車両運動制御装置及びプログラム
【課題】ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善し、軌跡追従特性に優れた車両運動を実現する。
【解決手段】注視時間算出部３０で、内向きカメラ１２で撮像されたドライバの顔画像、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像、及び車速センサ１６で検出された車速Ｖに基づいて、注視時間Ｔを算出し、注視時間判定部３２で、注視時間Ｔが予め定めた閾値Ｔｔｈより小さいか否かを判定し、Ｔ＜Ｔｔｈの場合には、ダンピング変更部３６で、ヨー角検出部３４で検出された自車両のヨー角θと目標軌跡のヨー角θｄとの差と、予め定めたダンピング特性とフィードバックゲインｋｐ１との関係を示すテーブルに基づいて取得された必要なダンピング特性を得るためのｋｐ１との積で表される偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出し、前輪舵角装置２０へ出力する。
【解決手段】注視時間算出部３０で、内向きカメラ１２で撮像されたドライバの顔画像、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像、及び車速センサ１６で検出された車速Ｖに基づいて、注視時間Ｔを算出し、注視時間判定部３２で、注視時間Ｔが予め定めた閾値Ｔｔｈより小さいか否かを判定し、Ｔ＜Ｔｔｈの場合には、ダンピング変更部３６で、ヨー角検出部３４で検出された自車両のヨー角θと目標軌跡のヨー角θｄとの差と、予め定めたダンピング特性とフィードバックゲインｋｐ１との関係を示すテーブルに基づいて取得された必要なダンピング特性を得るためのｋｐ１との積で表される偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出し、前輪舵角装置２０へ出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両運動制御装置及びプログラムに係り、特に、車両軌跡追従特性のダンピングを変更する車両運動制御装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一定時間Ｔ秒後に到達すべき目標位置と自車両の進行方向との偏角を元にして、ドライバの操舵を精度良く表現できる前方注視モデルを、ドライバの操舵の代わりとして車両制御則に用いることで、ドライバにとって違和感の少ない目標軌跡追従を実現する自動制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、目標軌跡への追従のし易さに優れた車両制御を実現するためには、適切な追従特性のダンピングを設定することが必要である。この目的に対して、車速及びステア操舵角を検出して、後輪舵角を制御すること、及び路面μに応じて制御パラメータを変更することによって、適切な車両軌跡追従のダンピング特性となるよう制御する車両制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７０１８７号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で述べられているように、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間Ｔはドライバの操舵を支配する重要なパラメータであることが知られている。時間Ｔが小さい状況では、ドライバは車両位置を小刻みに修正する操舵行動が増えることになる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、時間Ｔと軌跡追従特性のダンピングとの関係が述べられていないため、時間Ｔが小さい状況において、振動的な操舵入力のために車両がふらつき、車両軌跡追従特性のダンピングが悪化する、という問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の技術では、時間Ｔが小さい状況が考慮されていないため、ドライバの操舵特性による車両軌跡追従特性のダンピングの悪化を改善することができない、という問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善し、軌跡追従特性に優れた車両運動を実現することができる車両運動制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明の車両運動制御装置は、自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像する前方撮像手段と、前記自車両の速度を検出する速度検出手段と、前記自車両のヨー角及び前記走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する状態検出手段と、前記前方撮像手段により撮像された画像、及び前記速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間を算出する時間算出手段と、前記時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段と、を含んで構成されている。
【０００９】
第１の発明の車両運動制御装置によれば、前方撮像手段が、自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像し、速度検出手段が、自車両の速度を検出する。また、状態検出手段が、自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する。ヨー角及び横位置は、前方撮像手段により撮像された画像により検出することができる。そして、時間算出手段が、前方撮像手段により撮像された画像、及び速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間を算出する。この時間が小さくなると、ドライバは車両位置を小刻みに修正する操舵行動を取り、結果として、車両がふらつき、車両の軌跡追従特性が悪化する。
【００１０】
そこで、補正量算出手段が、時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び追従走行時の車両近傍における目標横位置と状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する。そして、制御手段が、補正量算出手段により算出された補正量を、自車両の進行方向と交点方向との偏角及び時間に基づく追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する。
【００１１】
このように、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が閾値より小さくなる場合には、目標状態と自車両の状態との差と追従特性に応じた係数との積で表される補正量を車両制御量にフィードバックすることで、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善し、軌跡追従特性に優れた車両運動を実現することができる。
【００１２】
また、第１の発明の車両運動制御装置は、前記ドライバの顔を撮像する顔撮像手段を含んで構成することができ、前記時間算出手段は、前記顔撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記ドライバの視線方向を検出し、前記視線方向と前記前方撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記交点を検出して該交点までの距離を算出し、前記距離を前記速度検出手段により検出された速度で除して、前記時間を算出することができる。
【００１３】
また、第１の発明の車両運動制御装置は、前記自車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を含んで構成することができ、前記時間算出手段は、前記走行路上の複数の点を仮の交点とし、各仮の交点に到達するまでの仮時間及び前記自車両の進行方向と前記仮の交点方向との仮偏角に基づくヨーレートを算出し、算出したヨーレートと前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートとの相関が最も高くなるときの仮時間を前記時間として算出することができる。
【００１４】
また、第２の発明の車両運動制御装置は、前記自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得する取得手段と、前記取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記時間が前記閾値より小さくなる状況である判定された場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段と、を含んで構成されている。
【００１５】
第２の発明の車両運動制御装置によれば、取得手段が、自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得し、判定手段が、取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する。このような状況では、ドライバは車両位置を小刻みに修正する操舵行動を取り、結果として、車両がふらつき、車両の軌跡追従特性が悪化する。
【００１６】
そこで、補正量算出手段が、判定手段により時間が閾値より小さくなる状況である判定された場合には、走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び追従走行時の車両近傍における目標横位置と状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する。そして、制御手段が、補正量算出手段により算出された補正量を、自車両の進行方向と交点方向との偏角及び時間に基づく追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する。
【００１７】
このように、自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態に基づいて、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定するため、交点を検出したり、時間を算出したりすることなく、第１の発明と同様の効果が得られる。
【００１８】
また、前記車両制御量を、前記ドライバによる操作量、または前記追従走行を自動制御する追従走行装置により制御される制御量とすることができる。これにより、ドライバの操作量に算出された補正量を加算して制御する場合、及び追従走行自体を自動制御する場合のいずれの場合でも、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善することができる。
【００１９】
また、第１または第２の車両運動制御装置は、前記自車両にふらつきを生じさせる外乱を検出する外乱検出手段を含んで構成することができ、前記補正量算出手段は、前記外乱検出手段により外乱が検出された場合に、前記補正量を算出することができる。ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる場合だけでなく、外乱によっても追従特性が悪化するため、外乱が生じた際にも補正量を車両制御量に加算することで、より追従特性を向上させることができる。
【００２０】
また、第３の発明の車両運動制御プログラムは、コンピュータを、自車両のヨー角及び前記走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する状態検出手段、前記自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像する前方撮像手段により撮像された画像、及び前記自車両の速度を検出する速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間を算出する時間算出手段、前記時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段、及び前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。
【００２１】
また、第４の発明の車両運動制御プログラムは、コンピュータを、前記自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得する取得手段、前記取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する判定手段、前記判定手段により前記時間が前記閾値より小さくなる状況である判定された場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段、及び前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。
【００２２】
なお、本発明のプログラムを記憶する記憶媒体は、特に限定されず、ハードディスクであってもよいし、ＲＯＭであってもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤディスク、光磁気ディスクやＩＣカードであってもよい。更にまた、該プログラムを、ネットワークに接続されたサーバ等からダウンロードするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明の車両運動制御装置及びプログラムによれば、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さくなる状況では、目標状態と自車両の状態との差と追従特性に応じた係数との積で表される補正量を車両制御量にフィードバックすることで、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善し、軌跡追従特性に優れた車両運動を実現することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】注視時間及び目標位置と自車両の進行方向との偏角に基づく制御側を説明するための図である。
【図２】第１の実施の形態に係る車両運動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】軌跡追従特性のダンピングとフィードバックゲインとの関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る車両運動制御装置において実行される車両運動制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る車両運動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態に係る車両運動制御装置において実行される車両運動制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施の形態に係る車両運動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第３の実施の形態に係る車両運動制御装置において実行される車両運動制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
まず、本発明の原理について説明する。
【００２６】
ドライバは、一定時間Ｔ秒後に到達すべき前方の目標位置を注視し、目標位置と自車両の進行方向との偏角θａｈｅａｄを元にして、車両のヨーレートを制御することが知られている（特許文献１参照）。このドライバの制御則を目標ヨーレートの形で定式化すると、下記（１）式となる。
【００２７】
【数１】
【００２８】
図１に示すように、一定時間Ｔ秒後に到達すべき目標位置は、ドライバの視線と走行路（目標軌跡）との交点として定まる。γ＊（ｔ）はＴ秒後に目標位置に到達するための時刻ｔにおける車両の目標ヨーレート、θａｈｅａｄ（ｔ）は目標位置方向と自車両の進行方向との偏角である。以下、この一定時間Ｔを注視時間、及び偏角θａｈｅａｄを注視角度と呼ぶ。
【００２９】
（１）式で示される制御則は、注視時間Ｔと反比例の関係にあるため、注視時間Ｔが小さい場合には、ドライバが行う操舵はハイゲインとなり、車両位置を小刻みに修正する操舵行動が増えることを表している。この場合、結果として、振動的な操舵のため車両がふらつき、目標軌跡に対する追従誤差が大きくなる、すなわち、車両の軌跡追従特性のダンピングが悪化する。
【００３０】
従って、本発明では、車両の軌跡追従特性が悪化する状況として、注視時間Ｔが小さくなる場面を検出し、ダンピング特性を変更して、軌跡追従特性を改善するものである。
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
図２に示すように、第１の実施の形態に係る車両運動制御装置１０は、ドライバの顔画像を撮像するための内向きカメラ１２と、車両前方を撮像するための外向きカメラ１４と、車両の速度を検出する車速センサ１６と、注視時間に基づいてダンピングの変更処理を実行するコンピュータ１８と、変更されたダンピング特性を実現するための前輪舵角装置２０とを備えている。
【００３３】
内向きカメラ１２及び外向きカメラ１４は、対象範囲を撮像し、画像信号を生成する撮像部（図示省略）と、撮像部で生成されたアナログ信号である画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（図示省略）と、Ａ／Ｄ変換された画像信号を一時的に格納するための画像メモリ（図示省略）とを備えている。
【００３４】
前輪舵角装置２０は、入力された制御値に基づいて、前輪の舵角を変更するアクチュエータである。
【００３５】
コンピュータ１８は、ＣＰＵ、後述する車両運動制御処理ルーチンを実現するためのプログラムを記憶したＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、及びＨＤＤ等の記憶装置を含んで構成されている。
【００３６】
このコンピュータ１８を以下で説明する車両運動制御処理ルーチンに従って機能ブロックで表すと、図２に示すように、注視時間Ｔを算出する注視時間算出部３０と、算出された注視時間Ｔが閾値より小さいか否かを判定する注視時間判定部３２と、自車両のヨー角及び目標軌跡のヨー角を検出するヨー角検出部３４と、注視時間が小さいと判定された場合にダンピング特性を変更するダンピング変更部３６とを含んだ構成で表すことができる。
【００３７】
注視時間算出部３０は、内向きカメラ１２で撮像されたドライバの顔画像を取得し、ドライバの視線方向を検出する。また、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を取得し、ドライバの視線方向と合わせて、従来既知の手法により、ドライバが注視している注視点（ドライバの視線と走行路（目標軌跡）との交点、目標位置）を検出し、車両から注視点までの距離Ｌを算出する。また、車速センサ１６で検出された車両車速Ｖを取得する。そして、車両から注視点までの距離Ｌ、及び速度Ｖに基づいて、下記（２）式に従って、注視時間Ｔを求める。
【００３８】
【数２】
【００３９】
注視時間判定部３２は、注視時間算出部３０で算出された注視時間Ｔが予め定めた閾値Ｔｔｈより小さいか否かを判定する。閾値Ｔｔｈは、注視時間が小さくなることにより、小刻みな操舵運動が増え、車両軌跡追従特性が悪化する状況となるような注視時間を判定できる値を予め定めておく。
【００４０】
ヨー角検出部３４は、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像に基づいて、図１に示す自車両のヨー角θ、及び目標軌跡の車両近傍におけるヨー角θｄを検出する。
【００４１】
ダンピング変更部３６は、注視時間判定部３２により、注視時間Ｔが閾値Ｔｔｈより小さいと判定された場合に、ドライバによって操作される前輪舵角に目標軌跡との偏差フィードバックを加えることで、軌跡追従特性のダンピングを変更する。
【００４２】
前輪実舵角に加える偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄは、下記（３）式で与えられる。
【００４３】
【数３】
【００４４】
ここで、Ｇは舵角から車両ヨーレートヘの定常ゲイン、θは車両のヨー角、θｄは目標軌跡のヨー角、ｋｐ１はフィードバックゲインである。
【００４５】
また、ドライバは、（１）式の目標ヨーレートｒ＊を実現するように車両を制御する。このためドライバが加える前輪舵角δｆ＿ｄｒｉｖｅｒは、下記（４）式となる。
【００４６】
【数４】
【００４７】
（３）式及び（４）式より、ドライバの入力及び偏差フィードバックによって生成される前輪舵角δｆは、下記（５）式となる。
【００４８】
【数５】
【００４９】
ここで、適切なフィードバックゲインｋｐ１を与えることで、軌跡追従特性のダンピングを変更できることの原理を説明する。
【００５０】
車両の目標軌跡の時間変化が、下記（６）〜（８）式で与えられた場合、注視角度θａｈｅａｄは、下記（９）式の形で表現される。
【００５１】
【数６】
【００５２】
ここで、ｙは車両の横位置、θは車両のヨー角である。
【００５３】
さらに、車両のダイナミクスは線形二輪モデルを用い、前輪舵角δｆから横運動ｙとヨー角θに対する伝達関数を、下記（１０）〜（２２）式とする。
【００５４】
【数７】
【００５５】
ここで、ｍは車両質量、ｌは車両慣性モーメント、ｌｆは前車軸位置、ｌｆは後車軸位置、Ｋｆは前輪コーナリングパワー、Ｋｒは後輪コーナリングパワー、τは車両の応答遅れである。
【００５６】
（５）式及び（９）〜（２２）式を用いることで、閉ループ系での車両と目標軌跡との横偏差ｅ＝ｙ−ｙｄの伝達関数は、下記（２３）〜（２５）式となる。
【００５７】
【数８】
【００５８】
（２５）式に含まれる遅れ時間について、下記（２６）式に示すパデー近似を用いると、（２５）式の特性方程式Ｑ１（ｓ）＝０は、下記（２７）式となる。
【００５９】
【数９】
【００６０】
（２６）式の解ｐｉ（ｉ＝１，・・・，５）の中で最小のノルムとなる解をｐとおくと、閉ループ系における車両の軌跡追従特性のダンピングｄは、下記（２８）式で与えられる。
【００６１】
【数１０】
【００６２】
ここで、Ｒｅ（ｐ）はｐの実部、｜ｐ｜はｐのノルムを表す。
【００６３】
フィードバックゲインｋｐ１が、（２７）式で示す方程式内に含まれるため、注視時間Ｔに対して適切なｋｐ１を選ぶことで、軌跡追従特性のダンピングｄの変更が可能となる。図３は、各フィードバックゲインｋｐ１を用いたときのある注視時間Ｔにおける軌跡追従特性のダンピングを示している。図３から見られるようにフィードバックゲインｋｐ１に応じてダンピングが制御できることが分かる。
【００６４】
以上より、前輪舵角に目標軌跡との偏差フィードバックを加える手法で、悪化した
軌跡追従特性を改善することができる。
【００６５】
従って、ダンピング変更部３６では、予め図３に示すようなテーブルを定めておき、このテーブルに基づいて、必要なダンピング特性に応じたフィードバックゲインｋｐ１を取得し、（３）式に従って、補正量である偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出する。算出された偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを、ドライバの操作量に応じた前輪実舵角に加算する制御入力として前輪舵角装置２０へ出力する。前輪舵角装置２０では、ドライバの操作量及び制御入力に応じて前輪の舵角を変更する。
【００６６】
必要なダンピング特性は、注視時間判定部３２で用いる閾値Ｔｔｈや車両構成等に応じて、予め定めた値とすることができる。この場合、フィードバックゲインｋｐ１も予め定まる。また、注視時間Ｔに応じた値とすることもできる。この場合、図３に示したようなテーブルを注視時間毎に複数用意しておき、注視時間算出部３０で算出された注視時間Ｔに応じたテーブルを選択して、必要なダンピング特性に応じたフィードバックゲインｋｐ１を取得するようにするとよい。
【００６７】
次に、図４を参照して、第１の実施の形態の車両運動制御装置１０で実行される車両運動制御処理ルーチンについて説明する。
【００６８】
ステップ１００で、内向きカメラ１２で撮像されたドライバの顔画像、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像、及び車速センサ１６で検出された車速Ｖを取得する。
【００６９】
次に、ステップ１０２で、顔画像からドライバの視線方向を検出し、車両前方画像と合わせて、ドライバが注視している注視点を検出し、車両から注視点までの距離Ｌを算出する。そして、車両から注視点までの距離Ｌ、及び速度Ｖに基づいて、（２）式に従って、注視時間Ｔを算出する。
【００７０】
次に、ステップ１０４で、上記ステップ１０２で算出された注視時間Ｔが、予め定めた閾値Ｔｔｈより小さいか否かを判定する。Ｔ＜Ｔｔｈの場合には、ステップ１０６へ移行し、Ｔ≧Ｔｔｈの場合には、処理を終了する。
【００７１】
ステップ１０６では、上記ステップ１００で取得した車両前方画像に基づいて、自車両のヨー角θ及び目標軌跡のヨー角θｄを検出する。次に、ステップ１０８で、図３に示すような、予め定めたダンピング特性とフィードバックゲインｋｐ１との関係を示すテーブルに基づいて、必要なダンピング特性を得るためのフィードバックゲインｋｐ１を取得する。
【００７２】
次に、ステップ１１０で、上記ステップ１０６で検出した自車両のヨー角θ及び目標軌跡のヨー角θｄと、上記ステップ１０８で取得したフィードバックゲインｋｐ１を用いて、（３）式に従って、補正量である偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出する。次に、ステップ１１２で、算出した偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを前輪舵角装置２０へ出力して、処理を終了する。
【００７３】
走行中、本ルーチンを繰り返し実行することにより、注視時間Ｔが小さくなるような状況において、ダンピング特性の変更が行われる。
【００７４】
以上説明したように、第１の実施の形態の車両運動制御装置によれば、注視時間を算出し、注視時間が予め定めた閾値よりも小さくなる場合には、必要なダンピング特性が得られるためのフィードバックゲインを与えてダンピング特性を変更することにより、注視時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善し、軌跡追従特性に優れた車両運動を実現することができる。
【００７５】
なお、第１の実施の形態では、ドライバの注視点を検出して注視時間Ｔを算出する場合について説明したが、以下に説明するように、（１）式で示されるドライバの制御則を用いて、ヨーレートにより注視時間Ｔを算出してもよい。この場合、車両運動制御装置１０にヨーレートセンサを設ける。
【００７６】
まず、前方の道路情報から得られる目標軌跡に対して、複数の推定注視点を設定し、各推定注視点について（２）式に従って推定注視時間Ｔｅｓｔを算出し、その場合の推定注視角度θａｈｅａｄ＿ｅｓｔを求める。次に、推定注視時間Ｔｅｓｔ及び推定注視角度θａｈｅａｄ＿ｅｓｔより、推定目標ヨーレートγ＊ｅｓｔを、下記（２９）式により求める。
【００７７】
【数１１】
【００７８】
そして、ヨーレートセンサで検出される車両のヨーレートと推定目標ヨーレートγ＊ｅｓｔとの相関により、最も相関の高くなる推定注視時間Ｔｅｓｔを注視時間Ｔとして算出する。
【００７９】
前方の道路情報は、外向きカメラで撮像された車両前方画像から取得したり、ＧＰＳ装置によるグローバル情報によって取得したりすることができる。この場合、内向きカメラ１２は備える必要がない。
【００８０】
また、第１の実施の形態では、（３）式において、目標軌跡のヨー角と車両のヨー角との偏差θｄ−θによるフィードバックを用いたが、下記（３０）式に示す、目標軌跡と車両との横偏差ｙｄ−ｙによるフィードバックを用いても、同様に軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。ｙｄは、図１に示すように、目標軌跡の車両近傍のｙ座標である。ここでｋｐ２は、フィードバックゲインである。
【００８１】
【数１２】
【００８２】
さらに、（３）式及び（３０）式を組み合わせた、下記（３１）式に示す偏差フィードバックを用いてもよい。
【００８３】
【数１３】
【００８４】
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、ドライバの注視時間を算出する場合について説明したが、第２の実施の形態では、ドライバの注視時間が小さくなる状況が検出された場合に、ダンピング特性を変更する場合について説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御装置１０と同一の構成については、同一または対応する符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００８５】
図５に示すように、第２の実施の形態に係る車両運動制御装置２１０は、自車両の状態を検出するセンサ群で構成された車両状態センサ２２と、自車両の周辺環境を検出するセンサ群で構成された周辺環境センサ２４と、自車両の操作状態を検出するセンサ群で構成された操作状態センサ２６と、コンピュータ２１８と、前輪舵角装置２０とを備えている。
【００８６】
車両状態センサ２２は、車速センサ１６、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、ピッチ角を検出するピッチ角センサ等を含んで構成されている。
【００８７】
周辺環境センサ２４は、外向きカメラ１４、ＧＰＳ装置、地図情報等を含んで構成されている。
【００８８】
操作状態センサ２６は、ワイパーの動作状態を検出するセンサ、フォグランプやヘッドライト等の点灯状態を検出するセンサ、アクセル開度を検出するセンサ等を含んで構成されている。
【００８９】
コンピュータ２１８は、機能的には、車車間通信によるデータの送受信を行う通信部３８と、車両状態センサ２２、周辺環境センサ２４、及び操作状態センサ２６で検出された検出値、並びに通信部３８により取得したデータに基づいて、注視時間が小さくなる状況を判定する状況判定部４０と、ヨー角検出部３４と、ダンピング変更部３６とを含んだ構成で表すことができる。
【００９０】
状況判定部４０は、車両状態センサ２２、周辺環境センサ２４、及び操作状態センサ２６で検出された検出値、並びに通信部３８により取得したデータに基づいて、以下の状況にあるか否かを判定し、以下の状況の少なくとも１つに該当する場合には、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。
【００９１】
（ｉ）ブラインドカーブ及び下り坂で先が見えないとき
ブラインドカーブや下り坂でドライバの可視範囲が制約されるとき、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法として、外向きカメラ１４やＧＰＳ装置により検出される車両前方情報によって、ブラインドカーブや下り坂を検出したり、ヨーレートセンサで検出された値に基づいて推定される走行コースの曲率からブラインドカーブを検出したり、ピッチ角センサで検出された値に基づいて推定される走行コースの勾配により下り坂を検出したりすることができる。
【００９２】
（ｉｉ）逆光、霧、雨、雪により視界不良な状況
逆光、霧、雨、雪などによる視界不良で、ドライバの可視範囲が制約される場合に、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を用いて、対向車のライトによる逆光や、霧、雨、雪等の気象条件を検出したり、ＧＰＳ装置によるグローバル情報を用いて、太陽による逆光や、霧、雨、雪等の気象条件を検出したり、ワイパー動作に基づいて雨や雪の気象条件を検出したり、フォグランプの点灯により霧の気象条件を検出したりすることができる。
【００９３】
（ｉｉｉ）夜間、トンネル等の暗い環境
夜間、トンネル等の暗い環境で、ドライバの可視範囲が制約される場合に、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を用いて、夜間、トンネル等の暗い環境を検出したり、ＧＰＳ装置で検出された自車両位置及び地図情報に基づいてトンネルを検出したり、ヘッドライド動作に基づいて夜間、トンネル等の暗い環境を検出したりすることができる。
【００９４】
（ｉｖ）車線幅が狭い状況
走行車線の幅が狭い状況では、ドライバの緊張感が高まることで、注視時間が小さくなるため、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を用いて、走行車線の幅を検出したり、ＧＰＳ装置で検出された自車両位置及び地図情報に基づいて走行車線の幅を検出したりすることができる。
【００９５】
（ｖ）隣接した車両が走行している状況
隣接した車両が走行している状況も、ドライバの緊張感が高まることで、注視時間が小さくなるため、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を用いて、隣接した車両の有無を検出したり、車車間通信によって、隣接した車両の有無を検出したりすることができる。
【００９６】
（ｖｉ）高速で走行している状況
高速で走行中は、ドライバの緊張が高まること、及び注視時間が車両速度と反比例であることから、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、車速センサ１６により検出した車速に基づいて高速走行を検出したり、アクセル開度による速度推定によって高速走行を検出したりすることができる。
【００９７】
次に、図６を参照して、第２の実施の形態の車両運動制御装置２１０で実行される車両運動制御処理ルーチンについて説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御処理ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００９８】
ステップ２００で、車両状態センサ２２、周辺環境センサ２４、及び操作状態センサ２６で検出された検出値、並びに通信部３８により取得したデータを取得する。
【００９９】
次に、ステップ２０２で、上記ステップ２００で取得した検出値及びデータに基づいて、上記（ｉ）〜（ｖｉ）の状況の少なくとも１つに該当するか否かを判定する。いずれかの状況に該当する場合には、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定して、ステップ１０６〜１１２へ移行して、自車両のヨー角θ及び目標軌跡のヨー角θｄを検出し、必要とするダンピング特性に応じたフィードバックゲインｋｐ１を取得して、偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出して出力する。いずれの状況にも該当しない場合には、処理を終了する。
【０１００】
以上説明したように、第２の実施の形態の車両運動制御装置によれば、注視時間を算出する代わりに、車両状態、周辺環境、操作状態等に基づいて、注視時間が小さくなる状況を判定することにより、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、注視時間が小さくなる状況は、上記（ｉ）〜（ｖｉ）に挙げた状況に限定されるものではない。
【０１０２】
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、注視時間が小さくなる場合に加えて、外乱が生じている場合にも、ダンピング特性を変更する場合について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態の車両運動制御装置１０、２１０と同一の構成については、同一または対応する符号を付して、詳細な説明は省略する。
【０１０３】
図７に示すように、第３の実施の形態に係る車両運動制御装置３１０は、内向きカメラ１２と、車両状態センサ２２と、周辺環境センサ２４と、コンピュータ３１８と、前輪舵角装置２０とを備えている。なお、車両状態センサ２２には車速センサ１６が含まれ、周辺環境センサ２４には外向きカメラ１４が含まれる。
【０１０４】
コンピュータ３１８は、機能的には、注視時間算出部３０と、注視時間判定部３２と、車両に生じる外乱の有無を検出する外乱検出部４２と、ダンピング変更部３３６とを含んだ構成で表すことができる。
【０１０５】
外乱検出部４２は、車両状態センサ２２及び周辺環境センサ２４で検出された検出値に基づいて、車両に生じる外乱の有無を検出する。注視時間が小さくなることに基づく人の操舵による車両のふらつき以外にも、外乱により車両挙動が乱された場合にも、軌跡追従特性が悪化するため、このような状況を検出するものである。具体的には、横風による車両の揺動が検出された場合、轍などの路面変動が検出された場合、サスペンションストロークの大きな変化が検出された場合等を、外乱が生じた場合として検出する。
【０１０６】
ダンピング変更部３３６は、注視時間Ｔが閾値Ｔｔｈより小さいと判定された場合、及び外乱が生じたことが検出された場合の少なくとも一方の場合に、ダンピング特性を変更する。
【０１０７】
次に、図８を参照して、第３の実施の形態の車両運動制御装置３１０で実行される車両運動制御処理ルーチンについて説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御処理ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０８】
ステップ３００で、内向きカメラ１２で撮像されたドライバの顔画像、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像、及び車速センサ１６で検出された車速Ｖ、並びに車両状態センサ２２及び周辺環境センサ２４で検出されたその他の検出値を取得する。次に、ステップ１０２で、注視時間Ｔを算出する。
【０１０９】
次に、ステップ３０２で、車両状態センサ２２及び周辺環境センサ２４で検出された検出値に基づいて、車両に生じる外乱の有無を検出する。
【０１１０】
次に、ステップ３０４で、上記ステップ１０２で算出された注視時間Ｔが閾値Ｔｔｈより小さいか否か、または上記ステップ３０２で外乱が生じていることが検出されたか否かを判定する。少なくとも一方に該当する場合には、ステップ１０６〜１１２へ移行して、自車両のヨー角θ及び目標軌跡のヨー角θｄを検出し、必要とするダンピング特性に応じたフィードバックゲインｋｐ１を取得して、偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出して出力する。いずれにも該当しない場合には、処理を終了する。
【０１１１】
なお、フィードバックゲインｋｐ１は、Ｔ＜Ｔｔｈのみに該当する場合、外乱のみが生じている場合、及び双方に該当する場合で、各々異なる値としてもよい。
【０１１２】
以上説明したように、第３の実施の形態の車両運動制御装置によれば、注視時間が小さくなる場合に加え、外乱が生じた場合にも軌跡追従特性を改善するようにダンピングを変更するため、軌跡追従特性をさらに向上させることができる。
【０１１３】
なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態に外乱によるダンピングの変更を適用した場合について説明したが、第２の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１１４】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、ドライバの操作量に偏差フィードバックを加える場合について説明したが、（４）式で示す前輪舵角δｆ＿ｄｒｉｖｅｒが、（１）式の制御則を用いた自動軌跡追従装置における制御入力である場合にも同様に適用することができる。このような自動軌跡追従装置に適用する場合には、センサにより検出される前方情報から注視時間Ｔ秒後の注視角度θａｈｅａｄを求める必要がある。ただし、センサの制約によって検出可能な注視時間Ｔおよび注視角度θａｈｅａｄには制限があるため、センサで検出可能な注視時間Ｔを求め、注視時間Ｔがある閾値以下となった場合には、車両軌跡追従特性のダンピングが悪化する状況として検出する。
【０１１５】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、前輪舵角へ偏差フィードバックを追加する場合について説明したが、これに限定されない。以下、他の制御方法について説明する。
【０１１６】
（ａ）後輪舵角に偏差フィードバックを追加する手段
（３）式、（３０）式または（３１）で与えられる偏差フィードバックを前輪舵角へ追加する方法と同様に、後輪舵角に偏差フィードバックを追加することでも軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。後輪舵角に加える偏差フィードバックδｒ＿ａｄｄを下記（３２）式で与える。
【０１１７】
【数１４】
【０１１８】
ここで、ｋｐ３はフィードバックゲインである。
【０１１９】
前輪舵角はドライバ又は車両の自動軌跡追従装置によって制御されるので、最終的に車両の前輪舵角δｆおよび後輪舵角δｒは、下記（３３）式及び（３４）式となる。
【０１２０】
【数１５】
【０１２１】
以下では、適切なフィードバックゲインｋｐ３を与えることで、軌跡追従特性のダンピングを変更できることの原理について説明する。前後輪操舵時の車両のダイナミクスとして、下記（３５）〜（４１）式で示す線形二輪モデルが与えられている。
【０１２２】
【数１６】
【０１２３】
よって、（３３）式のドライバ又は車両の自動軌跡追従装置による前輪舵角、（３４）式の追加の偏差フィードバック、及び車両モデル（３３）〜（４１）式を用いることで、閉ループ系での車両と目標軌跡との横偏差ｅ＝ｙ−ｙｄの伝達関数は、下記（４２）〜（４４）式となる。
【０１２４】
【数１７】
【０１２５】
前輪舵角への目標軌跡との偏差フィードバックと同様に、フィードバックゲインｋｐ３が、（４４）式で示される伝達関数の特性方程式内に含まれるため、注視時間Ｔに対して適切なｋｐ３を選ぶことで、軌跡追従特性のダンピングの変更が可能となる。
【０１２６】
また、（３２）式では、目標軌跡のヨー角と車両のヨー角との偏差θｄ−θによるフィードバックを用いたが、下記（４５）式に示す目標軌跡と車両との横偏差ｙｄ−ｙによるフィードバックを加えた後輪舵角を用いることでも軌跡追従特性のダンピングを変更することもできる。
【０１２７】
【数１８】
【０１２８】
ここで、ｋｐ４はフィードバックゲインである。
【０１２９】
さらに、（３２）式及び（４５）式を組み合わせた下記（４６）式に示す偏差フィードバックを用いて後輪舵角に偏差フィードバックを加えてもよい。
【０１３０】
【数１９】
【０１３１】
（ｂ）タイヤ力配分により偏差フィードバックを追加する手段
前後輪タイヤ力を適切に分配することで、車両のヨーモーメントを制御することが可能である（参考文献：Yohimi Furukawa and Masato Abe、”Advanced Chassis Control Systems for Vehicle Handling and Active Safety”、VecleSystemDynamics、pp。59-86、28、1997）。このため、タイヤ力配分を用いた目標軌跡との偏差フィードバックを行うことで、軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。以下ではその詳細について述べる。
【０１３２】
タイヤ力配分によるヨーモーメントＭｔが加わった場合の車両のダイナミクは、下記（４７）〜（５１）式で与えられる。
【０１３３】
【数２０】
【０１３４】
この場合、軌跡追従特性のダンピングを変更するために、タイヤ力配分により、下記（５２）式で与えるヨーモーメントを発生させる。
【０１３５】
【数２１】
【０１３６】
ここで、ｋｐ５はフィードバックゲインである。
【０１３７】
ドライバ又は車両の自動軌跡追従装置によって前輪舵角は（３３）式となるので、（３３）式及び（４７）〜（５２）式により、タイヤ力配分によるヨーモーメントを加えた閉ループ系における車両と目標軌跡との横偏差ｅ＝ｙ−ｙｄの伝達関数は、下記（５３）〜（５５）式となる。
【０１３８】
【数２２】
【０１３９】
前輪及び後輪舵角への目標軌跡との偏差フィードバックと同様に、フィードバックゲインｋｐ５が、（５５）式に示す伝達関数の特性方程式内に含まれるため、注視時間Ｔに対して適切なｋｐ５を選ぶことで軌跡追従特性のダンピングｄの変更が可能となる。
【０１４０】
また、（５１）式では、目標軌跡のヨー角と車両のヨー角との偏差θｄ−θによるフィードバックを用いたが、下記（５６）式に示す目標軌跡と車両との横偏差ｙｄ−ｙによるフィードバックとなるヨーモーメントを発生するようタイヤ力配分を行うことでも、同様に軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。
【０１４１】
【数２３】
【０１４２】
ここで、ｋｐ６はフィードバックゲインである。
【０１４３】
さらに、（５２）式及び（５６）式を組み合わせた下記（５７）式に示す偏差フィードバックとなるヨーモーメントを発生させてもよい。
【０１４４】
【数２４】
【０１４５】
（ｃ）前輪舵角、後輪舵角及びタイヤ力配分の統合
車両ダイナミクスは制御入力に対して線形であるため、上記実施の形態、上記（ａ）及び（ｂ）で述べた手法を同時に適応することで、軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。複数の制御方法を用意することで制御の自由度が上がるため、入力の制約や故障などの外乱に対してロバストな制御構造とすることができる。
【０１４６】
（ｄ）ステア角に偏差フィードバック項を追加する手段
操舵系のダイナミクスの影響が少ない場合には、前輪舵角δｆとステア角δｓとの間に、下記（５８）式の関係が成り立つ。
【０１４７】
【数２５】
【０１４８】
ここで、ｎはステアリングギヤ比である。よって（５）式の前輪舵角は、下記（５９）式に示すステア角によって実現できる。
【０１４９】
【数２６】
【０１５０】
このため、前輪舵角に偏差フィードバックを追加する代わりに、下記（６０）式に示すステア角に偏差フィードバックを追加することでも軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。
【０１５１】
【数２７】
【０１５２】
ここで、ｋｐ７はフィードバックゲインである。
【０１５３】
また、（６０）式では、目標軌跡のヨー角と車両のヨー角との偏差θｄ−θによるフィードバックを用いたが、下記（６１）式に示す目標軌跡と車両との横偏差ｙｄ−ｙによるフィードバックをステア角に追加することでも、同様に軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。
【０１５４】
【数２８】
【０１５５】
ここで、ｋｐ８はフィードバックゲインである。
【０１５６】
さらに、（６０）式及び（６１）式を組み合わせた下記（６２）式に示す偏差フィードバックをステア角に追加してもよい。
【０１５７】
【数２９】
【符号の説明】
【０１５８】
１０、２１０、３１０ 車両運動制御装置
１２ 内向きカメラ
１４ 外向きカメラ
１６ 車速センサ
１８、２１８、３１８ コンピュータ
２０ 前輪舵角装置
２２ 車両状態センサ
２４ 周辺環境センサ
２６ 操作状態センサ
３０ 注視時間算出部
３２ 注視時間判定部
３４ ヨー角検出部
３６、３３６ ダンピング変更部
３８ 通信部
４０ 状況判定部
４２ 外乱検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両運動制御装置及びプログラムに係り、特に、車両軌跡追従特性のダンピングを変更する車両運動制御装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一定時間Ｔ秒後に到達すべき目標位置と自車両の進行方向との偏角を元にして、ドライバの操舵を精度良く表現できる前方注視モデルを、ドライバの操舵の代わりとして車両制御則に用いることで、ドライバにとって違和感の少ない目標軌跡追従を実現する自動制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、目標軌跡への追従のし易さに優れた車両制御を実現するためには、適切な追従特性のダンピングを設定することが必要である。この目的に対して、車速及びステア操舵角を検出して、後輪舵角を制御すること、及び路面μに応じて制御パラメータを変更することによって、適切な車両軌跡追従のダンピング特性となるよう制御する車両制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７０１８７号公報
【特許文献２】特開２００４−３４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で述べられているように、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間Ｔはドライバの操舵を支配する重要なパラメータであることが知られている。時間Ｔが小さい状況では、ドライバは車両位置を小刻みに修正する操舵行動が増えることになる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、時間Ｔと軌跡追従特性のダンピングとの関係が述べられていないため、時間Ｔが小さい状況において、振動的な操舵入力のために車両がふらつき、車両軌跡追従特性のダンピングが悪化する、という問題がある。
【０００６】
また、特許文献２の技術では、時間Ｔが小さい状況が考慮されていないため、ドライバの操舵特性による車両軌跡追従特性のダンピングの悪化を改善することができない、という問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善し、軌跡追従特性に優れた車両運動を実現することができる車両運動制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明の車両運動制御装置は、自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像する前方撮像手段と、前記自車両の速度を検出する速度検出手段と、前記自車両のヨー角及び前記走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する状態検出手段と、前記前方撮像手段により撮像された画像、及び前記速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間を算出する時間算出手段と、前記時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段と、を含んで構成されている。
【０００９】
第１の発明の車両運動制御装置によれば、前方撮像手段が、自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像し、速度検出手段が、自車両の速度を検出する。また、状態検出手段が、自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する。ヨー角及び横位置は、前方撮像手段により撮像された画像により検出することができる。そして、時間算出手段が、前方撮像手段により撮像された画像、及び速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間を算出する。この時間が小さくなると、ドライバは車両位置を小刻みに修正する操舵行動を取り、結果として、車両がふらつき、車両の軌跡追従特性が悪化する。
【００１０】
そこで、補正量算出手段が、時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び追従走行時の車両近傍における目標横位置と状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する。そして、制御手段が、補正量算出手段により算出された補正量を、自車両の進行方向と交点方向との偏角及び時間に基づく追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する。
【００１１】
このように、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が閾値より小さくなる場合には、目標状態と自車両の状態との差と追従特性に応じた係数との積で表される補正量を車両制御量にフィードバックすることで、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善し、軌跡追従特性に優れた車両運動を実現することができる。
【００１２】
また、第１の発明の車両運動制御装置は、前記ドライバの顔を撮像する顔撮像手段を含んで構成することができ、前記時間算出手段は、前記顔撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記ドライバの視線方向を検出し、前記視線方向と前記前方撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記交点を検出して該交点までの距離を算出し、前記距離を前記速度検出手段により検出された速度で除して、前記時間を算出することができる。
【００１３】
また、第１の発明の車両運動制御装置は、前記自車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を含んで構成することができ、前記時間算出手段は、前記走行路上の複数の点を仮の交点とし、各仮の交点に到達するまでの仮時間及び前記自車両の進行方向と前記仮の交点方向との仮偏角に基づくヨーレートを算出し、算出したヨーレートと前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートとの相関が最も高くなるときの仮時間を前記時間として算出することができる。
【００１４】
また、第２の発明の車両運動制御装置は、前記自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得する取得手段と、前記取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記時間が前記閾値より小さくなる状況である判定された場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段と、前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段と、を含んで構成されている。
【００１５】
第２の発明の車両運動制御装置によれば、取得手段が、自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得し、判定手段が、取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する。このような状況では、ドライバは車両位置を小刻みに修正する操舵行動を取り、結果として、車両がふらつき、車両の軌跡追従特性が悪化する。
【００１６】
そこで、補正量算出手段が、判定手段により時間が閾値より小さくなる状況である判定された場合には、走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び追従走行時の車両近傍における目標横位置と状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する。そして、制御手段が、補正量算出手段により算出された補正量を、自車両の進行方向と交点方向との偏角及び時間に基づく追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する。
【００１７】
このように、自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態に基づいて、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定するため、交点を検出したり、時間を算出したりすることなく、第１の発明と同様の効果が得られる。
【００１８】
また、前記車両制御量を、前記ドライバによる操作量、または前記追従走行を自動制御する追従走行装置により制御される制御量とすることができる。これにより、ドライバの操作量に算出された補正量を加算して制御する場合、及び追従走行自体を自動制御する場合のいずれの場合でも、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善することができる。
【００１９】
また、第１または第２の車両運動制御装置は、前記自車両にふらつきを生じさせる外乱を検出する外乱検出手段を含んで構成することができ、前記補正量算出手段は、前記外乱検出手段により外乱が検出された場合に、前記補正量を算出することができる。ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる場合だけでなく、外乱によっても追従特性が悪化するため、外乱が生じた際にも補正量を車両制御量に加算することで、より追従特性を向上させることができる。
【００２０】
また、第３の発明の車両運動制御プログラムは、コンピュータを、自車両のヨー角及び前記走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する状態検出手段、前記自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像する前方撮像手段により撮像された画像、及び前記自車両の速度を検出する速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間を算出する時間算出手段、前記時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段、及び前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。
【００２１】
また、第４の発明の車両運動制御プログラムは、コンピュータを、前記自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得する取得手段、前記取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する判定手段、前記判定手段により前記時間が前記閾値より小さくなる状況である判定された場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段、及び前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段として機能させるためのプログラムである。
【００２２】
なお、本発明のプログラムを記憶する記憶媒体は、特に限定されず、ハードディスクであってもよいし、ＲＯＭであってもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤディスク、光磁気ディスクやＩＣカードであってもよい。更にまた、該プログラムを、ネットワークに接続されたサーバ等からダウンロードするようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明の車両運動制御装置及びプログラムによれば、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さくなる状況では、目標状態と自車両の状態との差と追従特性に応じた係数との積で表される補正量を車両制御量にフィードバックすることで、ドライバの視線と走行路との交点に到達するまでの時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善し、軌跡追従特性に優れた車両運動を実現することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】注視時間及び目標位置と自車両の進行方向との偏角に基づく制御側を説明するための図である。
【図２】第１の実施の形態に係る車両運動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】軌跡追従特性のダンピングとフィードバックゲインとの関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る車両運動制御装置において実行される車両運動制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る車両運動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態に係る車両運動制御装置において実行される車両運動制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施の形態に係る車両運動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第３の実施の形態に係る車両運動制御装置において実行される車両運動制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
まず、本発明の原理について説明する。
【００２６】
ドライバは、一定時間Ｔ秒後に到達すべき前方の目標位置を注視し、目標位置と自車両の進行方向との偏角θａｈｅａｄを元にして、車両のヨーレートを制御することが知られている（特許文献１参照）。このドライバの制御則を目標ヨーレートの形で定式化すると、下記（１）式となる。
【００２７】
【数１】
【００２８】
図１に示すように、一定時間Ｔ秒後に到達すべき目標位置は、ドライバの視線と走行路（目標軌跡）との交点として定まる。γ＊（ｔ）はＴ秒後に目標位置に到達するための時刻ｔにおける車両の目標ヨーレート、θａｈｅａｄ（ｔ）は目標位置方向と自車両の進行方向との偏角である。以下、この一定時間Ｔを注視時間、及び偏角θａｈｅａｄを注視角度と呼ぶ。
【００２９】
（１）式で示される制御則は、注視時間Ｔと反比例の関係にあるため、注視時間Ｔが小さい場合には、ドライバが行う操舵はハイゲインとなり、車両位置を小刻みに修正する操舵行動が増えることを表している。この場合、結果として、振動的な操舵のため車両がふらつき、目標軌跡に対する追従誤差が大きくなる、すなわち、車両の軌跡追従特性のダンピングが悪化する。
【００３０】
従って、本発明では、車両の軌跡追従特性が悪化する状況として、注視時間Ｔが小さくなる場面を検出し、ダンピング特性を変更して、軌跡追従特性を改善するものである。
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３２】
図２に示すように、第１の実施の形態に係る車両運動制御装置１０は、ドライバの顔画像を撮像するための内向きカメラ１２と、車両前方を撮像するための外向きカメラ１４と、車両の速度を検出する車速センサ１６と、注視時間に基づいてダンピングの変更処理を実行するコンピュータ１８と、変更されたダンピング特性を実現するための前輪舵角装置２０とを備えている。
【００３３】
内向きカメラ１２及び外向きカメラ１４は、対象範囲を撮像し、画像信号を生成する撮像部（図示省略）と、撮像部で生成されたアナログ信号である画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（図示省略）と、Ａ／Ｄ変換された画像信号を一時的に格納するための画像メモリ（図示省略）とを備えている。
【００３４】
前輪舵角装置２０は、入力された制御値に基づいて、前輪の舵角を変更するアクチュエータである。
【００３５】
コンピュータ１８は、ＣＰＵ、後述する車両運動制御処理ルーチンを実現するためのプログラムを記憶したＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、及びＨＤＤ等の記憶装置を含んで構成されている。
【００３６】
このコンピュータ１８を以下で説明する車両運動制御処理ルーチンに従って機能ブロックで表すと、図２に示すように、注視時間Ｔを算出する注視時間算出部３０と、算出された注視時間Ｔが閾値より小さいか否かを判定する注視時間判定部３２と、自車両のヨー角及び目標軌跡のヨー角を検出するヨー角検出部３４と、注視時間が小さいと判定された場合にダンピング特性を変更するダンピング変更部３６とを含んだ構成で表すことができる。
【００３７】
注視時間算出部３０は、内向きカメラ１２で撮像されたドライバの顔画像を取得し、ドライバの視線方向を検出する。また、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を取得し、ドライバの視線方向と合わせて、従来既知の手法により、ドライバが注視している注視点（ドライバの視線と走行路（目標軌跡）との交点、目標位置）を検出し、車両から注視点までの距離Ｌを算出する。また、車速センサ１６で検出された車両車速Ｖを取得する。そして、車両から注視点までの距離Ｌ、及び速度Ｖに基づいて、下記（２）式に従って、注視時間Ｔを求める。
【００３８】
【数２】
【００３９】
注視時間判定部３２は、注視時間算出部３０で算出された注視時間Ｔが予め定めた閾値Ｔｔｈより小さいか否かを判定する。閾値Ｔｔｈは、注視時間が小さくなることにより、小刻みな操舵運動が増え、車両軌跡追従特性が悪化する状況となるような注視時間を判定できる値を予め定めておく。
【００４０】
ヨー角検出部３４は、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像に基づいて、図１に示す自車両のヨー角θ、及び目標軌跡の車両近傍におけるヨー角θｄを検出する。
【００４１】
ダンピング変更部３６は、注視時間判定部３２により、注視時間Ｔが閾値Ｔｔｈより小さいと判定された場合に、ドライバによって操作される前輪舵角に目標軌跡との偏差フィードバックを加えることで、軌跡追従特性のダンピングを変更する。
【００４２】
前輪実舵角に加える偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄは、下記（３）式で与えられる。
【００４３】
【数３】
【００４４】
ここで、Ｇは舵角から車両ヨーレートヘの定常ゲイン、θは車両のヨー角、θｄは目標軌跡のヨー角、ｋｐ１はフィードバックゲインである。
【００４５】
また、ドライバは、（１）式の目標ヨーレートｒ＊を実現するように車両を制御する。このためドライバが加える前輪舵角δｆ＿ｄｒｉｖｅｒは、下記（４）式となる。
【００４６】
【数４】
【００４７】
（３）式及び（４）式より、ドライバの入力及び偏差フィードバックによって生成される前輪舵角δｆは、下記（５）式となる。
【００４８】
【数５】
【００４９】
ここで、適切なフィードバックゲインｋｐ１を与えることで、軌跡追従特性のダンピングを変更できることの原理を説明する。
【００５０】
車両の目標軌跡の時間変化が、下記（６）〜（８）式で与えられた場合、注視角度θａｈｅａｄは、下記（９）式の形で表現される。
【００５１】
【数６】
【００５２】
ここで、ｙは車両の横位置、θは車両のヨー角である。
【００５３】
さらに、車両のダイナミクスは線形二輪モデルを用い、前輪舵角δｆから横運動ｙとヨー角θに対する伝達関数を、下記（１０）〜（２２）式とする。
【００５４】
【数７】
【００５５】
ここで、ｍは車両質量、ｌは車両慣性モーメント、ｌｆは前車軸位置、ｌｆは後車軸位置、Ｋｆは前輪コーナリングパワー、Ｋｒは後輪コーナリングパワー、τは車両の応答遅れである。
【００５６】
（５）式及び（９）〜（２２）式を用いることで、閉ループ系での車両と目標軌跡との横偏差ｅ＝ｙ−ｙｄの伝達関数は、下記（２３）〜（２５）式となる。
【００５７】
【数８】
【００５８】
（２５）式に含まれる遅れ時間について、下記（２６）式に示すパデー近似を用いると、（２５）式の特性方程式Ｑ１（ｓ）＝０は、下記（２７）式となる。
【００５９】
【数９】
【００６０】
（２６）式の解ｐｉ（ｉ＝１，・・・，５）の中で最小のノルムとなる解をｐとおくと、閉ループ系における車両の軌跡追従特性のダンピングｄは、下記（２８）式で与えられる。
【００６１】
【数１０】
【００６２】
ここで、Ｒｅ（ｐ）はｐの実部、｜ｐ｜はｐのノルムを表す。
【００６３】
フィードバックゲインｋｐ１が、（２７）式で示す方程式内に含まれるため、注視時間Ｔに対して適切なｋｐ１を選ぶことで、軌跡追従特性のダンピングｄの変更が可能となる。図３は、各フィードバックゲインｋｐ１を用いたときのある注視時間Ｔにおける軌跡追従特性のダンピングを示している。図３から見られるようにフィードバックゲインｋｐ１に応じてダンピングが制御できることが分かる。
【００６４】
以上より、前輪舵角に目標軌跡との偏差フィードバックを加える手法で、悪化した
軌跡追従特性を改善することができる。
【００６５】
従って、ダンピング変更部３６では、予め図３に示すようなテーブルを定めておき、このテーブルに基づいて、必要なダンピング特性に応じたフィードバックゲインｋｐ１を取得し、（３）式に従って、補正量である偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出する。算出された偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを、ドライバの操作量に応じた前輪実舵角に加算する制御入力として前輪舵角装置２０へ出力する。前輪舵角装置２０では、ドライバの操作量及び制御入力に応じて前輪の舵角を変更する。
【００６６】
必要なダンピング特性は、注視時間判定部３２で用いる閾値Ｔｔｈや車両構成等に応じて、予め定めた値とすることができる。この場合、フィードバックゲインｋｐ１も予め定まる。また、注視時間Ｔに応じた値とすることもできる。この場合、図３に示したようなテーブルを注視時間毎に複数用意しておき、注視時間算出部３０で算出された注視時間Ｔに応じたテーブルを選択して、必要なダンピング特性に応じたフィードバックゲインｋｐ１を取得するようにするとよい。
【００６７】
次に、図４を参照して、第１の実施の形態の車両運動制御装置１０で実行される車両運動制御処理ルーチンについて説明する。
【００６８】
ステップ１００で、内向きカメラ１２で撮像されたドライバの顔画像、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像、及び車速センサ１６で検出された車速Ｖを取得する。
【００６９】
次に、ステップ１０２で、顔画像からドライバの視線方向を検出し、車両前方画像と合わせて、ドライバが注視している注視点を検出し、車両から注視点までの距離Ｌを算出する。そして、車両から注視点までの距離Ｌ、及び速度Ｖに基づいて、（２）式に従って、注視時間Ｔを算出する。
【００７０】
次に、ステップ１０４で、上記ステップ１０２で算出された注視時間Ｔが、予め定めた閾値Ｔｔｈより小さいか否かを判定する。Ｔ＜Ｔｔｈの場合には、ステップ１０６へ移行し、Ｔ≧Ｔｔｈの場合には、処理を終了する。
【００７１】
ステップ１０６では、上記ステップ１００で取得した車両前方画像に基づいて、自車両のヨー角θ及び目標軌跡のヨー角θｄを検出する。次に、ステップ１０８で、図３に示すような、予め定めたダンピング特性とフィードバックゲインｋｐ１との関係を示すテーブルに基づいて、必要なダンピング特性を得るためのフィードバックゲインｋｐ１を取得する。
【００７２】
次に、ステップ１１０で、上記ステップ１０６で検出した自車両のヨー角θ及び目標軌跡のヨー角θｄと、上記ステップ１０８で取得したフィードバックゲインｋｐ１を用いて、（３）式に従って、補正量である偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出する。次に、ステップ１１２で、算出した偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを前輪舵角装置２０へ出力して、処理を終了する。
【００７３】
走行中、本ルーチンを繰り返し実行することにより、注視時間Ｔが小さくなるような状況において、ダンピング特性の変更が行われる。
【００７４】
以上説明したように、第１の実施の形態の車両運動制御装置によれば、注視時間を算出し、注視時間が予め定めた閾値よりも小さくなる場合には、必要なダンピング特性が得られるためのフィードバックゲインを与えてダンピング特性を変更することにより、注視時間が小さい状況における車両軌跡追従特性のダンピンの悪化を改善し、軌跡追従特性に優れた車両運動を実現することができる。
【００７５】
なお、第１の実施の形態では、ドライバの注視点を検出して注視時間Ｔを算出する場合について説明したが、以下に説明するように、（１）式で示されるドライバの制御則を用いて、ヨーレートにより注視時間Ｔを算出してもよい。この場合、車両運動制御装置１０にヨーレートセンサを設ける。
【００７６】
まず、前方の道路情報から得られる目標軌跡に対して、複数の推定注視点を設定し、各推定注視点について（２）式に従って推定注視時間Ｔｅｓｔを算出し、その場合の推定注視角度θａｈｅａｄ＿ｅｓｔを求める。次に、推定注視時間Ｔｅｓｔ及び推定注視角度θａｈｅａｄ＿ｅｓｔより、推定目標ヨーレートγ＊ｅｓｔを、下記（２９）式により求める。
【００７７】
【数１１】
【００７８】
そして、ヨーレートセンサで検出される車両のヨーレートと推定目標ヨーレートγ＊ｅｓｔとの相関により、最も相関の高くなる推定注視時間Ｔｅｓｔを注視時間Ｔとして算出する。
【００７９】
前方の道路情報は、外向きカメラで撮像された車両前方画像から取得したり、ＧＰＳ装置によるグローバル情報によって取得したりすることができる。この場合、内向きカメラ１２は備える必要がない。
【００８０】
また、第１の実施の形態では、（３）式において、目標軌跡のヨー角と車両のヨー角との偏差θｄ−θによるフィードバックを用いたが、下記（３０）式に示す、目標軌跡と車両との横偏差ｙｄ−ｙによるフィードバックを用いても、同様に軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。ｙｄは、図１に示すように、目標軌跡の車両近傍のｙ座標である。ここでｋｐ２は、フィードバックゲインである。
【００８１】
【数１２】
【００８２】
さらに、（３）式及び（３０）式を組み合わせた、下記（３１）式に示す偏差フィードバックを用いてもよい。
【００８３】
【数１３】
【００８４】
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、ドライバの注視時間を算出する場合について説明したが、第２の実施の形態では、ドライバの注視時間が小さくなる状況が検出された場合に、ダンピング特性を変更する場合について説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御装置１０と同一の構成については、同一または対応する符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００８５】
図５に示すように、第２の実施の形態に係る車両運動制御装置２１０は、自車両の状態を検出するセンサ群で構成された車両状態センサ２２と、自車両の周辺環境を検出するセンサ群で構成された周辺環境センサ２４と、自車両の操作状態を検出するセンサ群で構成された操作状態センサ２６と、コンピュータ２１８と、前輪舵角装置２０とを備えている。
【００８６】
車両状態センサ２２は、車速センサ１６、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、ピッチ角を検出するピッチ角センサ等を含んで構成されている。
【００８７】
周辺環境センサ２４は、外向きカメラ１４、ＧＰＳ装置、地図情報等を含んで構成されている。
【００８８】
操作状態センサ２６は、ワイパーの動作状態を検出するセンサ、フォグランプやヘッドライト等の点灯状態を検出するセンサ、アクセル開度を検出するセンサ等を含んで構成されている。
【００８９】
コンピュータ２１８は、機能的には、車車間通信によるデータの送受信を行う通信部３８と、車両状態センサ２２、周辺環境センサ２４、及び操作状態センサ２６で検出された検出値、並びに通信部３８により取得したデータに基づいて、注視時間が小さくなる状況を判定する状況判定部４０と、ヨー角検出部３４と、ダンピング変更部３６とを含んだ構成で表すことができる。
【００９０】
状況判定部４０は、車両状態センサ２２、周辺環境センサ２４、及び操作状態センサ２６で検出された検出値、並びに通信部３８により取得したデータに基づいて、以下の状況にあるか否かを判定し、以下の状況の少なくとも１つに該当する場合には、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。
【００９１】
（ｉ）ブラインドカーブ及び下り坂で先が見えないとき
ブラインドカーブや下り坂でドライバの可視範囲が制約されるとき、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法として、外向きカメラ１４やＧＰＳ装置により検出される車両前方情報によって、ブラインドカーブや下り坂を検出したり、ヨーレートセンサで検出された値に基づいて推定される走行コースの曲率からブラインドカーブを検出したり、ピッチ角センサで検出された値に基づいて推定される走行コースの勾配により下り坂を検出したりすることができる。
【００９２】
（ｉｉ）逆光、霧、雨、雪により視界不良な状況
逆光、霧、雨、雪などによる視界不良で、ドライバの可視範囲が制約される場合に、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を用いて、対向車のライトによる逆光や、霧、雨、雪等の気象条件を検出したり、ＧＰＳ装置によるグローバル情報を用いて、太陽による逆光や、霧、雨、雪等の気象条件を検出したり、ワイパー動作に基づいて雨や雪の気象条件を検出したり、フォグランプの点灯により霧の気象条件を検出したりすることができる。
【００９３】
（ｉｉｉ）夜間、トンネル等の暗い環境
夜間、トンネル等の暗い環境で、ドライバの可視範囲が制約される場合に、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を用いて、夜間、トンネル等の暗い環境を検出したり、ＧＰＳ装置で検出された自車両位置及び地図情報に基づいてトンネルを検出したり、ヘッドライド動作に基づいて夜間、トンネル等の暗い環境を検出したりすることができる。
【００９４】
（ｉｖ）車線幅が狭い状況
走行車線の幅が狭い状況では、ドライバの緊張感が高まることで、注視時間が小さくなるため、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を用いて、走行車線の幅を検出したり、ＧＰＳ装置で検出された自車両位置及び地図情報に基づいて走行車線の幅を検出したりすることができる。
【００９５】
（ｖ）隣接した車両が走行している状況
隣接した車両が走行している状況も、ドライバの緊張感が高まることで、注視時間が小さくなるため、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像を用いて、隣接した車両の有無を検出したり、車車間通信によって、隣接した車両の有無を検出したりすることができる。
【００９６】
（ｖｉ）高速で走行している状況
高速で走行中は、ドライバの緊張が高まること、及び注視時間が車両速度と反比例であることから、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定する。検出方法としては、車速センサ１６により検出した車速に基づいて高速走行を検出したり、アクセル開度による速度推定によって高速走行を検出したりすることができる。
【００９７】
次に、図６を参照して、第２の実施の形態の車両運動制御装置２１０で実行される車両運動制御処理ルーチンについて説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御処理ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００９８】
ステップ２００で、車両状態センサ２２、周辺環境センサ２４、及び操作状態センサ２６で検出された検出値、並びに通信部３８により取得したデータを取得する。
【００９９】
次に、ステップ２０２で、上記ステップ２００で取得した検出値及びデータに基づいて、上記（ｉ）〜（ｖｉ）の状況の少なくとも１つに該当するか否かを判定する。いずれかの状況に該当する場合には、ドライバの注視時間が小さくなる状況であると判定して、ステップ１０６〜１１２へ移行して、自車両のヨー角θ及び目標軌跡のヨー角θｄを検出し、必要とするダンピング特性に応じたフィードバックゲインｋｐ１を取得して、偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出して出力する。いずれの状況にも該当しない場合には、処理を終了する。
【０１００】
以上説明したように、第２の実施の形態の車両運動制御装置によれば、注視時間を算出する代わりに、車両状態、周辺環境、操作状態等に基づいて、注視時間が小さくなる状況を判定することにより、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、注視時間が小さくなる状況は、上記（ｉ）〜（ｖｉ）に挙げた状況に限定されるものではない。
【０１０２】
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、注視時間が小さくなる場合に加えて、外乱が生じている場合にも、ダンピング特性を変更する場合について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態の車両運動制御装置１０、２１０と同一の構成については、同一または対応する符号を付して、詳細な説明は省略する。
【０１０３】
図７に示すように、第３の実施の形態に係る車両運動制御装置３１０は、内向きカメラ１２と、車両状態センサ２２と、周辺環境センサ２４と、コンピュータ３１８と、前輪舵角装置２０とを備えている。なお、車両状態センサ２２には車速センサ１６が含まれ、周辺環境センサ２４には外向きカメラ１４が含まれる。
【０１０４】
コンピュータ３１８は、機能的には、注視時間算出部３０と、注視時間判定部３２と、車両に生じる外乱の有無を検出する外乱検出部４２と、ダンピング変更部３３６とを含んだ構成で表すことができる。
【０１０５】
外乱検出部４２は、車両状態センサ２２及び周辺環境センサ２４で検出された検出値に基づいて、車両に生じる外乱の有無を検出する。注視時間が小さくなることに基づく人の操舵による車両のふらつき以外にも、外乱により車両挙動が乱された場合にも、軌跡追従特性が悪化するため、このような状況を検出するものである。具体的には、横風による車両の揺動が検出された場合、轍などの路面変動が検出された場合、サスペンションストロークの大きな変化が検出された場合等を、外乱が生じた場合として検出する。
【０１０６】
ダンピング変更部３３６は、注視時間Ｔが閾値Ｔｔｈより小さいと判定された場合、及び外乱が生じたことが検出された場合の少なくとも一方の場合に、ダンピング特性を変更する。
【０１０７】
次に、図８を参照して、第３の実施の形態の車両運動制御装置３１０で実行される車両運動制御処理ルーチンについて説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御処理ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０８】
ステップ３００で、内向きカメラ１２で撮像されたドライバの顔画像、外向きカメラ１４で撮像された車両前方画像、及び車速センサ１６で検出された車速Ｖ、並びに車両状態センサ２２及び周辺環境センサ２４で検出されたその他の検出値を取得する。次に、ステップ１０２で、注視時間Ｔを算出する。
【０１０９】
次に、ステップ３０２で、車両状態センサ２２及び周辺環境センサ２４で検出された検出値に基づいて、車両に生じる外乱の有無を検出する。
【０１１０】
次に、ステップ３０４で、上記ステップ１０２で算出された注視時間Ｔが閾値Ｔｔｈより小さいか否か、または上記ステップ３０２で外乱が生じていることが検出されたか否かを判定する。少なくとも一方に該当する場合には、ステップ１０６〜１１２へ移行して、自車両のヨー角θ及び目標軌跡のヨー角θｄを検出し、必要とするダンピング特性に応じたフィードバックゲインｋｐ１を取得して、偏差フィードバックδｆ＿ａｄｄを算出して出力する。いずれにも該当しない場合には、処理を終了する。
【０１１１】
なお、フィードバックゲインｋｐ１は、Ｔ＜Ｔｔｈのみに該当する場合、外乱のみが生じている場合、及び双方に該当する場合で、各々異なる値としてもよい。
【０１１２】
以上説明したように、第３の実施の形態の車両運動制御装置によれば、注視時間が小さくなる場合に加え、外乱が生じた場合にも軌跡追従特性を改善するようにダンピングを変更するため、軌跡追従特性をさらに向上させることができる。
【０１１３】
なお、第３の実施の形態では、第１の実施の形態に外乱によるダンピングの変更を適用した場合について説明したが、第２の実施の形態についても同様に適用することができる。
【０１１４】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、ドライバの操作量に偏差フィードバックを加える場合について説明したが、（４）式で示す前輪舵角δｆ＿ｄｒｉｖｅｒが、（１）式の制御則を用いた自動軌跡追従装置における制御入力である場合にも同様に適用することができる。このような自動軌跡追従装置に適用する場合には、センサにより検出される前方情報から注視時間Ｔ秒後の注視角度θａｈｅａｄを求める必要がある。ただし、センサの制約によって検出可能な注視時間Ｔおよび注視角度θａｈｅａｄには制限があるため、センサで検出可能な注視時間Ｔを求め、注視時間Ｔがある閾値以下となった場合には、車両軌跡追従特性のダンピングが悪化する状況として検出する。
【０１１５】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、前輪舵角へ偏差フィードバックを追加する場合について説明したが、これに限定されない。以下、他の制御方法について説明する。
【０１１６】
（ａ）後輪舵角に偏差フィードバックを追加する手段
（３）式、（３０）式または（３１）で与えられる偏差フィードバックを前輪舵角へ追加する方法と同様に、後輪舵角に偏差フィードバックを追加することでも軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。後輪舵角に加える偏差フィードバックδｒ＿ａｄｄを下記（３２）式で与える。
【０１１７】
【数１４】
【０１１８】
ここで、ｋｐ３はフィードバックゲインである。
【０１１９】
前輪舵角はドライバ又は車両の自動軌跡追従装置によって制御されるので、最終的に車両の前輪舵角δｆおよび後輪舵角δｒは、下記（３３）式及び（３４）式となる。
【０１２０】
【数１５】
【０１２１】
以下では、適切なフィードバックゲインｋｐ３を与えることで、軌跡追従特性のダンピングを変更できることの原理について説明する。前後輪操舵時の車両のダイナミクスとして、下記（３５）〜（４１）式で示す線形二輪モデルが与えられている。
【０１２２】
【数１６】
【０１２３】
よって、（３３）式のドライバ又は車両の自動軌跡追従装置による前輪舵角、（３４）式の追加の偏差フィードバック、及び車両モデル（３３）〜（４１）式を用いることで、閉ループ系での車両と目標軌跡との横偏差ｅ＝ｙ−ｙｄの伝達関数は、下記（４２）〜（４４）式となる。
【０１２４】
【数１７】
【０１２５】
前輪舵角への目標軌跡との偏差フィードバックと同様に、フィードバックゲインｋｐ３が、（４４）式で示される伝達関数の特性方程式内に含まれるため、注視時間Ｔに対して適切なｋｐ３を選ぶことで、軌跡追従特性のダンピングの変更が可能となる。
【０１２６】
また、（３２）式では、目標軌跡のヨー角と車両のヨー角との偏差θｄ−θによるフィードバックを用いたが、下記（４５）式に示す目標軌跡と車両との横偏差ｙｄ−ｙによるフィードバックを加えた後輪舵角を用いることでも軌跡追従特性のダンピングを変更することもできる。
【０１２７】
【数１８】
【０１２８】
ここで、ｋｐ４はフィードバックゲインである。
【０１２９】
さらに、（３２）式及び（４５）式を組み合わせた下記（４６）式に示す偏差フィードバックを用いて後輪舵角に偏差フィードバックを加えてもよい。
【０１３０】
【数１９】
【０１３１】
（ｂ）タイヤ力配分により偏差フィードバックを追加する手段
前後輪タイヤ力を適切に分配することで、車両のヨーモーメントを制御することが可能である（参考文献：Yohimi Furukawa and Masato Abe、”Advanced Chassis Control Systems for Vehicle Handling and Active Safety”、VecleSystemDynamics、pp。59-86、28、1997）。このため、タイヤ力配分を用いた目標軌跡との偏差フィードバックを行うことで、軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。以下ではその詳細について述べる。
【０１３２】
タイヤ力配分によるヨーモーメントＭｔが加わった場合の車両のダイナミクは、下記（４７）〜（５１）式で与えられる。
【０１３３】
【数２０】
【０１３４】
この場合、軌跡追従特性のダンピングを変更するために、タイヤ力配分により、下記（５２）式で与えるヨーモーメントを発生させる。
【０１３５】
【数２１】
【０１３６】
ここで、ｋｐ５はフィードバックゲインである。
【０１３７】
ドライバ又は車両の自動軌跡追従装置によって前輪舵角は（３３）式となるので、（３３）式及び（４７）〜（５２）式により、タイヤ力配分によるヨーモーメントを加えた閉ループ系における車両と目標軌跡との横偏差ｅ＝ｙ−ｙｄの伝達関数は、下記（５３）〜（５５）式となる。
【０１３８】
【数２２】
【０１３９】
前輪及び後輪舵角への目標軌跡との偏差フィードバックと同様に、フィードバックゲインｋｐ５が、（５５）式に示す伝達関数の特性方程式内に含まれるため、注視時間Ｔに対して適切なｋｐ５を選ぶことで軌跡追従特性のダンピングｄの変更が可能となる。
【０１４０】
また、（５１）式では、目標軌跡のヨー角と車両のヨー角との偏差θｄ−θによるフィードバックを用いたが、下記（５６）式に示す目標軌跡と車両との横偏差ｙｄ−ｙによるフィードバックとなるヨーモーメントを発生するようタイヤ力配分を行うことでも、同様に軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。
【０１４１】
【数２３】
【０１４２】
ここで、ｋｐ６はフィードバックゲインである。
【０１４３】
さらに、（５２）式及び（５６）式を組み合わせた下記（５７）式に示す偏差フィードバックとなるヨーモーメントを発生させてもよい。
【０１４４】
【数２４】
【０１４５】
（ｃ）前輪舵角、後輪舵角及びタイヤ力配分の統合
車両ダイナミクスは制御入力に対して線形であるため、上記実施の形態、上記（ａ）及び（ｂ）で述べた手法を同時に適応することで、軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。複数の制御方法を用意することで制御の自由度が上がるため、入力の制約や故障などの外乱に対してロバストな制御構造とすることができる。
【０１４６】
（ｄ）ステア角に偏差フィードバック項を追加する手段
操舵系のダイナミクスの影響が少ない場合には、前輪舵角δｆとステア角δｓとの間に、下記（５８）式の関係が成り立つ。
【０１４７】
【数２５】
【０１４８】
ここで、ｎはステアリングギヤ比である。よって（５）式の前輪舵角は、下記（５９）式に示すステア角によって実現できる。
【０１４９】
【数２６】
【０１５０】
このため、前輪舵角に偏差フィードバックを追加する代わりに、下記（６０）式に示すステア角に偏差フィードバックを追加することでも軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。
【０１５１】
【数２７】
【０１５２】
ここで、ｋｐ７はフィードバックゲインである。
【０１５３】
また、（６０）式では、目標軌跡のヨー角と車両のヨー角との偏差θｄ−θによるフィードバックを用いたが、下記（６１）式に示す目標軌跡と車両との横偏差ｙｄ−ｙによるフィードバックをステア角に追加することでも、同様に軌跡追従特性のダンピングを変更することができる。
【０１５４】
【数２８】
【０１５５】
ここで、ｋｐ８はフィードバックゲインである。
【０１５６】
さらに、（６０）式及び（６１）式を組み合わせた下記（６２）式に示す偏差フィードバックをステア角に追加してもよい。
【０１５７】
【数２９】
【符号の説明】
【０１５８】
１０、２１０、３１０ 車両運動制御装置
１２ 内向きカメラ
１４ 外向きカメラ
１６ 車速センサ
１８、２１８、３１８ コンピュータ
２０ 前輪舵角装置
２２ 車両状態センサ
２４ 周辺環境センサ
２６ 操作状態センサ
３０ 注視時間算出部
３２ 注視時間判定部
３４ ヨー角検出部
３６、３３６ ダンピング変更部
３８ 通信部
４０ 状況判定部
４２ 外乱検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像する前方撮像手段と、
前記自車両の速度を検出する速度検出手段と、
前記自車両のヨー角及び前記走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する状態検出手段と、
前記前方撮像手段により撮像された画像、及び前記速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間を算出する時間算出手段と、
前記時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項２】
前記ドライバの顔を撮像する顔撮像手段を含み、
前記時間算出手段は、前記顔撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記ドライバの視線方向を検出し、前記視線方向と前記前方撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記交点を検出して該交点までの距離を算出し、前記距離を前記速度検出手段により検出された速度で除して、前記時間を算出する
請求項１記載の車両運動制御装置
【請求項３】
前記自車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を含み、
前記時間算出手段は、前記走行路上の複数の点を仮の交点とし、各仮の交点に到達するまでの仮時間及び前記自車両の進行方向と前記仮の交点方向との仮偏角に基づくヨーレートを算出し、算出したヨーレートと前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートとの相関が最も高くなるときの仮時間を前記時間として算出する
請求項１記載の車両運動制御装置
【請求項４】
前記自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記時間が前記閾値より小さくなる状況である判定された場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項５】
前記車両制御量を、前記ドライバによる操作量、または前記追従走行を自動制御する追従走行装置により制御される制御量とした請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項６】
前記自車両にふらつきを生じさせる外乱を検出する外乱検出手段を含み、
前記補正量算出手段は、前記外乱検出手段により外乱が検出された場合に、前記補正量を算出する
請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項７】
コンピュータを、
自車両のヨー角及び前記走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する状態検出手段、
前記自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像する前方撮像手段により撮像された画像、及び前記自車両の速度を検出する速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間を算出する時間算出手段、
前記時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段、及び
前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段
として機能させるための車両運動制御プログラム。
【請求項８】
コンピュータを、
前記自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得する取得手段、
前記取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する判定手段、
前記判定手段により前記時間が前記閾値より小さくなる状況である判定された場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段、及び
前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段
として機能させるための車両運動制御プログラム。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の車両運動制御装置を構成する各手段として機能させるための車両運動制御プログラム。
【請求項１】
自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像する前方撮像手段と、
前記自車両の速度を検出する速度検出手段と、
前記自車両のヨー角及び前記走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する状態検出手段と、
前記前方撮像手段により撮像された画像、及び前記速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間を算出する時間算出手段と、
前記時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項２】
前記ドライバの顔を撮像する顔撮像手段を含み、
前記時間算出手段は、前記顔撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記ドライバの視線方向を検出し、前記視線方向と前記前方撮像手段により撮像された画像に基づいて、前記交点を検出して該交点までの距離を算出し、前記距離を前記速度検出手段により検出された速度で除して、前記時間を算出する
請求項１記載の車両運動制御装置
【請求項３】
前記自車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段を含み、
前記時間算出手段は、前記走行路上の複数の点を仮の交点とし、各仮の交点に到達するまでの仮時間及び前記自車両の進行方向と前記仮の交点方向との仮偏角に基づくヨーレートを算出し、算出したヨーレートと前記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートとの相関が最も高くなるときの仮時間を前記時間として算出する
請求項１記載の車両運動制御装置
【請求項４】
前記自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記時間が前記閾値より小さくなる状況である判定された場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項５】
前記車両制御量を、前記ドライバによる操作量、または前記追従走行を自動制御する追従走行装置により制御される制御量とした請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項６】
前記自車両にふらつきを生じさせる外乱を検出する外乱検出手段を含み、
前記補正量算出手段は、前記外乱検出手段により外乱が検出された場合に、前記補正量を算出する
請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項７】
コンピュータを、
自車両のヨー角及び前記走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を検出する状態検出手段、
前記自車両が走行する走行路を含む前方領域を撮像する前方撮像手段により撮像された画像、及び前記自車両の速度を検出する速度検出手段により検出された速度に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間を算出する時間算出手段、
前記時間算出手段により算出された時間が予め定められた閾値より小さい場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段、及び
前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段
として機能させるための車両運動制御プログラム。
【請求項８】
コンピュータを、
前記自車両のヨー角及び走行路に対する横位置の少なくとも一方の状態を含む自車両の状態、自車両の周辺環境、及び自車両の操作状態を取得する取得手段、
前記取得手段により取得した情報に基づいて、ドライバの視線と前記走行路との交点に到達するまでの時間が予め定められた閾値より小さくなる状況か否かを判定する判定手段、
前記判定手段により前記時間が前記閾値より小さくなる状況である判定された場合には、前記走行路を目標軌跡とする追従走行時の車両近傍における目標ヨー角と前記状態検出手段により検出されたヨー角との差、及び前記追従走行時の車両近傍における目標横位置と前記状態検出手段により検出された横位置との差の少なくとも一方と、前記走行路に対する追従特性に応じて定まる係数との積で表わされる補正量を算出する補正量算出手段、及び
前記補正量算出手段により算出された補正量を、前記自車両の進行方向と前記交点方向との偏角及び前記時間に基づく前記追従走行時の車両制御量に加算した値に基づいて、車両運動を制御する制御手段
として機能させるための車両運動制御プログラム。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の車両運動制御装置を構成する各手段として機能させるための車両運動制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２０６６０６（Ｐ２０１２−２０６６０６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３６８０（Ｐ２０１１−７３６８０）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
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