JPH0781603A - 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、人為
的な操舵特性に近づけて自然な走行感を得られるように
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２Ａ
と、道路状況を認識する道路状況認識手段４と、制御手
段５とをそなえ、道路状況認識手段４に、カーブ進入検
出手段と、カーブの曲率状態を推定する曲率状態推定手
段９とが設けられるとともに、制御手段５が、車両１が
カーブの開始点へ到達した時点で車両１の操舵角がカー
ブの曲率状態に対応した状態になるように、カーブ開始
点よりも所要量手前で操舵操作を開始して、開始点へ到
達したときに操舵操作が完了するように、操舵アクチュ
エータ２Ａを制御するよう設定されて、制御手段５に、
操舵操作の開始タイミングを、ドライバの乗心地が良好
に保たれるように考慮して設定する操舵開始タイミング
設定手段５Ｂを設けるようにして構成する。

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、道路の基準線と曲率
とを認識して滑らかに操舵できるようにした、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】例えば、特開平３−１３７７９８号公報や
特開平４−５０４号公報には、このような自動操舵装置
が開示されており、また、このような自動操舵装置に関
する種々の技術はこれ以外にも多数提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動車
の走行状態や周囲の交通状況を正しく把握して操舵機構
を正確に制御しながら、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ような自然な走行感
を実現するのは非常に困難であるという課題がある。

【０００５】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、人為的な操舵特性に近づけてより自然な走行
感を得られるようにした、車両用自動操舵装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の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、該車両の前方の道路状況を
認識する道路状況認識手段と、該道路状況認識手段から
の情報に基づいて、該車両の操舵角が所要の状態になる
ように、該操舵アクチュエータの駆動を制御する制御手
段とをそなえ、該道路状況認識手段に、該車両がカーブ
に進入しようとしているとこれを前もって検出するカー
ブ進入検出手段と、該前方の道路状況から、該カーブの
曲率状態を推定する曲率状態推定手段とが設けられると
ともに、該制御手段が、該車両が該カーブの開始点へ到
達した時点で該車両の操舵角が該カーブの曲率状態に対
応した状態になるように、該カーブ開始点よりも所要量
手前で操舵操作を開始して、該開始点へ到達したときに
該操舵操作が完了するように、該操舵アクチュエータの
駆動を制御するよう設定されて、該制御手段に、該操舵
操作の開始タイミングを、該操舵操作時に該車両のドラ
イバの乗心地が良好に保たれるように考慮して設定する
操舵開始タイミング設定手段が設けられていることを特
徴としている。

【０００７】また、請求項２記載の本発明の車両用自動
操舵装置は、上記請求項１記載の構成に加えて、該道路
状況認識手段に、該車両前方の道路を撮像する撮像手段
と、該撮像手段からの画像情報を処理する画像情報処理
手段とが設けられ、該画像情報処理手段に、該カーブ進
入検出手段と該曲率状態推定手段とが設けられ、該カー
ブ進入検出手段が、該撮像手段からの画像情報に基づい
て、該車両がカーブに進入しようとしているとこれを前
もって検出するとともに、該曲率状態推定手段が、該画
像情報に基づいて、該カーブの曲率状態を推定するよう
に設定されていることを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の本発明の車両用自動
操舵装置は、上記請求項１又は２記載の構成に加えて、
該ドライバの乗心地に対応する量として、該車両に生じ
る横加速度の時間変化量である、横ジャーク、が用いら
れて、該操舵開始タイミング設定手段が、該操舵操作時
に該横ジャークが所定値を越えないように考慮して、該
操舵操作の開始タイミングを設定することを特徴として
いる。

【０００９】また、請求項４記載の本発明の車両用自動
操舵装置は、上記請求項３記載の構成に加えて、該操舵
開始タイミング設定手段が、上記のカーブ進入時の操舵
操作の開始タイミングを、該操舵操作を開始する地点か
ら該カーブの開始点までの距離である、操舵開始距離、
に基づいて設定することを特徴としている。また、請求
項５記載の本発明の車両用自動操舵装置は、上記請求項
４記載の構成に加えて、該車両の車速を検出する車速検
出手段をそなえ、該操舵開始タイミング設定手段が、該
操舵開始距離Ｄを、予め決定された操舵操作時間ΔＴと
該車速検出手段から得られる車速Ｖとから、式Ｄ＝ΔＴ
・Ｖにより演算して設定することを特徴としている。

【００１０】また、請求項６記載の本発明の車両用自動
操舵装置は、上記請求項５記載の構成に加えて、該車両
の車速を検出する車速検出手段をそなえ、該操舵操作時
間ΔＴが、予め設定された許容ジャーク量Ｊと、該曲率
状態推定手段及び該車速検出手段から得られるカーブの
曲率半径Ｒ及び車速Ｖとから、式ΔＴ＝Ｖ² ／（Ｒ・
Ｊ）を用いて求められることを特徴としている。

【００１１】また、請求項７記載の本発明の車両用自動
操舵装置は、上記請求項１〜６のいずれかに記載の構成
に加えて、該カーブ進入検出手段が、該画像情報から得
られる路面情報のうちの該車両から該操舵開始距離Ｄだ
け前方の地点の情報で、該カーブを検出するとともに、
該制御手段が、該カーブ進入検出手段によるカーブの検
出時に該操舵操作を開始するように設定されていること
を特徴としている。

【００１２】また、請求項８記載の本発明の車両用自動
操舵装置は、上記請求項７記載の構成に加えて、該画像
情報処理手段が、該画像情報に基づいて、該車両前方の
道路方向に対する該車両の偏角を算出する偏角算出手段
をそなえ、該カーブ進入検出手段が、該偏角算出手段に
おける偏角情報に基づいて、該カーブ進入を検出すると
ともに、該曲率状態推定手段が、該偏角算出手段からの
偏角情報に基づいて、該曲率状態を推定するように構成
されていることを特徴としている。

【００１３】

【作用】上述の請求項１記載の本発明の車両用自動操舵
装置では、道路状況認識手段により車両の前方の道路状
況が認識されると、この道路状況認識手段からの情報に
基づいて、車両の操舵角が所要の状態になるように操舵
アクチュエータの駆動が制御手段により制御される。

【００１４】また、道路状況認識手段にはカーブ進入検
出手段と曲率状態推定手段とがそなえられ、カーブ進入
検出手段では車両がカーブに進入しようとしているとこ
れが前もって検出され、曲率状態推定手段では前方の道
路状況からカーブの曲率状態が推定される。そして、こ
れらの情報に基づいて、制御手段によって操舵アクチュ
エータの駆動が制御されて、カーブ開始点よりも所要量
手前で操舵操作が開始され、車両がカーブの開始点へ到
達した時に、車両の操舵角がカーブの曲率状態に対応し
た状態になる。そして、開始点へ到達したときに操舵操
作が完了する。

【００１５】また、操舵開始タイミング設定手段では、
操舵操作の開始タイミングが操舵操作時に車両のドライ
バの乗心地が良好に保たれるように考慮して設定され
る。また、上述の請求項２記載の本発明の車両用自動操
舵装置では、道路状況認識手段に、撮像手段と画像情報
処理手段とがそなえられ、この撮像手段により車両前方
の道路が撮像されるとともに画像情報処理手段により撮
像された画像情報が処理される。

【００１６】そして、この画像情報処理手段にそなえら
れたカーブ進入検出手段により、車両がカーブに進入し
ようとしているとこれが前もって検出され、曲率状態推
定手段では、前方の道路状況からカーブの曲率状態が推
定される。そして、これらの情報に基づいて、制御手段
によって操舵アクチュエータの駆動が制御されて、カー
ブ開始点よりも所要量手前で操舵操作が開始され、車両
がカーブの開始点へ到達した時に、車両の操舵角がカー
ブの曲率状態に対応した状態になる。そして、開始点へ
到達したときに操舵操作が完了する。

【００１７】また、上述の請求項３記載の本発明の車両
用自動操舵装置では、ドライバの乗心地に対応する量と
して、車両に生じる横加速度の時間変化量である横ジャ
ークが用いられて、操舵開始タイミング設定手段によ
り、操舵操作時に横ジャークが所定値を越えないように
考慮して、操舵操作の開始タイミングが設定される。ま
た、上述の請求項４記載の本発明の車両用自動操舵装置
では、操舵開始タイミング設定手段により、上記のカー
ブ進入時の操舵操作の開始タイミングが、操舵操作を開
始する地点から該カーブの開始点までの距離である操舵
開始距離に基づいて設定される。

【００１８】また、上述の請求項５記載の本発明の車両
用自動操舵装置では、車速検出手段により車両の車速が
検出されると、操舵開始タイミング設定手段により、該
操舵開始距離Ｄが、予め決定された操舵操作時間ΔＴと
車速Ｖとから、式Ｄ＝ΔＴ・Ｖにより演算されて設定さ
れる。また、上述の請求項６記載の本発明の車両用自動
操舵装置では、車速検出手段により車両の車速が検出さ
れると、操舵操作時間ΔＴが、予め設定された許容ジャ
ーク量Ｊと、曲率状態推定手段及から得られるカーブの
曲率半径Ｒと、車速Ｖとから、式ΔＴ＝Ｖ² ／（Ｒ・
Ｊ）を用いて求められる。

【００１９】また、上述の請求項７記載の本発明の車両
用自動操舵装置では、カーブ進入検出手段により、画像
情報から得られる路面情報のうち、車両から操舵開始距
離Ｄだけ前方の地点の情報でカーブが検出され、カーブ
の検出時に操舵操作が開始される。また、上述の請求項
８記載の本発明の車両用自動操舵装置では、画像情報処
理手段にそなえられた偏角算出手段により、車両前方の
道路方向に対する車両の偏角が算出される。

【００２０】また、カーブ進入検出手段では、偏角算出
手段からの偏角情報に基づいてカーブ進入が検出され、
曲率状態推定手段では、偏角算出手段からの偏角情報に
基づいて曲率状態が推定される。

【００２１】

【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
機能構成をドライバの操舵操作時の各機能と対応させる
ように整理して示す機能ブロック図、図２はその要部構
成を示す模式的な構成図、図３はその曲率半径と偏角と
の関係を模式的に示す図であって車両上方から見た模式
図、図４はその車両の偏角と道路のカーブ半径との関係
を示すグラフ、図５はそのドライバ操舵による車両の偏
角と操舵角との関係を示すグラフ，図６はそのドライバ
操舵によるカーブを走行中の横加速度のピーク値と横ジ
ャーク（単位時間当りの横加速度の変化量）のピーク値
との関係を示すグラフ、図７はその自動操舵における操
舵開始距離と操舵速度との関係を示すグラフ、図８
（ａ）〜（ｆ）はいずれもその白線認識方法を説明する
ための模式図、図９はその車速と操舵開始距離との関係
を示すグラフ、図１０はその自動操舵とドライバ操舵と
の特性を示すグラフであって車速と操舵開始距離との関
係を示すグラフ、図１１はその偏角の変動を説明するた
めの模式的な図であって車両上方から見た模式図、図１
２はその車両旋回時における車両と道路中心との偏差を
示す模式的な図であって車両上方から見た図、図１３は
その偏角検出点を車速対応にした場合におけるゲインの
設定を説明する模式的なブロック図、図１４はその偏角
検出点を固定式にした場合のゲインの設定を説明する模
式的なブロック図であって図１３に対応する図、図１５
〜図１８はいずれもその効果を説明するための図であっ
て図１５は屈曲路の一例を示す図、その操舵特性を示す
グラフであって（ａ）は自動操舵時とドライバ操舵時と
における屈曲路走行時の操舵角特性を示すグラフ（ｂ）
は自動操舵時とドライバ操舵時とにおける屈曲路走行時
の車両の横加速度の特性を示すグラフ、図１７は自動操
舵時とドライバ操舵時とにおける横加速度のピーク値と
横ジャークのピーク値との関係を示すグラフ、図１８
（ａ）〜（ｃ）は道路の基準線の認識の一例を説明する
ための図、図１９はその操舵アクチュエータの全体構成
の一例を示す模式図、図２０はその前方注視距離の設定
方法について説明するためのグラフであって図１０に対
応するグラフ、図２１はその偏角ゲインの設定方法を説
明するための図であって車両上方から見た模式図であ
る。

【００２２】図２に示すように、車両１には、操舵輪２
を転舵させるための操舵アクチュエータ２Ａと、この車
両前方の道路状態を撮像する撮像手段としてのカメラ３
と、このカメラ３からの画像情報を処理する画像情報処
理手段４と、操舵アクチュエータ２Ａに対して制御信号
を設定する制御手段としてのコントローラ５とがそなえ
られている。

【００２３】つまり、この車両１は、カメラ３で撮像さ
れた画像に基づいて操舵輪２を自動的に転舵させるよう
な自動操舵車両であって、コントローラ５では、画像情
報処理手段４からの情報に基づいて、操舵輪２を制御す
るための制御量として目標操舵角が設定され、この目標
操舵角の設定量に応じて操舵アクチュエータ２Ａが作動
するようになっている。

【００２４】ここで、この自動操舵装置の制御機能の構
成について説明する。ドライバが、操舵操作（舵角の変
更）を行なうのは、主に、車両１の走行方向が走行して
いる道路（走行レーン）の方向と合わなくなったときに
これを修正しようとする場合であり、これに加えて、車
両１が走行レーンを横方向（左右外方）にはみ出そうと
しているときにこれを修正しようとする場合が考えられ
る。走行方向が走行レーン方向と合わなくなるのは、曲
走路の走行中が考えられるが、直走路を走行していると
きにも車両自体の姿勢がヨー方向に動くことで走行方向
が走行レーン方向から外れる場合もある。

【００２５】そこで、本装置では、主として、車両１の
走行方向を走行レーンの方向と合わせるように操舵を行
なって、これに、車両１の横方向位置の修正のための操
舵要素を付加するようになっている。また、人為的な操
舵（ドライバ操舵）では、ドライバが視覚で得た情報か
ら、車両と道路との相対的な状況を判断して、操舵操作
を行なっている。つまり、ドライバは、目から入った情
報に基づいて、車両１の走行方向と走行レーン方向との
相対関係（偏角）や、車両１の横方向の位置ずれ（横偏
差）を判断し、これらを修正するように操舵操作を行な
っている。

【００２６】ドライバが視覚で得る情報を整理すると、
道路のカーブの半径，車速，乗り心地（横加速度，横ジ
ャーク）の３つの要素に分類することができる。また、
一般に、曲走路の定常円及びこれに近い部分や直走路等
を走行している際（定常走行時）には、操舵角を一定に
保持しようとするので、ドライバは、操舵操作は走路の
曲率にあった操舵角δ₀ を保持するように操舵を行な
う。これに対して、直走路から曲走路へ進入しようとす
る際（過渡走行時）には、曲走路のある程度手前から操
舵角δを曲走路の曲率に応じた操舵角δ₀ に除々に増加
させていく。この場合、ドライバは、曲走路に入る地点
のどの程度手前から操舵を開始するか（すなわち、操舵
開始距離Ｄをどの程度にするか）、また、どの程度の割
合（操舵速度δ_V で操舵角δを増加させていくかを、そ
の時の車速や予想される乗り心地（横加速度のかかり具
合）等を考慮して設定する。

【００２７】つまり、ドライバが操舵操作に際して決定
する操舵要素を分類すると、操舵角δ₀ ，操舵開始距離
（操舵開始タイミング）Ｄ，操舵速度δ_V に分けられ
る。本装置では、このような、ドライバ操舵と同様な手
法により自動操舵を行なうようになっている。そこで、
この装置では、ドライバの視覚系に対応した画像処理手
段４と、ドライバのデータ処理系に対応するように、操
舵に必要な各量、即ち、操舵角δ₀ ，操舵開始距離Ｄ，
操舵速度δ_V を設定するコントローラ５とをそなえてい
るのである。

【００２８】ここで、まずドライバの視覚系に対応する
画像情報処理手段４について説明する。図１に示すよう
に、この画像情報処理手段４には、画像変換手段４Ｃと
横偏差算出手段７と偏角算出手段６と曲率状態推定手段
９とがそなえられている。そして、道路の状態がカメラ
３により撮像されると、このカメラ３からの原画像４Ａ
が取り込まれ、次にこの原画像４Ａが、画像変換手段４
Ｃにより、あたかも上方から見たような平面視画像４Ｂ
に変換されるようになっている。

【００２９】偏角算出手段６では、平面視画像４Ｂに基
づいて車両１から所定距離だけ離れた地点（すなわち、
平面視画像４Ｂ内の所定の高さの地点）における偏角が
算出されるようになっている。この偏角とは、図１に示
すように、屈曲した道路中心線の接線と車両中心線とが
なす角である。また、偏角βは、以下のようにして算出
される。つまり、図１に示すように、車両から所定距離
だけ離れた第１の地点（第１検出点、図中には近地点と
示す）における基準線位置情報と、この近地点よりもさ
らに車両１から所定量離れた第２の地点（第２検出点、
図中には遠地点と示す）における基準線位置情報とか
ら、偏角βを算出するようになっている。なお、この例
では、第１検出点を横偏差の検出点、すなわちカメラ３
による画像情報のうち車両に最も近い地点としている。

【００３０】そして、偏角βは、これらの第１検出点と
第２検出点とを結んだ直線と、車両１の中心線とがなす
角として算出するようになっている。このようにして算
出される偏角は、第１検出点と第２検出点との中間地点
（図中×印）の偏角であり、すくなくとも車両１から一
定以上前方の地点の偏角である。さらに、曲率状態推定
手段９では、偏角算出手段６で算出された偏角βに基づ
いてカーブ半径Ｒを推定するようになっている。つま
り、カメラ３により撮像された道路の偏角βは、カーブ
半径Ｒを反映するための値として曲率状態推定手段９に
フィードフォワードされるようになっているのである。

【００３１】このカーブ半径Ｒの推定方法について説明
すると、図３に示すように、車両１から所定距離Ｋだけ
前方の偏角βが算出されると、偏角βが比較的小さい時
はカーブ半径Ｒと所定距離Ｋと偏角βとは、幾何学的
に、 Ｒ・β＝Ｋ ・・・・・（１） という関係式で近似することができる。すなわち、偏角
βの検出地点まで距離Ｋを一定とすると、カーブ半径Ｒ
と偏角βとは反比例の関係にある。これは、図４に示す
ように、実験結果からも立証される。したがって、この
式（１）によりカーブ半径Ｒが推定される。なお、横偏
差算出手段７については後述する。

【００３２】次に、コントローラ５について説明する。
このコントローラ５は、操舵角設定部５Ａと、操舵開始
距離設定部５Ｂと、操舵速度設定部５Ｃと、操舵角を最
終的に設定する加算器５Ｄとをそなえている。操舵角設
定部５Ａでは、以下のようにして操舵角δ₀ が設定され
る。ドライバは、カーブ定常旋回時の操舵角をカーブの
曲率半径Ｒに応じて決定するので、本装置においても、
ドライバ操舵同様に、カーブ半径Ｒが推定されると、こ
のカーブ半径Ｒに基づいて操舵角δ₀ が設定されるよう
になっている。

【００３３】つまり、操舵角設定部５Ａには、上述の曲
率状態推定手段９で推定されたカーブ半径Ｒと、車速検
出手段１６から得られる車速Ｖとが入力され、これらの
値Ｒ，Ｖと、予めインプットされた車両１のスタビリテ
ィファクタＡ及びホイールベースＷＢとにより、操舵角
δ₀ が下式（２）にしたがって運動力学的に決定される
のである。 δ₀ ＝（１＋ＡＶ² ）・（Ｗｂ／Ｒ） ・・・・・（２） これに前述した式（１）における偏角βを代入すると、 δ₀ ＝（１＋ＡＶ² ）・（ＷＢ／Ｋ）・β ・・・・・（３） となる。この式（３）によれば、カーブ半径Ｒを用いる
ことなく、偏角βと車速Ｖとから直接δ₀ を求めること
ができるので、実際の制御では、式（３）を用いてδ₀
を求める。また、図５に示すグラフは、偏角βとドライ
バの操舵角との関係を示す実験データであるが、このグ
ラフから、式（３）に示すように、偏角βとドライバの
操舵角と、はほぼ比例の関係になっていることが立証さ
れる。

【００３４】そして、このように車両１の前方のカーブ
半径Ｒ又は偏角βをフィードフォワードするようにして
操舵角δ₀ が設定されると、操舵角設定部５Ａからは、
操舵角δ₀ （操舵角指令値ｓ₀ ）が車両１の操舵アクチ
ュエータ（ステアリングアクチュエータ）２Ａに入力さ
れる。この操舵角指令値ｓ₀ により、車両１が走行レー
ンの方向に沿うような方向に調整されながら走行するよ
うになる。

【００３５】ところで、車両１が上方から見て道路の中
心線に対してある程度の傾き（角度β２）をなして走行
している場合は、図２１に示すように、偏角βには、実
際のカーブの偏角β１以外に、上述の車両１の傾きによ
る角度β２も含まれている。したがって、偏角ゲインＫ
１は、偏角β１により設定されるゲインＫ₁₁と角度β２
により設定されるゲインＫ₁₂とから設定されているので
ある。

【００３６】本来、ゲインＫ₁₁とゲインＫ₁₂とはそれぞ
れ独立に決定されるべきものではあるが、このように、
ゲインＫ１をＫ₁₁＋Ｋ₁₂として設定することにより、現
在の車両１の方向を道路の方向へ合致させる操舵制御
と、車両１を前方のカーブの曲率Ｒに応じた向きに合致
させる操舵制御とを同時に実現することができる。ま
た、横偏差算出手段７では、車両１が道路中心８に対し
てどの程度横方向にずれているかそのずれ量（横偏差）
を算出するものであり、変換された平面視画像４Ｂに基
づいてこの横偏差の値が算出されるようになっている。
なお、この横偏差は、車両１の現在位置の横ずれに相当
する量にしたいので、平面視画像４Ｂ中でも、最も車両
に近い地点（すなわち、平面視画像４Ｂ内の有効な部分
内で最も下方の地点）において算出される。

【００３７】この例では、左側通行の路側部分に当た
る、道路左端の白線１２を基準線として、この基準線か
ら右へ一定距離（＝レーン幅の略半分の距離）の位置を
道路中心と仮定するようになっている。そして、この道
路中心から自車両１の左右中心までの距離が横偏差とし
て算出されるようになっている。なお、ここではカメラ
３の左右中心が、自車両１の左右中心と一致するように
設置されており、この横偏差は、平面視画像４Ｂ上の左
右中心線３Ａと道路中心線との距離にあたる。

【００３８】そして、横偏差算出手段７により車両１の
横偏差が算出されると、この横偏差に応じて、横偏差を
０に近づけるための制御指令値として偏差×ゲインＫ０
により操舵角δ₁ が設定され、この操舵角δ₁ の指令値
ｓ₁ に応じて操舵アクチュエータ２Ａが制御されるよう
になっている。そして、この指令値ｓ₁ を通じた操舵制
御により、車両１の横偏差が減少して、車両１の走行位
置を道路の走行車線の中央に修正するようになってい
る。なお、上述の白線１２の認識方法については後で詳
述する。

【００３９】前述の操舵角指令値ｓ₀ は、車両１の前方
のカーブの偏角βを用いて設定される信号であり、これ
により車両１は、前方のカーブを予測制御しながら走行
することができるのである。このように操舵角δ₀ をフ
ィードフォワードにより設定し、これを補足するよう
に、上述の横偏差をフィードバックしているので、操舵
アクチュエータ２Ａにフィードフォワードの指令値ｓ₀
とフィードバックの指令値ｓ₁ とが入力されることにな
る。ここでは、主として偏角ゲインＫ１により操舵角δ
₀ を設定し、横偏差ゲインＫ０を小さく設定しており、
外乱が入力された時の横偏差ゲインＫ０に基づく制御に
よる車両１への影響を極力小さなものにすることができ
る。

【００４０】ところで、操舵開始距離設定部５Ｂでは、
車速や乗り心地を考慮して、操舵開始時期（操舵開始距
離Ｄ）を設定するようになっている。一般に、操舵時に
は、車両１やドライバ等に横加速度が加わり、この横加
速度が乗り心地大きく影響することが考えられる。これ
に対して、図５に示すように、ドライバ操舵における各
種のカーブの横加速度と横ジャーク（横加速度の単位時
間当りの変化量）との関係は、カーブ半径Ｒ，車速Ｖ，
走行感覚によらず、横加速度対横ジャークの比率がほぼ
一定の値となっている。

【００４１】これは、車両１がカーブ進入時に一定の横
ジャークでハンドルを操作するとすれば、一定横加速度
に達するまでの操舵時間ΔＴが一定であることを意味し
ている。また、操舵開始距離Ｄは、操舵時間ΔＴと車速
Ｖとの積として、下式（４）で示される。ここで、ΔＴ
を一定とすると、操舵開始距離Ｄは車速Ｖと比例関係に
なり、操舵開始距離設定部５Ｂでは車速Ｖから操舵開始
距離Ｄを決定する。 Ｄ＝ΔＴ・Ｖ ・・・・・・・（４） なお、ドライバの実際に行なう操舵開始距離Ｄと車速Ｖ
との関係は、図９（ａ）に示すようになり、操舵開始距
離Ｄを車速Ｖに比例させて設定することが実証される。
なお、操舵開始距離Ｄは、図９（ｂ）に示すように、自
車両１からカーブ入口までの距離である。

【００４２】また、操舵時間ΔＴは、横ジャークをＪと
すると ΔＴ＝δ₀ ／δ_V ＝Ｖ² ／（Ｒ・Ｊ）＝一定 ・・・・・（５） となる。式（５）からΔＴを一定とすると、車速Ｖは、
乗り心地を考慮して横ジャークＪの値がある上限値を越
えないようにカーブ半径Ｒに応じて設定すればよいこと
がわかる。

【００４３】このように、車速Ｖに応じて操舵を開始す
るタイミング（操舵開始距離Ｄ）を設定することによっ
て、直走路と曲走路との過渡領域や、道路の曲率の変化
する領域等で乗り心地のよい滑らかな走行を実現してい
るのである。次に、操舵速度設定部５Ｃについて説明す
ると、この操舵速度設定部５Ｃでは、操舵開始距離設定
部５Ｂで設定された操舵開始距離Ｄに基づいて操舵速度
δ_Vが設定されるようになっている。

【００４４】つまり、図７のグラフに示すように、自動
操舵における操舵開始距離Ｄと操舵速度δ_V との関係か
ら、操舵開始距離Ｄが設定されると、本来、操舵速度δ
_V は従属的に決定されてしまうものである。そして、こ
の操舵速度設定部５Ｃで設定された操舵速度δ_V は、偏
角算出手段６に取り込まれるようになっているのであ
る。

【００４５】ここで、偏角βや横偏差の算出基準であ
る、基準線としての道路上の白線１２の認識方法につい
て説明する。なお、ここでは、走行レーン左端の路側線
としての白線１２の認識について説明する。まず、図８
（ａ）に示すように、車両１にそなえられたカメラ３に
より平地において車両前方の範囲（例えば５ｍ〜２０
ｍ）の白黒画像情報を取り込み、この画像情報から画面
上で縦方向の画像を一部省略する。そして、この画面上
で等間隔になるような複数の水平線１１を設定する。な
お符号１２は、道路の白線を示しているこの白黒画像情
報の取り込みは、微小な制御周期毎に更新されるように
なっており、図８（ｂ）に示すように、それぞれの水平
線１１上において前回の画面での白線位置の左右の所要
の範囲（ここでは、左右５０画素〔ｄｏｔ〕）を白線探
査エリア（処理対象領域）１０として設定する。また、
初回の画面は、直線路における白線位置を前回の画面デ
ータとして利用する。

【００４６】そして、図８（ｃ）に示すように、各水平
線の明度をそれぞれ左から横方向に微分する。また、図
中の符号１４はガードレールである。ところで、通常の
路面は輝度が低く、輝度変化も小さい。これに対して、
白線１２は通常の路面に比較して輝度が非常に高いの
で、このように道路の明度を微分すると、通常の路面か
ら白線１２への境界点で輝度変化がプラス、白線１２か
ら通常の路面への境界点で輝度変化がマイナスとなるよ
うな微分データが得られる。このような微分データの一
例を図８（ｄ）示す。

【００４７】そして、各水平線１１のデータそれぞれに
ついて、微分値のピークが左からプラス，マイナスの順
に並んで現れ、且つそれぞれのピークの間隔が白線１２
として妥当と思われる程度（プラスのピークからマイナ
スのピークまでの間隔が例えば３０ｄｏｔ以内）に納ま
っている組み合わせを白線候補として抽出し、図８
（ｅ）に示すように、その中点を白線候補点１５として
保存する。

【００４８】そして、これらの白線候補点１５のうち、
画面中心に最も近いもののみを最終候補点として残す。
これは、例えば車両１が左側通行の場合、探索エリア１
０の中の右側が通常輝度変化の少ない道路面であり、こ
の通常の道路面に最も近い白線候補点１５が白線１２と
判断できる。したがって白線１２よりもさらに左側に、
ノイズの原因となる物体（例えばガードレール１４等）
が存在する場合であっても、カメラ３により撮像された
画像情報から白線１２を確実に認識することができる。

【００４９】そして、図８（ｆ）に示すように、最後に
各水平線データにおける白線候補点１５の上下方向の連
続性を画面の下方から順次検証していく。まず、事前に
前画面での白線１２の上下端間の傾きを計算しておく。
そして、最下点１５Ａを白線１２とすると、一本上の水
平線１１上の候補点１５Ｂが、前回の白線１２の傾き分
±５０ｄｏｔの範囲内に入っているかを検証する。

【００５０】候補点１５Ｂがこの範囲内に入っていれば
これを白線とし、入っていないときは候補点１５Ｂは却
下されて、上述の傾きから補間計算した座標が白線位置
としてみなされる。そして、この検証を各水平線につい
て同様の作業を行なうことにより、連続した白線１２を
認識することができるのである。また、このような白線
認識の作業は、所要の周期で継続して行なわれ、その都
度白線１２の認識が更新されるようになっている。

【００５１】ところで、白線１２が検出されると、車両
１では横偏差及び偏角βが算出されるが、このうち横偏
差は、画像情報から得られる路面情報のうち有効なもの
のなかから、車両１に最も近い地点の基準線位置情報を
用いて算出されるようになっており、これにより、車両
１の現在位置での横偏差に近い値が算出され制御精度が
高められるようになっている。なお、車両１に最も近い
地点とは、上述の偏角βを算出する際に用いる第１検出
点のことである。

【００５２】ところで、車速が高くなれば高くなるほ
ど、車両直前の道路状況よりも車両遠方の道路状況の把
握が必要になってくる。つまり、図１０の線ａはドライ
バの運転特性を示しているが、このグラフに示すよう
に、通常車速が高いほど、前方注視距離は大きくなる。
そこで、本装置では、このようなドライバの操舵特性に
基づいて、偏角βを算出するための２つの検出点のう
ち、第２検出点を図１０の線ｃのように動的に変化させ
ている。これにより、前方注視距離、すなわち車両１か
ら第１検出点と第２検出点との中間点までの距離Ｋが線
ｂのようになり、ドライバ操舵の運転特性を示す線ａに
近づけることができるのである。なお、図２０（ａ）に
示すように、前方注視距離は、第２検出点は固定したま
ま（線ｃ₁ 参照）第１検出点を動的に変化させる（線ｄ
₁ 参照）ことにより車速に対応させてもよく、また、図
２０（ｂ）に示すように、第１及び第２検出点の両方を
車速に応じて変化させて（線ｃ₂ ，ｄ₂ 参照）前方注視
距離を決定してもよい。

【００５３】これにより、車速が大きい時は、カーブの
十分手前から偏角βが算出され、また、車速が十分小さ
い時は、比較的カーブに入口に近い位置で偏角βが算出
される。つまり、図１４に示すように第１検出点，第２
検出点ともに固定の場合は、車速に関係なく操舵角指令
値ｓ₀ が設定されるので、車速によらず操舵が一定とな
り、操舵に違和感が生じる。

【００５４】これに対し、図１３に示すように、車速に
対応させて前方注視距離を変更することにより、算出さ
れる偏角βの値を変動させ、これに応じて偏角ゲインＫ
１も可変にすることにより、車速に応じた操舵を実現す
ることができる。また、このように偏角βを算出するた
めの検出点を車速に応じて前後させることにより、図１
１に示すように、同一カーブであるにも関わらず算出さ
れる偏角βの値が変動してしまうことが考えられる。

【００５５】そこで、このような偏角βの変動を吸収さ
せる必要があるが、上述の（３）式に示すように、操舵
角δ₀ は、偏角βとβの係数（１＋ＡＶ² ）・ＷＢ／Ｋ
との積で算出されるので、この係数成分中の１／Ｋの要
素が偏角βの変動を相殺するようにして働き、操舵角δ
₀ は適切に設定されるようになっている。ところで、横
偏差ゲインＫ０は、あくまで補正量的なものであるが、
図１２に示すように、車両１がカーブ内を走行している
時は、道路の中央を走っている場合であっても、カーブ
の曲率の影響により、ある程度の横偏差が出力されてし
まうことが考えられる。このような場合に、出力された
横偏差により、偏差ゲインＫ０が必要以上に大きく設定
されてしまう。

【００５６】そこで、例えば（３）式で算出された操舵
角δ₀ から所定の値を減算して偏角ゲインＫ１を小さめ
に設定するようにしてもよい。この所定の値は、経験的
に求められたり、計算により算出された補正ゲインであ
る。このように、偏角ゲインＫ１を補正ゲインの分だけ
小さめの値に設定することにより、大きめに設定された
偏差ゲインＫ０を補完することができ、操舵アクチュエ
ータ２Ａを正確に作動させることができる。

【００５７】また、操舵アクチュエータ２Ａとしては例
えば以下のような、油圧パワーステアリング機構１０４
を利用したものが考えられる。図１９に示すように、車
両１の操舵力伝達系１０３にはパワーステアリング機構
１０４が設けられており、ステアリングホイール２０に
操舵力が入力されると、車両の操舵状態に応じて、操舵
力がアシストされるようになっている。

【００５８】このパワーステアリング機構１０４は、油
圧により操舵力をアシストする油圧式のパワーステアリ
ング機構として構成されており、所定の油圧の作動油を
油圧シリンダ１０４Ａに供給することにより、ドライバ
の操舵力を低減できるようになっている。このため、こ
の車両には、例えば電動モータ１２２等により駆動され
るオイルポンプ１１０が設けられており、このオイルポ
ンプ１１０により作動油がオイルタンク１１１から吸い
上げられるようになっている。そして、このオイルポン
プ１１０から吐出された作動油は、分流弁１１２により
２方向に分岐するようになっている。このうち一方の油
路は、例えばＥＰＳバルブ１１５等の公知のパワーステ
アリングバルブに接続されており、ＥＰＳバルブ１１５
を通じて油圧シリンダ１０４Ａの油圧状態が調整される
ようになっている。

【００５９】また、この油圧系には、図１９に示すよう
に、自動操舵手段としての自動操舵制御バルブ１０７が
そなえられており、この自動操舵制御バルブ１０７に
は、上述した分流弁１１２の他方の油路が接続されてい
る。この自動操舵制御バルブ１０７は、自動操舵時の操
舵量を制御するためのバルブであり、このバルブ１０７
を作動させることにより、自動操舵時に油圧シリンダ１
０４Ａへ所定の油圧の作動油を供給することができるよ
うになっている。

【００６０】また、この車両には、パワーステアリング
機構１０４の作動する状態と自動操舵状態とを切り替え
るためのモード切替バルブ装置１０６が設けられてお
り、このモード切替バルブ装置１０６と自動操舵制御バ
ルブ１０７と油圧シリンダ１０４Ａとから操舵アクチュ
エータ２Ａが構成されている。このモード切替バルブ１
０６は、パワーステアリング機構１０４による操舵を行
なうか、又は自動操舵を行なうかを切り替えるものであ
って、上述の自動操舵制御バルブ１０７と油圧シリンダ
１０４Ａとの間、及びＥＰＳバルブ１１５と油圧シリン
ダ１０４Ａとの間に介設されている。

【００６１】モード切替バルブ１０６は、通常はパワー
ステアリング機構１０４により操舵されるモードになっ
ており、ＥＰＳバルブ１１５に供給された作動油はこの
モード切替バルブ１０６を通って油圧シリンダ１０４Ａ
に供給され、操舵力をアシストするようになっている。
また、オイルポンプ１１０と分流弁１１２との間には、
リリーフバルブ１１３が設けられている。このリリーフ
バルブ１１３は、自動操舵制御バルブ１０７やＥＰＳバ
ルブ１１５に所定の油圧よりも高圧の作動油が供給され
ると、弁が開いて作動油をオイルタンク１１１へ戻すよ
うになっている。

【００６２】また、この操舵機構には、コントローラ５
が設けられており、コントローラ５で設定された制御指
令値によりリリーフバルブ１１３の開閉状態が制御され
るようになっており、自動操舵制御バルブ１０７及びモ
ード切替バルブ１０６についてもコントローラ５により
制御されるようになっている。これにより、自動操舵時
は、コントローラ５の制御指令値に基づいてモード切替
バルブ１０６が自動操舵モードに切り替えられるととも
に、この制御指令値に基づいて自動操舵制御バルブ１０
７が制御されて、油圧シリンダ１０４Ａに所要の作動油
が供給される。そして、この作動油の油圧により車両１
の操舵輪２が操舵される。

【００６３】また、ラック１０２には、ラック１０２の
位置を検出するラック位置検出センサ１２０が設けられ
ており、このラック位置検出センサ１２０からの検出情
報がコントローラ５にフィードバックされるようになっ
ている。また、自動操舵時は、油圧シリンダ１０４Ａに
作動油を供給することにより操舵車輪（以下、操舵輪と
いう）を制御しているが、この作動油圧よりも大きな入
力でステアリングホイール２０を操舵すると、作動油圧
に打ち勝って操舵輪を操舵することができるようになっ
ている。

【００６４】なお、操舵力伝達系１０３としては、上述
の構成はその一例にすぎず、このような構成に限られる
ものではない。例えば、作動油の油圧供給源としては、
電動モータ１２２に限らず、エンジンの駆動力を利用し
たものであってもよい。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、
図１に矢印で示すような信号の流れで操舵角δ₀ ，操舵
開始距離Ｄ，操舵速度δ_v の設定が周期的に行なわれ、
これに基づいて、操舵アクチュエータ２Ａが周期的に制
御されて車両１の操舵が行なわれる。

【００６５】つまり、カメラ３で撮像された画像に基づ
いて、偏角算出手段６により車両１の偏角βが算出さ
れ、これとともに、横偏差算出手段７により車両１の横
偏差が算出される。そして、この偏角βに応じて、偏角
βを０に近づけるための制御指令値としてｓ₀ が設定さ
れ、横偏差に応じて、横偏差を０に近づけるための制御
指令値としてｓ₁ が設定される。

【００６６】そして、直走路や定常円状の曲走路の走行
時（定常走行時）は、コントローラ５により設定された
指令値ｓ₀ ，ｓ₁ に基づいて、横偏差や偏角が０に近づ
くように操舵アクチュエータ２Ａが制御されることによ
り、車両１が道路の走行レーンを正確に走行することが
できる。特に、操舵角δ₀ が車両１の前方のカーブ半径
Ｒや偏角βをフィードフォワードされて設定されるの
で、フィードバック制御のような小刻みな設定値の変更
がなく、車両１は前方のカーブを予測制御しながら走行
することができる。

【００６７】これにより、自然な操舵制御を行なうこと
ができ、車両１が走行レーンの方向に沿うような方向に
調整されながら走行する。ところで、操舵角は偏角ゲイ
ンＫ１とこれを補足するような横偏差ゲインＫ０とによ
り設定されるが、ここでは、横偏差ゲインＫ０が比較的
小さくなって、主として偏角ゲインＫ１により操舵角δ
₀ が設定されているので、これにより外乱が入力された
時の横偏差ゲインＫ０による車両１への影響を極力小さ
なものにすることができる。

【００６８】また、本装置では、ドライバの操舵特性に
基づいて、偏角βを算出するための前方注視距離Ｋを車
速に応じて変化させ、偏角βを車速に応じて算出するこ
とにより、車速に応じた操舵を実現することができ、ド
ライバ操舵の運転特性に近づけることができる。さら
に、操舵開始距離設定部５Ｂでは、横ジャークＪが所定
値を越えないように考慮しながら、車速Ｖに応じて操舵
を開始するタイミング（操舵開始距離Ｄ）を設定する。
これは、実際には車速Ｖに応じた前方位置のカーブの検
出し、カーブの検出とともに操舵を開始することで、操
舵開始距離Ｄの設定と同時に操舵開始距離Ｄによる制御
が行なわれることになる。

【００６９】また、この時の操舵速度δ_V は、操舵開始
距離Ｄに対応して決まるが、これも、実際には操舵開始
距離Ｄを反映して設定される操舵角δ₀ の中に操舵速度
δ_Vが含まれた形で制御に用いられる。これにより、カ
ーブ進入時において、舵角を増していく場合にも、図１
７に示すように、横ジャークに対応するように横加速度
のピークが抑制され、ドライバ操舵とほぼ同様なフィー
リングで、比較的ゆったりとした走行感覚を実現するこ
とができる。このように、直走路と曲走路との過渡領域
や、道路の曲率の変化する領域等で乗り心地のよい滑ら
かな走行を実現することができるのである。

【００７０】また、上述したような自動操舵によって図
１５に示すような屈曲路を走行した場合、図１６に示す
ような操舵特性を得ることができる。ここで、図１６
（ａ）に示す線ａは、前方注視距離Ｄを固定した場合の
自動操舵の操舵角特性、線ｂは、前方注視距離Ｄを車速
に応じて変化させた場合の自動操舵の操舵角特性、線ｃ
は、ドライバ操舵による操舵特性である。また、図１６
（ａ），（ｂ）における、Ａ，Ｂ，Ｃは、図１５におけ
るＡ，Ｂ，Ｃに対応している。

【００７１】図１６（ａ）に示すように、前方注視距離
Ｄを車速に応じて変化させることにより、自動操舵の操
舵角特性（線ｂ）がドライバ操舵（線ｃ）とほぼ同じ特
性となり、前方注視距離Ｄを固定（線ａ）の場合よりも
さらに自然な操舵特性とすることができるのである。ま
た、図１６（ｂ）に示すように、操舵により発生する横
加速度（横Ｇ）もドライバ操舵とほぼ同じ特性とするこ
とができ、乗員に違和感を与えることなく、自然な操舵
感を得ることができる。

【００７２】また、道路白線１２が、道路上の輝度の変
化量に基づいて推定されるとともに、カメラ３からの画
像情報のうち画面中心に近いものを道路白線１２として
推定しているので、図１８（ａ）に示すように、前回の
画像情報が処理されて道路白線１２が認識されると、図
１８（ｂ）に示すように次の周期でマンホール等の外乱
（ノイズ）が入力されても、道路白線１２を正しく認識
することができる。

【００７３】つまり、このような白線認識の作業を所要
の周期で継続して行ないその都度白線１２の認識を更新
することにより、図１８（ｃ）に示すように道路上にマ
ンホール等の外乱（ノイズ）が存在しても、道路白線１
２の誤認識を防止することができるのである。また、こ
のように白線１２が検出されると、車両１では横偏差及
び偏角βが算出されるが、このうち横偏差は、画像情報
から得られる路面情報のうち車両１に最も近い地点の基
準線位置情報を用いて算出されるので、車両１の現在位
置での横偏差に近い値が算出され制御精度が高められる
のである。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
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、該車両の前方の道路状況
を認識する道路状況認識手段と、該道路状況認識手段か
らの情報に基づいて、該車両の操舵角が所要の状態にな
るように、該操舵アクチュエータの駆動を制御する制御
手段とをそなえ、該道路状況認識手段に、該車両がカー
ブに進入しようとしているとこれを前もって検出するカ
ーブ進入検出手段と、該前方の道路状況から、該カーブ
の曲率状態を推定する曲率状態推定手段とが設けられる
とともに、該制御手段が、該車両が該カーブの開始点へ
到達した時点で該車両の操舵角が該カーブの曲率状態に
対応した状態になるように、該カーブ開始点よりも所要
量手前で操舵操作を開始して、該開始点へ到達したとき
に該操舵操作が完了するように、該操舵アクチュエータ
の駆動を制御するよう設定されて、該制御手段に、該操
舵操作の開始タイミングを、該操舵操作時に該車両のド
ライバの乗心地が良好に保たれるように考慮して設定す
る操舵開始タイミング設定手段が設けられるという構成
により、自動操舵による操舵特性を自然なものとするこ
とができ、ドライバや乗員にとって快適な乗り心地を与
えることができる。

【００７５】また、請求項２記載の本発明の車両用自動
操舵装置によれば、該道路状況認識手段に、該車両前方
の道路を撮像する撮像手段と、該撮像手段からの画像情
報を処理する画像情報処理手段とが設けられ、該画像情
報処理手段に、該カーブ進入検出手段と該曲率状態推定
手段とが設けられ、該カーブ進入検出手段が、該撮像手
段からの画像情報に基づいて、該車両がカーブに進入し
ようとしているとこれを前もって検出するとともに、該
曲率状態推定手段が、該画像情報に基づいて、該カーブ
の曲率状態を推定するように設定されるという構成によ
り、カーブへの進入を確実に検出することができるとと
もに、曲率状態を高い精度で推定することができる。

【００７６】また、請求項３記載の本発明の車両用自動
操舵装置によれば、該ドライバの乗心地に対応する量と
して、該車両に生じる横加速度の時間変化量である、横
ジャーク、が用いられて、該操舵開始タイミング設定手
段が、該操舵操作時に該横ジャークが所定値を越えない
ように考慮して、該操舵操作の開始タイミングを設定す
るという構成により、操舵中の横加速度の変化が自然な
ものとなる。

【００７７】また、請求項４記載の本発明の車両用自動
操舵装置によれば、該操舵開始タイミング設定手段が、
上記のカーブ進入時の操舵操作の開始タイミングを、該
操舵操作を開始する地点から該カーブの開始点までの距
離である、操舵開始距離、に基づいて設定するという構
成により、人為的な操舵に近い操舵特性とすることがで
きる。これにより、自然な走行感を得ることができる。

【００７８】また、請求項５記載の本発明の車両用自動
操舵装置によれば、該車両の車速を検出する車速検出手
段をそなえ、該操舵開始タイミング設定手段が、該操舵
開始距離Ｄを、予め決定された操舵操作時間ΔＴと該車
速検出手段から得られる車速Ｖとから、式Ｄ＝ΔＴ・Ｖ
により演算して設定するという構成により、操舵開始の
タイミングが人為的な操舵と同様になり自然な走行感を
得ることができる。

【００７９】また、請求項６記載の本発明の車両用自動
操舵装置によれば、該車両の車速を検出する車速検出手
段をそなえ、該操舵操作時間ΔＴが、予め設定された許
容ジャーク量Ｊと、該曲率状態推定手段及び該車速検出
手段から得られるカーブの曲率半径Ｒ及び車速Ｖとか
ら、式ΔＴ＝Ｖ² ／（Ｒ・Ｊ）を用いて求められるとい
う構成により、やはり自然な走行感を得ることができ
る。

【００８０】また、請求項７記載の本発明の車両用自動
操舵装置によれば、該カーブ進入検出手段が、該画像情
報から得られる路面情報のうちの該車両から該操舵開始
距離Ｄだけ前方の地点の情報で、該カーブを検出すると
ともに、該制御手段が、該カーブ進入検出手段によるカ
ーブの検出時に、該操舵操作を開始するように設定され
るという構成により、制御による操舵の遅れがなくな
り、滑らかな操舵特性とすることができる。

【００８１】また、請求項８記載の本発明の車両用自動
操舵装置によれば、該画像情報処理手段が、該画像情報
に基づいて、該車両前方の道路方向に対する該車両の偏
角を算出する偏角算出手段をそなえ、該カーブ進入検出
手段が、該偏角算出手段における偏角情報に基づいて、
該カーブ進入を検出するとともに、該曲率状態推定手段
が、該偏角算出手段からの偏角情報に基づいて、該曲率
状態を推定するという構成により、カーブ内を滑らかに
走行することができるようになる。

【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
における機能構成をドライバの操舵操作時の各機能と対
応させるように整理して示す機能ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における要部構成を示す模式的な構成図である。

【図３】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における曲率半径と偏角との関係を模式的に示す図であ
って、車両上方から見た模式図である。

【図４】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における車両の偏角と道路のカーブ半径との関係を示す
グラフである。

【図５】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
におけるドライバ操舵による車両の偏角と操舵角との関
係を示すグラフである。

【図６】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
におけるドライバ操舵によるカーブを走行中の横加速度
のピーク値と横ジャーク（単位時間当りの横加速度の変
化量）のピーク値との関係を示すグラフである。

【図７】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における操舵開始距離と操舵速度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
における白線認識方法を説明するための模式図である。

【図９】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装置
における車速と操舵開始距離との関係を示すグラフであ
る。

【図１０】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における自動操舵の前方注視距離特性をドライバ操舵
と対比して示すグラフである。

【図１１】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における偏角の変動を説明するための模式的な図であ
って、車両上方から見た模式図である。

【図１２】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における車両旋回時における車両中心と道路中心との
偏差を示す模式的な図であって、車両上方から見た図で
ある。

【図１３】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における偏角検出点を車速対応にした場合におけるゲ
インの設定を説明する模式的なブロック図である。

【図１４】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における偏角検出点を固定式にした場合のゲインの設
定を説明する模式的なブロック図であって、図１３に対
応する図である。

【図１５】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における効果を説明するための図であって、屈曲路の
一例を示す図である。

【図１６】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における効果を説明するための図であって、（ａ）は
自動操舵時とドライバ操舵時とにおける屈曲路走行時の
操舵角特性を示すグラフ、（ｂ）は自動操舵時とドライ
バ操舵時とにおける屈曲路走行時の車両の横加速度の特
性を示すグラフである。

【図１７】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における効果を説明するための図であって、自動操舵
時とドライバ操舵時とにおける横加速度のピーク値と横
ジャークのピーク値との関係を示すグラフである。

【図１８】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における道路の基準線の認識の一例を説明するための
図であって、（ａ）は基準線の認識のために取り込まれ
た画像情報を示す図、（ｂ）は（ａ）に基づいて基準線
を正しく認識した場合の一例を示す図、（ｃ）は（ａ）
に基づいて基準線を正しく認識できなかった場合の一例
を示す図である。

【図１９】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における操舵アクチュエータの全体構成の一例を示す
模式図である。

【図２０】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における前方注視距離の他の設定例について説明する
ためのグラフであって、図１０に対応するグラフであ
る。

【図２１】本発明の一実施例としての車両用自動操舵装
置における偏角ゲインの設定について説明するための図
である。

【符号の説明】

１ 車両 ２ 操舵輪 ２Ａ 操舵アクチュエータ ３ 撮像手段としてのカメラ ３Ａ 車両中心 ４ 道路状況認識手段 ４Ａ 原画像 ４Ｂ 平面視画像 ４Ｃ 画像変換手段 ５ 制御手段としてのコントローラ ５Ａ 操舵角設定部 ５Ｂ 操舵開始距離設定部 ５Ｃ 操舵速度設定部 ５Ｄ 加算器 ６ 偏角算出手段 ７ 横偏差算出手段 ８ 道路中心 ９ 曲率状態推定手段 １０ 白線探索エリア １１ 水平線 １２ 道路基準線としての白線 １４ ガードレール １５，１５Ａ〜１５Ｄ 白線候補点 １６ 車速検出手段 ２０ ステアリングホイール １０３ 操舵力伝達系 １０４ パワーステアリング機構 １０４Ａ 油圧シリンダ １０６ モード切替バルブ装置 １０７ ＡＳＶ制御バルブ（自動操舵制御バルブ） １１０ オイルポンプ １１１ オイルタンク １１２ 分流弁 １１３ リリーフバルブ １１５ ＥＰＳバルブ １２２ 電動モータ １２０ ラック位置検出センサ

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 Ｂ６２Ｄ 111:00 113:00 117:00 137:00 (72)発明者 真保 俊也 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 (8)

【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、 該車両の前方の道路状況を認識する道路状況認識手段
   と、 該道路状況認識手段からの情報に基づいて、該車両の操
   舵角が所要の状態になるように、該操舵アクチュエータ
   の駆動を制御する制御手段とをそなえ、 該道路状況認識手段に、 該車両がカーブに進入しようとしているとこれを前もっ
   て検出するカーブ進入検出手段と、該前方の道路状況か
   ら、該カーブの曲率状態を推定する曲率状態推定手段と
   が設けられるとともに、 該制御手段が、 該車両が該カーブの開始点へ到達した時点で該車両の操
   舵角が該カーブの曲率状態に対応した状態になるよう
   に、該カーブ開始点よりも所要量手前で操舵操作を開始
   して、該開始点へ到達したときに該操舵操作が完了する
   ように、該操舵アクチュエータの駆動を制御するよう設
   定されて、 該制御手段に、 該操舵操作の開始タイミングを、該操舵操作時に該車両
   のドライバの乗心地が良好に保たれるように考慮して設
   定する操舵開始タイミング設定手段が設けられているこ
   とを特徴とする、車両用自動操舵装置。
2. 【請求項２】 該道路状況認識手段に、該車両前方の道
   路を撮像する撮像手段と、該撮像手段からの画像情報を
   処理する画像情報処理手段とが設けられ、 該画像情報処理手段に、該カーブ進入検出手段と該曲率
   状態推定手段とが設けられ、 該カーブ進入検出手段が、該撮像手段からの画像情報に
   基づいて、該車両がカーブに進入しようとしているとこ
   れを前もって検出するとともに、 該曲率状態推定手段が、該画像情報に基づいて、該カー
   ブの曲率状態を推定するように設定されていることを特
   徴とする、請求項１記載の車両用自動操舵装置。
3. 【請求項３】 該ドライバの乗心地に対応する量とし
   て、該車両に生じる横加速度の時間変化量である、横ジ
   ャーク、が用いられて、 該操舵開始タイミング設定手段が、該操舵操作時に該横
   ジャークが所定値を越えないように考慮して、該操舵操
   作の開始タイミングを設定することを特徴とする、請求
   項１又は２記載の車両用自動操舵装置。
4. 【請求項４】 該操舵開始タイミング設定手段が、 上記のカーブ進入時の操舵操作の開始タイミングを、該
   操舵操作を開始する地点から該カーブの開始点までの距
   離である、操舵開始距離、に基づいて設定することを特
   徴とする、請求項３記載の車両用自動操舵装置。
5. 【請求項５】 該車両の車速を検出する車速検出手段を
   そなえ、 該操舵開始タイミング設定手段が、 該操舵開始距離Ｄを、予め決定された操舵操作時間ΔＴ
   と該車速検出手段から得られる車速Ｖとから、式Ｄ＝Δ
   Ｔ・Ｖにより演算して設定することを特徴とする、請求
   項４記載の車両用自動操舵装置。
6. 【請求項６】 該車両の車速を検出する車速検出手段を
   そなえ、 該操舵操作時間ΔＴが、予め設定された許容ジャーク量
   Ｊと、該曲率状態推定手段及び該車速検出手段から得ら
   れるカーブの曲率半径Ｒ及び車速Ｖとから、式ΔＴ＝Ｖ
   ² ／（Ｒ・Ｊ）を用いて求められることを特徴とする、
   請求項５記載の車両用自動操舵装置。
7. 【請求項７】 該カーブ進入検出手段が、 該画像情報から得られる路面情報のうちの該車両から該
   操舵開始距離Ｄだけ前方の地点の情報で、該カーブを検
   出するとともに、 該制御手段が、 該カーブ進入検出手段によるカーブの検出時に、該操舵
   操作を開始するように設定されていることを特徴とす
   る、請求項１〜６のいずれかに記載の車両用自動操舵装
   置。
8. 【請求項８】 該画像情報処理手段が、該画像情報に基
   づいて、該車両前方の道路方向に対する該車両の偏角を
   算出する偏角算出手段をそなえ、 該カーブ進入検出手段が、該偏角算出手段における偏角
   情報に基づいて、該カーブ進入を検出するとともに、 該曲率状態推定手段が、該偏角算出手段からの偏角情報
   に基づいて、該曲率状態を推定するように構成されてい
   ることを特徴とする、請求項７記載の車両用自動操舵装
   置。