JPH07234991A - 車両制御装置 - Google Patents
車両制御装置Info
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- JPH07234991A JPH07234991A JP6025295A JP2529594A JPH07234991A JP H07234991 A JPH07234991 A JP H07234991A JP 6025295 A JP6025295 A JP 6025295A JP 2529594 A JP2529594 A JP 2529594A JP H07234991 A JPH07234991 A JP H07234991A
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Abstract
路形状を判定し、判定した道路形状に応じて操舵角や車
速を制御する。 【構成】 道路上に4個の基準座標点N1 〜N4 を所定
間隔aで抽出し、座標点N2 から座標点N3 への車両の
旋回角θを、ベクトルV12とベクトルV23とのなす角度
θ1 及びベクトルV23とベクトルV34とのなす角度θ2
から、θ=(θ1+θ2 )/2により演算する。前記旋
回角θ及び車速V0 に基づいてカーブを通過するための
操舵角を演算するとともに、カーブの曲率半径R=a/
θに基づいて該カーブの通過可能車速を演算する。
Description
りなる地図情報に基づいて道路形状を判定し、判定した
道路形状に基づいて車両の走行を制御する車両制御装置
に関する。
カーブをスムーズに通過するために必要な進入速度や操
舵角の情報を送信し、この情報に基づいて自動車の走行
状態を制御するもの(特開平3−149700号公報参
照)、或いはCD−ROMに記憶した道路の勾配、路面
状態、カーブ半径の情報に基づいて自動車のオートクル
ーズ装置等を制御するもの(特開平4−15799号公
報参照)が知られている。
は設備費や維持費が嵩むために全ての道路に設置するこ
とが困難であり、また後者のものはデータ量が膨大にな
るために実現性が乏しいという問題がある。
で、複数の座標点の集合よりなる地図情報から判定した
道路形状に基づいて車両の走行状態を的確に制御するこ
とを目的とする。
に、請求項1に記載された発明は、道路を構成する複数
の座標点の集合としての地図情報を出力する地図情報出
力手段と、道路上の自車位置を出力する自車位置出力手
段と、自車位置よりも前方の道路上において略等間隔に
離間した少なくとも3個の基準座標点を抽出する基準座
標点抽出手段と、抽出した基準座標点に基づいて道路形
状を判定する道路形状判定手段と、判定した道路形状に
基づいて車両の走行を制御する車両制御手段とを備えた
ことを特徴とする。
1の構成に加えて、自車の車速を検出する車速検出手段
を備えてなり、車速検出手段により検出した車速に基づ
いて基準座標点抽出手段が抽出する基準座標点の間隔を
調整することを特徴とする。
1の構成に加えて、車両制御手段は操舵角或いは操舵ト
ルクを制御する操舵制御手段を有し、道路形状判定手段
により判定した道路形状に基づいて操舵制御手段が操舵
角或いは操舵トルクを制御することを特徴とする。
1の構成に加えて、車両制御手段はブレーキ装置或いは
オートクルーズ装置等からなる車速制御手段を有し、道
路形状判定手段により判定した道路形状に基づいて車速
制御手段が車速を制御することを特徴とする。
1の構成に加えて、車両制御手段は視覚表示手段或いは
聴覚表示手段を有し、道路形状判定手段により判定した
道路形状に基づいて視覚表示手段或いは聴覚表示手段が
乗員に警報することを特徴とする。
する。
ので、図1は本発明装置の全体構成を示すブロック図、
図2は制御系のブロック図、図3は操舵角の求め方を示
す説明図、図4は通過可能車速の求め方を示す説明図で
ある。
ョンシステムであって、その内部に周知の航法装置1、
ICカードやCD−ROMを用いた地図情報出力手段2
及び後述の種々の演算を行う制御部3を備える。
通信装置5からの自車位置情報、道路情報、交通情報等
に加えて車速検出手段6からの信号を受け、これと前記
地図情報出力手段2からの地図情報とに基づいて、自車
の現在位置や目的地までの経路を演算し、これをマンマ
シンインターフェイス8を介してCRT9に表示する。
は、道路上に配設された仮想的なノードNの集合から構
成されており、各ノードNはそれぞれ座標N(X,Y)
によって規定されている。
段2及び車速検出手段6の出力に基づいて後述する種々
の演算を行い、その結果を表示するとともに警報、操舵
角制御及び車速制御を行う。
覚表示手段11、聴覚表示手段12、車速制御手段13
及び操舵制御手段14を備える。視覚制御手段11は例
えばヘッドアップディスプレイよりなり、前方のカーブ
の曲率半径や通過可能車速等を表示することにより乗員
に警報を発する。聴覚制御手段12はブザーやチャイム
よりなり、前記視覚表示手段11と共に乗員に種々の警
報を発する。車速制御手段13はブレーキ装置、オート
クルーズ装置、シフト制御装置、スロットル制御装置等
からなり、カーブを通過し得るように車速を自動的に調
整する。操舵制御手段14は操舵角や操舵トルクを制御
するステアリング装置からなり、カーブを通過し得るよ
うにステアリングを自動的に調整する。
あって、前記車速検出手段6に対応する車速検出手段M
1と、前記地図情報出力手段2に対応する地図情報出力
手段M2と、前記航法装置1に対応する自車位置出力手
段M3と、前記制御部3に対応する基準座標点抽出手段
M4及び道路形状判定手段M5と、前記車両制御装置C
に対応する車両制御手段M6とを備える。また、車両制
御手段M6は、前記操舵制御手段14に対応する操舵制
御手段M7と、前記車速制御手段13に対応する車速制
御手段M8と、前記視覚表示手段11に対応する視覚表
示手段M9と、前記聴覚表示手段12に対応する聴覚表
示手段M10とを備える。
された多数のノードNから道路形状を判定するための4
個のノードN1 ,N2 ,N3 ,N4 (以下、基準ノード
という)を抽出する。
ノードN1 ,N2 ,N3 ,N4 の配列状態に基づいて道
路形状を判定する。
場合の作用を説明する。
み込むとともに、地図情報出力手段M2から地図情報
(即ち、ノードNの座標(X,Y))を読み込み、更に
自車位置出力手段M3から自車位置を読み込む。
路形状を判定するための4個の基準ノードN1 〜N4 を
抽出する。図3に示すように、第2基準ノードN2 は自
車位置に設定され、第1基準ノードN1 は第2基準ノー
ドN2 の距離aだけ手前位置に、第3基準ノードN3 は
第2基準ノードN2 の距離aだけ前方位置に、第4基準
ノードN4 は第3基準ノードN3 の距離aだけ前方位置
にそれぞれ設定される。ここで、aは車速V0 と所定時
間t1 との積(a=V0 ×t1 )として設定される。
離aを車速V0 に応じて設定することにより、車速V0
が大きい場合には基準ノードN1 〜N4 の間隔を粗く設
定し、道路形状を判定するための充分な演算時間を確保
することができる。
により設定される位置にノードNが存在しない場合に
は、その位置に最も近接したノードNが基準ノードN1
〜N4として抽出される。また、ノードNのデータが疎
であって距離aの範囲にノードNが存在しない場合に
は、連続する4個のノードNが基準ノードN1 〜N4 と
して抽出される。
ドN1 〜N4 が実質的に円弧上に存在していると仮定す
ると、道路形状判定手段M5により自車位置である第2
基準ノードN2 から次の第3基準ノードN3 への旋回角
度θが以下のようにして求められる。
と第2基準ノードN2 (X2 ,Y2)とを結ぶベクトル
V12(X12,Y12)と、第2基準ノードN2 (X2 ,Y
2 )と第3基準ノードN3 (X3 ,Y3 )とを結ぶベク
トルV23(X23,Y23)と、第3基準ノードN
3 (X3 ,Y3 )と第4基準ノードN4 (X4 ,Y4 )
とを結ぶベクトルV34(X34,Y34)とを演算する。
の成す角度をθ1 とすると、ベクトルV12及びベクトル
V23の内積から、 X12・X23+Y12・Y23 =(X12 2 +Y12 2 )1/2 ・(X23 2 +Y23 2 )1/2 ・ cosθ1 …(1) が成立し、これから角度θ1 が求められる。
す角度をθ2 とすると、ベクトルV 23及びベクトルV34
の内積から、 X23・X34+Y23・Y34 =(X23 2 +Y23 2 )1/2 ・(X34 2 +Y34 2 )1/2 ・ cosθ2 …(2) が成立し、これから角度θ2 が求められる。
基準ノードN3 への旋回角度θが、 θ=(θ1 +θ2 )/2 …(3) により求められ、また円弧の曲率半径Rが、 R=2a/(θ1 +θ2 ) …(4) により求められる。
ノードN3 へ旋回する際の操舵角θ STRGは、 θSTRG=(1+A・V0 2 )・b・N/R =(θ1 +θ2 )・(1+A・V0 2 )・b・N/2a …(5) A;スタビリティファクタ b;ホイールベース N;ステアリングギヤレシオ で与えられる。
在が判定されると、視覚表示手段M9や聴覚表示手段M
10によりカーブの曲率半径Rや操舵角θSTRGが乗員に
報知されるとともに、カーブを確実に通過し得るように
操舵制御手段M7による自動操舵が行われる。
Y)の集合よりなる地図情報に基づいて道路形状を判定
し、判定した道路形状に基づいて操舵角を制御している
ので、設備費や維持費が嵩むインフラストラクチャーの
整備を必要とせず、CD−ROMやICカードに記憶可
能な最小限のデータ量で車両の走行制御を行うことがで
きる。
場合の作用を説明する。
N1 〜N4 の抽出のしかたが前記舵角制御を行う場合と
異なっている。即ち、図4に示すように、自車位置より
も先読距離Sだけ前方に仮自車位置が設定され、この仮
自車位置に第2基準ノードN 2 が設定される。そして第
1基準ノードN1 は第2基準ノードN2 の距離aだけ手
前位置に、第3基準ノードN3 は第2基準ノードN2 の
距離aだけ前方位置に、第4基準ノードN4 は第3基準
ノードN3 の距離aだけ前方位置にそれぞれ設定され
る。前記先読距離Sは、車両が車速V0 から所定の減速
度βで減速した場合に所定時間t2 内に停止できる距離
として与えられる。
路形状に応じて減速を行う必要がある場合に、その時間
的余裕を与えることができる。
ードN3 間を基準横加速度α以下で通過するための通過
可能車速Vsは、道路の曲率半径をRとすると、 Vs=(R・α)1/2 …(7) で与えられ、これに前記式(4) を適用して、 Vs={2a・α/(θ1 +θ2 )}1/2 …(8) が得られる。即ち、車速V0 が前記通過可能車速Vs以
下であれば、車両は減速を行うことなく第2基準ノード
N2 及び第3基準ノードN3 間のカーブを通過でき、車
速V0 が前記通過可能車速Vs以上であれば、通過可能
車速Vsまで減速しないと第2基準ノードN2 及び第3
基準ノードN3 間のカーブを通過でないことになる。
されると、視覚表示手段M9や聴覚表示手段M10によ
りカーブの曲率半径Rや通過可能車速Vsが乗員に報知
され、車速V0 が通過可能車速Vsを上回っている場合
には、カーブを確実に通過し得るように車速制御手段M
8による自動減速が行われる。
(X,Y)の集合よりなる地図情報に基づいて道路形状
を判定し、判定した道路形状に基づいて車速を制御して
いるので、設備費や維持費が嵩むインフラストラクチャ
ーの整備を必要とせず、CD−ROMやICカードに記
憶可能な最小限のデータ量で車両の走行制御を行うこと
ができる。
行う場合には自車が設定された経路上を走行しているこ
とが必要であり、乗員の意思により或いは誤りにより設
定経路を逸脱した場合にはシステムをOFFさせること
が望ましい。車両が設定経路を逸脱する可能性の有無は
次のようにして判定することができる。
から第3基準ノードN3 まで正しい経路上を旋回したと
き、車両の目標旋回角θはθ=(θ1 +θ2 )/2によ
り与えられる(式(3) 参照)。一方、車載のヨーレート
センサで検出した実ヨーレートdγ/dtを車両が第2
基準ノードN2 を通過してから第3基準ノードN3 に達
するまでの時間t1 (t1 =a/V0 )に亘って積分す
ることにより、車両の実旋回角γを求める。そして、目
標旋回角θ及び実旋回角γの偏差を|θ−γ|により演
算し、この偏差|θ−γ|が所定値以下であれば車両が
設定経路を逸脱する可能性がないと判定する。また、偏
差|θ−γ|が所定値を越えれば車両が設定経路を逸脱
する可能性があると判定し、乗員に警報を発することが
できる。
が第2基準ノードN2 から第3基準ノードN3 までの距
離aを走行する間に、車両が道幅Wの道路から外れない
値として次式に基づいて設定することができる。
に基づいて道路形状を判定して車両制御を行っている
が、第1実施例の4個の基準ノードN1 〜N4 に代え
て、第2実施例では第4基準ノードN4 を除いた3個の
基準ノードN1 〜N 3 が用いられる。
Y12)とベクトルV23(X23,Y23)との成す角度θ
は、次式に基づいて求められる。
N1 ,N2 の中点から第2,第3基準ノードN2 ,N3
の中点への旋回角度に代わる近似値となる。従って、3
個の基準ノードN1 〜N3 を用いた場合には、前記式
(4) に代えて曲率半径R=a/θを用いることができ、
前記式(5) に代えて操舵角θSTRG=θ・(1+A・V0
2 )・b・N/aを用いることができ、前記式(8) に代
えて通過可能車速Vs=(a・α/θ)1/2 を用いるこ
とができる。
明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変
更を行うことが可能である。
間Sを設定することができる。この先読距離Sは車速V
0 と所定時間t2 とによりS=V0 ・t2 により設定さ
れ、その先読距離Sを車両が走行する間に目標舵角まで
操舵を行うことによりカーブを一層スムーズに通過する
ことができる。また、操舵制御を行う場合に操舵角に代
えて操舵トルクを制御しても良い。
明によれば、少なくとも3個の基準座標点に基づいて道
路形状を判定し、判定した道路形状に基づいて車両の走
行を制御しているので、設備費や維持費が嵩むインフラ
ストラクチャーの整備を必要とせず、しかもCD−RO
MやICカードに記憶可能な最小限のデータ量に基づい
て車両制御を行うことができる。
車速検出手段により検出した車速に基づいて基準座標点
の間隔を調整しているので、車速が大きい場合には基準
座標点の間隔を粗く設定して道路形状を判定するための
充分な演算時間を確保することができる。
道路形状判定手段により判定した道路形状に基づいて操
舵角或いは操舵トルクを制御しているので、カーブを通
過するための操舵を自動的に行うことができる。
道路形状判定手段により判定した道路形状に基づいて車
速を制御しているので、カーブを適切な車速で確実に通
過することができる。
道路形状判定手段により判定した道路形状に基づいて視
覚表示手段或いは聴覚表示手段が乗員に警報するので、
乗員にカーブ等の存在を予告して注意を促すことができ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 道路を構成する複数の座標点の集合とし
ての地図情報を出力する地図情報出力手段(M2)と、 道路上の自車位置を出力する自車位置出力手段(M3)
と、 自車位置よりも前方の道路上において略等間隔に離間し
た少なくとも3個の基準座標点(N1 〜N4 )を抽出す
る基準座標点抽出手段(M4)と、 抽出した基準座標点(N1 〜N4 )に基づいて道路形状
を判定する道路形状判定手段(M5)と、 判定した道路形状に基づいて車両の走行を制御する車両
制御手段(M6)と、を備えたことを特徴とする車両制
御装置。 - 【請求項2】 自車の車速を検出する車速検出手段(M
1)を備えてなり、車速検出手段(M1)により検出し
た車速に基づいて基準座標点抽出手段(M4)が抽出す
る基準座標点(N1 〜N4 )の間隔を調整することを特
徴とする、請求項1記載の車両制御装置。 - 【請求項3】 車両制御手段(M6)は操舵角或いは操
舵トルクを制御する操舵制御手段(M7)を有し、道路
形状判定手段(M5)により判定した道路形状に基づい
て操舵制御手段(M7)が操舵角或いは操舵トルクを制
御することを特徴とする、請求項1記載の車両制御装
置。 - 【請求項4】 車両制御手段(M6)はブレーキ装置或
いはオートクルーズ装置等からなる車速制御手段(M
8)を有し、道路形状判定手段(M5)により判定した
道路形状に基づいて車速制御手段(M8)が車速を制御
することを特徴とする、請求項1記載の車両制御装置。 - 【請求項5】 車両制御手段(M6)は視覚表示手段
(M9)或いは聴覚表示手段(M10)を有し、道路形
状判定手段(M5)により判定した道路形状に基づいて
視覚表示手段(M9)或いは聴覚表示手段(M10)が
乗員に警報することを特徴とする、請求項1記載の車両
制御装置。
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