JPH07160994A - 車両用自動操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、車両用自動操舵装置に関し、走行
レーンに障害物があった場合、これを滑らかな操舵で回
避できるようにすることを目的とする。 【構成】 操舵輪２を転舵する操舵アクチュエータ１９
と走行レーンを認識するレーン認識手段６と操舵アクチ
ュエータ１９の駆動を制御する操舵制御手段５とをそな
えるとともに、走行レーン上の障害物を認識する障害物
認識手段７と障害物との相対車速を検出する車速検出手
段１２とをそなえ、操舵制御手段５に車両１を障害物の
側方の障害物回避領域へ回避させる障害物回避操舵制御
手段１８を設け、障害物回避操舵制御手段１８による障
害物回避操舵制御を予め設定された操舵モードで操舵を
行なうプログラム操舵制御とレーン認識手段６からの走
行レーン情報に基づくフィードバック操舵制御とから構
成し、プログラム操舵制御を障害物との相対距離と相対
車速とに基づいて行なうように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車に用いて好適の
車両用自動操舵装置に関し、特に、道路上の障害物を検
知してこれを回避する機能を有する、車両用自動操舵装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車にそなえられた操舵機構に
おいて、例えば車両に各種のセンサを設け、これらのセ
ンサからの情報に基づいて制御信号を設定し、油圧や電
動モータ等により操舵機構を積極的、且つ自動的に操舵
させるような自動操舵装置又は自動操舵操舵付き車両が
多数提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動操舵走
行をより完全なものにするには、自車の走行レーンに障
害物があった場合、これを的確に検知して、これを回避
できるような自動操舵制御が必要となるが、単に障害物
を回避するに止まらず、乗員に違和感を与えずにあたか
も熟練したドライバが運転しているかのように滑らかな
操舵でこれを回避できるようにしたいという要請もおこ
っている。

【０００４】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、自動操舵走行中、自車の走行レーンに障害物
があった場合、これを滑らかな操舵で回避できるようし
た、車両用自動操舵装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の車両
用自動操舵装置は、車両の操舵輪を転舵する操舵アクチ
ュエータと、該車両前方の道路の走行レーンを認識する
レーン認識手段と、該車両が該走行レーンに沿って走行
するように、該レーン認識手段からの走行レーン情報に
基づいて、該操舵アクチュエータの駆動を制御して該車
両の操舵を行なう操舵制御手段とをそなえるとともに、
該車両前方の該走行レーン上に障害物が存在するとこれ
を認識する障害物認識手段と、該車両の該障害物に対す
る相対車速を検出する車速検出手段とをそなえ、該操舵
制御手段に、該車両の該障害物の存在地点への到達時
に、該車両を該障害物の側方の障害物回避領域へ回避さ
せるように、該操舵アクチュエータの駆動制御を通じて
該車両の操舵を行なう障害物回避操舵制御手段が設けら
れ、該障害物回避操舵制御手段による障害物回避操舵制
御が、該車両が障害物回避動作を開始してから該障害物
回避領域へ進入するまでの間で行ない、予め設定された
操舵モードで操舵を行なうプログラム操舵制御と、該車
両が該障害物回避領域へ進入した後に行ない、該レーン
認識手段からの走行レーン情報に基づいて該車両を該障
害物回避領域の走行レーンに沿って走行させるフィード
バック操舵制御と、から構成され、該プログラム操舵制
御が、該障害物認識手段の認識情報から得られる該車両
と該障害物との相対距離と、該車速検出手段の検出情報
から得られる該車両の該障害物に対する相対車速と、に
基づいて、プログラム操舵制御を行なうように設定され
ていることを特徴としている。

【０００６】

【作用】上述の本発明の車両用自動操舵装置では、車両
が走行レーンに沿って走行するように、レーン認識手段
からの走行レーン情報に基づいて、操舵制御手段により
操舵アクチュエータの駆動が制御され車両の操舵が行な
われる。このとき、車両前方の走行レーン上に障害物が
存在すると、障害物認識手段によりこれが認識されて、
操舵制御手段に設けられた障害物回避操舵制御手段によ
り、車両の障害物の存在地点への到達時に上記車両を障
害物の側方の障害物回避領域へ回避させるべく操舵アク
チュエータが制御され、障害物を回避するとともに、車
速検出手段により車両の障害物に対する相対車速が検出
される。

【０００７】この障害物回避操舵制御手段による障害物
回避操舵制御では、車両が障害物回避動作を開始してか
ら障害物回避領域へ進入するまでの間は、障害物認識手
段の認識情報から得られる車両と障害物との相対距離
と、車速検出手段の検出情報から得られる車両の障害物
に対する相対車速とに基づいて、予め設定された操舵モ
ードにしたがうプログラム操舵制御により操舵が行なわ
れる。

【０００８】また、車両が障害物回避領域へ進入した後
は、レーン認識手段からの走行レーン情報に基づいたフ
ィードバック操舵制御により車両を障害物回避領域の走
行レーンに沿うように操舵が行なわれる。そして、この
ような一連の操舵制御により、障害物回避時の自動操舵
が自然な操舵フィーリングで行なわれるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
の車両用自動操舵装置について説明すると、図１はその
全体の機能構成を示す模式的な構成図、図２はその障害
物回避時における操舵特性を示すグラフであって（ａ）
は操舵角の経時変化を示すグラフ（ｂ）はこの時の横加
速度と横加速度の変化率（横ジャーク）との関係を示す
グラフ、図３はその障害物回避時における操舵周期の設
定について説明するための模式図、図４は車両と道路中
心との偏差及び車両と道路との偏角を示す模式的な図で
あって車両上方から見た図、図５はその動作を説明する
ためのフローチャート、図６はその障害物回避時におけ
る操舵プログラムの切り替え時期を説明するためのグラ
フ、図７はその操舵プログラムの切り替え時期の違いに
よる操舵特性の変化についてのシミュレーション結果を
示すグラフであって（ａ）は時間と横移動量との関係を
示すグラフ（ｂ）は時間と操舵角との関係を示すグラ
フ、図８はその作用を説明するためのグラフであって車
両のコーナリングパワーの差による操舵特性の差異を示
すグラフであり（ａ）は時間と横移動量との関係を示す
グラフ（ｂ）は時間と操舵角との関係を示すグラフ、図
９はその作用を説明するためのグラフであって横加速度
と横加速度の変化率との関係を示すグラフである。

【００１０】この車両用自動操舵装置は、車両の総合的
な自動制御を行なう装置に組み込まれており、図１に示
すように、車両１には、車両前方の道路状態を撮像する
カメラ３と、車両前方の道路状態を検知するレーザレー
ダ８と、カメラ３からの画像情報を処理する画像情報処
理手段４と、レーザレーダ８からの情報を処理するレー
ザ情報処理手段１１と、車速検出手段１２と、これらの
画像情報処理手段４，レーザ情報処理手段１１，車速検
出手段１２からの情報を受けて車両１の走行に関する各
種操作を自動制御する自動走行制御手段１３とがそなえ
られている。なお、画像情報処理手段４，レーザ情報処
理手段１１，自動走行制御手段１３は、いずれもコンピ
ュータ内の各機能部品として構成されている。

【００１１】画像情報処理手段４には、レーン認識処理
手段６Ａと障害物認識処理手段７Ａとがそなえられ、カ
メラ３及びレーン認識処理手段６Ａからレーン認識手段
６が構成され、カメラ３及び障害物認識処理手段７Ａか
ら障害物認識手段７が構成される。また、レーザ情報処
理手段１１には、障害物認識処理手段１４Ａがそなえら
れ、レーザレーダ８及び障害物認識処理手段１４Ａから
障害物認識手段１４が構成される。

【００１２】自動走行制御手段１３には、操舵制御手段
５と車速制御手段９と制動制御手段１０とが設けられる
が、本車両用自動操舵装置に関する操舵制御手段５は、
レーン追従用フィードバック操舵制御部１５と障害物回
避等のレーンチェンジ用プログラム操舵制御部１６と操
舵制御量設定部１７とから構成され、特に障害物回避等
のレーンチェンジ用プログラム操舵制御部１６と操舵制
御量設定部１７とから障害物回避操舵制御手段１８が構
成されている。

【００１３】そして、操舵制御量設定部１７で設定され
た操舵制御量にしたがって、操舵アクチュエータ１９が
作動して操舵輪２が操舵されるようになっている。ま
た、レーン認識手段６は、車両前方の道路の走行レーン
を認識して、図４に示すような車両１の横変移（横ずれ
量）ｄと車両偏角θとを検出する機能を有しており、操
舵制御手段５のレーン追従用フィードバック操舵制御部
１５では、これらの横変移ｄと車両偏角θに基づき車両
１をレーンに追従させるようにフィードバック制御を行
なうようになっている。すなわち、このレーン追従用フ
ィードバック操舵制御部１５では次式にしたがって操舵
角δfbを設定する。

【００１４】 δfb＝Ｋ₁ ・θ＋Ｋ₂ ・ｄ ・・・（０） （但し、Ｋ₁ ，Ｋ₂ はともにフィードバックゲイン） カメラ３は、ここではステレオカメラが用いられてお
り、車両前方の物体（例えば障害物）の大きさを判断で
きる機能を有している。また、障害物認識手段１４は、
障害物等の物体を認識する機能と、認識した物体と車両
１との距離を測定する機能を有している。

【００１５】ここでは、障害物認識手段１４の方が障害
物認識手段７に比べて物体認識を早く行なえるので、障
害物認識手段１４により物体を認識して物体との距離を
測定し、障害物認識手段７では物体の大きさを判断する
ように構成しているが、例えば障害物認識手段７が十分
な検出能力をそなえていれば、障害物認識手段７のみで
物体認識，距離測定，大きさ判定を行なうようにしても
よい。

【００１６】そして、レーンチェンジ用プログラム操舵
制御部１６では、障害物認識手段１４により車両前方の
障害物が検知されると、一定のプログラムにしたがって
操舵角を設定して操舵制御を行なうことでレーンチェン
ジ又はこれに相当する動作（例えば対向車線へのチェン
ジ）により障害物を回避するようになっている。操舵制
御量設定部１７では、フィードバック操舵制御部１５及
びプログラム操舵制御部１６で設定された操舵角のいず
れかを選択又は合成して最終的に制御すべき操舵角を設
定し、操舵アクチュエータ１９を制御するようになって
いる。

【００１７】そして、操舵制御量設定部１７では、障害
物のない通常走行時には、フィードバック操舵制御部１
５で設定された操舵角を選択して、走行レーンに追従す
るようにフィードバック制御を行なわせ、車両前方に障
害物を検知するとフィードバック操舵制御部１５の操舵
角からプログラム操舵制御部１６の操舵角に切り替え
て、障害物を回避するようにプログラム制御を行なわせ
るようになっている。

【００１８】また、障害物の回避動作は、全てプログラ
ム制御で行なうのではなく、回避動作の終了前には、フ
ィードバック制御を用いるようになっている。また、車
速制御手段９及び制動制御手段１０は、カメラ３やレー
ザレーダ８からの情報に基づいて、車両１のエンジン出
力及び変速機又はブレーキ装置を制御して、車両１を加
速又は減速制御するものである。

【００１９】特に、制動制御手段１０では、車両前方の
障害物が検知されると、車両１を減速させる制御機能を
有している。したがって、この車両１では、例えば車両
前方に障害物を認識すると車両１の状態に応じた操舵
（例えばレーンチェンジ）を行ない、障害物を回避した
り、又車両１を停止させたりすることができるようにな
っている。

【００２０】ここでは、障害物認識手段１４により障害
物が認識されると、自動走行制御手段１３でこの障害物
と車両１と距離Ｌ_O を測定する。この一方で、車速検出
手段１２からの車速情報に基づいて安全距離Ｌ_S を算出
し、障害物までの距離Ｌ_O が安全距離Ｌ_S よりも小さく
なると制動制御手段１０による減速制御、又は、操舵制
御手段５の障害物回避操舵制御手段１８による障害物回
避の操舵制御を行なうようになっている。

【００２１】安全距離Ｌ_S は、車両１に減速や回避等の
処理を必要としないだけの十分な距離に設定されてい
る。そして、障害物までの距離Ｌ_O が安全距離Ｌ_S より
も小さくなった際の危険回避の手法は、まず車速を減速
させて、ステレオカメラ３を通じた物体の大きさ認識で
障害物がレーンチェンジで回避できる程度に小さければ
回避操舵制御を行ない、逆に大きければ車両停止等の処
理で回避するようになっている。

【００２２】ところで、本装置では、自動操舵により車
両前方の障害物を回避したりレーンチェンジを行なうよ
うな場合に、前述のようにレーンチェンジの前半部と後
半部とで制御手法を切り替えるようになっているが、こ
れは、自動操舵の特性をより自然なフィーリングにしよ
うという考えから設定したものである。つまり、人間の
操作による操舵では、レーンチェンジの前半部では、車
両１の前方の道路状況を視覚的に捉えて、ほぼ一定のパ
ターンでハンドル操作を行ない、レーンチェンジの後半
部では、例えば道路白線を基準にして走行レーンに追従
するように操舵して、車両１に急激な横加速度が生じる
ことなく比較的緩やかな操舵を行なっている。

【００２３】そこで、本装置では、この操舵特性を基に
レーンチェンジの前半部では、操舵特性を予め入力され
たプログラム通りに実行するプログラム制御により操舵
を行ない、レーンチェンジの後半部では車両前方の白線
情報をカメラ３からフィードバックする走行レーン追従
操舵（フィードバック制御）により操舵を行なうように
なっているのである。

【００２４】まず、レーンチェンジの前半部のプログラ
ム操舵の操舵特性について説明すると、プログラム操舵
の全体的な操舵波形については、図２（ａ）の実線に示
すような波形に設定されている。この図２（ａ）に示す
波形は、レーンチェンジ時の人間の操舵パターンをもと
に、図２（ｂ）に示すような横加速度（横Ｇ），横加速
度の変化率（横ジャーク）の特性を楕円近似することに
より設定したものである。

【００２５】なお、図２（ｂ）中、横軸は横加速度（横
Ｇ）、縦軸は横加速度の変化率（横ジャーク）であり、
一般に図２（ｂ）に示すような横Ｇ−横ジャーク特性と
なるようなレーンチェンジが乗り心地の優れたレーンチ
ェンジとされる。図２（ａ）に示す操舵波形を式で表す
と以下のようになる。なお、Ｔは操舵周期，δ₀ は振幅
である。

【００２６】 ０≦ｔ≦Ｔ／４ δ＝（δ₀ ／２）・〔１−ｃｏｓ（４πｔ／Ｔ）〕 ・・・（１） Ｔ／４≦ｔ≦３Ｔ／４ δ＝δ₀ ・ｓｉｎ（２πｔ／Ｔ） ・・・（２） ３Ｔ／４≦ｔ≦Ｔ δ＝（δ₀ ／２）・〔１−ｃｏｓ（４πｔ／Ｔ）〕 ・・・（３） 次に、プログラム操舵の操舵周期Ｔと振幅δ₀ の設定に
ついて説明する。

【００２７】図３に示すように、障害物との距離をＬ、
車両１の車速をｖ，障害物を回避する幅をＷとし、車速
ｖの前後方向成分をｕ１、同じく横方向成分をｕ２，車
両１のヨー角（偏角）をθとすると、まず障害物の横を
通過する時点で、レーンチェンジを終えていることが必
要であることから、操舵周期Ｔ及び回避幅Ｗは以下のよ
うになる。

【００２８】 操舵周期Ｔ＝Ｌ／ｖ ・・・（４） 回避幅Ｗ＝∫（ｕ１・ｓｉｎθ＋ｕ２・ｃｏｓθ）ｄｔ ・・・（５） 但し積分範囲０からＴまでの定積分 ここで、ヨー角は十分小さく、且つｕ２・ｃｏｓθの項
はレーンチェンジの前半と後半とで打ち消し合うことか
ら、 Ｗ≒∫（ｕ１・θ）ｄｔ ・・・（６）但し積分範囲０
からＴまでの定積分となり、 Ｗ＝〔（３／３２）＋（３／８π² ）〕・ｕ１・τ_max ・Ｔ² ・・（７） と表すことができる。なお、τ_max は車両１のヨーレイ
トピーク値である。

【００２９】したがって、回避幅Ｗを１レーンとして固
定すれば、操舵角振幅δ₀ は、 δ₀ ＝〔τ_max ・（１＋Ａｖ² ）・Ｗｂ〕／ｖ ・・・（８） となる。なお、Ｗｂは車両１のホイールベース、Ａは車
両１のスタビリティファクタである。なお、障害物まで
の距離Ｌは上述したように、レーザレーダ８により検出
されるようになっている。

【００３０】次に、レーンチェンジ後半部分のフィード
バック操舵（走行レーン追従操舵）について説明する
と、この操舵は前述のように、車両１の道路中心に対す
る横ずれ量ｄと車両偏角θとをコントローラ５にフィー
ドバックして行なう自動操舵であり、前述の式（０）に
より操舵角δfbを求め、この操舵角δfbが得られるよう
にフィードバック制御が行なわれる。

【００３１】そして、上述プログラム操舵からフィード
バック操舵へが滑らかに切り替えられてレーンチェンジ
が終了するようになっているのである。図６のグラフを
用いて、上述したような操舵前半のプログラム操舵から
操舵後半のフィードバック操舵への切り替えについて説
明すると、この２つの操舵特性は経過時間ｔの荷重平均
を用いることにより、滑らかに切り替えられる。

【００３２】つまり、図６に示すように操舵開始後、時
間ｔ₀ までは操舵角は上述のプログラム操舵により決定
されるようになっている。そして、この時間ｔ₀ を境に
プログラム操舵による操舵角決定とフィードバック操舵
による操舵角決定との割合が経過時間ｔに応じて変化
し、除々にフィードバック操舵による操舵角決定の割合
が増加するようになっている。

【００３３】つまり、時間ｔ₀ 経過後の操舵角δは、 δ＝〔（ｔ₁ −ｔ）／（ｔ₁ −ｔ₀ ）〕・δ_P ＋〔（ｔ−ｔ₀ ）／（ｔ₁ −ｔ₀ ）〕・δfb ・・・・（９） となる。なお、δ_P はプログラム操舵による操舵角であ
る。これにより、レーンチェンジ前半のプログラム操舵
からレーンチェンジ後半の白線認識によるフィードバッ
ク操舵までが滑らかに接続され、自然な操舵フィーリン
グを実現することができるのである。

【００３４】本発明の一実施例としての車両用自動操舵
装置は、上述のように構成されているので、車両１で
は、レーン認識手段６と障害物認識手段７，１４とから
の情報に基づいて操舵制御手段５により操舵制御が行な
われる。つまり、車両前方に障害物のない通常走行時に
は、レーン認識手段６において、カメラ３からの画像情
報が画像情報処理手段４のレーン認識処理手段６Ａに取
り込まれて走行レーンの認識が行なわれ、車両１の走行
レーンに対する横変移ｄと車両偏角θとが検出される。

【００３５】そして、フィードバック操舵制御部１５に
より車両１の走行状態に応じて車両１が走行レーンを逸
脱しないように、横変移ｄと車両偏角θとから操舵角が
設定され、フィードバックによる操舵制御が行なわれ
る。このような走行時に、障害物認識手段１４において
は、レーザレーダ８からの情報に基づいて、レーザ情報
処理手段１１内の障害物認識処理手段１４Ａにより障害
物の認識が行なわれる。そして、障害物認識手段１４で
は障害物を認識すると、障害物までの正確な距離を測定
する。

【００３６】一方、障害物認識手段７では、カメラ３か
らの画像情報が障害物認識部７Ａに取り込まれ、車両前
方の障害物の大きさを認識する。さらに、車速検出手段
１２では障害物への車両１の接近速度である車速が検出
される。そして、画像情報処理手段４とレーザ情報処理
手段１１と車速検出手段１２とからの情報が自動走行制
御手段１３に伝達され、この自動走行制御手段１３によ
り必要な制御が行なわれる。

【００３７】例えば、車両１と障害物との位置関係や道
路の状況に応じて、車速制御手段９で車速制御が行なわ
れたり、制動制御手段１０で制動制御が行なわれる。そ
して、障害物回避が必要になると、自動走行制御手段１
３の操舵制御手段５により障害物回避の操舵が行なわれ
る。この場合は、障害物回避操舵制御手段１８で設定さ
れた操舵制御量にしたがって、操舵アクチュエータ１９
が作動して、操舵が行なわれる。

【００３８】このような障害物回避の操舵は、例えば図
５に示すようなフローチャートにしたがって設定され
る。つまり、図５（ａ）に示すように、ステップＳＡ１
でレーザレーダ８により障害物までの距離Ｌ_O を検出
し、ステップＳＡ２で車両１と障害物との間の安全距離
Ｌ_S を算出する。そして、ステップＳＡ３において、障
害物回避方法や回避制御が設定される。そして、以降こ
のステップＳＡ１〜ステップＳＡ３を繰り返すのであ
る。

【００３９】またステップＳＡ３での障害物回避方法
は、例えば図５（ｂ）に示すようなフローチャートにし
たがって判定される。このフローチャートについて説明
すると、まずステップＳＢ１において車両１から障害物
までの距離Ｌ_O が安全距離Ｌ_S よりも小さい（近い）か
どうかが判定される。そして、障害物までの距離Ｌ_O が
安全距離Ｌ_S よりも大きい（遠い）場合は、再びステッ
プＳＢ１に戻ってこの判定を繰り返す。

【００４０】また、障害物までの距離Ｌ_O が安全距離Ｌ
_S よりも小さい場合は、ステップＳＢ２において減速制
御が行なわれる。この減速制御は具体的には、例えば図
１に示す制動制御手段１０により行なわれる。そして、
ステップＳＢ３において、車両１から障害物までの距離
Ｌ_O がカメラ３による物体認識可能距離Ｌ_C よりも近い
かどうかが判定される。距離Ｌ_O が物体認識可能距離Ｌ
_C よりも遠い場合は、再びこのステップＳＢ３に戻って
この判定を繰り返す。

【００４１】また、障害物までの距離Ｌ_O が物体認識可
能距離Ｌ_C よりも近い場合は、ステップＳＢ４に進んで
ステレオカメラ３により物体（障害物）の大きさが認識
される。そして、ステップＳＢ５で物体の大きさが所定
の大きさを越えている場合は、例えば車両１を停止させ
たりする。また、物体の大きさが所定の大きさを越えて
いない場合は、次にステップＳＢ６に進んで操舵制御手
段５により操舵制御が行なわれ障害物が回避されるよう
になっている。なお、この時の操舵は、図２（ａ）に示
すような操舵特性となる。つまり操舵の前半部（ここで
は略３／４周期まで）は図中実線で示すプログラム操舵
が行なわれ、後半部（ここでは残りの略１／４周期）で
は図中破線で示すフィードバックによる操舵に滑らかに
切り替えられる。

【００４２】この操舵特性の切り替えは、式（９）のよ
うな操舵経過時間ｔの荷重平均を用いることにより、滑
らかに切り替えられる。つまり、操舵特性をプログラム
操舵からフィードバック操舵に切り替える時間ｔ₀ を境
に、プログラム操舵による操舵角とフィードバック操舵
による操舵角との割合（比重）が経過時間ｔに応じて変
化し、除々にフィードバック操舵による操舵角決定の割
合が増加するのである。

【００４３】これにより、レーンチェンジ前半のプログ
ラム操舵からレーンチェンジ後半の白線認識によるフィ
ードバック操舵までが滑らかに接続され、自然な操舵フ
ィーリングが実現する。また、このプログラム操舵にフ
ィードバック操舵を加えていく切り替え時期の違いによ
り操舵特性が変化する。この変化についてのシミュレー
ションを行なったので、この結果を示すと、図７に示す
ようになる。

【００４４】なお、（ａ），（ｂ）いずれのグラフと
も、プログラム操舵のみでフィードバック制御による操
舵を行なわない標準モデルに対して、プログラム操舵の
途中からフィードバック操舵に切り替えるモデルはフロ
ントタイヤのコーナリングパワーが標準モデルの０．６
倍に設定されている。また、このシミュレーションの場
合、プログラム操舵からフィードバック操舵に切り替え
るモデルは、プログラム操舵の０．４周期でフィードバ
ック操舵を開始するもの、同０．６周期で開始するも
の、同０．８周期で開始するもの、の３モデルである。

【００４５】図７（ａ）に示すように、フィードバック
操舵の開始時期が早いほど、車両１の横移動量の補正が
早く滑らかに行なわれることがわかる。つまり、この場
合プログラム操舵の０．４周期後にフィードバック操舵
を開始するモデルが最も自然な操舵フィーリングに近
い。また、図７（ｂ）からも、フィードバック操舵の開
始時期が早い方が操舵角の収束も早いことがわかる。

【００４６】しかしながら、フィードバック操舵におい
て、白線を認識して操舵が可能になるには、プログラム
操舵の０．５周期以降であるため、フィードバック操舵
はこれ以降の早い時期に開始するのが望ましい（具体的
には、プログラム操舵の０．６周期後からフィードバッ
ク操舵に切り替えられるモデル）。次に、実際の車両に
おける試験結果を図示すると、図８，図９に示すように
なった。図８（ａ）は横移動量の特性を示すもので上述
の図７（ａ）に対応しており、図８（ｂ）は操舵角の特
性を示すもので上述の図７（ｂ）に対応するものであ
る。また、図８では、図７と同様にフロントタイヤのコ
ーナリングパワーを低下させている。

【００４７】図８（ａ）に示すように、実車においても
プログラム操舵のみ場合（図中実線で示す）よりも、プ
ログラム操舵からフィードバック操舵に切り替えたモデ
ル（同じく破線で示す）のほうが横移動の補正が早く行
なわれる。また、図８（ｂ）に示すように、フィードバ
ック操舵を行なうモデルの方が操舵角の収束も早く自然
な操舵フィーリングを得ることができる。

【００４８】さらに図９の横Ｇ−横ジャークの特性を示
すグラフからもわかるように、プログラム操舵とフィー
ドバック操舵とを滑らかに切り替えることで、操舵特性
を人間の操舵における横Ｇ−横ジャーク特性に極めて近
いものとすることができるのである。したがって、自動
操舵におけるレーンチェンジや障害物回避操舵時に、乗
員に違和感を与えることなくにあたかも熟練したドライ
バが運転しているかのように滑らかな操舵フィーリング
を実現することができる。

【００４９】なお、ここでは、障害物は移動しないもの
として考えており、車両１が障害物に近づく速度は車速
に等しいものとしているが、障害物が速度のあるもの
（例えば速度の遅い車両等）の場合、レーザレーダ８等
により障害物との相対速度を検出して、これに基づき操
舵制御を行なうようにしてもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車両用自
動操舵装置によれば、車両の操舵輪を転舵する操舵アク
チュエータと、該車両前方の道路の走行レーンを認識す
るレーン認識手段と、該車両が該走行レーンに沿って走
行するように、該レーン認識手段からの走行レーン情報
に基づいて、該操舵アクチュエータの駆動を制御して該
車両の操舵を行なう操舵制御手段とをそなえるととも
に、該車両前方の該走行レーン上に障害物が存在すると
これを認識する障害物認識手段と、該車両の該障害物に
対する相対車速を検出する車速検出手段とをそなえ、該
操舵制御手段に、該車両の該障害物の存在地点への到達
時に、該車両を該障害物の側方の障害物回避領域へ回避
させるように、該操舵アクチュエータの駆動制御を通じ
て該車両の操舵を行なう障害物回避操舵制御手段が設け
られ、該障害物回避操舵制御手段による障害物回避操舵
制御が、該車両が障害物回避動作を開始してから該障害
物回避領域へ進入するまでの間で行ない、予め設定され
た操舵モードで操舵を行なうプログラム操舵制御と、該
車両が該障害物回避領域へ進入した後に行ない、該レー
ン認識手段からの走行レーン情報に基づいて該車両を該
障害物回避領域の走行レーンに沿って走行させるフィー
ドバック操舵制御と、から構成され、該プログラム操舵
制御が、該障害物認識手段の認識情報から得られる該車
両と該障害物との相対距離と、該車速検出手段の検出情
報から得られる該車両の該障害物に対する相対車速と、
に基づいて、プログラム操舵制御を行なうように設定さ
れるという構成により、自動操舵におけるレーンチェン
ジや障害物回避操舵時に、乗員に違和感を与えることな
くにあたかも熟練したドライバが運転しているかのよう
に滑らかな操舵フィーリングを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における全体の機能構成を示す模式的な構成図である。

【図２】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における障害物回避時における操舵特性を示すグラフで
あって、（ａ）は操舵角の経時変化を示すグラフであ
り、（ｂ）はこの時の横加速度と横加速度の変化率（横
ジャーク）との関係を示すグラフである。

【図３】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における障害物回避時における操舵周期の設定について
説明するための模式図である。

【図４】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における操舵角の設定について説明するための模式図で
あって、車両と道路中心との偏差及び車両と道路との偏
角を示す模式的な図であり車両上方から見た図である。

【図５】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における動作を説明するためのフローチャートである。

【図６】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における障害物回避時における操舵特性の切り替え時期
を説明するためのグラフである。

【図７】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における、操舵プログラムの切り替え時期の違いによる
操舵特性の変化についてのシミュレーション結果を示す
グラフであって、（ａ）は時間と横移動量との関係を示
すグラフであり、（ｂ）は時間と操舵角との関係を示す
グラフである。

【図８】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における作用を説明するためのグラフであって車両のコ
ーナリングパワーの差による操舵特性の差異を示すグラ
フであって、（ａ）は時間と横移動量との関係を示すグ
ラフであり、（ｂ）は時間と操舵角との関係を示すグラ
フである。

【図９】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における作用を説明するためのグラフであって横加速度
と横加速度の変化率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 車両 ２ 操舵輪 ３ カメラ ４ 画像情報処理手段 ５ 操舵制御手段 ６ レーン認識手段 ６Ａ レーン認識処理手段 ７ 障害物認識手段 ７Ａ 障害物認識処理手段 ８ レーザレーダ ９ 車速制御手段 １０ 制動制御手段 １１ レーザ情報処理手段 １２ 車速検出手段 １３ 自動走行制御手段 １４ 障害物認識手段 １４Ａ 障害物認識処理手段 １５ レーン追従用フィードバック操舵制御部 １６ 障害物回避等のレーンチェンジ用プログラム操舵
制御部 １７ 操舵制御量設定部 １８ 障害物回避操舵制御手段 １９ 操舵アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｋ 7740−3Ｈ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｃ 7740−3Ｈ // Ｂ６２Ｄ 137:00 (72)発明者 早舩 一弥 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 山田 喜一 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の操舵輪を転舵する操舵アクチュエ
   ータと、 該車両前方の道路の走行レーンを認識するレーン認識手
   段と、 該車両が該走行レーンに沿って走行するように、該レー
   ン認識手段からの走行レーン情報に基づいて、該操舵ア
   クチュエータの駆動を制御して該車両の操舵を行なう操
   舵制御手段とをそなえるとともに、 該車両前方の該走行レーン上に障害物が存在するとこれ
   を認識する障害物認識手段と、 該車両の該障害物に対する相対車速を検出する車速検出
   手段とをそなえ、 該操舵制御手段に、 該車両の該障害物の存在地点への到達時に、該車両を該
   障害物の側方の障害物回避領域へ回避させるように、該
   操舵アクチュエータの駆動制御を通じて該車両の操舵を
   行なう障害物回避操舵制御手段が設けられ、 該障害物回避操舵制御手段による障害物回避操舵制御
   が、 該車両が障害物回避動作を開始してから該障害物回避領
   域へ進入するまでの間で行ない、予め設定された操舵モ
   ードで操舵を行なうプログラム操舵制御と、 該車両が該障害物回避領域へ進入した後に行ない、該レ
   ーン認識手段からの走行レーン情報に基づいて該車両を
   該障害物回避領域の走行レーンに沿って走行させるフィ
   ードバック操舵制御と、から構成され、 該プログラム操舵制御が、該障害物認識手段の認識情報
   から得られる該車両と該障害物との相対距離と、該車速
   検出手段の検出情報から得られる該車両の該障害物に対
   する相対車速と、に基づいて、プログラム操舵制御を行
   なうように設定されていることを特徴とする、車両用自
   動操舵装置。