合わせて前方注視時間を変化させる従来技術では、前方注視時間の変化特性は、中段の図に示されるように、横偏差の時間変化特性に類似した特性となる。一方、本発明を適用した場合、横偏差のピークに達するまでは横偏差の増加に合わせて前方注視時間が大きくなるが、最大値に達した後は、先に説明したリセット条件(１)〜(６)の何れかを満たすまでは最大値を維持する。

このため、図１３の下段の図に示されるように、目標ハンドル角（Tag_Angle）は緩やかに変化する特性となり、従来技術による特性のように時刻Ｔにおいて目標ハンドル角が急変することを防止できる。

図１４は、横偏差の時間変化に伴う前方注視時間の変化を、従来技術と本発明とで模式的に示した図である。図１４において、時刻Ｔの自車位置をＸＹ軸の中心とし、Ｘ方向を自車方向とした場合、破線で示す目標コースに対する自車位置の横偏差（Y_error）は、小さくなるが、本発明を適用した場合、前方注視位置は、所定のリセット条件を満たすまでは最大値（MX）を維持したままである。一方、従来技術では、時刻Ｔでの前方注視位置（OT）は最大値（MX）の半分程度となっている。

＜変形例＞
以上説明した本発明に係る実施の形態では、前方注視時間補正係数（Co）と前方注視基準時間（T_normal）とを乗算することで補正後前方注視時間（CalTn）を得るなど、補正係数を用いて前方注視基準時間を補正する構成について説明したが、前方注視基準時間を補正する方法はこれに限定されるものではない。例えば横偏差（Y_error）および角度偏差（Theta_error）に基づいて前方注視基準時間に加算すべき補正値を予め定義したマップを用いて補正値を設定し、それを前方注視基準時間に加算することで補正しても良い。

また、以上説明した本発明に係る実施の形態では、前方注視時間を例に採って説明したが、前方注視点までの距離（前方注視距離）を用いて本発明を実現しても良い。前方注視時間と前方注視距離は、車速を用いて互いに変換可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１１ 自動操舵制御装置、２１ 目標走行経路演算部、２２ 前方注視時間演算部、２３ 操舵制御部。

Claims (8)

1. 車両の前方に設定する前方注視点までの時間で規定される前方注視時間を制御パラメータの１つとして目標ハンドル角を設定して自動操舵する自動操舵制御装置であって、
   予め定めた前方注視基準時間を、目標走行経路からの自車のずれ量に基づいて増加するように補正した補正後前方注視時間を前記前方注視時間として設定する前方注視時間設定部と、
   前記目標走行経路および前記前方注視時間に基づいて前記目標ハンドル角を設定する操舵制御部と、を備え、
   前記前方注視時間設定部は、前記補正後前方注視時間が所定値に達した後、所定の条件が成立するまで前記補正後前方注視時間を前記所定値に維持し、前記所定の条件が成立した後に前記補正後前方注視時間を前記前方注視基準時間にまで低下させる、自動操舵制御装置。
2. 前記前方注視時間設定部は、
   前記目標走行経路に対して、自車の水平方向のずれ量で規定される横偏差および自車の角度ずれ量で規定される角度偏差を演算ずる偏差演算部と、
   前記横偏差に基づいて横距離注視時間補正係数を決定する横距離注視時間補正係数決定部と、
   前記角度偏差に基づいて角度差注視時間補正係数を決定する角度差注視時間補正係数決定部と、
   前記横距離注視時間補正係数と前記角度差注視時間補正係数とを乗算した前方注視時間補正係数を用いて前記前方注視基準時間を設定する補正後前方注視時間設定部と、を有する、請求項１記載の自動操舵制御装置。
3. 前記横距離注視時間補正係数は、
   前記横偏差が大きくなるほど値が大きくなる増加領域と、前記横偏差に関わらず下限値を保つ不感領域と、前記横偏差に関わらず上限値を保つ上限領域とを有した特性を備える、請求項２記載の自動操舵制御装置。
4. 前記角度差注視時間補正係数は、
   前記角度偏差が大きくなるほど値が大きくなる増加領域と、前記角度偏差に関わらず下限値を保つ不感領域と、前記角度偏差に関わらず上限値を保つ上限領域とを有した特性を備える、請求項２記載の自動操舵制御装置。
5. 前記所定の条件は、
   (１)前記横偏差が第１の設定値よりも小さくなった条件、
   (２)前記条件(１)を満たす状態が第１の設定時間を超えた条件、
   (３)前記角度偏差が第２の設定値よりも小さくなった条件、
   (４)前記条件(３)を満たす状態が第２の設定時間を超えた条件、
   (５)前記条件(２)と前記条件(３)とが同時成立した条件、
   (６)前方注視基準時間よりも大きな値の状態が第３の設定時間を超えた条件、を含み、
   前記前方注視時間設定部は、
   前記(１)から前記(６)の条件のうち１つでも満たす場合は前記所定の条件が成立したものと判定する、請求項２記載の自動操舵制御装置。
6. 前記前方注視時間設定部は、
   前記補正後前方注視時間設定部の出力を受け、
   前記所定の条件が成立した後に、前記補正後前方注視時間が前記前方注視基準時間に低下するまでの変化を滑らかにする平滑部をさらに有し、
   前記平滑部は、レートリミッタまたはローパスフィルタで構成される、請求項２記載の自動操舵制御装置。
7. 前記所定値は、
   前記自車のずれ量の最大値に対応して設定される前記補正後前方注視時間の最大値である、請求項１記載の自動操舵制御装置。
8. 車両の前方に設定する前方注視点までの時間で規定される前方注視時間を制御パラメータの１つとして目標ハンドル角を設定して自動操舵する自動操舵制御方法であって、
   （ａ）予め定めた前方注視基準時間を、目標走行経路からの自車のずれ量に基づいて増加するように補正した補正後前方注視時間を前記前方注視時間として設定するステップと、
   （ｂ）前記目標走行経路および前記前方注視時間に基づいて前記目標ハンドル角を設定するステップと、を備え、
   前記ステップ（ａ）は、
   前記補正後前方注視時間が所定値に達した後、所定の条件が成立するまで前記補正後前方注視時間を前記所定値に維持するステップと、
   前記所定の条件が成立した後に前記補正後前方注視時間を前記前方注視基準時間にまで低下させるステップと、を含む、自動操舵制御方法。

Images