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技術 車両の走行制御装置

出願人 株式会社SUBARU
発明者 金谷浩明
出願日 2003年8月26日 (16年2ヶ月経過) 出願番号 2003-301995
公開日 2005年3月17日 (14年7ヶ月経過) 公開番号 2005-067483
状態 未査定
技術分野 航行(Navigation) 走行状態に応じる自動操向制御装置 定速走行制御及び計器板 交通制御システム 航行(Navigation) 走行状態に応じる操向制御 定速走行制御 計器板 駆動装置の関連制御 交通制御システム 駆動装置の関連制御、車両の運動制御
主要キーワード 制御ガイド 各作動状態 自動加 図形情報表示 自動操縦制御 誤差補正量 前方注視 電動パワーステアリングモータ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年3月17日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

自車両が自動操舵制御自動加減速制御となる場合であっても、地図上の位置情報はそのままに、自動操舵制御の状態や自動加減速の状態を、その作動状態視覚的にドライバに認識させ、ドライバが自車両の自動運転状態を的確かつ素早く把握することを可能とする。

解決手段

自車両3はGPS衛星1からの情報を基に自車位置と自車進行路目標進行路とに応じて自動操舵制御と自動加減速制御を実行する。この自動操縦制御の状態は、液晶ディスプレイ3hに表示され、液晶ディスプレイ3hは、現在位置表示領域と、GPS測位システム状態表示領域A,Bと、道路偏差状態表示領域と、アクチュエータ作動状態表示領域を常に一つの画面上に表示する。

概要

背景

近年、人工衛星から得られる位置データに基づいて車両の位置を検出するGPS(Global Positioning System)が、車両用ナビゲーション装置において広く用いられており、このGPSで検出した自車位置情報や、カメラ等により検出した前方の道路情報を基に走行制御する様々な技術が提案され、実用化されている。

例えば、特開2001−101593号公報では、ナビゲーション装置と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、走行状態検出手段で検出された走行状態を表示する表示器とを備え、ナビゲーション装置により検出された自車の前方道路地図が表示器に表示される車両の表示装置であって、走行状態に応じて表示器に表示する内容を、道路地図から走行状態に関する情報に切換える表示切換手段と、道路地図の表示形態複数パターンに切換え可能な第1表示パターン切換手段とを備え、第1表示パターン切換手段の切換パターンに応じて表示器の図形情報表示部に表示される図形情報の表示形態と、ナビゲーション装置の道路地図の表示形態とが同じになるように図形情報表示部の表示形態を変更する第2表示パターン切換手段を設けた車両の表示装置が開示されている。
特開2001−101593号公報

概要

自車両が自動操舵制御自動加減速制御となる場合であっても、地上の位置情報はそのままに、自動操舵制御の状態や自動加減速の状態を、その作動状態視覚的にドライバに認識させ、ドライバが自車両の自動運転状態を的確かつ素早く把握することを可能とする。自車両3はGPS衛星1からの情報を基に自車位置と自車進行路目標進行路とに応じて自動操舵制御と自動加減速制御を実行する。この自動操縦制御の状態は、液晶ディスプレイ3hに表示され、液晶ディスプレイ3hは、現在位置表示領域と、GPS測位システム状態表示領域A,Bと、道路偏差状態表示領域と、アクチュエータ作動状態表示領域を常に一つの画面上に表示する。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車両が自動操舵制御や自動加減速制御となる場合であっても、地図上の位置情報はそのままに、自動操舵制御の状態や自動加減速の状態を、その作動状態を視覚的にドライバに認識させ、ドライバが自車両の自動運転状態を的確かつ素早く把握することができる車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
9件
牽制数
1件

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請求項1

地球を周回する衛星からの情報を基に自車両の走行制御を行う車両の走行制御装置において、上記衛星からの情報に基づき自車位置を演算する自車位置演算手段と、自車進行路推定する自車進行路推定手段と、自車両の走行すべき目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、上記自車位置と上記自車進行路と上記目標進行路とに応じて自車両の自動操舵制御自動加減速制御の各走行制御を実行させる走行制御手段と、自車両の地図上における現在位置を表示する現在位置表示領域と、自車両前方道路形状と自車両の道路上の位置の偏差状態を表示する道路上偏差状態表示領域と、上記各走行制御の作動状態を表示するアクチュエータ作動状態表示領域と、上記地球を周回する衛星からの情報を基に行う自車両の走行制御の実行状態を表示する制御状態表示領域とを一つの画面上に有する表示手段とを備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。

技術分野

0001

本発明は、人工衛星から取得される自車位置と地図等に設定した目標進行路と現在の自車進行路とから自車両を目標進行路に沿って自動操舵、及び、自動加減速により走行制御する車両の走行制御装置に関する。

背景技術

0002

近年、人工衛星から得られる位置データに基づいて車両の位置を検出するGPS(Global Positioning System)が、車両用ナビゲーション装置において広く用いられており、このGPSで検出した自車位置情報や、カメラ等により検出した前方の道路情報を基に走行制御する様々な技術が提案され、実用化されている。

0003

例えば、特開2001−101593号公報では、ナビゲーション装置と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、走行状態検出手段で検出された走行状態を表示する表示器とを備え、ナビゲーション装置により検出された自車の前方道路地図が表示器に表示される車両の表示装置であって、走行状態に応じて表示器に表示する内容を、道路地図から走行状態に関する情報に切換える表示切換手段と、道路地図の表示形態複数パターンに切換え可能な第1表示パターン切換手段とを備え、第1表示パターン切換手段の切換パターンに応じて表示器の図形情報表示部に表示される図形情報の表示形態と、ナビゲーション装置の道路地図の表示形態とが同じになるように図形情報表示部の表示形態を変更する第2表示パターン切換手段を設けた車両の表示装置が開示されている。
特開2001−101593号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、上述の特許文献1のような先行技術では、いかに早くドライバに自車両の走行状態を表示装置等で認識させることが重要であり、その情報は適切な情報量である必要があり、また、情報を発するタイミングは、ドライバが的確に認識できるものである必要がある。しかしながら、上述の特許文献1では、特に、自車両が自動操舵制御自動加減速制御となる場合、地図上の位置情報に変わって、単に、自動操舵制御が実行されていること、或いは、自動加減速制御が実行されていることを表示するのみであり、ドライバは、どの程度の自動操舵が行われているのか、或いは、どの程度の加減速が行われているのかを認識することができず、使い難いという問題がある。

0005

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車両が自動操舵制御や自動加減速制御となる場合であっても、地図上の位置情報はそのままに、自動操舵制御の状態や自動加減速の状態を、その作動状態視覚的にドライバに認識させ、ドライバが自車両の自動運転状態を的確かつ素早く把握することができる車両の走行制御装置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

0006

本発明は、地球を周回する衛星からの情報を基に自車両の走行制御を行う車両の走行制御装置において、上記衛星からの情報に基づき自車位置を演算する自車位置演算手段と、自車進行路を推定する自車進行路推定手段と、自車両の走行すべき目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、上記自車位置と上記自車進行路と上記目標進行路とに応じて自車両の自動操舵制御と自動加減速制御の各走行制御を実行させる走行制御手段と、自車両の地図上における現在位置を表示する現在位置表示領域と、自車両前方道路形状と自車両の道路上の位置の偏差状態を表示する道路上偏差状態表示領域と、上記各走行制御の作動状態を表示するアクチュエータ作動状態表示領域と、上記地球を周回する衛星からの情報を基に行う自車両の走行制御の実行状態を表示する制御状態表示領域とを一つの画面上に有する表示手段とを備えたことを特徴としている。

発明の効果

0007

本発明による車両の走行制御装置は、自車両が自動操舵制御や自動加減速制御となる場合であっても、地図上の位置情報はそのままに、自動操舵制御の状態や自動加減速の状態を、その作動状態を視覚的にドライバに認識させ、ドライバが自車両の自動運転状態を的確かつ素早く把握することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0008

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1図7は本発明の実施の形態を示し、図1は車両の走行制御装置の全体を示す概略説明図、図2自動操縦制御の自動操舵のフローチャート図3は自動操舵の原理の説明図、図4液晶ディスプレイに表示される画面の全体図、図5GPS測位システム状態表示領域の画面説明図、図6は道路上偏差状態表示領域の画面説明図、図7はアクチュエータ作動状態表示領域の画面説明図である。

0009

図1に示すように、本実施の形態は、GPSの形態の中でも、周知のRTK(Real-Time Kinematic)−GPSを用いて制御を行うものであり、地球を周回する人工衛星(GPS衛星)1からの情報(測位計算等に必要な衛星の軌道情報をはじめとするデータ等)は、基準局2と、移動局である自車両3により受信される。

0010

基準局2は、予め位置が正確に求められている地点に設けられており、GPSアンテナ2a、GPS受信機2b、無線機2cを備えて主要に構成されている。そして、この基準局2で観測したGPS衛星1からの電波位相情報疑似距離、及び、基準局2の位置座標を、測位する地点、すなわち、移動局である自車両3に無線機2cにより送信する。基準局2からは、具体的には、誤差補正量、疑似距離補正量、座標値等のデータ等が自車両3に対して送信される。

0011

移動局である自車両3には、GPSアンテナ3a、GPS受信機3b、無線機3cが搭載されており、上述の基準局2からの誤差補正量、疑似距離補正量、座標値等のデータ(無線機3cで受信されるデータ)や、自車両3で受信したGPS衛星1からの情報をGPS受信機3b内で比較解析することにより、自車位置(座標値)を即座に精度良く(例えば、誤差1〜5cm)得られるようになっている。このように、GPS受信機3bは、自車位置演算手段としての機能を有している。

0012

また、自車両3には、自車進行路推定手段、目標進行路設定手段、及び、走行制御手段としての機能を有する制御装置3dが設けられており、この制御装置3dには、GPS受信機3bが図示しないシリアル−CAN変換器等を介して接続され現在位置情報が入力されると共に、車速Vを検出する車速センサ3e、ハンドル角θHを検出するハンドル角センサ3f等のセンサ類と自動操縦制御のメインスイッチ3gが接続されている。

0013

更に、自車両3の制御装置3dには、図示しないハードディスク、或いは、CD、DVD等の記憶メディアに予め必要な地図情報が記憶されている。この地図情報は、例えばダッシュボード上に設けられた表示手段としての液晶ディスプレイ3hに適宜表示され、ドライバが図示しないリモコン装置等により目的地を入力することで、現在の自車位置と、この現在位置から目的地までの最適なコース(目標進行路:ノード列で与えられる)を、地図上に表示する。尚、液晶ディスプレイ3hのその他の表示については、後に詳述する。

0014

また、自車両3の制御装置3dには、自動操縦制御を実行するアクチュエータとして、電動スロットル弁制御装置3i、ブレーキ制御装置3j、及び、電動パワーステアリング制御装置3kが接続されている。

0015

そして、ドライバが自動操縦制御のメインスイッチ3gをONし、自動操縦制御における目標車速が設定されると、この目標車速を維持するように、電動スロットル弁制御装置3iに信号を出力してスロットル弁3lを駆動させ、加速、或いは、減速を実行させ、所定以上の大きな減速を行わせる際には、ブレーキ制御装置3jに信号を出力して自動ブレーキを作動させる。

0016

次に、自車両3の制御装置3dにおける自動操縦制御の自動操舵について、図2のフローチャート及び図3の自動操舵の原理の説明図で説明する。図2のフローチャートは、自動操縦制御のメインスイッチ3gがONされると、所定時間毎に実行されるプログラムで、まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で必要なパラメータの読み込みが行われる。

0017

次に、S102に進み、自車位置の過去の履歴の中から、例えば、現在位置より略車長長さ(例えば、5m)手前の自車測位点履歴を抽出し、この5m手前の自車測位点と現在の自車位置とを結んで得られる前方への直線方向を自車進行路として推定する。

0018

次いで、S103に進み、現在の自車位置から最も近い、目標進行路のノードを抽出する。

0019

その後、S104に進み、現在の自車速と、予め設定しておいた前方注視時間(例えば、1.5秒)より、前方注視距離を求める。例えば、現在の自車速が20km/hの場合は、前方注視距離は、5.56m・1.5秒=8.34m。

0020

次いで、S105に進み、S104で求めた前方注視距離近傍の目標進行路上のノードを誘導目標ノードとして設定する。

0021

次に、S106に進み、誘導目標ノードと自車進行路からの横方向のずれ量を目標ノード偏差ΔDとして演算する。

0022

次いで、S107に進み、目標ノード偏差ΔDをゼロにするように目標ハンドル角δhを以下の(1)式により算出する。
δh=Gp・ΔD+Gd・(d(ΔD)/dt) …(1)
ここで、Gpは比例項ゲインであり、Gdは微分項ゲインである。

0023

次に、S108に進み、目標ハンドル角δhとハンドル角センサ3fで検出した実際のハンドル角θHとからハンドル角偏差Δδ(=δh−θH)を演算する。

0024

次いで、S109に進み、以下の(2)式によりハンドル角偏差Δδをゼロにするように、電動パワーステアリング制御装置3kにおける電動パワーステアリングモータ指示電流Iδを演算し、S110で、この指示電流Iδを出力してプログラムを抜ける。
Iδ=Kp・Δδ+Kd・(d(Δδ)/dt)+Ki・∫Δδdt …(2)
ここで、Kpは比例項ゲイン、Kdは微分項ゲイン、Kiは積分項ゲインである。

0025

次に、図4図7で液晶ディスプレイ3hの表示について説明する。
図4に示すように、液晶ディスプレイ3hの左側の略2/3の部分には、現在位置表示領域として、地図上における自車両3の現在位置が点で示されている。尚、図4中には特に示さないが、自動操縦を行う目標進行路が別色で道路上に図示される。また、この現在位置表示領域の右下部分には、GPS衛星1からの情報を基に行う自車両3の走行制御の実行状態を表示する制御状態表示領域として、後述のGPS測位・システム状態表示領域Aと連動して変化するGPS測位・システム状態表示領域Bが設けられている。

0026

また、液晶ディスプレイ3hの右側の略1/3の部分には、上から順に、制御状態表示領域としてのGPS測位・システム状態表示領域A、自車両前方の道路形状と自車両3の道路上の位置の偏差状態を表示する道路上偏差状態表示領域、電動スロットル弁制御装置3i、ブレーキ制御装置3j、及び、電動パワーステアリング制御装置3kの各作動状態を表示するアクチュエータ作動状態表示領域が設けられている。

0027

GPS測位・システム状態表示領域A、及び、GPS測位・システム状態表示領域Bは、図5(a)、及び、図5(b)に示すように、GPS衛星1からの情報が良好に取得され、自動操縦制御が実行されているいる場合には、それぞれ緑色に表示される。そして、特に、GPS測位・システム状態表示領域Bは、図5(b)に示すように、「CONTROL」の文字表記に変化する。

0028

また、GPS測位・システム状態表示領域A、及び、GPS測位・システム状態表示領域Bは、図5(c)、及び、図5(d)に示すように、GPS衛星1からの情報を取得待機状態であり制御準備状態の場合には、それぞれ黄色に表示される。そして、特に、GPS測位・システム状態表示領域Bは、図5(d)に示すように、「READY」の文字表記に変化する。

0029

更に、GPS測位・システム状態表示領域A、及び、GPS測位・システム状態表示領域Bは、図5(e)、及び、図5(f)に示すように、自動操縦制御が中止されている場合には、それぞれ赤色に表示される。そして、特に、GPS測位・システム状態表示領域Bは、図5(f)に示すように、「CANCEL」の文字表記に変化する。

0030

道路上偏差状態表示領域は、図6に示すように、前方道路が直進路の場合は道路形状を直進路(図6(a))に、前方道路が右カーブの場合は道路形状を右カーブ(図6(b))に、前方道路が左カーブの場合は道路形状を左カーブ(図6(c))に表示する。そして、自車両3の道路上の位置が、中央に位置しているのか(図6(a))、或いは、左側に位置しているのか(図6(b))、或いは、右側に位置しているのか(図6(c))の道路上偏差位置も表示する。尚、道路上に表示されるノードは、地図データ中に設けられている各ノードを示している。

0031

アクチュエータ作動状態表示領域は、図7に示すように、中央に青色のステアリングの絵が描かれており、このステアリングの絵の左側には減速状態を示すバーグラフが、また、ステアリングの絵の右側には加速状態を示すバーグラフが、それぞれ描かれている。

0032

そして、ステアリングの絵で示されるステアリングの角度は、自動操舵により設定されている、現在のステアリングの略実際の角度に近い状態量が表示されるようになっている。

0033

また、図7(a)に示すように、赤色で表示される減速状態を示すバーグラフは、例えば、車速センサ3eで検出した車速Vから演算した減速度が、その強さに応じてバーの高さで表示される。

0034

更に、図7(b)に示すように、緑色で表示される加速状態を示すバーグラフは、例えば、図示しないアクセル開度センサで検出したアクセル開度が、その強さに応じてバーの高さで表示される。

0035

また、上述の液晶ディスプレイ3hの各表示に加え、本実施形態による自動操縦制御では、図示しないスピーカから、音声による制御ガイドが行われるようになっている。

0036

この音声ガイドは、例えば、自動操縦状態における各状態遷移時に行われるようになっており、自動操縦制御のスタート時には、「制御を開始します」の音声が発せられる。また、自動操縦制御の終了時には、「制御を終了します」の音声が発せられる。更に、GPS衛星1からの情報を取得待機状態であり制御準備状態の場合には、「現在システムが待機状態です」の音声が発せられる。また、自動操縦制御が中止される場合には、「制御を中止します」の音声が発せられる。更に、前方道路形状に応じても音声によるガイドが行われ、特に、前方が左カーブの場合には「左カーブです」、右カーブの場合には「右カーブです」の音声ガイドが行われる。

0037

このように、本発明の実施の形態によれば、液晶ディスプレイ3hは、現在位置表示領域と、GPS測位・システム状態表示領域A,Bと、道路上偏差状態表示領域と、アクチュエータ作動状態表示領域とを常に一つの画面上に設けたので、ドライバは、自動操縦による電動スロットル弁制御装置3i、ブレーキ制御装置3j、電動パワーステアリング制御装置3kの各作動状態と作動量を素早く認識することができる。また、これらのアクチュエータが作動している際にも、現在位置表示領域により現在値は途切れることなく確認でき利便性が高い。

図面の簡単な説明

0038

車両の走行制御装置の全体を示す概略説明図
自動操縦制御の自動操舵のフローチャート
自動操舵の原理の説明図
液晶ディスプレイに表示される画面の全体図
GPS測位・システム状態表示領域の画面説明図
道路上偏差状態表示領域の画面説明図
アクチュエータ作動状態表示領域の画面説明図

符号の説明

0039

1GPS衛星
2基準局
2aGPSアンテナ
2bGPS受信機
2c無線機
3 自車両
3a GPSアンテナ
3b GPS受信機(自車位置演算手段)
3c 無線機
3d制御装置(自車進行路推定手段、目標進行路設定手段、走行制御手段)
3e車速センサ
3fハンドル角センサ
3gメインスイッチ
3h液晶ディスプレイ(表示手段)
3i電動スロットル弁制御装置
3jブレーキ制御装置
3k電動パワーステアリング制御装置
3lスロットル弁

代理人弁理士 伊

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