道路情報取得装置、及びこれを利用した車両用走行制御装置、並びに道路交通システム
【課題】道路に関する情報を道路マーカから適切に検出することが可能な道路情報取得装置、及びこれを利用した車両用走行制御装置、並びに道路交通システムを提供すること。
【解決手段】車両に搭載される道路情報取得装置であって、道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段２０と、道路マーカ検出手段２０により検出される、第１の道路マーカ列に属する道路マーカ５と、第２の道路マーカ列に属する道路マーカ７と、の位置関係に基づいて道路形状を検出する、道路形状検出手段と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】車両に搭載される道路情報取得装置であって、道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段２０と、道路マーカ検出手段２０により検出される、第１の道路マーカ列に属する道路マーカ５と、第２の道路マーカ列に属する道路マーカ７と、の位置関係に基づいて道路形状を検出する、道路形状検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される道路情報取得装置、及びこれを利用した車両用走行制御装置、並びに道路交通システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称される、情報通信技術の活用による新しい高度道路交通システムの構築が提唱されている。この一環として、例えば、道路上の走行車線中央に配列配置された磁気マーカ等の道路マーカを車両側において検出し、この路面マーカの配列に対する車両の位置に基づいて、当該走行車線からの車両の逸脱を検出するシステムについての研究が進められている。こうしたシステムでは、カーブ路における制御を適切なものとするために、走行中の道路におけるカーブ方向や曲率（又は曲線半径）を適切に検出することが望まれる。
【０００３】
上記のシステムに用いられる車載装置の一例として、特許文献１に記載のものが知られている。この装置では、道路情報を格納したデータベースを参照して、走行中の道路の曲率を取得している。
【０００４】
また、上記のシステムに用いられる車載装置の他の例として、特許文献２に記載のものが知られている。この装置では、特定の配列をもって敷設された車両前方の反射マーカをレーザーレーダーにより検出し、反射マーカの配列から道路の形状に沿う仮想マーカを設定し、この仮想マーカの位置関係に応じて走行中の道路の曲率を取得している。
【特許文献１】特開平１０−８３４９９号公報
【特許文献２】特開平６−２９８１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の特許文献１に記載の装置においては、データベースを参照する際に、地図上での車両の現在位置を特定する必要が生じる。この特定を、ＧＰＳ受信機等を用いた路車間通信により行なうと、通信負荷が増大するという問題が生じる。また、ナビゲーション装置を備えない車両に適用された場合、データベースを新規に備える必要が生じる。さらに、道路の曲率を細部に亘って記憶しようとすると、データ量が膨大なものとなる。
【０００６】
また、上記従来の特許文献２に記載の装置においては、車両前方の反射マーカを検出するため、先行車の存在により検出が不安定となる場合がある。また、天候に左右されやすい一面を有する。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、道路に関する情報を道路マーカから適切に検出することが可能な道路情報取得装置、及びこれを利用した車両用走行制御装置、並びに道路交通システムを提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、車両に搭載される道路情報取得装置であって、道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段と、道路マーカ検出手段により検出される、第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の位置関係に基づいて道路形状を検出する、道路形状検出手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
この本発明の第１の態様によれば、道路マーカ検出手段により検出される、第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の位置関係に基づいて道路形状を検出するから、道路に関する情報を道路マーカから適切に検出することができる。
【００１０】
また、本発明の第１の態様において、道路マーカ検出手段は、好ましくは、車両幅方向に並んで配設される複数の検出部から構成され、車両の略下方を検出範囲とする。
【００１１】
また、本発明の第１の態様において、道路形状検出手段は、例えば、第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の道路幅方向における間隔に基づいて、道路の曲線半径を検出する手段であってもよいし、第２の道路マーカ列に属する道路マーカの道路長手方向における間隔に基づいて、道路の曲線半径を検出する手段であってもよい。ここで、曲線半径に代えて、曲率を検出するものとしても、装置としては等価である。
【００１２】
また、本発明の第１の態様において、道路形状検出手段は、好ましくは、第２の道路マーカ列に属する道路マーカが、道路幅方向において、第１の道路マーカ列に属する道路マーカのいずれの側で検出されたかに基づいて、道路のカーブ方向を検出する手段である、
また、本発明の第１の態様において、道路形状検出手段は、好ましくは、第１の道路マーカ列に属する道路マーカ、又は第２の道路マーカ列に属する道路マーカ、のいずれか一方のみが道路マーカ検出手段により検出された場合には、道路が直線である旨を検出する手段である。
【００１３】
また、本発明の第１の態様において、道路マーカ検出手段は、好ましくは、磁気マーカの発する磁界を検出する手段であり、異なる極性の磁界により生じうる、磁界干渉に基づく検出誤差を補正する、補正手段を備える。
【００１４】
本発明の第２の態様は、車両に搭載される道路情報取得装置であって、道路長手方向に延在する、道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段と、道路マーカ検出手段により検出される、道路マーカの道路長手方向における間隔に基づいて、道路形状を検出する、道路形状検出手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第３の態様は、本発明の第１又は第２の態様の道路情報取得装置を備え、道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の第３の態様は、好ましくは、道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両前方の道路形状を推定する道路形状推定手段を備え、道路形状推定手段により推定された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御することを特徴とするものである。この場合、道路形状推定手段は、例えば、道路の曲率が変化する区間については、クロソイド曲線に基づいて、車両前方の道路形状を推定する手段である。
【００１７】
また、本発明の第３の態様は、好ましくは、道路形状推定手段により推定された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御する第１の制御モードと、道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御する第２の制御モードと、を切替え可能な切替手段を備えるものである。この場合、切替手段は、例えば、道路形状推定手段の作動状態に基づいて、第１の制御モードと前記第２の制御モードとを切り替える手段である。
【００１８】
本発明の第４の態様は、道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカと、本発明の第３の態様の車両用制御装置を搭載する車両と、により実現される道路交通システムである。
【００１９】
本発明の第４の態様において、第１の道路マーカ列に属する道路マーカは、例えば、車線の略中央に敷設される。
【００２０】
また、本発明の第４の態様において、道路マーカは、好ましくは、磁気マーカである。この場合、さらに好ましくは、第１の道路マーカ列に属する道路マーカは、第１の極性の磁界を道路上に発し、第２の道路マーカ列に属する道路マーカは、第１の極性とは逆の第２の極性の磁界を道路上に発する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、道路に関する情報を道路マーカから適切に検出することが可能な道路情報取得装置、及びこれを利用した車両用走行制御装置、並びに道路交通システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００２３】
以下、図１〜６を用いて、本発明に係る道路情報取得装置を利用した車両用走行制御装置、及び道路交通システムの一実施例について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置１０を搭載する車両、及び道路マーカが敷設された道路により実現される道路交通システム１を模式的に示す図である。図示する如く、道路交通システム１は、道路区画線３Ａ、３Ｂにより画成される走行路３と、走行路３の略中央に所定間隔をもって点在するように敷設された中央マーカ５と、中央マーカ５との位置関係及び間隔によりカーブの方向及び曲線半径を示すように敷設される情報マーカ７と、車両用走行制御装置１０を搭載する車両９と、からなる。なお、図中、簡明のため１車線の道路に適用されたものとして例示したが、車線数については特段の限定がされない。
【００２４】
中央マーカ５は、例えば、上部がＮ極に、下部がＳ極に帯磁された磁気ネイルにより構成され、その周囲に磁界を発生させている。また、情報マーカ７は、中央マーカ５とは逆に、上部がＳ極に、下部がＮ極に帯磁された磁気ネイルにより構成され、その周囲に磁界を発生させている（この逆に、中央マーカ５の上部がＳ極、情報マーカ７の上部がＮ極でもよい）。図１に示す如く、中央マーカ５と情報マーカ７は、直線路を除き、道路幅方向に並んで一対になるように敷設され、それぞれが道路長手方向に延在するマーカ列を形成している。なお、図１において、細実線及び細破線は、中央マーカ５及び情報マーカ７がそれぞれ形成するマーカ列を示す補助線であり、実際には存在しない。
【００２５】
情報マーカ７は、走行路３における左カーブの部分では、対になっている中央マーカ５の左側に敷設され、右カーブの部分では、対になっている中央マーカ５の右側に敷設される。また、走行路３における直線路の部分では、情報マーカ７は敷設されず、中央マーカ５のみが敷設される。
【００２６】
情報マーカ７は、更に、対になっている中央マーカ５との間隔Ｄｉｓｔが、その道路の曲線半径Ｒを示すように敷設される。ここで、曲線半径Ｒと間隔Ｄｉｓｔの関係は、例えば、Ｒ＝Ｋ（定数）／Ｄｉｓｔ等の数式により定められる。この場合の、曲線半径Ｒと間隔Ｄｉｓｔの関係の一例を、図２に示す。
【００２７】
このように、中央マーカ５や情報マーカ７は、磁界を発生させることにより道路上の位置を示すものであるため、天候に左右されない優位性を有する。
【００２８】
次に、車両用走行制御装置１０の構成について説明する。図３は、車両用走行制御装置１０の主要な構成の一例を示すブロック図である。また、図４は、車両用走行制御装置１０を搭載する車両９を模式的に示した図である。図示する如く、車両用走行制御装置１０は、主要な構成として、装置のオン／オフを入力可能な入力スイッチ１０Ａと、磁気センサー２０と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）３０と、処理回路４０と、切替回路５０と、ステアリング装置６０と、を備える。なお、以下の説明における車両内の機器間の通信は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の適切な通信プロトコルを用いて行なわれる。
【００２９】
磁気センサー２０は、例えば、車両下部（バンパー下等）に配設された、アレイ式磁気センサーであり、車幅方向に向けて一列に並んだ複数個の磁気検出部（本実施例では、６０個；以下、磁気検出部＃０〜＃５９とする）を有し、略下方を通過する中央マーカ５や情報マーカ７を検出する。磁気センサー２０は、その中央部（磁気検出部＃２９と＃３０の中間がこれに相当する）が車両９の車両幅方向における中心線に略合致するように配設され、また、車両内の各種センサー（車速センサー等）が接続されている。各磁気検出部は、垂直磁界強度を検出し、その絶対値（Ｎ極の発する磁界を正、Ｓ極の発する磁界を負とする；以下同じ）が閾値Ｍを超えたか否かによって、正負の符号を伴ったオン／オフ信号を、所定走行距離（又は所定時間）毎に出力する。また、図４に示す如く、中央マーカ５と情報マーカ７は、車両９の走行に応じて、一対として略同時に磁気センサー２０の下方を通過するため、磁気センサー２０により一対として略同時に検出されることとなる。
【００３０】
磁気センサー２０は、各磁気検出部からのオン／オフ信号に基づいて、中央マーカ５と情報マーカ７の間隔Ｄｉｓｔを計算するための電子回路を備え、（１）間隔Ｄｉｓｔ、（２）中央マーカ５と情報マーカ７の左右の位置関係、及び（３）磁気センサー２０の中央部と中央マーカ５の乖離（距離；以下、オフセットＯｆｓと称する）をＥＣＵ３０や処理回路４０に出力する。この間隔の計算は、基本的には同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の中央位置を各マーカの位置と認識して行なうが、中央マーカ５と情報マーカ７の間隔が狭い場合に互いの発する磁界が干渉する（打ち消しあう）ことを考慮して、補正を行なっている。
【００３１】
図５は、所定の間隔Ａ、及びＢをもって敷設された、二対の中央マーカ５及び情報マーカ７により発生される磁界分布Ｍ（Ａ）及びＭ（Ｂ）と、これに対応する磁気検出部の出力を示す図である。図示する如く、所定の間隔Ａをもって敷設された１対のマーカの場合、この間隔が十分に広く、互いの発する磁界が干渉しないため、同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の中央位置が、各マーカの位置と略一致する。
【００３２】
一方、所定の間隔Ａよりも狭い所定の間隔Ｂをもって敷設された１対のマーカの場合、互いの発する磁界が干渉し、同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の中央位置は、各マーカの位置よりも外側になってしまう。この誤差は、実験等により、間隔Ｄｉｓｔの三乗の逆数に応じて変化することが得られている。
【００３３】
これを補正すべく、磁気センサー２０が行なう計算は、まず、同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の中央位置Ｃ（Ｎ）、Ｃ（Ｓ）を次式（１）により計算し、これに基づいて、次式（２）により実行される。ここで、ｍ及びｎは、同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の個数であり、Ｈは、定数である。
【００３４】
Ｃ（Ｎ）＝（１／ｍ）Σｋ＝１→ｍＸｋ， Ｃ（Ｓ）＝（１／ｎ）Σｉ＝１→ｎＹｉ ‥（１）
Ｄｉｓｔ＝｜［Ｃ（Ｎ）＋Ｈ／｛Ｃ（Ｎ）−Ｃ（Ｓ）｝３
−Ｃ（Ｓ）＋Ｈ／｛Ｃ（Ｎ）−Ｃ（Ｓ）｝３｜ ‥（２）
【００３５】
このように、磁気センサー２０は、車両９の略下方を検出範囲とするため、先行車の存在等により検出が妨げられることが少ない。また、磁界を検出する場合に特有の、磁界干渉による誤差についても、上記の如く補正を行なっているため、その影響を小さいものとしている。
【００３６】
ＥＣＵ３０は、例えばＣＰＵを中心とするコンピューターであり、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶手段と、通信ポートを備える。ＥＣＵ３０は、磁気センサー２０から、間隔Ｄｉｓｔ、中央マーカ５と情報マーカ７の左右の位置関係、及び上記オフセットＯｆｓが入力される。また、車両内の各種センサー（車速センサー等）が接続され、センサー出力値が入力されている。
【００３７】
ＥＣＵ３０では、間隔Ｄｉｓｔに基づいて、まず、その時点での曲線半径Ｒを導出する。この導出は、予めＲＯＭ等に記憶された、間隔Ｄｉｓｔと曲率半径Ｒの関係（図２に対応する）に基づいて作成されたマップを用いて行なってもよいし、関数を設定して導出してもよい。そして、導出された曲率半径ＲをＲＡＭ等に記憶し（以下、直近のものから順に、Ｒｎ，Ｒｎ−１，Ｒｎ−２，‥とする）、この履歴に基づいて、車両９前方の道路における曲線半径（以下、Ｒｎ＋１とする）を推定し、この推定値に基づいて、ステアリング装置６０の制御目標となる目標操舵角σを計算する。
【００３８】
曲線半径Ｒｎ＋１の推定は、道路において曲線半径が変化する、すなわちカーブが徐々に急に、又は緩やかになる部分（以下、緩和区間と称する）の変化程度が、周知のクロソイド曲線に従うとの仮定に基づいて行なう（実際に、カーブ路は、クロソイド曲線に従って曲線半径が変化するように設計されていることが多い）。クロソイド曲線は、車両の回転加速度が一定になるように定められる曲線であり、例えば次式（３）で表される。ここで、ａは定数であり、Ｒは計測点での曲線半径であり、Ｌは、緩和区間の開始点から計測点までの距離である。
【００３９】
ａ２＝Ｒ・Ｌ ‥（３）
【００４０】
式（３）を本発明に適用すると、次式（４）となる。ここで、ＬｎやＬｎ−１については、車速センサーからの車速データを積分すること等により求めることができる。また、ｌは、今回計測点と前回計測点の距離である。式（４）からＬｎ−１を消去すると、式（５）となり、これにＲｎ＋１を適用すると、式（６）の如くなる（最初に当該区間内でａ２は一定と仮定している）。そして、式（５）、（６）から、ｌを消去すると、過去（直近２値）の曲率半径から前方の道路における曲率半径を推定する式（７）を得る。一方、Ｒｎ＝Ｒｎ−１、すなわち曲率半径一定の道路においては、式（７）を適用しなくとも、Ｒｎ＋１＝Ｒｎを出力してよい。なお、上記の如く、直前２値から推定を行なうものに限られず、最小二乗法等を用いてより高精度に推定を行なってもよい。
【００４１】
ａ２＝Ｒｎ−１・Ｌｎ−１＝Ｒｎ・Ｌｎ＝Ｒｎ・（Ｌｎ−１＋ｌ） ‥（４）
ａ２＝（Ｒｎ・Ｒｎ−１・ｌ）／（Ｒｎ−１−Ｒｎ） ‥（５）
ａ２＝（Ｒｎ＋１・Ｒｎ・ｌ）／（Ｒｎ−Ｒｎ＋１） ‥（６）
Ｒｎ＋１＝Ｒｎ・Ｒｎ−１／（２Ｒｎ−１−Ｒｎ） ‥（７）
【００４２】
ＥＣＵ３０により計算される目標操舵角σは、推定されたＲｎ＋１と、車両９のホイールベースＷＢと、上記オフセットＯｆｓを用いて、次式（８）で表される。ここで、Ｇは、比例定数である。
【００４３】
このように、ＥＣＵ３０において、車両９前方の道路における曲線半径Ｒｎ＋１を推定し、この推定値に基づいて目標操舵角σを計算するから、車両９の操舵力制御をより適正なものにすることができる（通常、目標操舵角σを送信してから実際に操舵角が変化するまでのタイムラグ等が存在するため、制御を前倒しで行なうことの優位性がある）。また、制御誤差等により生じる、車両９の中心の走行路３からの乖離であるオフセットＯｆｓを考慮して目標操舵角σを計算するから、車両９の操舵力制御をさらに適正なものにすることができる。
【００４４】
σ＝ｓｉｎ−１（ＷＢ／Ｒｎ＋１）＋Ｇ・Ｏｆｓ ‥（８）
【００４５】
処理回路４０は、磁気センサー２０からの入力信号に基づいて計算される値を出力する電子回路である。処理回路４０は、ＥＣＵ３０が故障した場合等に備え、ＥＣＵ３０に比して簡易な計算により目標操舵角σを出力するように回路構成がなされている。処理回路４０の出力する目標操舵角σは、例えば、次式（９）で表される。ここで、間隔Ｄｉｓｔから曲線半径Ｒを導出する手法は、ＥＣＵ３０と同様である。
【００４６】
σ＝ｓｉｎ−１（ＷＢ／Ｒ） ‥（９）
【００４７】
切替回路５０は、目標操舵角σとして、ＥＣＵ３０の出力する値と、処理回路４０の出力する値のいずれを、ステアリング装置６０のコントローラー６８に送信するかを切替可能に構成された電子回路である。この切替えは、ＥＣＵ３０内部のタイマーの停止や、ＥＣＵ３０に供給されるセンサー出力値が変化しなくなったこと等を検出して行なわれる。すなわち、ＥＣＵ３０が正常に作動していると判断されるときは、ＥＣＵ３０が出力する目標操舵角σをコントローラー６８に送信し、それ以外のときは、処理回路４０が出力する目標操舵角σをコントローラー６８に送信する。また、入力スイッチ１０Ａの操作により目標操舵角σの送信を起動又は停止する。
【００４８】
ステアリング装置６０は、例えば、操舵角センサー６２と、トルクセンサー６４と、アシストモータ６６と、コントローラー６８と、を備える。操舵角センサー６２は、例えば、ステアリングコラム８２の内部に配設され、操舵角信号をコントローラー６８に送信する。トルクセンサー６４は、例えば、ステアリングコラム８２の内部に配設され、入力軸と出力軸との間に取り付けられたトーションバーの捩じれを検出することにより、運転者によるステアリングホイール８０の操作によって生じる、ステアリングトルク応じた信号をコントローラー６８に送信する。アシストモータ６６は、例えば、コラムハウジング部に配設された直流モータであり、車両の操舵に必要なトルクを出力して運転者のステアリング操作をアシストする。アシストモータ６６が出力するトルクは、ウォームギヤ及びホイールギヤによって偏向されると共に減速されてコラムシャフトに伝達され、最終的に車輪７０Ａ、７０Ｂの向きを変える。
【００４９】
コントローラー６８は、切替回路５０から目標操舵角σが送信されない通常時には、トルクセンサー６４からのステアリングトルク信号やその他の車両状態信号（車速やヨーレート等）に基づいて、車両の操舵に必要なトルクを出力するように、アシストモータ６６の駆動回路に制御信号を出力する。また、目標操舵角σが送信されている時には、目標操舵角σに基づいて、アシストモータ６６を制御する。ただし、安全面を考慮して、目標操舵角σが送信されている時であっても、運転者によるステアリングホイール８０の操作に基づく操舵角の制御を許容してよい。
【００５０】
以下、車両用走行制御装置１０が目標操舵角σを出力する際の動作について説明する。図６は、車両用走行制御装置１０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【００５１】
まず、車両用走行制御装置１０は、上記の如く、磁気センサー２０によるマーカ検出を行ない、ＥＣＵ３０や処理回路４０に、間隔Ｄｉｓｔ、中央マーカ５と情報マーカ７の左右の位置関係、及びオフセットＯｆｓを出力する（Ｓ１００）。
【００５２】
次に、ＥＣＵ３０において、上記の如く、車両９前方の道路における曲線半径Ｒｎ＋１を計算する（Ｓ１１０）。
【００５３】
そして、切替回路５０において、上記の如く、ＥＣＵ３０が正常に作動しているか否かを判定し（Ｓ１２０）、正常に作動していると判定した場合にはＥＣＵ３０が計算した目標操舵角σを、正常に作動していないと判定した場合には処理回路４０が計算した目標操舵角σを、それぞれ送信し（Ｓ１３０、１４０）、本フローの１ルーチンを終了する。
【００５４】
このように、本発明の道路情報取得装置を利用した車両用走行制御装置、及び道路交通システムの一実施例である、車両用走行制御装置１０を搭載する車両９、及び道路交通システム１によれば、磁気マーカを用いることにより天候に左右されず、車両の略下方を検出範囲とするため先行車の存在等により検出が妨げられることが少ないという優位性を有する。また、上記の磁気マーカ２０における補正により、磁界干渉による誤差の影響を小さいものとしている。
【００５５】
また、ＥＣＵ３０において、車両９前方の道路における曲線半径Ｒｎ＋１を推定し、この推定値に基づいて目標操舵角σを計算するから、車両９の操舵力制御をより適正なものにすることができる。また、オフセットＯｆｓを考慮して目標操舵角σを計算するから、車両９の操舵力制御をさらに適正なものにすることができる。もとより、ＥＣＵ３０が正常に作動していないと判断した場合は、より簡易な構造の処理回路により計算された目標操舵角σを出力するように切り替えるから、装置の安定性を高めることができる。
【００５６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５７】
例えば、車両用走行制御装置１０からステアリング装置６０のコントローラー６８に目標操舵角σを送信し、目標操舵角σが送信されない場合には運転者のステアリング操作による操舵角制御を行なうものとしたが、車両用走行制御装置１０から直接アシストモータ６６に指示する態様、すなわち、操舵角制御に関して自動運転を実現するものであってもよい。この場合、運転者のステアリング操作を割り込み制御によって許容してもよいし、ステアリングホイール８０自体を備えず、運転者の操作を全く受け付けないものとしても構わない。これらは、入力スイッチ１０Ａを備えない場合についても同様である。
【００５８】
また、中央マーカ５や情報マーカ７の設置態様についても、実施例のものに限られず、情報マーカ７の道路長手方向における間隔で曲線半径Ｒを表してもよい（この場合、情報マーカ７は、例えば中央マーカ５に対して左右いずれかに所定幅で敷設されてよい）。さらに、中央マーカ５を配置せず、情報マーカ７を、曲線半径を表す間隔をもって走行路３の中央に敷設し、カーブ方向については別の手段（ナビゲーション装置や前方カメラ等が考えられる）により取得するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、少なくとも車両に搭載され、道路に関する情報を取得する装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置１０を搭載する車両、及び道路マーカが敷設された道路により実現される道路交通システム１を模式的に示す図である。
【図２】曲線半径Ｒと間隔Ｄｉｓｔの関係の一例を示す図である。
【図３】車両用走行制御装置１０の主要な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】車両用走行制御装置１０を搭載する車両９を模式的に示した図である
【図５】所定の間隔Ａ、及びＢをもって敷設された、二対の中央マーカ５及び情報マーカ７により発生される磁界分布Ｍ（Ａ）及びＭ（Ｂ）と、これに対応する磁気検出部の出力を示す図である。
【図６】車両用走行制御装置１０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１ 道路交通システム
３ 走行路
３Ａ、３Ｂ 道路区画線
５ 中央マーカ
７ 情報マーカ
９ 車両
１０ 車両用走行制御装置
１０Ａ 入力スイッチ
２０ 磁気センサー
３０ 電子制御ユニット
４０ 処理回路
５０ 切替回路
６０ ステアリング装置
６２ 操舵角センサー
６４ トルクセンサー
６６ アシストモータ
６８ コントローラー
７０Ａ、７０Ｂ 車輪
８０ ステアリングホイール
８２ ステアリングコラム部
＃０〜＃５９ 磁気検出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される道路情報取得装置、及びこれを利用した車両用走行制御装置、並びに道路交通システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）と称される、情報通信技術の活用による新しい高度道路交通システムの構築が提唱されている。この一環として、例えば、道路上の走行車線中央に配列配置された磁気マーカ等の道路マーカを車両側において検出し、この路面マーカの配列に対する車両の位置に基づいて、当該走行車線からの車両の逸脱を検出するシステムについての研究が進められている。こうしたシステムでは、カーブ路における制御を適切なものとするために、走行中の道路におけるカーブ方向や曲率（又は曲線半径）を適切に検出することが望まれる。
【０００３】
上記のシステムに用いられる車載装置の一例として、特許文献１に記載のものが知られている。この装置では、道路情報を格納したデータベースを参照して、走行中の道路の曲率を取得している。
【０００４】
また、上記のシステムに用いられる車載装置の他の例として、特許文献２に記載のものが知られている。この装置では、特定の配列をもって敷設された車両前方の反射マーカをレーザーレーダーにより検出し、反射マーカの配列から道路の形状に沿う仮想マーカを設定し、この仮想マーカの位置関係に応じて走行中の道路の曲率を取得している。
【特許文献１】特開平１０−８３４９９号公報
【特許文献２】特開平６−２９８１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の特許文献１に記載の装置においては、データベースを参照する際に、地図上での車両の現在位置を特定する必要が生じる。この特定を、ＧＰＳ受信機等を用いた路車間通信により行なうと、通信負荷が増大するという問題が生じる。また、ナビゲーション装置を備えない車両に適用された場合、データベースを新規に備える必要が生じる。さらに、道路の曲率を細部に亘って記憶しようとすると、データ量が膨大なものとなる。
【０００６】
また、上記従来の特許文献２に記載の装置においては、車両前方の反射マーカを検出するため、先行車の存在により検出が不安定となる場合がある。また、天候に左右されやすい一面を有する。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、道路に関する情報を道路マーカから適切に検出することが可能な道路情報取得装置、及びこれを利用した車両用走行制御装置、並びに道路交通システムを提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、車両に搭載される道路情報取得装置であって、道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段と、道路マーカ検出手段により検出される、第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の位置関係に基づいて道路形状を検出する、道路形状検出手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
この本発明の第１の態様によれば、道路マーカ検出手段により検出される、第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の位置関係に基づいて道路形状を検出するから、道路に関する情報を道路マーカから適切に検出することができる。
【００１０】
また、本発明の第１の態様において、道路マーカ検出手段は、好ましくは、車両幅方向に並んで配設される複数の検出部から構成され、車両の略下方を検出範囲とする。
【００１１】
また、本発明の第１の態様において、道路形状検出手段は、例えば、第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の道路幅方向における間隔に基づいて、道路の曲線半径を検出する手段であってもよいし、第２の道路マーカ列に属する道路マーカの道路長手方向における間隔に基づいて、道路の曲線半径を検出する手段であってもよい。ここで、曲線半径に代えて、曲率を検出するものとしても、装置としては等価である。
【００１２】
また、本発明の第１の態様において、道路形状検出手段は、好ましくは、第２の道路マーカ列に属する道路マーカが、道路幅方向において、第１の道路マーカ列に属する道路マーカのいずれの側で検出されたかに基づいて、道路のカーブ方向を検出する手段である、
また、本発明の第１の態様において、道路形状検出手段は、好ましくは、第１の道路マーカ列に属する道路マーカ、又は第２の道路マーカ列に属する道路マーカ、のいずれか一方のみが道路マーカ検出手段により検出された場合には、道路が直線である旨を検出する手段である。
【００１３】
また、本発明の第１の態様において、道路マーカ検出手段は、好ましくは、磁気マーカの発する磁界を検出する手段であり、異なる極性の磁界により生じうる、磁界干渉に基づく検出誤差を補正する、補正手段を備える。
【００１４】
本発明の第２の態様は、車両に搭載される道路情報取得装置であって、道路長手方向に延在する、道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段と、道路マーカ検出手段により検出される、道路マーカの道路長手方向における間隔に基づいて、道路形状を検出する、道路形状検出手段と、を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第３の態様は、本発明の第１又は第２の態様の道路情報取得装置を備え、道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の第３の態様は、好ましくは、道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両前方の道路形状を推定する道路形状推定手段を備え、道路形状推定手段により推定された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御することを特徴とするものである。この場合、道路形状推定手段は、例えば、道路の曲率が変化する区間については、クロソイド曲線に基づいて、車両前方の道路形状を推定する手段である。
【００１７】
また、本発明の第３の態様は、好ましくは、道路形状推定手段により推定された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御する第１の制御モードと、道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御する第２の制御モードと、を切替え可能な切替手段を備えるものである。この場合、切替手段は、例えば、道路形状推定手段の作動状態に基づいて、第１の制御モードと前記第２の制御モードとを切り替える手段である。
【００１８】
本発明の第４の態様は、道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカと、本発明の第３の態様の車両用制御装置を搭載する車両と、により実現される道路交通システムである。
【００１９】
本発明の第４の態様において、第１の道路マーカ列に属する道路マーカは、例えば、車線の略中央に敷設される。
【００２０】
また、本発明の第４の態様において、道路マーカは、好ましくは、磁気マーカである。この場合、さらに好ましくは、第１の道路マーカ列に属する道路マーカは、第１の極性の磁界を道路上に発し、第２の道路マーカ列に属する道路マーカは、第１の極性とは逆の第２の極性の磁界を道路上に発する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、道路に関する情報を道路マーカから適切に検出することが可能な道路情報取得装置、及びこれを利用した車両用走行制御装置、並びに道路交通システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００２３】
以下、図１〜６を用いて、本発明に係る道路情報取得装置を利用した車両用走行制御装置、及び道路交通システムの一実施例について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置１０を搭載する車両、及び道路マーカが敷設された道路により実現される道路交通システム１を模式的に示す図である。図示する如く、道路交通システム１は、道路区画線３Ａ、３Ｂにより画成される走行路３と、走行路３の略中央に所定間隔をもって点在するように敷設された中央マーカ５と、中央マーカ５との位置関係及び間隔によりカーブの方向及び曲線半径を示すように敷設される情報マーカ７と、車両用走行制御装置１０を搭載する車両９と、からなる。なお、図中、簡明のため１車線の道路に適用されたものとして例示したが、車線数については特段の限定がされない。
【００２４】
中央マーカ５は、例えば、上部がＮ極に、下部がＳ極に帯磁された磁気ネイルにより構成され、その周囲に磁界を発生させている。また、情報マーカ７は、中央マーカ５とは逆に、上部がＳ極に、下部がＮ極に帯磁された磁気ネイルにより構成され、その周囲に磁界を発生させている（この逆に、中央マーカ５の上部がＳ極、情報マーカ７の上部がＮ極でもよい）。図１に示す如く、中央マーカ５と情報マーカ７は、直線路を除き、道路幅方向に並んで一対になるように敷設され、それぞれが道路長手方向に延在するマーカ列を形成している。なお、図１において、細実線及び細破線は、中央マーカ５及び情報マーカ７がそれぞれ形成するマーカ列を示す補助線であり、実際には存在しない。
【００２５】
情報マーカ７は、走行路３における左カーブの部分では、対になっている中央マーカ５の左側に敷設され、右カーブの部分では、対になっている中央マーカ５の右側に敷設される。また、走行路３における直線路の部分では、情報マーカ７は敷設されず、中央マーカ５のみが敷設される。
【００２６】
情報マーカ７は、更に、対になっている中央マーカ５との間隔Ｄｉｓｔが、その道路の曲線半径Ｒを示すように敷設される。ここで、曲線半径Ｒと間隔Ｄｉｓｔの関係は、例えば、Ｒ＝Ｋ（定数）／Ｄｉｓｔ等の数式により定められる。この場合の、曲線半径Ｒと間隔Ｄｉｓｔの関係の一例を、図２に示す。
【００２７】
このように、中央マーカ５や情報マーカ７は、磁界を発生させることにより道路上の位置を示すものであるため、天候に左右されない優位性を有する。
【００２８】
次に、車両用走行制御装置１０の構成について説明する。図３は、車両用走行制御装置１０の主要な構成の一例を示すブロック図である。また、図４は、車両用走行制御装置１０を搭載する車両９を模式的に示した図である。図示する如く、車両用走行制御装置１０は、主要な構成として、装置のオン／オフを入力可能な入力スイッチ１０Ａと、磁気センサー２０と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）３０と、処理回路４０と、切替回路５０と、ステアリング装置６０と、を備える。なお、以下の説明における車両内の機器間の通信は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の適切な通信プロトコルを用いて行なわれる。
【００２９】
磁気センサー２０は、例えば、車両下部（バンパー下等）に配設された、アレイ式磁気センサーであり、車幅方向に向けて一列に並んだ複数個の磁気検出部（本実施例では、６０個；以下、磁気検出部＃０〜＃５９とする）を有し、略下方を通過する中央マーカ５や情報マーカ７を検出する。磁気センサー２０は、その中央部（磁気検出部＃２９と＃３０の中間がこれに相当する）が車両９の車両幅方向における中心線に略合致するように配設され、また、車両内の各種センサー（車速センサー等）が接続されている。各磁気検出部は、垂直磁界強度を検出し、その絶対値（Ｎ極の発する磁界を正、Ｓ極の発する磁界を負とする；以下同じ）が閾値Ｍを超えたか否かによって、正負の符号を伴ったオン／オフ信号を、所定走行距離（又は所定時間）毎に出力する。また、図４に示す如く、中央マーカ５と情報マーカ７は、車両９の走行に応じて、一対として略同時に磁気センサー２０の下方を通過するため、磁気センサー２０により一対として略同時に検出されることとなる。
【００３０】
磁気センサー２０は、各磁気検出部からのオン／オフ信号に基づいて、中央マーカ５と情報マーカ７の間隔Ｄｉｓｔを計算するための電子回路を備え、（１）間隔Ｄｉｓｔ、（２）中央マーカ５と情報マーカ７の左右の位置関係、及び（３）磁気センサー２０の中央部と中央マーカ５の乖離（距離；以下、オフセットＯｆｓと称する）をＥＣＵ３０や処理回路４０に出力する。この間隔の計算は、基本的には同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の中央位置を各マーカの位置と認識して行なうが、中央マーカ５と情報マーカ７の間隔が狭い場合に互いの発する磁界が干渉する（打ち消しあう）ことを考慮して、補正を行なっている。
【００３１】
図５は、所定の間隔Ａ、及びＢをもって敷設された、二対の中央マーカ５及び情報マーカ７により発生される磁界分布Ｍ（Ａ）及びＭ（Ｂ）と、これに対応する磁気検出部の出力を示す図である。図示する如く、所定の間隔Ａをもって敷設された１対のマーカの場合、この間隔が十分に広く、互いの発する磁界が干渉しないため、同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の中央位置が、各マーカの位置と略一致する。
【００３２】
一方、所定の間隔Ａよりも狭い所定の間隔Ｂをもって敷設された１対のマーカの場合、互いの発する磁界が干渉し、同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の中央位置は、各マーカの位置よりも外側になってしまう。この誤差は、実験等により、間隔Ｄｉｓｔの三乗の逆数に応じて変化することが得られている。
【００３３】
これを補正すべく、磁気センサー２０が行なう計算は、まず、同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の中央位置Ｃ（Ｎ）、Ｃ（Ｓ）を次式（１）により計算し、これに基づいて、次式（２）により実行される。ここで、ｍ及びｎは、同一符号のオン信号を出力している磁気検出部群の個数であり、Ｈは、定数である。
【００３４】
Ｃ（Ｎ）＝（１／ｍ）Σｋ＝１→ｍＸｋ， Ｃ（Ｓ）＝（１／ｎ）Σｉ＝１→ｎＹｉ ‥（１）
Ｄｉｓｔ＝｜［Ｃ（Ｎ）＋Ｈ／｛Ｃ（Ｎ）−Ｃ（Ｓ）｝３
−Ｃ（Ｓ）＋Ｈ／｛Ｃ（Ｎ）−Ｃ（Ｓ）｝３｜ ‥（２）
【００３５】
このように、磁気センサー２０は、車両９の略下方を検出範囲とするため、先行車の存在等により検出が妨げられることが少ない。また、磁界を検出する場合に特有の、磁界干渉による誤差についても、上記の如く補正を行なっているため、その影響を小さいものとしている。
【００３６】
ＥＣＵ３０は、例えばＣＰＵを中心とするコンピューターであり、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶手段と、通信ポートを備える。ＥＣＵ３０は、磁気センサー２０から、間隔Ｄｉｓｔ、中央マーカ５と情報マーカ７の左右の位置関係、及び上記オフセットＯｆｓが入力される。また、車両内の各種センサー（車速センサー等）が接続され、センサー出力値が入力されている。
【００３７】
ＥＣＵ３０では、間隔Ｄｉｓｔに基づいて、まず、その時点での曲線半径Ｒを導出する。この導出は、予めＲＯＭ等に記憶された、間隔Ｄｉｓｔと曲率半径Ｒの関係（図２に対応する）に基づいて作成されたマップを用いて行なってもよいし、関数を設定して導出してもよい。そして、導出された曲率半径ＲをＲＡＭ等に記憶し（以下、直近のものから順に、Ｒｎ，Ｒｎ−１，Ｒｎ−２，‥とする）、この履歴に基づいて、車両９前方の道路における曲線半径（以下、Ｒｎ＋１とする）を推定し、この推定値に基づいて、ステアリング装置６０の制御目標となる目標操舵角σを計算する。
【００３８】
曲線半径Ｒｎ＋１の推定は、道路において曲線半径が変化する、すなわちカーブが徐々に急に、又は緩やかになる部分（以下、緩和区間と称する）の変化程度が、周知のクロソイド曲線に従うとの仮定に基づいて行なう（実際に、カーブ路は、クロソイド曲線に従って曲線半径が変化するように設計されていることが多い）。クロソイド曲線は、車両の回転加速度が一定になるように定められる曲線であり、例えば次式（３）で表される。ここで、ａは定数であり、Ｒは計測点での曲線半径であり、Ｌは、緩和区間の開始点から計測点までの距離である。
【００３９】
ａ２＝Ｒ・Ｌ ‥（３）
【００４０】
式（３）を本発明に適用すると、次式（４）となる。ここで、ＬｎやＬｎ−１については、車速センサーからの車速データを積分すること等により求めることができる。また、ｌは、今回計測点と前回計測点の距離である。式（４）からＬｎ−１を消去すると、式（５）となり、これにＲｎ＋１を適用すると、式（６）の如くなる（最初に当該区間内でａ２は一定と仮定している）。そして、式（５）、（６）から、ｌを消去すると、過去（直近２値）の曲率半径から前方の道路における曲率半径を推定する式（７）を得る。一方、Ｒｎ＝Ｒｎ−１、すなわち曲率半径一定の道路においては、式（７）を適用しなくとも、Ｒｎ＋１＝Ｒｎを出力してよい。なお、上記の如く、直前２値から推定を行なうものに限られず、最小二乗法等を用いてより高精度に推定を行なってもよい。
【００４１】
ａ２＝Ｒｎ−１・Ｌｎ−１＝Ｒｎ・Ｌｎ＝Ｒｎ・（Ｌｎ−１＋ｌ） ‥（４）
ａ２＝（Ｒｎ・Ｒｎ−１・ｌ）／（Ｒｎ−１−Ｒｎ） ‥（５）
ａ２＝（Ｒｎ＋１・Ｒｎ・ｌ）／（Ｒｎ−Ｒｎ＋１） ‥（６）
Ｒｎ＋１＝Ｒｎ・Ｒｎ−１／（２Ｒｎ−１−Ｒｎ） ‥（７）
【００４２】
ＥＣＵ３０により計算される目標操舵角σは、推定されたＲｎ＋１と、車両９のホイールベースＷＢと、上記オフセットＯｆｓを用いて、次式（８）で表される。ここで、Ｇは、比例定数である。
【００４３】
このように、ＥＣＵ３０において、車両９前方の道路における曲線半径Ｒｎ＋１を推定し、この推定値に基づいて目標操舵角σを計算するから、車両９の操舵力制御をより適正なものにすることができる（通常、目標操舵角σを送信してから実際に操舵角が変化するまでのタイムラグ等が存在するため、制御を前倒しで行なうことの優位性がある）。また、制御誤差等により生じる、車両９の中心の走行路３からの乖離であるオフセットＯｆｓを考慮して目標操舵角σを計算するから、車両９の操舵力制御をさらに適正なものにすることができる。
【００４４】
σ＝ｓｉｎ−１（ＷＢ／Ｒｎ＋１）＋Ｇ・Ｏｆｓ ‥（８）
【００４５】
処理回路４０は、磁気センサー２０からの入力信号に基づいて計算される値を出力する電子回路である。処理回路４０は、ＥＣＵ３０が故障した場合等に備え、ＥＣＵ３０に比して簡易な計算により目標操舵角σを出力するように回路構成がなされている。処理回路４０の出力する目標操舵角σは、例えば、次式（９）で表される。ここで、間隔Ｄｉｓｔから曲線半径Ｒを導出する手法は、ＥＣＵ３０と同様である。
【００４６】
σ＝ｓｉｎ−１（ＷＢ／Ｒ） ‥（９）
【００４７】
切替回路５０は、目標操舵角σとして、ＥＣＵ３０の出力する値と、処理回路４０の出力する値のいずれを、ステアリング装置６０のコントローラー６８に送信するかを切替可能に構成された電子回路である。この切替えは、ＥＣＵ３０内部のタイマーの停止や、ＥＣＵ３０に供給されるセンサー出力値が変化しなくなったこと等を検出して行なわれる。すなわち、ＥＣＵ３０が正常に作動していると判断されるときは、ＥＣＵ３０が出力する目標操舵角σをコントローラー６８に送信し、それ以外のときは、処理回路４０が出力する目標操舵角σをコントローラー６８に送信する。また、入力スイッチ１０Ａの操作により目標操舵角σの送信を起動又は停止する。
【００４８】
ステアリング装置６０は、例えば、操舵角センサー６２と、トルクセンサー６４と、アシストモータ６６と、コントローラー６８と、を備える。操舵角センサー６２は、例えば、ステアリングコラム８２の内部に配設され、操舵角信号をコントローラー６８に送信する。トルクセンサー６４は、例えば、ステアリングコラム８２の内部に配設され、入力軸と出力軸との間に取り付けられたトーションバーの捩じれを検出することにより、運転者によるステアリングホイール８０の操作によって生じる、ステアリングトルク応じた信号をコントローラー６８に送信する。アシストモータ６６は、例えば、コラムハウジング部に配設された直流モータであり、車両の操舵に必要なトルクを出力して運転者のステアリング操作をアシストする。アシストモータ６６が出力するトルクは、ウォームギヤ及びホイールギヤによって偏向されると共に減速されてコラムシャフトに伝達され、最終的に車輪７０Ａ、７０Ｂの向きを変える。
【００４９】
コントローラー６８は、切替回路５０から目標操舵角σが送信されない通常時には、トルクセンサー６４からのステアリングトルク信号やその他の車両状態信号（車速やヨーレート等）に基づいて、車両の操舵に必要なトルクを出力するように、アシストモータ６６の駆動回路に制御信号を出力する。また、目標操舵角σが送信されている時には、目標操舵角σに基づいて、アシストモータ６６を制御する。ただし、安全面を考慮して、目標操舵角σが送信されている時であっても、運転者によるステアリングホイール８０の操作に基づく操舵角の制御を許容してよい。
【００５０】
以下、車両用走行制御装置１０が目標操舵角σを出力する際の動作について説明する。図６は、車両用走行制御装置１０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【００５１】
まず、車両用走行制御装置１０は、上記の如く、磁気センサー２０によるマーカ検出を行ない、ＥＣＵ３０や処理回路４０に、間隔Ｄｉｓｔ、中央マーカ５と情報マーカ７の左右の位置関係、及びオフセットＯｆｓを出力する（Ｓ１００）。
【００５２】
次に、ＥＣＵ３０において、上記の如く、車両９前方の道路における曲線半径Ｒｎ＋１を計算する（Ｓ１１０）。
【００５３】
そして、切替回路５０において、上記の如く、ＥＣＵ３０が正常に作動しているか否かを判定し（Ｓ１２０）、正常に作動していると判定した場合にはＥＣＵ３０が計算した目標操舵角σを、正常に作動していないと判定した場合には処理回路４０が計算した目標操舵角σを、それぞれ送信し（Ｓ１３０、１４０）、本フローの１ルーチンを終了する。
【００５４】
このように、本発明の道路情報取得装置を利用した車両用走行制御装置、及び道路交通システムの一実施例である、車両用走行制御装置１０を搭載する車両９、及び道路交通システム１によれば、磁気マーカを用いることにより天候に左右されず、車両の略下方を検出範囲とするため先行車の存在等により検出が妨げられることが少ないという優位性を有する。また、上記の磁気マーカ２０における補正により、磁界干渉による誤差の影響を小さいものとしている。
【００５５】
また、ＥＣＵ３０において、車両９前方の道路における曲線半径Ｒｎ＋１を推定し、この推定値に基づいて目標操舵角σを計算するから、車両９の操舵力制御をより適正なものにすることができる。また、オフセットＯｆｓを考慮して目標操舵角σを計算するから、車両９の操舵力制御をさらに適正なものにすることができる。もとより、ＥＣＵ３０が正常に作動していないと判断した場合は、より簡易な構造の処理回路により計算された目標操舵角σを出力するように切り替えるから、装置の安定性を高めることができる。
【００５６】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５７】
例えば、車両用走行制御装置１０からステアリング装置６０のコントローラー６８に目標操舵角σを送信し、目標操舵角σが送信されない場合には運転者のステアリング操作による操舵角制御を行なうものとしたが、車両用走行制御装置１０から直接アシストモータ６６に指示する態様、すなわち、操舵角制御に関して自動運転を実現するものであってもよい。この場合、運転者のステアリング操作を割り込み制御によって許容してもよいし、ステアリングホイール８０自体を備えず、運転者の操作を全く受け付けないものとしても構わない。これらは、入力スイッチ１０Ａを備えない場合についても同様である。
【００５８】
また、中央マーカ５や情報マーカ７の設置態様についても、実施例のものに限られず、情報マーカ７の道路長手方向における間隔で曲線半径Ｒを表してもよい（この場合、情報マーカ７は、例えば中央マーカ５に対して左右いずれかに所定幅で敷設されてよい）。さらに、中央マーカ５を配置せず、情報マーカ７を、曲線半径を表す間隔をもって走行路３の中央に敷設し、カーブ方向については別の手段（ナビゲーション装置や前方カメラ等が考えられる）により取得するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、少なくとも車両に搭載され、道路に関する情報を取得する装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る車両用走行制御装置１０を搭載する車両、及び道路マーカが敷設された道路により実現される道路交通システム１を模式的に示す図である。
【図２】曲線半径Ｒと間隔Ｄｉｓｔの関係の一例を示す図である。
【図３】車両用走行制御装置１０の主要な構成の一例を示すブロック図である。
【図４】車両用走行制御装置１０を搭載する車両９を模式的に示した図である
【図５】所定の間隔Ａ、及びＢをもって敷設された、二対の中央マーカ５及び情報マーカ７により発生される磁界分布Ｍ（Ａ）及びＭ（Ｂ）と、これに対応する磁気検出部の出力を示す図である。
【図６】車両用走行制御装置１０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１ 道路交通システム
３ 走行路
３Ａ、３Ｂ 道路区画線
５ 中央マーカ
７ 情報マーカ
９ 車両
１０ 車両用走行制御装置
１０Ａ 入力スイッチ
２０ 磁気センサー
３０ 電子制御ユニット
４０ 処理回路
５０ 切替回路
６０ ステアリング装置
６２ 操舵角センサー
６４ トルクセンサー
６６ アシストモータ
６８ コントローラー
７０Ａ、７０Ｂ 車輪
８０ ステアリングホイール
８２ ステアリングコラム部
＃０〜＃５９ 磁気検出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される道路情報取得装置であって、
道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段と、
前記道路マーカ検出手段により検出される、前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の位置関係に基づいて道路形状を検出する、道路形状検出手段と、
を備えることを特徴とする、道路情報取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の道路情報取得装置であって、
前記道路マーカ検出手段は、車両幅方向に並んで配設される複数の検出部から構成され、車両の略下方を検出範囲とする、
道路情報取得装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の道路情報取得装置であって、
前記道路形状検出手段は、前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の道路幅方向における間隔に基づいて、道路の曲線半径を検出する手段である、
道路情報取得装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の道路情報取得装置であって、
前記道路形状検出手段は、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカの道路長手方向における間隔に基づいて、道路の曲線半径を検出する手段である、
道路情報取得装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の道路情報取得装置であって、
前記道路形状検出手段は、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカが、道路幅方向において、前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカのいずれの側で検出されたかに基づいて、道路のカーブ方向を検出する手段である、
道路情報取得装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の道路情報取得装置であって、
前記道路形状検出手段は、前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカ、又は前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカ、のいずれか一方のみが前記道路マーカ検出手段により検出された場合には、道路が直線である旨を検出する手段である、
道路情報取得装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の道路情報取得装置であって、
前記道路マーカ検出手段は、磁気マーカの発する磁界を検出する手段であり、異なる極性の磁界により生じうる、磁界干渉に基づく検出誤差を補正する、補正手段を備える、
道路情報取得装置。
【請求項８】
車両に搭載される道路情報取得装置であって、
道路長手方向に延在する、道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段と、
前記道路マーカ検出手段により検出される、道路マーカの道路長手方向における間隔に基づいて、道路形状を検出する、道路形状検出手段と、
を備えることを特徴とする、道路情報取得装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の道路情報取得装置を備え、
前記道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御することを特徴とする、車両用走行制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両用走行制御装置であって、
前記道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両前方の道路形状を推定する道路形状推定手段を備え、
該道路形状推定手段により推定された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御することを特徴とする、車両用走行制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両用走行制御装置であって、
前記道路形状推定手段は、道路の曲線半径が変化する区間については、クロソイド曲線に基づいて、車両前方の道路形状を推定する手段である、
車両用走行制御装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の車両用走行制御装置であって、
前記道路形状推定手段により推定された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御する第１の制御モードと、前記道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御する第２の制御モードと、を切替え可能な切替手段を備える、
ことを特徴とする、車両用走行制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の車両用走行制御装置であって、
前記切替手段は、前記道路形状推定手段の作動状態に基づいて、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードとを切り替える手段である、
車両用走行制御装置。
【請求項１４】
道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカと、
請求項９ないし１３のいずれかに記載の車両用制御装置を搭載する車両と、
により実現される、道路交通システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の道路交通システムであって、
前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカは、車線の略中央に敷設される、
道路交通システム。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の道路交通システムであって、
前記道路マーカは、磁気マーカである、
道路交通システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の道路交通システムであって、
前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカは、第１の極性の磁界を道路上に発し、
前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカは、前記第１の極性とは逆の第２の極性の磁界を道路上に発する、
道路交通システム。
【請求項１】
車両に搭載される道路情報取得装置であって、
道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段と、
前記道路マーカ検出手段により検出される、前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の位置関係に基づいて道路形状を検出する、道路形状検出手段と、
を備えることを特徴とする、道路情報取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の道路情報取得装置であって、
前記道路マーカ検出手段は、車両幅方向に並んで配設される複数の検出部から構成され、車両の略下方を検出範囲とする、
道路情報取得装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の道路情報取得装置であって、
前記道路形状検出手段は、前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカと、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカと、の道路幅方向における間隔に基づいて、道路の曲線半径を検出する手段である、
道路情報取得装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の道路情報取得装置であって、
前記道路形状検出手段は、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカの道路長手方向における間隔に基づいて、道路の曲線半径を検出する手段である、
道路情報取得装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の道路情報取得装置であって、
前記道路形状検出手段は、前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカが、道路幅方向において、前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカのいずれの側で検出されたかに基づいて、道路のカーブ方向を検出する手段である、
道路情報取得装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の道路情報取得装置であって、
前記道路形状検出手段は、前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカ、又は前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカ、のいずれか一方のみが前記道路マーカ検出手段により検出された場合には、道路が直線である旨を検出する手段である、
道路情報取得装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の道路情報取得装置であって、
前記道路マーカ検出手段は、磁気マーカの発する磁界を検出する手段であり、異なる極性の磁界により生じうる、磁界干渉に基づく検出誤差を補正する、補正手段を備える、
道路情報取得装置。
【請求項８】
車両に搭載される道路情報取得装置であって、
道路長手方向に延在する、道路に敷設された道路マーカを検出する、道路マーカ検出手段と、
前記道路マーカ検出手段により検出される、道路マーカの道路長手方向における間隔に基づいて、道路形状を検出する、道路形状検出手段と、
を備えることを特徴とする、道路情報取得装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の道路情報取得装置を備え、
前記道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御することを特徴とする、車両用走行制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車両用走行制御装置であって、
前記道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両前方の道路形状を推定する道路形状推定手段を備え、
該道路形状推定手段により推定された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御することを特徴とする、車両用走行制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の車両用走行制御装置であって、
前記道路形状推定手段は、道路の曲線半径が変化する区間については、クロソイド曲線に基づいて、車両前方の道路形状を推定する手段である、
車両用走行制御装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の車両用走行制御装置であって、
前記道路形状推定手段により推定された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御する第１の制御モードと、前記道路形状検出手段により検出された道路形状に基づいて、車両の操舵角を制御する第２の制御モードと、を切替え可能な切替手段を備える、
ことを特徴とする、車両用走行制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の車両用走行制御装置であって、
前記切替手段は、前記道路形状推定手段の作動状態に基づいて、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードとを切り替える手段である、
車両用走行制御装置。
【請求項１４】
道路長手方向に延在する、第１の道路マーカ列、及び第２の道路マーカ列を形成するように道路に敷設された道路マーカと、
請求項９ないし１３のいずれかに記載の車両用制御装置を搭載する車両と、
により実現される、道路交通システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の道路交通システムであって、
前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカは、車線の略中央に敷設される、
道路交通システム。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の道路交通システムであって、
前記道路マーカは、磁気マーカである、
道路交通システム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の道路交通システムであって、
前記第１の道路マーカ列に属する道路マーカは、第１の極性の磁界を道路上に発し、
前記第２の道路マーカ列に属する道路マーカは、前記第１の極性とは逆の第２の極性の磁界を道路上に発する、
道路交通システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２３３６０４（Ｐ２００７−２３３６０４Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５３２７２（Ｐ２００６−５３２７２）
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２８日（２００６．２．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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