WO2018088109A1 - 中立点検出装置、及び操舵制御システム - Google Patents

中立点検出装置、及び操舵制御システム Download PDF

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巧 植松
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株式会社デンソー
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    • B62D6/02—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to vehicle speed

Definitions

  • the present disclosure relates to a neutral point detection device applied to a steering control system.
  • lane departure suppression control for detecting a lane marking drawn on a road and controlling a steering device so that the vehicle does not depart from the lane has been performed.
  • the steering angle of the steering device is detected by a steering angle sensor, and feedback control is performed so that the steering angle becomes a target value.
  • the main object of the present disclosure is to provide a neutral point detection device capable of accurately detecting the neutral point of the steering angle sensor.
  • the present disclosure is a neutral point detection device that is mounted on a vehicle and is applied to a steering control system that acquires a steering angle of a steering device of the vehicle as a detection value by a steering angle sensor and controls the steering device based on the detection value.
  • a straight line determining unit that determines whether the road on which the vehicle travels is a straight line
  • a straight line determining unit that determines whether the vehicle is traveling straight along the road
  • detection values of the steering angle sensor When the steering angle acquisition unit to acquire and the straight line determination unit determine that the road is a straight line, and the straight travel determination unit determines that the vehicle is traveling straight along the road, the steering A detection unit that detects a neutral point of the steering angle sensor based on the detection value acquired by the angle acquisition unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a steering control system.
  • FIG. 2 is a diagram showing a case where a vehicle travels along a straight section of a road along the road.
  • FIG. 3 shows the detected values of the steering angle sensor in the case of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the vehicle travels along a curved section of a road along the road.
  • FIG. 5 shows the detected value of the steering angle sensor in the case of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a case where the road is a straight line and the vehicle is traveling along the road.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a case where the road is a straight line and the vehicle is not traveling along the road.
  • FIG. 8 is a diagram showing a case where the road is a curve and the vehicle is traveling along the road.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a case where the road is a curve and the vehicle is not traveling along the road.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating processing executed by the neutral point detection device.
  • a steering control system having a neutral point detection device is mounted on a vehicle and controls the steering device of the vehicle.
  • the steering control system includes a neutral point detection device 10, various sensor devices 21 to 23, and a steering control device 30.
  • a steering angle sensor 21, an imaging device 22, and a vehicle speed sensor 23 are provided.
  • the steering angle sensor 21 is attached to the rotation shaft of a steering wheel provided in the vehicle interior, and detects the rotation angle from the neutral point ⁇ 0 of the rotation shaft as the steering angle ⁇ .
  • the imaging device 22 is a CCD camera, a CMOS image sensor, a near infrared camera, or the like.
  • the imaging device 22 captures the surrounding environment including the traveling road of the own vehicle, and generates image data representing the captured image.
  • the imaging device 22 is attached to a predetermined height in the center of the vehicle width direction of the vehicle, and images an area that extends in a predetermined imaging angle range toward the front of the vehicle from an overhead viewpoint.
  • the vehicle speed sensor 23 is provided on a rotating shaft that transmits power to the wheels of the vehicle, and calculates a vehicle speed V that is the speed of the vehicle based on the rotating speed of the rotating shaft.
  • the steering control device 30 controls the steering device using the detected value of the steering angle sensor 21. Specifically, the target value of the front wheel angle of the vehicle is input to the steering control device 30, and the difference from the current front wheel angle is calculated.
  • the target value is an angle necessary for the vehicle to travel along the road, and is a value obtained by using the vehicle speed V acquired from the vehicle speed sensor 23 and the curvature C as variables.
  • the current angle of the front wheel can be obtained by dividing the steering angle ⁇ by the overwall gear ratio.
  • the difference between the target value of the front wheel angle and the current front wheel angle is calculated as an error amount, and a feedback control amount used for controlling the steering device is calculated based on the error amount.
  • the feedback control amount is a value that increases as the absolute value of the error amount increases, and control is performed to rotate the steering device in a direction in which the error amount approaches zero.
  • the steering control device 30 controls the steering device, if there is a deviation between the steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor 21 and the actual steering angle, the feedback control may be performed.
  • the difference between the target value of the front wheel angle and the current front wheel angle may not converge. Therefore, when feedback control is performed, an allowable error is set in advance as a value that can sufficiently converge the difference between the target value of the front wheel angle and the current front wheel angle.
  • This allowable error is defined as 3 ° in the value of the steering angle ⁇ , for example. Further, this allowable error may be defined not with respect to the value of the steering angle ⁇ but with respect to the front wheel angle.
  • the steering control device 30 controls the steering device, if there is a shift in the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21, the steering device is controlled so that the vehicle travels along the travel lane line. However, it may be difficult.
  • a pair of travel lane markings 51 and 52 drawn on a road are straight lines, and the vehicle 40 is traveling along a road partitioned by the travel lane markings 51 and 52. Will be described.
  • the steering angle ⁇ is detected as 0 ° as shown in FIG.
  • the steering angle ⁇ is detected as 20 ° as shown in FIG.
  • the device is operated according to the curvature C of the road and the vehicle speed V.
  • the steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor 21 is as shown in FIG. 5A when there is no deviation in the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21, that is, when the neutral point ⁇ 0 is 0 °.
  • the steering angle ⁇ is detected as 45 °.
  • the steering angle ⁇ is detected as 65 °.
  • the detected value of the steering angle sensor 21 may be larger or smaller than the actual steering angle ⁇ . If the detected value of the steering angle sensor 21 is larger than the actual steering angle ⁇ , it is difficult to reach the necessary steering angle ⁇ for controlling the operating device. On the other hand, if the detected value of the steering angle sensor 21 is smaller than the actual steering angle ⁇ , the steering angle ⁇ may be larger than the necessary steering angle ⁇ in controlling the steering device.
  • the neutral point detection device 10 included in the steering control system detects the neutral point ⁇ 0, and the steering control device 30 performs control using the value of the neutral point ⁇ 0.
  • the neutral point detection device 10 includes a straight line determination unit 11 and a straight travel determination unit 12.
  • the straight line determination unit 11 determines whether or not the road on which the vehicle travels is a straight line. Specifically, based on the luminance change rate in the horizontal direction of the image acquired from the imaging device 22, edge points that are candidates for lane markings are extracted from the image data. A Hough transform is performed on the extracted edge points, and the feature points are connected to recognize the shape of the lane line, which is used as lane line information. Then, when a pair of lane markings is recognized, a radius of curvature R of an arc that approximates the shape of the lane marking is obtained based on the recognized lane marking information. Then, the curvature C is calculated by taking the reciprocal of the curvature radius. At this time, in obtaining the curvature C, the curvature C may be obtained for each of the pair of lane markings, and the average value thereof may be set as the curvature C of the road.
  • the curvature threshold Cth is set to a value at which the steering angle ⁇ is smaller than the allowable error when the vehicle travels on a road where the curvature C is the curvature threshold Cth.
  • the straight line determination unit 11 determines that the condition for detecting the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21 is satisfied when the curvature C is smaller than the curvature threshold Cth.
  • the straight traveling determination unit 12 determines whether or not the vehicle 40 is traveling straight along the road. First, in order to calculate the angle ⁇ between the traveling direction 41 of the vehicle 40 and the travel lane lines 51, 52, the angle between the center line in the left-right direction and the travel lane lines 51, 52 in the image acquired from the imaging device 22 is calculated. calculate. Subsequently, the angle is converted into an angle ⁇ formed by the traveling direction 41 of the vehicle 40 and the travel lane markings 51 and 52. Then, the vehicle speed V acquired from the vehicle speed sensor 23 is multiplied by the sine of the angle ⁇ to calculate a lateral speed Vy that is a speed in a direction orthogonal to the road. The vertical speed Vx, which is the speed in the direction along the road, is obtained by multiplying the vehicle speed V by the cosine of the angle ⁇ .
  • the straight traveling determination unit 12 compares the lateral speed Vy calculated in this way with the speed threshold value Vyth.
  • the speed threshold value Vyth is a value determined based on the lateral speed Vy at which the angle ⁇ formed by the traveling direction 41 of the vehicle 40 and the travel lane markings 51 and 52 is smaller than the allowable error. That is, as the value of the vehicle speed V acquired from the vehicle speed sensor 23 increases, the value of the speed threshold value Vyth also increases.
  • the straight traveling determination unit 12 determines that the condition for detecting the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21 is satisfied when the lateral speed Vy is smaller than the speed threshold value Vyth.
  • FIG. 6 shows a case where the straight line determining unit 11 determines that the road is a straight line, and the straight traveling determining unit 12 determines that the vehicle 40 is traveling straight along the road.
  • the steering device since the steering device is operated so as to keep the vehicle 40 along the road, it can be said that this is a preferable scene for detecting the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21.
  • the vertical speed Vx is approximately equal to the vehicle speed V
  • the lateral speed Vy takes a value close to zero. That is, the lateral speed Vy becomes smaller than the speed threshold value Vyth, and the straight traveling determination unit 12 determines that the vehicle 40 is traveling straight along the road. It is determined that the condition for detecting the neutral point ⁇ 0 is satisfied.
  • FIG. 7 shows a case where the straight line determination unit 11 determines that the road is a straight line, and the straight travel determination unit 12 determines that the vehicle 40 does not travel straight along the road.
  • the scene where the vehicle 40 travels along the road as shown in FIG. 7 is traveling with the operation of the steering device, for example, in the middle of a lane change or across the road. There are many cases. That is, there is a high possibility that an undesirable operation is performed in detecting the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21.
  • the vertical speed Vx decreases as the angle ⁇ between the vehicle 40 and the travel marking line 52 decreases, and the lateral speed Vy decreases with the vehicle 40. The larger the angle ⁇ with the travel marking line 52, the larger the angle.
  • the straight traveling determination unit 12 determines that the vehicle 40 is not traveling straight along the road.
  • FIG. 8 shows a case where the straight line determining unit 11 determines that the road is not a straight line, and the straight traveling determining unit 12 determines that the vehicle 40 is traveling straight along the road.
  • the road is not a straight line
  • the lane markings 51 and 52 drawn on the road are captured from an overhead viewpoint, so it is difficult to calculate the curvature C with high accuracy, and the road curvature C is not constant. There is also. That is, there may be a difference between the calculated curvature C and the actual curvature C.
  • FIG. 9 shows a case where the straight line determination unit 11 determines that the road is a curve, and the straight travel determination unit 12 determines that the vehicle 40 does not travel straight along the road.
  • the vehicle 40 is in the middle of changing lanes or crosses the road.
  • the steering angle acquisition unit 13 acquires the steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor 21 every predetermined time, and transmits the acquired steering angle ⁇ to the neutral point detection unit 14.
  • the neutral point detection unit 14 is acquired from the steering angle acquisition unit 13 when the straight line determination unit 11 determines that the road is a straight line and the straight traveling determination unit 12 determines that the vehicle 40 is traveling along the road. Based on the steering angle ⁇ , the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21 is obtained. In obtaining the neutral point ⁇ 0, the value of the detected steering angle ⁇ may be temporarily stored for a predetermined period, and the average value of the detected steering angle ⁇ may be set as the neutral point ⁇ 0.
  • the instantaneous value of the steering angle ⁇ may be the neutral point ⁇ 0. Then, the detected value of the neutral point ⁇ 0 is stored in a storage device (not shown), and the value of the neutral point ⁇ 0 is transmitted to the steering angle correction unit 15.
  • the steering angle correction unit 15 acquires the value of the steering angle ⁇ from the steering angle acquisition unit 13 and acquires the value of the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21 from the neutral point detection unit 14. Then, a correction value for the steering angle ⁇ is obtained by subtracting the neutral point ⁇ 0 from the steering angle ⁇ . The obtained correction value is input to the steering control device 30, and the steering control device 30 performs feedback control of the steering device using the correction value.
  • steering angle correction unit 15 may be provided in the steering control device 30 instead of being provided in the neutral point detection device 10.
  • a road image is acquired from the imaging device 22 in step S101, and a vehicle speed V is acquired from the vehicle speed sensor 23 in step S102.
  • the curvature C of the road is calculated based on the acquired road image.
  • the lateral speed Vy of the vehicle 40 is calculated. Specifically, the lateral speed Vy is calculated by multiplying the vehicle speed V by the sine of the angle ⁇ formed by the traveling direction 41 of the vehicle 40 and the travel lane markings 51 and 52.
  • step S105 it is determined whether or not the curvature C is smaller than the curvature threshold Cth. If an affirmative determination is made in step S105, that is, if the curvature C is smaller than the curvature threshold Cth, the process proceeds to step S106. In step S106, it is determined whether or not the lateral speed Vy is smaller than the speed threshold value Vyth. If an affirmative determination is made in step S106, that is, if the lateral speed Vy is smaller than the speed threshold value Vyth, the process proceeds to step S107. In step S107, the counter value t is added.
  • step S108 it is determined whether or not the counter value t has reached the maximum value tmax. If a negative determination is made in step S108, that is, if the counter value t has not reached the maximum value tmax, the series of processing ends as it is. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S108, that is, if the counter value t reaches the maximum value tmax, the process proceeds to step S109.
  • step S109 the value of the steering angle ⁇ detected by the steering angle sensor 21 is stored in the storage device as the neutral point ⁇ 0.
  • the value of the detected steering angle ⁇ is temporarily stored for a predetermined period, for example, a period from when the counter value t starts to count until the counter value t reaches the maximum value tmax.
  • the average value of the detected steering angle ⁇ may be set as the neutral point ⁇ 0.
  • step S110 the counter value t is reset, and a series of processing ends.
  • step S105 if a negative determination is made in step S105 and a negative determination is made in step S106, the process proceeds to step S110, the counter value t is reset, and the series of processing ends.
  • step S105 and step S106 the process may not proceed immediately to step S110, but may proceed to step S110 if the negative determination continues for a predetermined period.
  • the neutral point detection device 10 has the following effects.
  • the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21 is determined when the road is a straight line, it is possible to accurately determine whether or not the vehicle 40 is traveling straight along the road. it can. Further, when the vehicle 40 is traveling straight along the road, the neutral angle ⁇ 0 of the steering angle sensor 21 is determined. Therefore, when the vehicle 40 is traveling without a steering operation, the steering angle sensor 21 is driven. The neutral point ⁇ 0 can be determined. Therefore, the neutral point ⁇ 0 of the steering angle sensor 21 can be obtained with higher accuracy.
  • the curvature threshold Cth a value is used in which the steering angle ⁇ is smaller than an allowable error when the vehicle travels on a road having the curvature C being the curvature threshold Cth. Therefore, the curvature C is smaller than the curvature threshold Cth and Even if the neutral point ⁇ 0 of the steering angle ⁇ is determined based on a road where the curvature C is not zero, the neutral point ⁇ 0 can be made smaller than the allowable error.
  • the speed threshold Vyth a value where the angle ⁇ between the traveling direction 41 of the vehicle 40 and the road is smaller than the allowable error is used, so that the lateral speed Vy is smaller than the speed threshold Vyth and the lateral speed Vy is zero. Even if the neutral point ⁇ 0 is determined when there is no steering angle ⁇ , the neutral point ⁇ 0 can be made smaller than the allowable error.
  • ⁇ Modification> it is assumed that it is determined whether the road is a straight line by detecting the pair of lane markings 51 and 52. In this regard, it may be determined whether a road is a straight line by detecting one traveling lane marking. In this case, if the vehicle 40 is too far from the travel lane line, it is difficult to determine whether the vehicle 40 is traveling along the travel lane line. Therefore, when the lateral distance between the vehicle 40 and the travel lane line is within a predetermined distance, it is determined whether the travel lane line is a straight line, and whether the vehicle 40 is traveling straight along the travel lane line. May be determined.
  • the road curvature C is obtained by detecting the pair of lane markings 51 and 52.
  • structures such as guardrails provided on the side of the road, steps between the road and shoulders, sidewalks, etc. are detected, and whether the end of the structure or steps on the vehicle 40 side forms a straight line. It may be determined.
  • a structure or a step may be detected with a radar device or the like.
  • the road curvature C is obtained by detecting the pair of lane markings 51 and 52. In this regard, it may be determined whether the road is a straight line using the curvature C of the road included in the map data stored in the navigation device or the like included in the vehicle 40.
  • the determination as to whether or not the vehicle 40 is traveling straight along the road may be performed using the position information of the vehicle 40 acquired by a GPS signal or the like and the map data stored in the navigation device or the like.
  • the straight line determination unit 11 determines whether the road is a straight line based on the curvature C. In this regard, it may be determined whether the road is a straight line based on the curvature radius R that is the reciprocal of the curvature C. In this case, when the curvature radius R is larger than the curvature radius threshold Rth, it may be determined that the road is a straight line.
  • the curvature radius threshold value Rth is a value determined based on an allowable error in the steering control, similarly to the curvature C.

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Abstract

中立点検出装置（１０）は、車両に搭載され、前記車両の操舵装置の操舵角を操舵角センサ（２１）により検出値として取得し、その検出値により前記操舵装置を制御する操舵制御システムに適用される。前記中立点検出装置は、前記車両が走行する道路が直線であるかを判定する直線判定部（１１）と、前記車両が前記道路に沿って直進しているかを判定する直進判定部（１２）と、前記操舵角センサの検出値を取得する操舵角取得部（１３）と、前記直線判定部が前記道路が直線であると判定し、且つ、前記直進判定部が前記車両が前記道路に沿って直進していると判定した場合に、前記操舵角取得部が取得した前記検出値に基づいて、前記操舵角センサの中立点を検出する検出部（１４）と、を備える。

Description

中立点検出装置、及び操舵制御システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１６年１１月９日に出願された日本出願番号２０１６－２１８６５７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、操舵制御システムに適用される中立点検出装置に関する。
　従来、道路に描かれた走行区画線を検知し、車両が車線から逸脱しないように操舵装置を制御する車線逸脱抑制制御が行われている。この制御では、車両が道路の曲率に沿うように制御すべく、操舵装置の操舵角を操舵角センサで検出し、操舵角が目標値となるようにフィードバック制御を行っている。
　このようにフィードバック制御を行ううえで、操舵角センサの中立点がずれている場合、すなわち、操舵角センサの検出値が実際の操舵角とずれている場合、道路の曲率に対して過剰な操舵角となるように制御を行ったり、道路の曲率に対して過小な操舵角となったりするおそれがある。
　このような課題を解決するものとして、特許文献１に記載の中立点学習装置がある。特許文献１に記載の中立点学習装置では、ヨーレートセンサの検出値が車両が直進していることを示している場合に、操舵角センサの検出値を操舵角センサの中立点としている。
特許第３２０６５３２号
　特許文献１に記載の中立点学習装置では、車線変更時等、操舵操作を繰り返し行うような場合において、実際には操舵操作が行われているにもかかわらず、ヨーレートセンサの検出値が一時的に直進状態を表すことがある。したがって、操舵角センサの中立点の検出精度は低下する。また、ヨーレートセンサの検出値は、車両の加減速状態や、路面状況等に応じて変化するものであるため、ヨーレートセンサの検出値が直進状態を示していたとしても、車両が実際に直進しているとは限らない。すなわち、操舵角センサの中立点を判定するうえで、誤差が生ずるおそれがある。
　本開示は、その主たる目的は、操舵角センサの中立点を精度よく検出可能な中立点検出装置を提供することにある。
　本開示は、車両に搭載され、前記車両の操舵装置の操舵角を操舵角センサにより検出値として取得し、その検出値により前記操舵装置を制御する操舵制御システムに適用される中立点検出装置であって、前記車両が走行する道路が直線であるかを判定する直線判定部と、前記車両が前記道路に沿って直進しているかを判定する直進判定部と、前記操舵角センサの検出値を取得する操舵角取得部と、前記直線判定部が前記道路が直線であると判定し、且つ、前記直進判定部が前記車両が前記道路に沿って直進していると判定した場合に、前記操舵角取得部が取得した前記検出値に基づいて、前記操舵角センサの中立点を検出する検出部と、を備える。
　車両が走行する道路が直線であったとしても、車両が道路に沿って直進していない場合には、車線変更の途中であったり、道路を横切ったりするような、操舵操作を伴う運転がなされている場合が多く、操舵角センサの中立点を求めるうえで、操舵角センサの検出値が安定しない。また、道路が曲線である場合には、道路の曲率を精度よく求めることが困難であり、且つ、道路と車両との相対角度の検知精度が低くなるために、車両が道路に沿って走行しているか否かの判定が困難である。この点、上記構成では、道路が直線である場合に操舵角センサの中立点の判定を行うため、車両が道路に沿って直進しているか否かの判定を精度よく行うことができる。そして、車両がその道路に沿って直進している場合に操舵角センサの中立点の判定を行うため、車両が操舵操作を伴わない走行を行っている場合に、操舵角センサの中立点の判定を行うことができる。したがって、操舵角センサの中立点をより精度よく求めることができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、操舵制御システムの構成を示す図であり、 図２は、車両が道路の直線区間を道路に沿って走行する場合を示す図であり、 図３は、図２の場合の操舵角センサの検出値を示しており、（ａ）は誤差が無い場合であり、（ｂ）は誤差がある場合であり、 図４は、車両が道路の曲線区間を道路に沿って走行する場合を示す図であり、 図５は、図４の場合の操舵角センサの検出値を示しており、（ａ）は誤差が無い場合であり、（ｂ）は誤差がある場合であり、 図６は、道路が直線であり、且つ、車両が道路に沿って走行している場合を示す図であり、 図７は、道路が直線であり、且つ、車両が道路に沿って走行していない場合を示す図であり、 図８は、道路が曲線であり、且つ、車両が道路に沿って走行している場合を示す図であり、 図９は、道路が曲線であり、且つ、車両が道路に沿って走行していない場合を示す図であり、 図１０は、中立点検出装置が実行する処理を示すフローチャートである。
　＜実施形態＞
　本実施形態に係る中立点検出装置を有する操舵制御システムは、車両に搭載され、車両の操舵装置を制御する。
　図１に示すように、操舵制御システムは、中立点検出装置１０、各種センサ装置２１～２３、操舵制御装置３０を含んで構成されている。各種センサ装置としては、操舵角センサ２１、撮像装置２２、及び車速センサ２３を備えている。
　操舵角センサ２１は、車両の室内に設けられたステアリングホイールの回転軸に取り付けられており、その回転軸の中立点θ０からの回転角を操舵角θとして検出する。
　撮像装置２２は、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳイメージセンサ、近赤外線カメラ等である。撮像装置２２は、自車の走行道路を含む周辺環境を撮影し、その撮影された画像を表す画像データを生成する。この撮像装置２２は、車両の車幅方向中央の所定高さに取り付けられており、車両前方へ向けて所定の撮影角度範囲で広がる領域を俯瞰視点から撮影する。
　車速センサ２３は、車両の車輪に動力を伝達する回転軸に設けられており、その回転軸の回転速度に基づいて、車両の速度である車速Ｖを算出する。
　操舵制御装置３０は、操舵角センサ２１の検出値を用いて、操舵装置を制御する。具体的には、操舵制御装置３０には、車両の前輪の角度の目標値が入力され、現在の前輪の角度との差が算出される。目標値は、車両が道路に沿って走行するうえで必要な角度であり、車速センサ２３から取得する車速Ｖと、曲率Ｃとを変数として求まる値である。現在の前輪の角度は、操舵角θをオーバーウォールギア比により除算することで求まる。
　前輪の角度の目標値と現在の前輪の角度との差は、誤差量として算出され、この誤差量により、操舵装置を制御するうえで用いるフィードバック制御量を算出する。このフィードバック制御量は、誤差量の絶対値が大きくなるほど大きくなる値であり、誤差量をゼロに近づける方向へと操舵装置を回転させる制御が行われる。
　なお、操舵制御装置３０により操舵装置を制御するうえで、操舵角センサ２１により検出される操舵角θと、実際の操舵角との間にずれが生じていれば、フィードバック制御を行ったとしても、前輪の角度の目標値と現在の前輪の角度との差が収束しない場合がある。そのため、フィードバック制御を行った場合、前輪の角度の目標値と現在の前輪の角度との差を十分に収束させることが可能な値として、許容誤差が予め定められている。この許容誤差は、例えば、操舵角θの値において３°として規定されている。また、この許容誤差は、操舵角θの値に対してではなく、前輪角に対して規定されていてもよい。
　このように操舵制御装置３０が操舵装置を制御するうえで、操舵角センサ２１の中立点θ０にずれが生じていれば、車両が走行区画線に沿って走行するように操舵装置を制御することが、困難となる場合が生ずる。
　まず、図２に示すように、道路に描かれた一対の走行区画線５１，５２が直線であり、車両４０がその走行区画線５１，５２により区画される道路に沿って走行している場合について説明する。操舵角センサ２１の中立点θ０にずれが生じていない場合、すなわち中立点θ０が０°である場合には、図３（ａ）に示すように、操舵角θは０°として検出される。一方、操舵角センサ２１の中立点θ０にずれが生じている場合、例えば中立点θ０が２０度である場合には、図３（ｂ）に示すように、操舵角θは２０°として検出される。
　図４に示すように、道路に描かれた一対の走行区画線５１，５２が曲線であり、車両４０がその走行区画線５１，５２により区画される道路に沿って走行していれば、操舵装置は道路の曲率Ｃと車速Ｖとに応じて操作される。操舵角センサ２１が検出する操舵角θは、操舵角センサ２１の中立点θ０にずれが生じていない場合、すなわち中立点θ０が０°である場合には、図５（ａ）に示すように、操舵角θは４５°として検出される。一方、操舵角センサ２１の中立点θ０にずれが生じている場合、例えば中立点θ０が２０度である場合には、図５（ｂ）に示すように、操舵角θは６５°として検出される。
　以上説明したように、中立点θ０がずれている場合には、操舵角センサ２１の検出値が実際の操舵角θよりも大きくなる場合もあれば、小さくなる場合もある。操舵角センサ２１の検出値が実際の操舵角θよりも大きくなれば、操作装置の制御を行ううえで、必要な操舵角θに到達しづらくなる。一方、操舵角センサ２１の検出値が実際の操舵角θよりも小さくなれば、操舵装置の制御を行ううえで、必要な操舵角θよりも大きな操舵角θとなるおそれがある。
　そこで、本実施形態に係る操舵制御システムが備える中立点検出装置１０は、中立点θ０を検出し、操舵制御装置３０は、その中立点θ０の値を用いて制御を行う。図１の説明に戻り、中立点検出装置１０は、直線判定部１１及び直進判定部１２を備えている。
　直線判定部１１は、車両が走行する道路が直線であるか否かを判定する。具体的には、撮像装置２２から取得した画像の水平方向における輝度変化率等に基づいて、画像データから区画線の候補とするエッジ点を抽出する。その抽出したエッジ点に対してハフ変換を行い、特徴点を繋げることにより区画線の形状を認識し、これを区画線情報とする。そして、一対の区画線を認識した場合に、認識された区画線情報に基づいて区画線の形状に近似する円弧の曲率半径Ｒを求める。そして、その曲率半径の逆数をとり、曲率Ｃを算出する。この際に、曲率Ｃを求めるうえで、一対の区画線のそれぞれについて曲率Ｃを求め、その平均値を道路の曲率Ｃとすればよい。
　このようにして曲率Ｃが算出されれば、曲率Ｃが曲率閾値Ｃｔｈよりも小さいか否かを判定する。この曲率閾値Ｃｔｈは、曲率Ｃが曲率閾値Ｃｔｈである道路を車両が走行した場合に、操舵角θが許容誤差よりも小さくなる値としている。直線判定部１１は、曲率Ｃが曲率閾値Ｃｔｈよりも小さい場合に、操舵角センサ２１の中立点θ０を検出する条件を満たすと判定する。
　直進判定部１２は、車両４０が道路に沿って直進しているか否かを判定する。まず、車両４０の進行方向４１と走行区画線５１，５２とのなす角度φを算出すべく、撮像装置２２から取得した画像における、左右方向の中心線と走行区画線５１，５２との角度を算出する。続いて、その角度を、車両４０の進行方向４１と走行区画線５１，５２とのなす角度φに換算する。そして、車速センサ２３から取得した車速Ｖに角度φの正弦を乗算し、道路に対して直交する方向への速度である横速度Ｖｙを算出する。なお、道路に沿った方向への速度である縦速度Ｖｘは、車速Ｖに角度φの余弦を乗算することにより求められる。
　直進判定部１２は、このようにして算出した横速度Ｖｙと、速度閾値Ｖｙｔｈとを比較する。この速度閾値Ｖｙｔｈは、車両４０の進行方向４１と走行区画線５１，５２とのなす角度φが許容誤差よりも小さくなる横速度Ｖｙに基づいて定められる値である。すなわち、車速センサ２３から取得した車速Ｖの値が大きくなるほど、速度閾値Ｖｙｔｈの値も大きくなる。直進判定部１２は、横速度Ｖｙが速度閾値Ｖｙｔｈよりも小さい場合に、操舵角センサ２１の中立点θ０を検出する条件を満たすと判定する。
　図６は、直線判定部１１が道路が直線であると判定し、直進判定部１２が車両４０が道路に沿って直進していると判定する場合を示している。この場合には、車両４０を道路に沿わせるようにすべく操舵装置が作動させられるため、操舵角センサ２１の中立点θ０を検出するうえで好ましい場面であるといえる。図６に示すように、車両４０が道路に沿って走行していれば、縦速度Ｖｘは車速Ｖと概ね等しくなり、横速度Ｖｙはゼロに近い値をとる。すなわち、横速度Ｖｙは速度閾値Ｖｙｔｈよりも小さくなり、直進判定部１２は、車両４０が道路に沿って直進していると判定する。中立点φ０を検出する条件を満たすと判定する。
　図７は、直線判定部１１が道路が直線であると判定し、直進判定部１２が車両４０が道路に沿って直進していないと判定する場合を示している。図７に示すような、車両４０が道路に沿わずに走行する場面とは、例えば、車線変更の途中であったり、道路を横切ったりするような、操舵装置の操作を伴う走行を行っている場合が多い。すなわち、操舵角センサ２１の中立点θ０を検出するうえで、好ましくない操作が行われている可能性が高い。図７に示すように、車両４０が道路に沿って走行していなければ、縦速度Ｖｘは、車両４０と走行区画線５２との角度φが小さくなるほど小さくなり、横速度Ｖｙは、車両４０と走行区画線５２との角度φが大きくなるほど大きくなる。横速度Ｖｙが速度閾値Ｖｙｔｈよりも小さければ、直進判定部１２は、車両４０が道路に沿って直進していないと判定する。
　図８は、直線判定部１１が道路が直線でないと判定し、直進判定部１２が車両４０が道路に沿って直進していると判定する場合を示している。道路が直線でない場合、道路に描かれた走行区画線５１，５２は俯瞰視点から撮像されるため、曲率Ｃの算出を精度よく行うことは困難であり、また、道路の曲率Ｃが一定でない場合もある。すなわち、算出した曲率Ｃと実際の曲率Ｃとに差が生ずる可能性がある。加えて、操舵角センサ２１の中立点θ０を求めるうえで、車両４０が道路に沿って走行しているか否かを判定する必要があるが、道路が曲線である場合には、車両４０と走行区画線５１，５２との角度φを精度よく求めることが困難である。したがって、道路の曲率Ｃが曲率閾値Ｃｔｈよりも大きい場合には、操舵角センサ２１の中立点θ０を検出する条件を満たさないと判定する。
　図９は、直線判定部１１が道路が曲線であると判定し、直進判定部１２が車両４０が道路に沿って直進していないと判定する場合を示している。この場合には、車両４０は車線変更の途中であったり、道路を横切ったりしている。また、道路の曲率Ｃを精度よく求めることが困難であり、車両４０と走行区画線５１，５２との角度φの精度も低下する。したがって、操舵角センサ２１の中立点θ０を検出する条件を満たさないと判定する。
　図１の説明に戻り、操舵角取得部１３は、操舵角センサ２１の検出値である操舵角θを所定時間ごとに取得し、取得した操舵角θを中立点検出部１４へ送信する。中立点検出部１４は、直線判定部１１が道路が直線であると判定し、直進判定部１２が車両４０が道路に沿って走行していると判定した場合、操舵角取得部１３から取得した操舵角θに基づいて、操舵角センサ２１の中立点θ０を求める。この中立点θ０を求めるうえで、所定期間において、検出された操舵角θの値を一時的に記憶しておき、検出された操舵角θの値の平均値を中立点θ０としてもよいし、操舵角θの瞬時値を中立点θ０としてもよい。そして、検出した中立点θ０の値を図示しない記憶装置に記憶させ、中立点θ０の値を操舵角補正部１５へ送信する。
　操舵角補正部１５では、操舵角取得部１３から操舵角θの値を取得するとともに、中立点検出部１４から操舵角センサ２１の中立点θ０の値を取得する。そして、操舵角θから中立点θ０を減算することで、操舵角θの補正値を得る。得られた補正値は操舵制御装置３０へ入力され、操舵制御装置３０は、その補正値を用いて操舵装置のフィードバック制御を行う。
　なお、操舵角補正部１５を中立点検出装置１０に設ける代わりに、操舵制御装置３０に設けるものとしてもよい。
　以上説明した中立点検出装置１０で実行される一連の処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０のフローチャートに係る処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
　まず、ステップＳ１０１にて撮像装置２２から道路画像を取得し、ステップＳ１０２にて車速センサ２３から車速Ｖを取得する。続くステップＳ１０３では、取得した道路画像に基づいて道路の曲率Ｃを算出する。ステップＳ１０４では、車両４０の横速度Ｖｙを算出する。具体的には、車速Ｖに、車両４０の進行方向４１と走行区画線５１，５２とのなす角度φの正弦を乗算することで、横速度Ｖｙを算出する。
　曲率Ｃ及び横速度Ｖｙが求まれば、ステップＳ１０５へ進み、曲率Ｃが曲率閾値Ｃｔｈよりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１０５で肯定判定した場合、すなわち、曲率Ｃが曲率閾値Ｃｔｈよりも小さい場合には、ステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、横速度Ｖｙが速度閾値Ｖｙｔｈよりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１０６で肯定判定した場合、すなわち、横速度Ｖｙが速度閾値Ｖｙｔｈよりも小さい場合には、ステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７では、カウンタ値ｔに加算を行い、続くステップＳ１０８では、カウンタ値ｔが最大値ｔｍａｘに到達したか否かを判定する。ステップＳ１０８において否定判定した場合、すなわち、カウンタ値ｔが最大値ｔｍａｘに到達していない場合、そのまま一連の処理を終了する。一方、ステップＳ１０８にて肯定判定した場合、すなわち、カウンタ値ｔが最大値ｔｍａｘに到達した場合、ステップＳ１０９へ進む。
　ステップＳ１０９では、操舵角センサ２１により検出されている操舵角θの値を中立点θ０として記憶装置に記憶させる。この、ステップＳ１０９の処理では、所定期間、例えばカウンタ値ｔのカウント開始からカウンタ値ｔが最大値ｔｍａｘに到達するまでの期間において、検出された操舵角θの値を一時的に記憶しておき、検出された操舵角θの値の平均値を中立点θ０としてもよい。そして、ステップＳ１１０へ進み、カウンタ値ｔをリセットし、一連の処理を終了する。
　また、ステップＳ１０５にて否定判定した場合、及び、ステップＳ１０６にて否定判定した場合にも、ステップＳ１１０へ進み、カウンタ値ｔをリセットし、一連の処理を終了する。
　一方、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６にて否定判定した場合に、ただちにステップＳ１１０へは進まず、所定周期に亘って否定判定が継続した場合に、ステップＳ１１０へ進むものとしてもよい。
　上記構成により、本実施形態に係る中立点検出装置１０は、以下の効果を奏する。
　・車両４０が走行する道路が直線であったとしても、車両４０が道路に沿って直進していない場合には、車線変更の途中であったり、道路を横切ったりするような、操舵操作を伴う運転がなされている場合が多く、操舵角センサ２１の中立点θ０を求めるうえで、操舵角センサ２１の検出値が安定しない。また、道路が曲線である場合には、道路の曲率Ｃを精度よく求めることが困難であり、且つ、道路と車両４０との相対角度の検知精度が低くなるために、車両４０が道路に沿って走行しているか否かの判定が困難である。この点、本実施形態では、道路が直線である場合に操舵角センサ２１の中立点θ０の判定を行うため、車両４０が道路に沿って直進しているか否かの判定を精度よく行うことができる。そして、車両４０がその道路に沿って直進している場合に操舵角センサ２１の中立点θ０の判定を行うため、車両４０が操舵操作を伴わない走行を行っている場合に、操舵角センサ２１の中立点θ０の判定を行うことができる。したがって、操舵角センサ２１の中立点θ０をより精度よく求めることができる。
　・曲率閾値Ｃｔｈとして、曲率Ｃが曲率閾値Ｃｔｈである道路を前記車両が走行した場合に操舵角θが許容誤差よりも小さくなる値を用いているため、曲率閾値Ｃｔｈよりも曲率Ｃが小さく且つ曲率Ｃがゼロではない道路に基づいて操舵角θの中立点θ０の判定を行ったとしても、中立点θ０を許容誤差よりも小さくすることができる。
　・道路が直線であるかを判定するうえで、曲率Ｃが曲率閾値Ｃｔｈよりも小さいか否かを判定するものとしているため、中立点θ０の取得機会を増やすことができる。
　・速度閾値Ｖｙｔｈとして、車両４０の進行方向４１と道路とのなす角度φが許容誤差よりも小さくなる値を用いているため、速度閾値Ｖｙｔｈよりも横速度Ｖｙが小さく且つ横速度Ｖｙがゼロではない場合に操舵角θの中立点θ０の判定を行ったとしても、中立点θ０を許容誤差よりも小さくすることができる。
　・車両４０が道路に沿って直進しているか否かを判定するうえで、横速度Ｖｙが速度閾値Ｖｙｔｈよりも小さいか否かを判定するものとしているため、中立点θ０の取得機会を増やすことができる。
　＜変形例＞
　・実施形態では、一対の走行区画線５１，５２を検出して道路が直線であるかの判定を行うものとした。この点、一本の走行区画線を検出して道路が直線であるかの判定を行うものとしてもよい。この場合には、車両４０が走行区画線から離れすぎていれば、車両４０がその走行区画線に沿うように走行しているかの判定が困難である。そのため、車両４０と走行区画線との横方向の距離が所定距離以内である場合に、その走行区画線が直線であるかの判定、及び、車両４０が走行区画線に沿って直進しているかの判定を行えばよい。
　・実施形態では、一対の走行区画線５１，５２を検出して道路の曲率Ｃを求めるものとした。この点、道路脇に設けられたガードレール等の構造物や、道路と路肩や歩道等との段差等を検出し、構造物や段差等の車両４０側の端部が直線を構成しているかを判定するものとしてもよい。また、この場合には、撮像装置２２で構造物や段差を検出する代わりに、レーダ装置等で構造物や段差を検出するものとしてもよい。
　・実施形態では、一対の走行区画線５１，５２を検出して道路の曲率Ｃを求めるものとした。この点、車両４０が備えるナビゲーション装置等に記憶された地図データに含まれる道路の曲率Ｃを用いて、道路が直線であるかの判定を行うものとしてもよい。
　・車両４０が道路に沿って直進しているか否かの判定を、ＧＰＳ信号等によって取得した車両４０の位置情報と、ナビゲーション装置等に記憶された地図データとを用いて行うものとしてもよい。
　・実施形態では、横速度Ｖｙが速度閾値Ｖｙｔｈよりも小さいか否かを判定することで、車両４０が道路に沿って直進しているかを判定した。この点、車両４０の進行方向４１と走行区画線５１，５２とのなす角度φが角度閾値φｔｈよりも小さいか否かを判定することで、車両４０が道路に沿って直進しているかを判定してもよい。
　・実施形態では、直線判定部１１が曲率Ｃに基づいて道路が直線であるか否かを判定するものとした。この点、曲率Ｃの逆数である曲率半径Ｒに基づいて道路が直線であるかを判定するものとしてもよい。この場合には、曲率半径Ｒが曲率半径閾値Ｒｔｈよりも大きい場合に、道路が直線であると判定すればよい。なお、曲率半径閾値Ｒｔｈは、曲率Ｃと同様に、操舵制御における許容誤差に基づいて定められる値である。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1. 　車両に搭載され、前記車両の操舵装置の操舵角を操舵角センサ（２１）により検出値として取得し、その検出値により前記操舵装置を制御する操舵制御システムに適用される中立点検出装置（１０）であって、
    　前記車両が走行する道路が直線であるかを判定する直線判定部（１１）と、
    　前記車両が前記道路に沿って直進しているかを判定する直進判定部（１２）と、
    　前記操舵角センサの検出値を取得する操舵角取得部（１３）と、
    　前記直線判定部が前記道路が直線であると判定し、且つ、前記直進判定部が前記車両が前記道路に沿って直進していると判定した場合に、前記操舵角取得部が取得した前記検出値に基づいて、前記操舵角センサの中立点を検出する検出部（１４）と、を備える中立点検出装置。
  2. 　前記操舵制御システムにおいて、前記検出値により前記操舵装置を制御するうえで前記検出値に対して許容誤差が予め定められており、
    　前記直線判定部は、前記道路の曲率が曲率閾値よりも小さい場合に、前記道路が直線であると判定し、
    　前記曲率閾値は、曲率が前記曲率閾値である道路を前記車両が走行した場合に、前記操舵角が前記許容誤差よりも小さくなる値として定められている、請求項１に記載の中立点検出装置。
  3. 　前記操舵制御システムにおいて、前記検出値により前記操舵装置を制御するうえで前記検出値に対して許容誤差が予め定められており、
    　前記直進判定部は、前記車両の前記道路に対して直交する方向への速度を示す横速度が速度閾値よりも小さいことを示す場合に、前記車両が前記道路に沿って直進していると判定し、
    　前記速度閾値は、前記車両の進行方向と前記道路とのなす角度が前記許容誤差よりも小さくなる前記横速度の値に基づいて定められている、請求項１に記載の中立点検出装置。
  4. 　前記操舵制御システムにおいて、前記検出値により前記操舵装置を制御するうえで前記検出値に対して許容誤差が予め定められており、
    　前記直進判定部は、前記車両の進行方向と前記道路とのなす角度が角度閾値よりも小さい場合に、前記車両が前記道路に沿って直進していると判定し、
    　前記角度閾値は、前記許容誤差よりも小さい値として定められている、請求項１に記載の中立点検出装置。
  5. 　前記直線判定部は、前記道路に描かれた走行区画線が直線であることを検出した場合に、前記道路が直線であると判定する、請求項１～４のいずれか１項に記載の中立点検出装置。
  6. 　車両に搭載され、その車両の操舵装置の操舵角を制御する操舵制御システムであって、
    　前記操舵角を検出値として取得する操舵角センサ（２１）と、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の中立点検出装置（１０）と、
    　前記操舵角センサが取得した前記検出値を前記中立点検出装置が判定した前記中立点により補正する補正部（１５）と、
    　前記補正部により補正された前記検出値を用いて前記操舵装置を制御する制御装置（３０）と、を備える操舵制御システム。
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