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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-17
(54)【発明の名称】大型車両のための適応経路追従アルゴリズム
(51)【国際特許分類】
B60W 30/10 20060101AFI20240709BHJP
G05D 1/43 20240101ALI20240709BHJP
G05D 1/24 20240101ALI20240709BHJP
G05D 1/65 20240101ALI20240709BHJP
G05D 1/644 20240101ALI20240709BHJP
B60W 40/072 20120101ALI20240709BHJP
【ＦＩ】
B60W30/10
G05D1/43
G05D1/24
G05D1/65
G05D1/644
B60W40/072
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023572186
(86)(22)【出願日】2022-05-09
(85)【翻訳文提出日】2024-01-18
(86)【国際出願番号】 EP2022062481
(87)【国際公開番号】W WO2022248204
(87)【国際公開日】2022-12-01
(31)【優先権主張番号】PCT/EP2021/063818
(32)【優先日】2021-05-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】512272672
【氏名又は名称】ボルボトラックコーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【識別番号】100168642
【弁理士】
【氏名又は名称】関谷 充司
(74)【代理人】
【識別番号】100169018
【弁理士】
【氏名又は名称】網屋 美湖
(74)【代理人】
【識別番号】100217076
【弁理士】
【氏名又は名称】宅間 邦俊
(72)【発明者】
【氏名】ガオ，ヤンイェン
(72)【発明者】
【氏名】ラーマン，シャミ
(72)【発明者】
【氏名】ゴードン，ティモシー
(72)【発明者】
【氏名】ヘンダーソン，レオン
【テーマコード（参考）】
3D241
5H301
【Ｆターム（参考）】
3D241BA11
3D241BA15
3D241BA49
3D241BA62
3D241BA63
3D241BB27
3D241CA15
3D241CE04
3D241DB01Z
3D241DB02Z
3D241DB20Z
3D241DC33Z
3D241DC37Z
3D241DC38Z
3D241DC41Z
5H301AA03
5H301BB05
5H301CC03
5H301CC06
5H301GG08
5H301GG12
5H301HH01
5H301HH15
(57)【要約】
大型車両１００を基準経路Ｐに追従するように制御するための方法であって、方法が、車両１００が追従すべき基準経路Ｐを取得することＳ１と、経路Ｐの近傍の車両位置ｘからの操舵基準として使用されることになる、経路Ｐに沿った目標地点Ｇを決定することＳ２であって、目標地点Ｇが、経路Ｐに沿って、車両位置ｘに関連付けられた基準位置ｘ，Ｇ０から測定される予見距離Ｄｐだけ離れており、予見距離Ｄｐが、基準経路Ｐからの車両位置ｘの側方偏位ｙに少なくとも部分的に基づいて、基準経路Ｐからの側方偏位ｙが増加するにつれて予見距離Ｄｐが増加し、側方偏位ｙが減少するにつれて予見距離が減少するように決定される、ことＳ２と、目標地点Ｇに基づいて車両１００を制御することＳ３と、を含む方法。
【選択図】図７
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
大型車両（１００）を基準経路（Ｐ）に追従するように制御するための方法であって、前記方法が、前記車両（１００）が追従すべき前記基準経路（Ｐ）を取得すること（Ｓ１）と、
前記経路（Ｐ）の近傍の車両位置（ｘ）からの操舵基準として使用されることになる、前記経路（Ｐ）に沿った目標地点（Ｇ）を決定すること（Ｓ２）であって、前記目標地点（Ｇ）が、前記経路（Ｐ）に沿って、前記車両位置（ｘ）に関連付けられた基準位置（ｘ，Ｇ０）から測定される予見距離（Ｄｐ）だけ離れており、
前記予見距離（Ｄｐ）が、前記基準経路（Ｐ）からの前記車両位置（ｘ）の側方偏位（ｙ）に少なくとも部分的に基づいて、前記基準経路（Ｐ）からの側方偏位（ｙ）が増加するにつれて前記予見距離（Ｄｐ）が増加し、側方偏位（ｙ）が減少するにつれて前記予見距離が減少するように決定される、前記決定すること（Ｓ２）と、
前記目標地点（Ｇ）に基づいて前記車両（１００）を制御すること（Ｓ３）と、
を含む、前記方法。
【請求項2】
前記制御すること（Ｓ３）は、前記車両（１００）を前記目標地点（Ｇ）に向けて少なくとも断続的に制御すること（Ｓ３）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記車両（１００）の縦速度（Ｕ）に少なくとも部分的に基づいて、縦速度（Ｕ）が増加するにつれて前記予見距離が増加するように、前記予見距離（Ｄｐ）を決定すること（Ｓ２１）をさらに含む、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記予見距離（Ｄｐ）を決定すること（Ｓ２２）が、第１の調整パラメータ（ａ）にも基づいており、前記車両（１００）を前記経路（Ｐ）に追従するように制御するための制御努力が、前記第１の調整パラメータ（ａ）の増加に伴って増加する、請求項１乃至３いずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記第１の調整パラメータ（ａ）が、前記基準経路（Ｐ）の曲率に応じて調節される、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記基準位置における前記基準経路（Ｐ）に関連付けられた求心横加速度成分を決定すること（Ｓ２３）と、前記求心横加速度成分に基づいて前記第１の調整パラメータ（ａ）を調節することとを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項7】
前記予見距離（Ｄｐ）を、以下として決定すること（Ｓ２４）を含む、請求項１乃至６いずれか１項に記載の方法。【数1】
【請求項8】
前記予見距離（Ｄｐ）を、以下として決定すること（Ｓ２５）を含む、請求項１乃至７いずれか１項に記載の方法。【数2】
【請求項9】
前記第２の調整パラメータｂは、前記車両（１００）の前記縦速度Ｕに依存する、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記第２の調整パラメータは、以下によって与えられる、請求項９に記載の方法。【数3】
【請求項11】
前記基準経路（Ｐ）に関連付けられた第１のフロー場の方向ｗを以下として決定すること（Ｓ２６）を含み、【数4】
【請求項12】
前記目標地点は、最小予見距離Ｌ０が強制されない予見距離（Ｄｐ）に従って決定される、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記車両は、前記側方偏位（ｙ）が閾値側方偏位（ｙｍａｘ）を超えるときには前記第１のフロー場の前記方向ｗ１に従って、また第２のフロー場の方向ｗ２に従って制御され（Ｓ３）、前記第２のフロー場が前記第１のフロー場よりも弱い復元作用を有する、請求項１１または請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
最初に、前記第１のフロー場と、前記基準位置（Ｇ０）で評価された前記基準経路（Ｐ）への前記接線ベクトルｔ１とを補間することによって、前記第２のフロー場を生成すること（Ｓ１１）をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記第２のフロー場は、前記閾値側方偏位（ｙｍａｘ）での前記第１のフロー場と、前記基準位置（Ｇ０）で評価された前記接線ベクトルｔ１とを補間することによって生成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記第２のフロー場は、前記側方偏位（ｙ）がゼロに減少するにつれて、前記基準位置（Ｇ０）で評価された前記接線ベクトルｔ１に漸近的に近づくように生成される、請求項１３乃至１５いずれか１項に記載の方法。
【請求項17】
前記第２のフロー場の前記方向は、以下によって与えられ、ｗ２＝（ｃｏｓΓ，ｓｉｎΓ）
式中、
【数5】
【数6】
請求項１３乃至１６いずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
純粋追跡に基づく経路追従アルゴリズムに従って前記車両（１００）を制御すること（Ｓ３１）を含み、前記基準位置（ｘ）が前記車両位置に等しい、請求項１乃至１７いずれか１項に記載の方法。
【請求項19】
ベクトル場誘導に基づく経路追従アルゴリズムに従って前記車両（１００）を制御すること（Ｓ３２）を含み、前記基準位置（Ｇ０）が、前記車両位置（ｘ）を通る前記基準位置（Ｇ０）で前記経路（Ｐ）に直交する直線が交差する前記経路（Ｐ）上の位置である、請求項１乃至１８いずれか１項に記載の方法。
【請求項20】
前記車両を制御することは、車線維持支援、ＬＫＡ、機能、半自動運転アプリケーション、または自動運転アプリケーションを実行すること（Ｓ３３）を含む、請求項１乃至１９いずれか１項に記載の方法。
【請求項21】
大型車両（１００）を基準経路（Ｐ）に追従するように制御するための制御ユニット（１３０、１４０、１５０）であって、前記制御ユニットが、前記車両（１００）が追従すべき前記基準経路（Ｐ）を取得することと、
前記経路（Ｐ）の近傍の車両位置（ｘ）からの操舵基準として使用されることになる、前記経路（Ｐ）に沿った目標地点（Ｇ）を決定することであって、前記目標地点（Ｇ）が、前記経路（Ｐ）に沿って、前記車両位置（ｘ）に関連付けられた基準位置（ｘ，Ｇ０）から測定される予見距離（Ｄｐ）だけ離れており、
前記予見距離（Ｄｐ）が、前記基準経路（Ｐ）からの前記車両位置（ｘ）の側方偏位（ｙ）に少なくとも部分的に基づいて、前記基準経路（Ｐ）からの側方偏位（ｙ）が増加するにつれて前記予見距離（Ｄｐ）が増加し、側方偏位（ｙ）が減少するにつれて前記予見距離が減少するように決定される、前記決定することと、
前記目標地点（Ｇ）に基づいて前記車両（１００）を制御することと、
を行うように構成された処理回路（１０１０）を含む、前記制御ユニット（１３０、１４０、１５０）。
【請求項22】
請求項２１に記載の制御ユニット（１３０、１４０、１５０）を備える、大型車両（１００）。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、主として、トラック及びセミトレーラ車両などの大型車両に関するが、本明細書に開示された技術は、他のタイプの車両に使用することもできる。本開示は、特に、予見距離または前方注視距離に基づく、車両制御において使用するための経路追従方法に関する。
【背景技術】
【0002】
先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）、及び自律車両による自動運転（ＡＤ）を制御するための方法は、通常は何らかの形態の経路追従アルゴリズムに基づいて車両を制御する。制御システムは、最初に、例えば、現在の輸送ミッションに基づいて、ある場所から別の場所へ車両を進めるために取り得るルートを示すマップデータと併せて、車両が辿るべき所望の経路を決定する。
【0003】
経路追従は、車両が追従すべきあるターゲット経路に従うための各時点における車両速度及び操舵を決定する方法に関するプロセスである。文献には利用可能な多くの異なるタイプの経路追従アルゴリズムがあり、各アルゴリズムにそれぞれ利点及び欠点が伴う。
【0004】
純粋追跡は、比較的低い複雑さで実現可能な周知の経路追従アルゴリズムであり、例えば、Ｒ．Ｃ．Ｃｏｕｌｔｅｒ著「Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｒｅ ｐｕｒｓｕｉｔ ｐａｔｈ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ」（Ｃａｒｎｅｇｉｅ－Ｍｅｌｌｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ＩＮＳＴ，１９９２）に記載されている。このアルゴリズムは、操舵角を含む一組の車両制御を計算し、この車両制御に従って、車両は、現在の位置から追従すべき経路に沿って所定の「予見」距離離れた地点に向かって移動する。純粋追跡法では、車両が、経路に沿って車両から予見距離だけ隔てられた地点を「追いかける」ので、このように呼ぶ。
【0005】
ベクトル場誘導は、代わりにベクトル場に基づいて車両を制御する別の経路追従アルゴリズムであり、このベクトル場もまた、予見距離または前方注視パラメータに基づいて決定される。ベクトル場誘導法は、例えば、論文「Ａｎ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄｓ」（Ｐｒｏｃ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．Ｐａｒｔ Ｄ，ｖｏｌ．２１６，ｐｐ．３２９－３４７，２００２）においてＧｏｒｄｏｎ、Ｂｅｓｔ及びＤｉｘｏｎによって論じられている。
【0006】
ＵＳ２０１４１８０５４３Ａ１は、基本操舵量算出部が、自車両を走行車線に沿った基本ルートで走行させるための基本操舵量を算出する車両制御デバイスを開示している。横位置及びヨー角で示される車両の姿勢状態を姿勢検出部が検出する。基礎ルートと横位置との間のオフセット距離をオフセット距離検出部が検出する。修正操舵量算出部が、仮想修正ルートに沿って自車両を駆動するための操舵制御量として修正操舵量を算出する。仮想修正ルートを用いることにより、自車両の姿勢が、所定の仮想ターゲット地点において所定のターゲット姿勢に合わせられる。指示操舵量算出部が、基本操舵量と修正操舵量とに基づいて指示操舵量を算出する。
【0007】
ＥＰ２２５１２３８Ａ１は、車線マークの認識精度が低下した時でも運転を継続することができる車両走行支援デバイスを開示している。
【0008】
これらのタイプの経路追従プロセスの挙動においては、予見距離パラメータが重要な役割を果たす。経路追従方法を連結式の大型車両での使用により適したものにするためには、このパラメータを求める改善された方法が必要である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】Ｒ．Ｃ．Ｃｏｕｌｔｅｒ著「Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｒｅ ｐｕｒｓｕｉｔ ｐａｔｈ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ」（Ｃａｒｎｅｇｉｅ－Ｍｅｌｌｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ＩＮＳＴ，１９９２）
【非特許文献2】Ｇｏｒｄｏｎ、Ｂｅｓｔ及びＤｉｘｏｎ著「Ａｎ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄｓ」（Ｐｒｏｃ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．Ｐａｒｔ Ｄ，ｖｏｌ．２１６，ｐｐ．３２９－３４７，２００２）
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】ＵＳ２０１４１８０５４３Ａ１
【特許文献2】ＥＰ２２５１２３８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の目的は、経路追従操作中に大型車両を制御するための方法及び制御ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
この目的は、大型車両を基準経路に追従するように制御する方法によって達成される。本方法は、車両が追従すべき基準経路を取得することを含む。この方法はまた、経路に沿った目標地点であって、経路の近傍の車両位置からの操舵基準として使用されることになる目標地点を決定することを含み、目標地点が、経路に沿って、車両位置に関連付けられた経路上の基準位置から測定される予見距離だけ離れている。予見距離は、本開示の方法によれば、基準経路からの車両位置の側方偏位に少なくとも部分的に基づいて、基準経路からの側方偏位が増加するにつれて予見距離が増加し、側方偏位が減少するにつれて予見距離が減少するように決定される。本方法はまた、目標地点に基づいて車両を制御することを含む。このようにすれば、有利には、車両は、ターゲット経路からの車両の側方偏位に応じて車両自体の経路追従挙動を調節するようになる。車両が横方向にターゲット経路から遠くに離れている場合には、車両がターゲット経路に横から近づいているときに比べて、車両はターゲット経路上のさらに離れた地点を目指すようになる。このような挙動により、車両による経路追従性能が改善されるようになる。
【0013】
態様によれば、車両が目標地点に向かって制御されるという意味で、または車両が目標地点に向かって少なくとも断続的に制御されるという点において、車両が目標地点に基づいて制御される。
【0014】
本方法はまた、態様によれば、少なくとも部分的に車両の縦速度に基づいて、縦速度が増加するにつれて予見距離が増加するように、予見距離を決定することを含む。速度に対するこの追加の依存性により、車両による経路追従挙動がさらに改善される。
【0015】
本方法はさらに、態様によれば、予見距離を決定することが、第１の調整パラメータにも基づいており、車両を経路に追従するように制御するための制御努力が、第１の調整パラメータの増加に伴って増加する。この調整パラメータは、車両挙動をカスタマイズするために使用され得る。車両経路追従挙動はまた、種々の車両タイプに合わせて微調整され得る。また、経路追従挙動は、例えば車両負荷に応じて調節され得る。第１の調整パラメータはまた、例えば、基準経路の曲率に応じて調節され得る。このようにして、カーブでの車両の経路追従を調節して、経路追従挙動を改善することができる。
【0016】
開示された方法は、基準位置における基準経路に関連付けられた求心横加速度成分を決定することと、求心横加速度成分に基づいて第１の調整パラメータを調節することとをさらに含むことができる。第１の調整パラメータａを、ａ＝ｆ（κ）の形の式に従って適応させることにより、より高い精度が必要な場合には常に、制御努力が経路追従に有利に適用される。ここで、κはターゲット経路の曲率の尺度であり、ｆ（κ）は増加関数であり得る。
【0017】
予見距離は、例えば、以下として求めることができる。
式中、Ｕは車両の縦速度、ｙは側方偏位、ａは第１の調整パラメータ、ｂ≧０は第２の調整パラメータである。この比較的単純な式は、限られた計算量でリアルタイムに評価可能であり、このことは有利な点である。例えば次の式に従って、予見距離を最小予見距離Ｌ０に制限することにより、さらなる利点が得られる場合がある。
ここでもまた、Ｕは車両（１００）の縦速度、ｙは側方偏位、ａは第１の調整パラメータ、ｂ≧０は第２の調整パラメータ、Ｌ０は最小予見距離である。パラメータｂは、ターゲット経路に近い挙動を修正するために使用可能な調節パラメータである。もちろん、１つ以上のパラメータを含む他の式ｆ（・）もまた、次のように予見距離を決定するために使用できる。
【数1】
【数2】
【数3】
【0018】
いくつかの実施形態では、第２の調整パラメータｂは定数である。他の実施形態では、第２の調整パラメータｂは、車両の縦速度Ｕの関数である。特に、第２の調整パラメータは、以下によって与えられてもよい。
【数4】
【0019】
本明細書で開示する方法は、ベクトル場経路追従方法と有利に組み合わせることができ、その人工フロー誘導方法がサブセットに相当する。直線状のターゲット経路の場合、ベクトル場は直接的に予見地点を指し示す。より一般的には、カーブでは、基準経路を任意選択的に以下として求めることができる。
式中、ｔ１は、基準位置で評価された基準経路への単位長接線ベクトル、ｔ２は、目標地点で評価された基準経路への単位長接線ベクトル、ｔ３は、車両位置から目標地点に向かう単位長ベクトル、角度θは、２つの接線ベクトルｔ１及びｔ２間の角度の半分である。これにより、コーナリング時の車両制御が改善する。本開示の後のセクションでは、式ｗ１を第１のフロー場と呼ぶ。好ましくは、ベクトルｔ２及びｔ３を計算する目的で、最小予見距離Ｌ０を強制することなく計算された予見距離（Ｄｐ）に従って目標地点が決定される。
【数5】
【0020】
人工フロー誘導方法を適用する実施形態のさらなる発展形態では、車両は、現在の側方偏位に基づいて選択的に制御される。より正確には、車両は、側方偏位（ｙ）が閾値（ｙｍａｘ）を超えるときには第１のフロー場の方向ｗ１に従って、また第２のフロー場の方向ｗ２に従って制御される場合があり、第２のフロー場が第１のフロー場よりも弱い復元作用を有する。これにより、特定の状況において、例えば曲率が変化している基準経路の区間において観察された振動挙動が改善する。本開示の後のセクションでは、｜ｙ｜≦ｙｍａｘによって定義される区域を基準経路の境界領域と呼ぶこととする。
【0021】
本明細書に開示される方法は、例えば純粋追跡に基づく経路追従アルゴリズムと有利に組み合わされ、基準位置が車両位置に等しく、またはベクトル場誘導に基づく経路追従アルゴリズムと有利に組み合わされ、基準位置が、車両位置を通る基準位置で経路に直交する直線が交差する経路上の位置である。本明細書に開示される経路追従方法はまた、車線維持支援（ＬＫＡ）機能、半自動運転、及び／または自動運転を含む車両用途において有利に使用することができる。
【0022】
本明細書では、上記の利点と関連している車両、コンピュータ可読媒体、及びコンピュータプログラム製品も開示される。
【0023】
一般に、特許請求の範囲で使用される全ての用語は、本明細書で明示的に別段の定義がない限り、技術分野における通常の意味に従って解釈されるものとする。「要素、器具、構成要素、手段、ステップなど」への全ての言及は、明示的に別段の記載がない限り、その要素、器具、構成要素、手段、ステップなどの少なくとも１つの例を指すものとしてオープンに解釈されるべきである。本明細書に開示される任意の方法のステップは、明示的に記載されない限り、開示された順序で正確に行われる必要はない。添付の特許請求の範囲及び以下の説明を検討すると、本発明のさらなる特徴及び利点が明らかになるであろう。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の異なる特徴を組み合わせて、以下に記載されるもの以外の実施形態を作成できることを認識する。
【0024】
例として挙げられる本発明の実施形態のより詳細な説明が、添付図面を参照して以下に続く。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】大型車両の例を概略的に例示する。
【図2】車両運動制御システムを示す。
【図3】純粋追跡に基づく方法による経路追従を例示する。
【図4】ベクトル誘導に基づく方法による経路追従を例示する。
【図5】異なる予見距離設定に対する経路追従挙動を例示する。
【図6】車両制御機能アーキテクチャを概略的に例示する。
【図7】コーナリング中の大型車両を示す。
【図8】湾曲経路の経路追従を例示する。
【図9】方法を例示するフローチャートである。
【図10】制御ユニットを概略的に例示する。
【図11】コンピュータプログラム製品の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0026】
ここで、本発明の特定の態様を示す添付図面を参照しながら、本発明はより完全に以下に説明される。しかし、本発明は、多くの異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載された実施形態及び態様に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全なものとなり、本発明の範囲が当業者に十分に伝わるように、例として提供されるものである。同様の数字は、明細書全体を通して同様の要素を指す。
【0027】
本明細書に説明され、図面に例示される実施形態に、本発明は限定されないことが理解されるべきであり、むしろ、添付の特許請求の範囲内で多くの変更及び修正が行われてもよいことが、当業者には認識されよう。
【0028】
図１は、本明細書で開示される技術を有利に適用できる貨物輸送用の車両１００の例を例示する。車両１００は、既知の方法でトレーラユニット１２０を牽引するように構成されたトラックまたは牽引車両１１０を含む。図１のトラクタ１１０の例は、経路追従及び車両運動管理など、様々な車両制御機能を実行するように構成された車両制御ユニット（ＶＣＵ）１３０を備える。トレーラユニット１２０は、任意選択的にＶＣＵ１４０を含むこともできる。車両１００は、任意選択的に、ワイヤレスリンクを介して、リモートサーバ１５０に接続される。リモートサーバ１５０もまた、制御ユニットを備える。本明細書に開示される技術は、制御ユニット１３０、１４０、１５０のいずれかによって、または１つ以上の制御ユニットの組み合わせによって実施することができる。車載ＶＣＵ１３０、１４０を、リモートサーバ１５０によってパラメータ化することもできる。
【0029】
図２は、例えばトラクタ１１０に搭載のホイール２１０を、ここでは電気機械（ＥＭ）などのパワーステアリング装置２３０及び推進装置２２０を備える、いくつかの運動支援デバイス（ＭＳＤ）の例によって制御するための機能２００を概略的に例示する。パワーステアリング装置２３０及び推進装置２２０は、１つ以上のＭＳＤ制御ユニット２４０によって制御可能なアクチュエータの例である。
【0030】
交通状況管理（ＴＳＭ）機能２７０は、例えば、１～１０秒程度の時間軸で運転操作を計画する。このタイムフレームは、例えば車両１００がカーブを通過するのにかかる時間に対応する。ＴＳＭが計画し実行する車両操縦は、加速度プロファイル及び曲率プロファイルと関連付けられ得、これらは、所与の操縦での所望の車両速度及び旋回を表す。ＴＳＭは、車両運動管理（ＶＭＭ）機能２５０から所望の加速度プロファイルａｒｅｑ及び曲率プロファイルｃｒｅｑを継続的に要求し、車両運動管理（ＶＭＭ）機能２５０は、安全かつロバストな方法でＴＳＭからの要求を満たすために力配分を実行し、異なるＭＳＤに要求を伝える。ＶＭＭ機能２５０は、力発生及びＭＳＤ連係の両方を管理する。すなわち、ＶＭＭ機能２５０は、ＴＳＭ機能２７０からの要求を満たすために、例えば、ＴＳＭによって要求された要求加速度プロファイルに従って車両を加速させるために及び／または同様にＴＳＭによって要求された車両による特定の曲率運動を発生させるために、どの力が車両ユニットで必要とされるのかを判定する。力は、例えば、ヨーモーメントＭｚ、縦力Ｆｘ、及び横力Ｆｙ、ならびに異なるホイールに加えられる異なるタイプのトルクを含み得る。
【0031】
ＭＳＤ制御ユニット２４０、ＶＭＭ機能２５０、及びＴＳＭ機能２７０は共に、車両制御の基礎となり得る種々の車載センサ２６０からのセンサデータにアクセスすることができる。これらのセンサは、例えば、全地球測位システム（ＧＰＳ）の受信機、視覚ベースのセンサ、ホイール速度センサ、レーダーセンサ及び／またはライダーセンサを含んでいてよい。センサは、とりわけ、基準経路に対する車両位置を特定するように構成されている。
【0032】
【0033】
図３は、純粋追跡アルゴリズムが、意図した経路または基準経路Ｐに追従するように車両を制御し得る方法の例３００を示す。車両は、車両位置ｘにおいて、基準経路Ｐから側方偏位ｙの状態で位置している。基準経路からの側方偏位は、多数の異なる手法で決定できることが理解される。本明細書で用いられる定義は、図３に例示されているように、経路Ｐに対して直交する線ｙに沿った、車両位置ｘから基準経路Ｐまでの距離である。本明細書に開示された一般的な概念は、もちろん、側方偏位の他の定義にも適用可能である。
【0034】
例３００では、車両はホイールベース長Ｌを有する。純粋追跡アプローチの背後にある一般的な着想は、車両を現在の位置ｘから基準経路Ｐ上の目標地点Ｇに移すことになる曲率を算出することである。目標地点は、半径Ｒを有する円を、この円が目標地点と現在の車両位置ｘとの両方を通過するように定めることによって求められる。次いで車両は、図３に示されているように、この円に対して決定された操舵角αによって制御される。目標地点Ｐの選択は、純粋追跡アルゴリズムの挙動において重要な役割を果たす。目標地点は、車両位置ｘから目標地点までの距離が常に予見距離Ｄｐに等しくなるように選択される。
【0035】
この種の純粋追跡アルゴリズムに関するさらなる詳細が、Ｒ．Ｃ．Ｃｏｕｌｔｅｒ著「Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｒｅ ｐｕｒｓｕｉｔ ｐａｔｈ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ」（Ｃａｒｎｅｇｉｅ－Ｍｅｌｌｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ ＰＡ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ＩＮＳＴ，１９９２）に掲載されており、また、Ｐａｒｋ、Ｍｙｕｎｇ－Ｗｏｏｋ、Ｓａｎｇ－Ｗｏｏ Ｌｅｅ、及びＷｏｏ－Ｙｏｎｇ Ｈａｎ著「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｌａｔｅｒａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｖｅｈｉｃｌｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｄａｐｔｉｖｅ ｐｕｒｅ ｐｕｒｓｕｉｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ」（１４ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ， Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＣＣＡＳ ２０１４），ＩＥＥＥ，２０１４）にも掲載されている。
【0036】
図４は、ベクトル場誘導に基づく経路追従法の例４００を例示する。この方法では、ベクトル場４１０が生成され、車両は、現在の車両位置ｘでのベクトルｗに従って制御される。各ベクトルｗは、それが位置ｘから基準経路Ｐ上のそれぞれの目標地点Ｇを向くように決定される。この目標地点は、再び予見距離Ｄｐに基づいて決定されるが、ここでは予見距離は、基準経路Ｐ上の基準位置Ｇ０から基準経路Ｐに沿って測定された距離である。この基準位置Ｇ０は、図４に示すように、基準位置Ｇ０で経路Ｐに直交する、車両位置ｘをも通る直線が交わる経路Ｐ上の位置である。ベクトル場誘導に基づく方法は、「Ａｎ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄｓ」（Ｐｒｏｃ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．Ｐａｒｔ Ｄ，ｖｏｌ．２１６，ｐｐ．３２９－３４７（２００２））においてＧｏｒｄｏｎ、Ｂｅｓｔ及びＤｉｘｏｎによって論じられている。著者のＳｏｎｇ Ｍ、Ｗａｎｇ Ｎ、Ｇｏｒｄｏｎ Ｔ，及びＷａｎｇ Ｊ．は、Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｙｎａｍｉｃｓ，２０１９ Ａｕｇ ３；５７（８）：１０９０－１０７に公表された「Ｆｌｏｗ－ｆｉｅｌｄ ｇｕｉｄｅｄ ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｒｉｇｉｄ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｇｒｏｕｎｄ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｉｎ ｌｏｗ－ｓｐｅｅｄ ｍａｎｏｅｕｖｒｉｎｇ」でも、ベクトル場に基づく方法について論じている。ベクトル場に基づく誘導に関するいくつかの追加の詳細が、Ｓｅｍｓａｒ－Ｋａｚｅｒｏｏｎｉ，Ｅｌｈａｍ ｅｔ ａｌ．によって、ＩＦＡＣ－ＰａｐｅｒｓＯｎＬｉｎｅ ５０．１（２０１７）：１５００６－１５０１１の「Ｍｕｌｔｉ－ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｐｌａｔｏｏｎ ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄｓ」に提供されている。
【0037】
ベクトル場誘導に基づく経路追従方法の若干進んだバージョンについては、後で図７に関連して説明する。
【0038】
純粋追跡及びベクトル場に基づく経路追従法は両方とも、前方注視距離と称されることもある予見距離Ｄｐに依存する。予見距離は、目標地点が車両の位置から基準経路Ｐに沿ってどのくらい離れているかに関係する。直観的には、予見距離Ｄｐが短いほど、側方偏位ｙをより迅速に低減するために、制御努力の増大を招き、すなわち、操舵制御動作をより強力にすることになる。その代わりに、予見距離Ｄｐが長くなると、制御努力の低減を招き、それに伴い、制御動作はより円滑で緩慢になる。予見距離Ｄｐが長くなれば、当然、車両１００がコーナーを首尾よく曲がる能力及びより急なカーブを曲がる能力を低下させてしまい、したがって不利益になる。
【0039】
本明細書では、制御努力という用語は、車両を軌道により接近させるときに費やされる労力の量として解釈されるべきである。制御努力は、例えば、横加速度、車両のヨーレート、発生した横滑り、適用された操舵角の大きさ、車両のアクチュエータによる全体的な消費エネルギーなどに関して測定されてもよい。
【0040】
図５は、経路Ｐから側方偏位ｙの状態で車両位置ｘを起点として、真っ直ぐな基準経路Ｐに追従する際の、２つの異なる予見距離Ｄｐの設定の効果を例示する。例５１０は、予見距離が比較的大きく選択された場合に何が起こるかを示し、例５２０は、予見距離が短くなるように選択された場合に何が起こるかを示す。
【0041】
本明細書に開示された技術は、意図した経路Ｐからの側方オフセット（または偏位）ｙに応じて予見距離Ｄｐを調節することによって、自動化車両または半自動化車両の誘導を改善する。さらなる改善は、前後方向、すなわち車両の進行方向での車両速度に応じて予見距離を変更することによっても得ることができる。
【0042】
現在の経路追従方法は、予見距離Ｄｐを設定するためのアルゴリズムが不完全でありかつ場当たり的なものであることに悩まされている。例えば、速度に比例して、またはいくつかの道路曲率基準の関数として、Ｄｐを設定することが提案されている。これらの適応は、曲率が大きいときには予見距離を減少させ、曲率が小さいときには予見距離を増大させるように行われる。しかしながら、現行手法では、ターゲット経路Ｐからの側方オフセットｙは考慮されない。その結果、車両がターゲット経路に近いとき、すなわち追尾誤差が比較的小さいときには、制御努力が低減され、かつオフトラッキング性能が悪化する。そのため、例えば車両１００などの連結式車両のオフトラッキング性能に悪影響を及ぼす。
【0043】
車両が基準経路Ｐに近いときの経路追従性能を改善するために、基準経路からの側方偏位ｙをも含む拡張された一連の基準に基づいて、予見距離を連続的に調節することを提案する。それによって、ターゲット経路の近くでは制御努力が少ないという問題を軽減する。実際に、一部の状況においては、基準経路Ｐからの現在の側方偏位に依存することなく、安定した制御努力が生じるように、予見距離を設定することができる。
【0044】
本明細書に開示された新規の技術的特徴の１つは、制御努力と密接に関係している設計パラメータを用いて、複数の基準に基づく予見距離を適応させることである。経路追従方法は、任意選択でベクトル場誘導に基づいており、このベクトル場誘導により、上述の図４に例示されているように、ターゲット運動方向（または加速度）を与えるベクトル場が構築される。
【0045】
本明細書に開示された方法の別の特徴は、制御努力が、いくつかの所望の制御努力に向かって調節されるか、または少なくとも望ましい最大の制御努力を下回って維持されることが可能であり得る。この制御努力は、車両の状態またはタイプに応じて決定可能であり、場合によっては、道路摩擦が低いまたは高い場合など、道路状況にも応じて決定可能である。例えば、道路摩擦が低い状況において、かつ車両が重量物を運んでいる場合には、制御努力が軽減され得る。
【0046】
本明細書で説明している技術を、図６に例示された制御アーキテクチャ６００によって示されているように、速度、曲率及び側方オフセット（または偏位）に応じてリアルタイムで動作する「予見地点監視」として動作させるように構成することができる。車両６２０から予見地点調節モジュール６１０へのフィードバックループが破線として示されている。これは、速度及び側方オフセットなどの緩慢に変化する変数のみが使用されることを示す。ヨーレート及び車体横滑り角などの動的状態は使用されない。なぜなら、これらの状態に従ってＤｐを適応させると、下層制御ループ、すなわち、車両１００のＶＭＭ２５０によって実行される制御機能及びまたは車両１００のＭＳＤ制御ユニット２４０で実行される制御機能の動的安定性が妨げられる可能性があるためである。人工フロー誘導（ＡＦＧ）などのベクトル場誘導に基づく方法では、フローマップに関連付けられた車両状態のみが、破線でフィードバックされる。
【0047】
決定された予見距離Ｄｐは、例えばベクトル場に基づく経路追従方法を実施することができる経路フォロワモジュール６４０に送られる。次いで、車両１００は、既知の手法で、生成された基準データに基づいて制御される。すなわち、この制御の一部として、経路フォロワモジュールは、制御信号を様々な車両制御ユニットに伝送する。純粋追跡に基づく経路追従ストラテジでは、制御信号は操舵角コマンドを含むが、より一般的には、制御信号は曲率要求及び／またはフローベクトル方向を含む場合がある。
【0048】
予見地点調節モジュール６１０は、マップ機能６３０からの幾何学的データと車両状態信号とに基づいて、使用する現在の予見距離Ｄｐを決定する。この予見距離は、少なくとも部分的に、基準経路Ｐからの側方偏位ｙに基づいて、基準経路Ｐからの側方偏位ｙが増加するにつれて予見距離Ｄｐが増加し、側方偏位ｙが減少するにつれて予見距離が減少するように決定される。純粋追跡アルゴリズムでは、側方偏位ｙは図３に示されているように決定され、ベクトル場に基づく方法では側方偏位は図４に示されているように決定される。もちろん、側方偏位を定義する他の手法も可能であり、この場合、全ての手法に共通するのは、側方偏位ｙが、基準経路から横方向に車両位置ｘまで、何らかの手法で測定された側方制御誤差を表す、ということである。
【0049】
図７は、コーナリング時、すなわち基準経路Ｐが曲率を有するときの経路追従を例示する。本明細書に開示される方法は、ベクトル場誘導法で有利に使用され得る。具体的には、ベクトル場内のベクトルｗの方向は、「切断曲線」を回避するために、経路曲率に応じて調節され得る。例えば、コーナリング時に車両の優先方向を調節するために、以下の関係（第１のフロー場）を利用し得る。
ここで、ｔ３は予見地点、または目標地点Ｇを直接指し示す単位長ベクトルであり、ｔ１及びｔ２は、それぞれローカル地点Ｇ０及びターゲット地点Ｇにおける単位長接線ベクトルである。角度θは、ターゲット経路上の２つの接線ベクトル間の角度の半分である。これにより、以下の特殊なケースでは、フローベクトルｗ１がターゲット経路に接するようになる。すなわち、
（ｉ）ｘが、ターゲット経路上に位置する、
（ｉｉ）ターゲット経路の曲率が、Ｇ０とＧとの間で一定である、
ケースである。
好ましくは、ベクトルｔ２及びｔ３を計算する目的で、最小予見距離Ｌ０が強制されない予見距離（Ｄｐ）に従って目標地点が計算される。以下の加算は、経路曲率を考慮したベクトル場に対する方向調節であることが理解される。
特別なケースｔ１＝ｔ２では、曲率はなく、ベクトルｔ３の方向に対する調節もいらない。この式の形式は、車両がターゲット経路上に配置され、曲率がゼロの場合を含めて、曲率が一定である全てのケースにおいて、ｗがターゲット経路に接するという条件から導出される。上記の式は、曲率が変化する場合では有効なままであるが、接している状態からのわずかな偏位が生じる可能性がある。同様の概念は、「Ａｎ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｔ Ｖｅｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄｓ」（Ｐｒｏｃ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．Ｐａｒｔ Ｄ，ｖｏｌ．２１６，ｐｐ３２９－３４７，２００２）においてＧｏｒｄｏｎ、Ｂｅｓｔ及びＤｉｘｏｎによって論じられている。
【数6】
（ｉ）ｘが、ターゲット経路上に位置する、
（ｉｉ）ターゲット経路の曲率が、Ｇ０とＧとの間で一定である、
ケースである。
好ましくは、ベクトルｔ２及びｔ３を計算する目的で、最小予見距離Ｌ０が強制されない予見距離（Ｄｐ）に従って目標地点が計算される。以下の加算は、経路曲率を考慮したベクトル場に対する方向調節であることが理解される。
【数7】
【0050】
人工フロー誘導方法を適用する実施形態のさらなる発展形態では、車両は２つの別個のフロー場に基づいて選択的に制御され、その選択は車両の現在の側方偏位ｙに導かれる。より正確には、車両は、側方偏位（ｙ）が閾値（ｙｍａｘ）を超えるときには第１のフロー場の方向ｗ１に従って、また第２のフロー場の方向ｗ２に従って制御される場合があり、第２のフロー場が第１のフロー場よりも弱い復元作用を有する。したがって、車両は、以下によって与えられる偏位依存方向Ｗ（ｙ）に従って制御されることになる。
明らかに、Ｗ（ｙ）は車両の長手位置にさらに依存する可能性があるが、簡略化のため、本明細書で使用される表記法では明確にされない。第２のフロー場ｗ２は、第１のフロー場と、基準位置（Ｇ０）で評価された基準経路（Ｐ）への接線ベクトルｔ１とを補間することＳ１１によって生成され得る。いくつかの実施形態では、第２のフロー場ｗ２は、閾値側方偏位ｙｍａｘで評価された第１のフロー場ｗ１と、基準位置（Ｇ０）で評価された接線ベクトルｔ１とを補間することによって生成され得る。さらに、第２のフロー場ｗ２は、側方偏位（ｙ）がゼロに減少するにつれて、上記の接線ベクトルｔ１に漸近的に近づくように生成され得る。特定の例では、第２のフロー場の方向は、以下によって与えられる。
ｗ２＝（ｃｏｓΓ，ｓｉｎΓ）
式中、配向Γは、以下によって与えられる。
∠ｔ１は、基準位置（Ｇ０）で評価された上記の接線ベクトルの配向であり、
は、閾値側方偏位（ｙｍａｘ）に対して評価された第１のフロー場の配向である。したがって、第２のフロー場ｗ２は常に、第１のフロー場と、基準位置（Ｇ０）で評価された接線ベクトルｔ１との間に配向されることになる。
【数8】
ｗ２＝（ｃｏｓΓ，ｓｉｎΓ）
式中、配向Γは、以下によって与えられる。
【数9】
【数10】
【0051】
図８は、大型車両１００がカーブを通って基準経路Ｐに沿って動く状況の例示的なシナリオ８００を例示する。車両１００は、縦速度Ｕを有しており、初期の側方偏位ｙ１で始めて、次にｙ２に減少し、さらにｙ３に減少する。
【0052】
図９は、上記の説明を要約した方法を例示するフローチャートである。大型車両１００を基準経路Ｐに追従するように制御する方法が例示されている。この方法は、車両１００が追従すべき基準経路Ｐを取得することＳ１を含む。基準経路Ｐは、例えば、上記のように、マップデータと、達成すべき輸送ミッションとに基づいて決定されてよい。経路Ｐに対する車両の位置ｘは、ＧＰＳ受信機、レーダトランシーバ、視覚ベースのセンサ、及びこれらに類するものなどの車載センサを使用して決定され得る。例えば、図２に示されているＴＳＭ機能２７０は、所与の曲率に関連付けられたコーナリング操作を介して車両を制御することを要求する場合がある。この曲率は、次いで、コーナリング操作の間に従うべき基準経路Ｐを決定する。
【0053】
この方法はまた、経路Ｐに沿った目標地点Ｇであって、経路Ｐの近傍の車両位置ｘからの操舵基準として使用されることになる目標地点Ｇを決定することＳ２を含み、目標地点Ｇが、経路Ｐに沿って、車両位置ｘに関連付けられた基準位置ｘ、Ｇ０から測定される予見距離Ｄｐだけ離れている。この方法が、純粋追跡に基づく経路追従アルゴリズムまたはこれに類するものに従って車両１００を制御することＳ３１の一部として実行されている場合には、基準位置ｘは単に車両位置と等しくなり得る。この方法が、ベクトル場誘導に基づく経路追従アルゴリズムに従って車両１００を制御することＳ３２の一部として実行されている場合には、上記の図４に例示したように、基準位置Ｇ０は、基準位置Ｇ０で経路Ｐに直交しかつ車両位置ｘを通過する直線４２０と交差する経路Ｐ上の位置として決定され得る。例えば冗長性の目的で、制御ユニット１３０、１４０、１５０により、２つ以上の経路追従アルゴリズムを並行して実行できることが理解される。
【0054】
この方法は、有利には、車線維持支援（ＬＫＡ）機能を実行することＳ３３に適用される。これらの機能は、車両前方の道路の幾何学的形状を決定し、この道路の幾何学的形状に応じて基準経路Ｐを決定するために、カメラ及びレーダなどの車両搭載センサを使用し得る。道路の幾何学的形状は、例えば、既知の方法で車線マークなどから決定され得る。
【0055】
本明細書に開示する方法は、当然ながら、連結式車両１００の半自動運転または自動運転にも適用可能である。
【0056】
特に、予見距離Ｄｐは、基準経路Ｐからの車両位置ｘの側方偏位ｙに少なくとも部分的に基づいて、基準経路Ｐからの側方偏位ｙが増加するにつれて予見距離Ｄｐが増加し、側方偏位ｙが減少するにつれて予見距離が減少するように決定される。このようにして、側方偏位が小さくなるときでも制御努力が維持される。これは、以前に提案された経路追従アルゴリズムに影響を与えることが知られている問題である。
【0057】
本方法はまた、目標地点Ｇに基づいて車両１００を制御することＳ３を含む。本明細書に開示された経路追従アルゴリズムは、トラクタ１１０以外の車両ユニットを操舵するために適用されてもよいことが理解される。例えば、連結式車両は、自走式台車ユニットまたは動力付きトレーラなどの他の操縦可能な車両ユニットを含んでいてよい。これらの車両ユニットもまた、本明細書に開示されている技術に従って制御することができる。具体的には、ステップＳ３は、目標地点Ｇに向かって車両１００を制御することを含むことができる。
【0058】
この方法は、態様によれば、任意選択的に、車両１００の縦速度Ｕにも少なくとも部分的に基づいて、縦速度Ｕが増加するにつれて予見距離が増加するように、予見距離Ｄｐを決定することＳ２１を含む。つまり、車両がよりゆっくりと移動するときに比べて、車両が高速度で走行する場合には、より滑らかな車両制御が構成される。当然ながら、高速度での急峻な旋回操作は望ましくない。
【0059】
予見距離を決定するための戦略に、１つ以上の調整パラメータを導入することができる。例えば、この方法は、予見距離Ｄｐを決定することＳ２２が、第１の調整パラメータａにも基づいており、車両１００を経路Ｐに追従するように制御するための制御努力が、第１の調整パラメータａの増加に伴って増加する。したがって、この第１の調整パラメータａは、予見距離を使用する経路追従アルゴリズムの制御努力を調節するための手段に相当する。制御努力とは、一般的に、車両を基準経路Ｐに近づけて従わせることを意図した車両運動管理操作の程度のことをいう。例えば、制御努力が大きければ、より小さい制御努力に比べて、より大きい横加速度が車両に生じる可能性が高い。第１の調整パラメータａは、有利なことに、基準経路Ｐの曲率に応じて調節可能である。例えば、基準位置における基準経路Ｐに関連付けられた求心横加速度成分を決定することＳ２３と、その求心横加速度成分に基づいて第１の調整パラメータａを調節することとにより、異なる経路曲率が考慮され得る。
【0060】
第１の調整パラメータはまた、車両１００が重い荷を積載しているか否か、及び場合によってはまた、車両１００が新しいタイヤを履いている否かなど、車両状態または車両タイプに応じて調節されてもよい。第１の調整パラメータを、リモートサーバ１５０などのリモートエンティティから構成すること、または整備中に技術者によって構成することが可能である。運転者は、個人的好みまたは運転状況に応じてパラメータを手動で設定することもできる。
【0061】
例えば制限された空間での操縦時の精度を向上させるために、ターゲット経路の曲率または平均曲率に従ってＤｐを適応させることにより、利益を得ることができる。これは減速によって間接的に生じるが、ａ＝ｆ（κ）の形の式に従って加速度パラメータａを適応させることにより、さらなる利点が達成され得る。ここで、κはターゲット経路の曲率の任意の尺度であり、ｆ（κ）は、より高い精度が必要なときには常に経路追従に費やされる制御努力が増加するように、増加関数であり得る。
【0062】
一実施例によれば、この方法は、予見距離Ｄｐを以下のように決定することＳ２４を含む。
式中、Ｕは車両１００の縦速度（図８に示す）、ｙは側方偏位、ａは第１の調整パラメータ、ｂ≧０は第２の調整パラメータである。パラメータｂは調節パラメータであり、この調節パラメータは、ターゲット経路に近い経路追従の挙動を制御するために用いることができる。パラメータｂは、ゼロよりも大きいときには、ターゲット経路へのアプローチにおける非線形性を低減する効果を有し得る。第２の調整パラメータｂは、設定可能な定数であり得る。あるいは、第２の調整パラメータｂは、車両の縦速度Ｕの関数である。特に、第２の調整パラメータｂは、例えば以下のように、速度の二次関数である。
本発明者らは、このｂの選択により、車両が縦速度に関係なく一定の角度で境界領域に進入することを実証した。
【数11】
【数12】
【0063】
予見距離の決定に、予見距離の下限となる最小距離を加えることもできる。すなわち、予見距離は以下になる。
これは、
が小さくなったとき、例えば速度Ｕが非常に小さいとき、または経路偏位の大きさｙがゼロに向かうとき、不安定な操舵が発生する可能性があることを考慮している。Ｌ０を使用することで、操舵アクチュエータの時間遅延に対する感度が低下し、大型車両の物理的な操縦制限が考慮される。もちろん、予見距離の他の数式ｆ（・）もまた、このようにして下限にすることが可能である。
【数13】
【数14】
【0064】
図１０は、本明細書の説明の実施形態による制御ユニット１３０、１４０、１５０、１０００のコンポーネントを、いくつかの機能ユニットに関して概略的に示す。この制御ユニットは、車両１００に、例えばＶＭＭユニットまたはＴＳＭユニットの形態で含まれていてよい。処理回路１０１０は、例えば、記憶媒体１０３０の形態のコンピュータプログラム製品に記憶されたソフトウェア命令を実行することができる、適切な中央処理装置（ＣＰＵ）、マルチプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの１つ以上の任意の組み合わせを使用して、提供される。処理回路１０１０は、さらに、少なくとも１つの特定用途向け集積回路ＡＳＩＣ、またはフィールドプログラマブルゲートアレイＦＰＧＡとして提供され得る。
【0065】
詳細には、処理回路１０１０は、図９に関連して説明した方法などの一連の動作またはステップを制御ユニット１０００に実行させるように構成される。
【0066】
したがって、本明細書では、大型車両１００が基準経路Ｐを追従するように制御するための制御ユニット１３０、１４０、１５０が開示される。この制御ユニットは、車両１００が追従すべき基準経路Ｐを取得することと、経路Ｐの近傍の車両位置ｘからの操舵基準として使用されることになる、経路Ｐに沿った目標地点Ｇを決定することであって、目標地点Ｇが、経路Ｐに沿って、車両位置ｘに関連付けられた基準位置ｘ，Ｇ０から測定される予見距離Ｄｐだけ離れており、予見距離Ｄｐが、基準経路Ｐからの車両位置ｘの側方偏位ｙに少なくとも部分的に基づいて、基準経路Ｐからの側方偏位ｙが増加するにつれて予見距離Ｄｐが増加し、側方偏位ｙが減少するにつれて予見距離が減少するように決定される、決定することと、目標地点Ｇに基づいて車両１００を制御することと、を行うように構成された処理回路１０１０を含む。
【0067】
例えば、記憶媒体１０３０は一連の動作を記憶してよく、処理回路１０１０は記憶媒体１０３０から一連の動作を読み出して、制御ユニット１０００に一連の動作を実行させるように構成されてよい。一連の動作は、実行可能な命令のセットとして提供されてよい。したがって、処理回路１０１０は、本明細書で開示される方法を実行するように構成される。特に、トラクタ１１０と、１つ以上の被牽引車両ユニット１２０、１３０、１４０、１５０とを含む連結式車両１００、３００の後退を制御するための制御ユニット１１５、２１０、１０００であって、この制御ユニットが、処理回路１０１０と、処理回路１０１０に結合されたインタフェース１０２０と、処理回路１０１０に結合されたメモリ１０３０とを備え、このメモリが、処理回路によって実行されたとき、図８に関連して上述した方法を制御ユニットに実行させる機械可読コンピュータプログラム命令を含む、制御ユニット１１５、２１０、１０００が開示される。
【0068】
例えば、記憶媒体１０３０は、また、磁気メモリ、光学メモリ、ソリッドステートメモリ、またはさらにリモートに搭載されたメモリのうちの任意の単一のものまたは組み合わせであり得る永続記憶装置を含み得る。
【0069】
制御ユニット１０００は、さらに、少なくとも１つの外部デバイスと通信するためのインタフェース１０２０を含み得る。したがって、インタフェース１０２０は、アナログコンポーネント及びデジタルコンポーネントと、有線通信または無線通信のための適切な数のポートとを含む、１つ以上の送信機及び受信機を含み得る。
【0070】
処理回路１０１０は、例えば、インタフェース１０２０及び記憶媒体１０３０にデータ及び制御信号を送信することによって、インタフェース１０２０からデータ及び報告を受信することによって、ならびにデータ及び命令を記憶媒体１０３０から取り出すことによって、制御ユニット１０００の通常の動作を制御する。制御ノードの他のコンポーネントならびに関連機能は、本明細書に提示される概念を不明瞭にしないために省略される。
【0071】
図１１は、上記のプログラム製品がコンピュータ上で起動するとき、図８に示される方法を行うためのプログラムコード手段１１２０を備えるコンピュータプログラムを保持するコンピュータ可読媒体１１１０を示す。コンピュータ可読媒体及びコード手段は、共に、コンピュータプログラム製品１１００を形成し得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【国際調査報告】