JP2005165708A - 車線追従装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】目標ラインから逸脱しない車線追従制御を確保しながら、車線変更時におけるドライバーの操作性向上と車線追従制御の早期復帰を両立させることが可能な車線追従装置を提供する。
【解決手段】自車が車線変更をするときであると判断する車線変更判断手段24からの出力に基づき追従制御可能判断を行う制御可能判断手段25は、通常の車線追従制御時には、左右両側のレーンマーク上に複数設定された検出領域のうちの所定数以上の検出領域でそれぞれレーンマークが検出されている場合にのみ制御開始が可能であると判断し、車線変更時には、車線変更する側の検出領域のうちの所定数以上の検出領域でレーンマークが検出されていれば制御開始が可能であると判断する。
【選択図】 図2
【解決手段】自車が車線変更をするときであると判断する車線変更判断手段24からの出力に基づき追従制御可能判断を行う制御可能判断手段25は、通常の車線追従制御時には、左右両側のレーンマーク上に複数設定された検出領域のうちの所定数以上の検出領域でそれぞれレーンマークが検出されている場合にのみ制御開始が可能であると判断し、車線変更時には、車線変更する側の検出領域のうちの所定数以上の検出領域でレーンマークが検出されていれば制御開始が可能であると判断する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、自車の前方道路の車線状態を検出し、この車線情報から、自車の走行車線内に制御目標となる目標ラインを設定して、車線追従制御を行う車線追従装置に関する。
このような車線追従装置は、例えば下記特許文献1に記載されている。
この従来の車線追従装置では、操舵トルクのゲイン制御は、通常走行時には、車両が車線の走行目標ライン付近で走行できるように操舵反力トルクが制御されている。つまり、車両が走行目標ラインを外れて走行した場合、車両を車線の走行目標ラインに戻すような操舵反力トルクの制御ゲインが設定されている。
一方、車線変更時にまで通常走行時と同様の操舵反力トルクがかかってしまうと、変更前の車線の走行目標ラインに戻そうとする制御ゲインが働き、ドライバーはその制御ゲインに反したハンドル操作が要求されることとなり、滑らかな車線変更ができなくなる。よって、車線変更を行う前後の車線境界付近の制御ゲインを下げることで、必要以上の力をドライバーに要求することなく、ドライバーの操作性を向上させた車線変更を行う制御を行っている。
そして、ウィンカが戻った時点で車線変更時制御ゲインから通常走行時制御ゲインに戻すことにより、車線変更先の車線内での通常の車線追従制御を行う。また、これとは別に、車線変更判断時には車線追従制御を一旦中止して、車線変更先の車線内で所定の位置に車両が移動してから車線追従制御を再開するというものもある。
この従来の車線追従装置では、操舵トルクのゲイン制御は、通常走行時には、車両が車線の走行目標ライン付近で走行できるように操舵反力トルクが制御されている。つまり、車両が走行目標ラインを外れて走行した場合、車両を車線の走行目標ラインに戻すような操舵反力トルクの制御ゲインが設定されている。
一方、車線変更時にまで通常走行時と同様の操舵反力トルクがかかってしまうと、変更前の車線の走行目標ラインに戻そうとする制御ゲインが働き、ドライバーはその制御ゲインに反したハンドル操作が要求されることとなり、滑らかな車線変更ができなくなる。よって、車線変更を行う前後の車線境界付近の制御ゲインを下げることで、必要以上の力をドライバーに要求することなく、ドライバーの操作性を向上させた車線変更を行う制御を行っている。
そして、ウィンカが戻った時点で車線変更時制御ゲインから通常走行時制御ゲインに戻すことにより、車線変更先の車線内での通常の車線追従制御を行う。また、これとは別に、車線変更判断時には車線追従制御を一旦中止して、車線変更先の車線内で所定の位置に車両が移動してから車線追従制御を再開するというものもある。
しかしながら、上記従来の車線追従装置にあっては、隣接する車線に車線変更する際、車線変更動作の終了を例えばウィンカ信号に基づいて行っているため、ウィンカ信号が戻るまでは制御ゲインの切り替えが遅れてしまうことがあるという問題点があった。また、車線変更判断時には車線追従制御を一旦中止する場合には、車線変更後に車線追従制御を再開するまでの待ち時間が発生してしまい、車線追従制御を連続的に行うことを期待しているドライバーの感覚と合わないという問題点があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を確保しながら、車線追従制御に用いる車線の検出ロジックを変えずに、車線追従制御の制御可能性判断を変更することで、車線変更時におけるドライバーの操作性向上と車線追従制御の継続性を両立させる車線追従装置を提供することにある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を確保しながら、車線追従制御に用いる車線の検出ロジックを変えずに、車線追従制御の制御可能性判断を変更することで、車線変更時におけるドライバーの操作性向上と車線追従制御の継続性を両立させる車線追従装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の車線追従装置は、操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える自動操舵アクチュエータと、前方道路の車線状態を検出する車線情報検出手段と、車線情報検出手段からの出力に基づいて、走行車線内に制御目標となる目標ラインを設定する目標ライン設定手段と、目標ライン設定手段により設定された目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量を演算する車線内位置検出手段と、自車が車線変更をするときであると判断する車線変更判断手段と、車線変更判断手段からの出力に基づき追従制御可能判断を行う制御可能判断手段と、車線追従制御時、設定された目標ラインに自車を追従させる制御指令を自動操舵アクチュエータに対し出力する車線追従制御手段とを備え、制御可能判断手段は、通常の車線追従制御時には、左右両側のレーンマーク上に複数設定された検出領域のうちの所定数以上の検出領域でそれぞれレーンマークが検出されている場合にのみ制御開始が可能であると判断し、車線変更時には、車線変更する側の検出領域のうちの所定数以上の検出領域でレーンマークが検出されていれば制御開始が可能であると判断するという構成になっている。
本発明によれば、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を確保しながら、車線変更時におけるドライバーの操作性向上と車線追従制御の早期復帰を両立させることが可能である。
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施の形態の車線追従装置が適用された自動車用操舵系の全体システム図、図2は本実施の形態の車線追従装置の機能ブロック図、図3は本実施の形態の車線追従装置における処理の流れを示すフローチャート、図4(a)〜(d)は本実施の形態の車線追従装置における追従制御可能判断に用いる白線検出領域を説明する図である。
図1において、1はステアリングホイール、2はステアリングシャフト、2aはアッパーシャフト、2bはロアシャフト、3は自在継手、4はラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス、5はサイドロッド、6はウォームホイールギヤ、7はモータ、8はウォームギヤ、9は電磁クラッチ、10は操舵角センサ、11はCCD(Charge Coupled Device)カメラ、12は車線追従コントローラ、13は自動操舵スイッチ、14は操舵トルクセンサ、15は車速センサ、16は右ウィンカスイッチ、17は左ウィンカスイッチである。
図1は、本発明の実施の形態の車線追従装置が適用された自動車用操舵系の全体システム図、図2は本実施の形態の車線追従装置の機能ブロック図、図3は本実施の形態の車線追従装置における処理の流れを示すフローチャート、図4(a)〜(d)は本実施の形態の車線追従装置における追従制御可能判断に用いる白線検出領域を説明する図である。
図1において、1はステアリングホイール、2はステアリングシャフト、2aはアッパーシャフト、2bはロアシャフト、3は自在継手、4はラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス、5はサイドロッド、6はウォームホイールギヤ、7はモータ、8はウォームギヤ、9は電磁クラッチ、10は操舵角センサ、11はCCD(Charge Coupled Device)カメラ、12は車線追従コントローラ、13は自動操舵スイッチ、14は操舵トルクセンサ、15は車速センサ、16は右ウィンカスイッチ、17は左ウィンカスイッチである。
ステアリングシャフト2は、ステアリングホイール1と一体に回転するアッパーシャフト2aと、アッパーシャフト2aとは自在継手3により連結されたロアシャフト2bとで構成されている。アッパーシャフト2aの上端にステアリングホイール1が取り付けられ、ロアシャフト2bの下端に設けられたピニオン(図示されず)がラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス4内で車両左右方向に延びるサイドロッド5に螺合されている。
アッパーシャフト2aの下部には、ウォームホイールギヤ6が設けられ、これに螺合するウォームギヤ8がモータ7のモータ軸に設けられ、モータ駆動によりアッパーシャフト2aにモータ操舵トルクが与えられる。なお、モータ7には電磁クラッチ9が内蔵されている。
アッパーシャフト2aの下部には、ウォームホイールギヤ6が設けられ、これに螺合するウォームギヤ8がモータ7のモータ軸に設けられ、モータ駆動によりアッパーシャフト2aにモータ操舵トルクが与えられる。なお、モータ7には電磁クラッチ9が内蔵されている。
操舵角センサ10は、アッパーシャフト2aの上部に設けられていて、アッパーシャフト2aの回転角θを検出し、その信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の実操舵角演算部では、回転角θとステアリングギヤ比とを用いて実操舵角θdが算出される。
CCDカメラ11は、自車の進行方向の前方道路を撮影し、その映像信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の画像処理部では、CCDカメラ11からの信号に基づく前方映像を画像処理し、白線あるいはセンターラインなどの前方車線の境界線(レーンマーク)が抽出識別される。
車線追従コントローラ12では、自動操舵スイッチ13による自動操舵モード選択時、自車走行状態情報と設定された目標ライン情報とに基づいて、目標ラインに自車を追従させるために必要な目標操舵角θrが算出される。そして、目標操舵角θrを得るべく、モータ7に対し制御指令(モータ電圧)を出力する車線追従制御が行われる。なお、制御による操舵状態は、検出された実操舵角θdによりフィードバックされる。
自動操舵スイッチ13は、車室内のドライバーが操作可能な位置に設けられ、ドライバーのスイッチオン操作により自動操舵モードに入る。
操舵トルクセンサ14は、アッパーシャフト2aの上部に操舵角センサ10と隣接して設けられていて、ステアリングホイール1からのドライバー入力トルクに応じた捩れ角φを検出し、その信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の実操舵トルク演算部では、捩れ角φを用いて実操舵トルクTdが算出される。
車速センサ15は、自車の車速を検出し、車線追従コントローラ12に送る。
右ウィンカスイッチ16および左ウィンカスイッチ17は、そのスイッチ信号を車線追従コントローラ12に送る。
CCDカメラ11は、自車の進行方向の前方道路を撮影し、その映像信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の画像処理部では、CCDカメラ11からの信号に基づく前方映像を画像処理し、白線あるいはセンターラインなどの前方車線の境界線(レーンマーク)が抽出識別される。
車線追従コントローラ12では、自動操舵スイッチ13による自動操舵モード選択時、自車走行状態情報と設定された目標ライン情報とに基づいて、目標ラインに自車を追従させるために必要な目標操舵角θrが算出される。そして、目標操舵角θrを得るべく、モータ7に対し制御指令(モータ電圧)を出力する車線追従制御が行われる。なお、制御による操舵状態は、検出された実操舵角θdによりフィードバックされる。
自動操舵スイッチ13は、車室内のドライバーが操作可能な位置に設けられ、ドライバーのスイッチオン操作により自動操舵モードに入る。
操舵トルクセンサ14は、アッパーシャフト2aの上部に操舵角センサ10と隣接して設けられていて、ステアリングホイール1からのドライバー入力トルクに応じた捩れ角φを検出し、その信号を車線追従コントローラ12に送る。そして、車線追従コントローラ12の実操舵トルク演算部では、捩れ角φを用いて実操舵トルクTdが算出される。
車速センサ15は、自車の車速を検出し、車線追従コントローラ12に送る。
右ウィンカスイッチ16および左ウィンカスイッチ17は、そのスイッチ信号を車線追従コントローラ12に送る。
図2は、本実施の形態における車線追従装置を機能的に表現したものである。図2と図1に示すハードウェアとして表現したものとを対比させると、ステアリングホイール1、ステアリングシャフト2、自在継手3、ラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス4、サイドロッド5、ウォームホイールギヤ6、モータ7、ウォームギヤ8、電磁クラッチ9が図示しない操舵力伝達系および自動操舵アクチュエータに相当する。
そして、操舵角センサ10、CCDカメラ11、および車速センサ15が車線情報検出手段21に相当する。また、車線追従コントローラ12、自動操舵スイッチ13、操舵トルクセンサ14が、目標ライン設定手段22、車線内位置検出手段23、制御可能判断手段25、車線追従制御手段26に相当する。また、右ウィンカスイッチ16および左ウィンカスイッチ17が車線変更判断手段24にそれぞれ相当する。
自動操舵アクチュエータは、操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える。車線情報検出手段21は、前方道路の左右のレーンマークに基づいて車線状態を検出する。目標ライン設定手段22は、車線情報検出手段21からの出力に基づいて、走行車線内に制御目標となる目標ラインを設定する。車線内位置検出手段23は、目標ライン設定手段22により設定された目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量を演算する。車線変更判断手段24は、自車が車線変更をするときであると判断する。車線追従制御手段26は、車線追従制御時、設定された目標ラインに自車を追従させる制御指令を前記自動操舵アクチュエータに対し出力する。制御可能判断手段25は、車線変更判断手段24からの出力に基づき追従制御可能判断を行う。そして、この制御可能判断手段25は、通常の車線追従制御時には、左右両側のレーンマーク上に複数設定された検出領域のうちの所定数以上の検出領域でそれぞれレーンマークが検出されている場合にのみ制御開始が可能であると判断する。また、車線変更時には、車線変更する側の検出領域のうちの所定数以上の検出領域でレーンマークが検出されていれば制御開始が可能であると判断する。
そして、操舵角センサ10、CCDカメラ11、および車速センサ15が車線情報検出手段21に相当する。また、車線追従コントローラ12、自動操舵スイッチ13、操舵トルクセンサ14が、目標ライン設定手段22、車線内位置検出手段23、制御可能判断手段25、車線追従制御手段26に相当する。また、右ウィンカスイッチ16および左ウィンカスイッチ17が車線変更判断手段24にそれぞれ相当する。
自動操舵アクチュエータは、操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える。車線情報検出手段21は、前方道路の左右のレーンマークに基づいて車線状態を検出する。目標ライン設定手段22は、車線情報検出手段21からの出力に基づいて、走行車線内に制御目標となる目標ラインを設定する。車線内位置検出手段23は、目標ライン設定手段22により設定された目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量を演算する。車線変更判断手段24は、自車が車線変更をするときであると判断する。車線追従制御手段26は、車線追従制御時、設定された目標ラインに自車を追従させる制御指令を前記自動操舵アクチュエータに対し出力する。制御可能判断手段25は、車線変更判断手段24からの出力に基づき追従制御可能判断を行う。そして、この制御可能判断手段25は、通常の車線追従制御時には、左右両側のレーンマーク上に複数設定された検出領域のうちの所定数以上の検出領域でそれぞれレーンマークが検出されている場合にのみ制御開始が可能であると判断する。また、車線変更時には、車線変更する側の検出領域のうちの所定数以上の検出領域でレーンマークが検出されていれば制御開始が可能であると判断する。
次に、図3に基づき本実施の形態の車線追従装置の動作を説明する。本実施の形態は、車線状況から車両の走行目標ラインを設定し、車線追従制御の開始判断を行うものである。
図3は、車線追従コントローラ12の車線追従制御部でドライバーの自動操舵スイッチ13のオン操作により開始される車線追従制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
まず、ステップ1(S1)において、車速Vと、実操舵角θdと、ウィンカ信号と、進行方向の前方道路を撮影するCCDカメラ11からの映像信号を処理する画像処理部からの自車走行状態情報が読み込まれ、ステップ2(S2)へ進む。
次に、ステップ2(S2)において、左右のレーンマークで区切られた、自車が走行中の車線の中央位置を目標ラインとして設定する。このときの自車走行中車線の定義を、2車線道路で左車線から右車線への車線変更中の状態を示す図4(a)〜(d)を用いて説明する。
図4において、41は自車、42は左側車線、43は右側車線、44は走行車線、45は目標ライン、46は左側白線検出領域、47は右側白線検出領域、Lは左側の白線、Cは中央の白線、Rは右側の白線、図4(b)において、46は車線変更判断地点である。
左側車線42にいる通常時は、図4(a)に示すように左右のレーンマークである白線Lと白線Cとで区切られた左側車線42が走行車線44となる。そして、白線Lと白線Cの上にそれぞれ複数個(この例では6個)設定された左側白線検出領域46と右側白線検出領域47の検出結果に基づいて、白線Lと白線Cとの中央位置を目標ライン45として設定する。
また、左側車線42から右側車線43への車線変更時、図4(b)に示すように所定量以上の車線偏差量が検出されて車線変更時と判断されるまでは白線Lと白線Cとで区切られた左側車線42を走行車線44とする。さらに、図4(c)に示すように車線変更判断地点48(図4(b))を通過すれば、白線Cと白線Rとで区切られた右側車線43を走行車線44として、白線Cと白線Rとの間の中央位置を目標ライン45として設定する。そして、車線変更終了後の状態を示す図4(d)では、白線Cと白線Rとで区切られた右側車線43を走行車線44として通常の走行状態になるものである。
図3は、車線追従コントローラ12の車線追従制御部でドライバーの自動操舵スイッチ13のオン操作により開始される車線追従制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。
まず、ステップ1(S1)において、車速Vと、実操舵角θdと、ウィンカ信号と、進行方向の前方道路を撮影するCCDカメラ11からの映像信号を処理する画像処理部からの自車走行状態情報が読み込まれ、ステップ2(S2)へ進む。
次に、ステップ2(S2)において、左右のレーンマークで区切られた、自車が走行中の車線の中央位置を目標ラインとして設定する。このときの自車走行中車線の定義を、2車線道路で左車線から右車線への車線変更中の状態を示す図4(a)〜(d)を用いて説明する。
図4において、41は自車、42は左側車線、43は右側車線、44は走行車線、45は目標ライン、46は左側白線検出領域、47は右側白線検出領域、Lは左側の白線、Cは中央の白線、Rは右側の白線、図4(b)において、46は車線変更判断地点である。
左側車線42にいる通常時は、図4(a)に示すように左右のレーンマークである白線Lと白線Cとで区切られた左側車線42が走行車線44となる。そして、白線Lと白線Cの上にそれぞれ複数個(この例では6個)設定された左側白線検出領域46と右側白線検出領域47の検出結果に基づいて、白線Lと白線Cとの中央位置を目標ライン45として設定する。
また、左側車線42から右側車線43への車線変更時、図4(b)に示すように所定量以上の車線偏差量が検出されて車線変更時と判断されるまでは白線Lと白線Cとで区切られた左側車線42を走行車線44とする。さらに、図4(c)に示すように車線変更判断地点48(図4(b))を通過すれば、白線Cと白線Rとで区切られた右側車線43を走行車線44として、白線Cと白線Rとの間の中央位置を目標ライン45として設定する。そして、車線変更終了後の状態を示す図4(d)では、白線Cと白線Rとで区切られた右側車線43を走行車線44として通常の走行状態になるものである。
図3に戻って、ステップ3(S3)において、目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量ΔLが演算され、ステップ4(S4)へ進む。
次に、ステップ4(S4)において、ウィンカ信号の有無、または、ステップ3(S3)の出力値である車線偏差量ΔLの値、または、車線偏差量ΔLの所定時間あたりの前回値からの変化量に基づいて、自車が車線変更をするときであるかどうかが判断される。通常走行と判断した時にはステップ5(S5)へ進み、車線変更と判断した時にはステップ6(S6)へ進む。本実施の形態においては、車線変更判断をウィンカにより行う例を示したが、その他にも、舵角による例(舵角があるしきい値より大きいときには車線変更と判断する)や、トルクセンサによる例(ドライバーによる操舵トルクを検出し、その値があるしきい値より大きいときには車線変更と判断する)としても良い。
次に、ステップ4(S4)において、ウィンカ信号の有無、または、ステップ3(S3)の出力値である車線偏差量ΔLの値、または、車線偏差量ΔLの所定時間あたりの前回値からの変化量に基づいて、自車が車線変更をするときであるかどうかが判断される。通常走行と判断した時にはステップ5(S5)へ進み、車線変更と判断した時にはステップ6(S6)へ進む。本実施の形態においては、車線変更判断をウィンカにより行う例を示したが、その他にも、舵角による例(舵角があるしきい値より大きいときには車線変更と判断する)や、トルクセンサによる例(ドライバーによる操舵トルクを検出し、その値があるしきい値より大きいときには車線変更と判断する)としても良い。
そして、ステップ5(S5)において、ステップ2(S2)における白線検出領域での検出結果に基づいて、通常走行時の追従制御可能判断を行う。通常制御時は、図4(a)に示す例のように、走行車線44の左側の白線Lと右側の白線C上に設定された各6個の領域からなる白線検出領域47、48のうち、以下の2つの条件を満たした場合のみ制御可能と判断する。
条件1:左側白線検出領域46で、白線が検出された領域数が所定値TL以上である。
条件2:右側白線検出領域47で、白線が検出された領域数が所定値TR以上である。
このとき、これらの所定値TLとTRは、左右での差をなくす観点から同じであることが望ましい。また、設定した検出領域数に対してこの所定値TL、TRが大きすぎると、レーンマークが破線などの場合に所定値まで検出できないことになり、逆に小さすぎると白線以外の路面上のノイズに対しても所定値以上となってしまう。したがって、図4に示す例のように、設定した片側の検出領域6個のうち、例えば4個以上で白線が検出できていればよいものとする。
条件1:左側白線検出領域46で、白線が検出された領域数が所定値TL以上である。
条件2:右側白線検出領域47で、白線が検出された領域数が所定値TR以上である。
このとき、これらの所定値TLとTRは、左右での差をなくす観点から同じであることが望ましい。また、設定した検出領域数に対してこの所定値TL、TRが大きすぎると、レーンマークが破線などの場合に所定値まで検出できないことになり、逆に小さすぎると白線以外の路面上のノイズに対しても所定値以上となってしまう。したがって、図4に示す例のように、設定した片側の検出領域6個のうち、例えば4個以上で白線が検出できていればよいものとする。
そして、制御ゲインGを車線偏差量ΔLが大きいほどゲインを増大させるものに設定して、ステップ8(S8)へ進む。一方、前記2つの条件のうち、どちらか一方でも満たしていない場合は制御不可と判断して、制御ゲインGを車線偏差量ΔLが大きくてもあまりゲインを増大させないもの、極端な場合には0に設定して、ステップ8(S8)へ進む。
前記ステップ4(S4)にて図4(b)に示す状態で車線変更判断がなされている場合には、ステップ6(S6)において、ステップ2(S2)における白線検出領域での検出結果に基づいて、車線変更時の制御可能判断を行う。図4(c)に示す走行車線44の右側車線43側への車線変更時には、白線検出領域46、47を白線Cと白線Rの上にそれぞれ複数個設定する。設定の考え方は通常走行時と同様である。この時、前記ステップ5(S5)で示した2つの条件のうち、両方とも満たしていれば制御可能と判断する。さらに、右側車線への車線変更の場合には、2つの条件のうち、条件1だけ満たしていれば制御可能と判断する。当然ながら、左側車線への車線変更の場合には、2つの条件のうち、条件2だけ満たしていれば制御可能と判断することとなる。すなわち、車線変更する側の白線検出領域のうちの所定数以上の検出領域で白線が検出されていれば制御開始が可能であると判断する。
このように本実施の形態では、車線変更時の車線追従制御の開始の判断、走行目標ラインの設定を行う。前述のように通常の車線追従制御では、車両前方の左右の白線などのレーンマークを検出しながら制御を行う。そして、従来方法では、車線変更を行う場合は隣接している変更先車線の左右2本のレーンマークを基準に車線追従制御を行う。この従来方法では、変更先車線の左右のレーンマークが検出されていることが必要であるが、本実施の形態では、変更先車線の左右の一方、例えば移動する2車線間の境界線、すなわち、車線変更する側のレーンマークが一定以上の信頼度を持って検出できれば、変更先の車線の目標ラインを設定し、車線追従制御を継続可能とするものである。
前記ステップ4(S4)にて図4(b)に示す状態で車線変更判断がなされている場合には、ステップ6(S6)において、ステップ2(S2)における白線検出領域での検出結果に基づいて、車線変更時の制御可能判断を行う。図4(c)に示す走行車線44の右側車線43側への車線変更時には、白線検出領域46、47を白線Cと白線Rの上にそれぞれ複数個設定する。設定の考え方は通常走行時と同様である。この時、前記ステップ5(S5)で示した2つの条件のうち、両方とも満たしていれば制御可能と判断する。さらに、右側車線への車線変更の場合には、2つの条件のうち、条件1だけ満たしていれば制御可能と判断する。当然ながら、左側車線への車線変更の場合には、2つの条件のうち、条件2だけ満たしていれば制御可能と判断することとなる。すなわち、車線変更する側の白線検出領域のうちの所定数以上の検出領域で白線が検出されていれば制御開始が可能であると判断する。
このように本実施の形態では、車線変更時の車線追従制御の開始の判断、走行目標ラインの設定を行う。前述のように通常の車線追従制御では、車両前方の左右の白線などのレーンマークを検出しながら制御を行う。そして、従来方法では、車線変更を行う場合は隣接している変更先車線の左右2本のレーンマークを基準に車線追従制御を行う。この従来方法では、変更先車線の左右のレーンマークが検出されていることが必要であるが、本実施の形態では、変更先車線の左右の一方、例えば移動する2車線間の境界線、すなわち、車線変更する側のレーンマークが一定以上の信頼度を持って検出できれば、変更先の車線の目標ラインを設定し、車線追従制御を継続可能とするものである。
以上のように本実施の形態では、車線を変更する際に変更先車線の片側のレーンマークが検出できた場合、変更先車線の左右の車線が検出できていなくても、追従制御を継続する。追従制御を継続する場合には、目標ラインを設定した後、目標操舵角θrを演算して追従制御を継続することになるが、この場合の目標ラインは、検出できた1本のレーンマークを基準に設定する。その設定位置の基準としては、通常走行時に左右のレーンマークを取得しながら設定される目標ラインの、片側のレーンマークから目標ラインまでの距離情報を使用する。
なお、片側レーンマークによる追従制御を行っている間も、継続して通常の追従制御処理判断を行っている。よって、その処理中で未だ取得されていないレーンマーク取得を含めた、追従制御処理の両側レーンマーク取得を行っている。そして、変更先車線の両端のレーンマークが取得された場合には、その情報を基に目標ラインを設定し、通常走行時の追従走行制御を行う。上記の片側のレーンマークのみ検出されている場合の、目標ライン設定処理が、ステップ7(S7)で示される。
なお、片側レーンマークによる追従制御を行っている間も、継続して通常の追従制御処理判断を行っている。よって、その処理中で未だ取得されていないレーンマーク取得を含めた、追従制御処理の両側レーンマーク取得を行っている。そして、変更先車線の両端のレーンマークが取得された場合には、その情報を基に目標ラインを設定し、通常走行時の追従走行制御を行う。上記の片側のレーンマークのみ検出されている場合の、目標ライン設定処理が、ステップ7(S7)で示される。
そして、制御ゲインGを車線偏差量ΔLが大きいほどゲインを増大させるものに設定して、ステップ8(S8)へ進む。一方、制御可能と判断されなかった場合は制御不可と判断して、制御ゲインGを車線偏差量ΔLが大きくてもあまりゲインを増大させないもの、極端な場合には0に設定して、ステップ8(S8)へ進む。
ステップ8(S8)において、目標ラインに自車を追従させるために必要な目標操舵角θrが演算され、ステップ9(S9)へ進む。
そして、ステップ9(S9)において、設定された制御ゲインGと目標操舵角θrによりモータ電圧VM{VM=G・f(θr)}が演算され、ステップ10(S10)へ進む。
最後に、ステップ10(S10)において、演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。
ステップ8(S8)において、目標ラインに自車を追従させるために必要な目標操舵角θrが演算され、ステップ9(S9)へ進む。
そして、ステップ9(S9)において、設定された制御ゲインGと目標操舵角θrによりモータ電圧VM{VM=G・f(θr)}が演算され、ステップ10(S10)へ進む。
最後に、ステップ10(S10)において、演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。
上記のように本実施の形態においては、自動操舵スイッチ13を入れての車線追従制御時、車線変更をしない通常の走行状態においては、図3のフローチャートで、ステップ1(S1)→ステップ2(S2)→ステップ3(S3)→ステップ4(S4)→ステップ5(S5)→ステップ8(S8)→ステップ9(S9)→ステップ10(S10)へと進む流れとなる。ステップ5(S5)では制御可能判断が行われ、制御可能である場合には、車線偏差量ΔLが大きいほどゲインを増大させる制御ゲインGに設定される。ステップ9(S9)では、設定された制御ゲインGと目標操舵角θrにより演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。
このように車線変更を行わない通常走行時には、車線偏差量ΔLが大きいほどゲインが増大する制御ゲインGに設定されるため、走行ラインが目標ラインから外れるほど目標ライン方向に戻す力が操舵力伝達系に作用することになり、目標ラインから逸脱しない車線追従制御が確保される。
このように車線変更を行わない通常走行時には、車線偏差量ΔLが大きいほどゲインが増大する制御ゲインGに設定されるため、走行ラインが目標ラインから外れるほど目標ライン方向に戻す力が操舵力伝達系に作用することになり、目標ラインから逸脱しない車線追従制御が確保される。
さらに本実施の形態においては、自動操舵スイッチ13を入れての車線追従制御時、ドライバー操作により車線変更を行う時には、図3のフローチャートで、ステップ1(S1)→ステップ2(S2)→ステップ3(S3)→ステップ4(S4)→ステップ6(S6)→ステップ7(S7)→ステップ8(S8)→ステップ9(S9)→ステップ10(S10)へと進む流れとなる。ステップ6(S6)では、前述の如く、通常走行時と異なる制御可能判断を行い、制御可能である場合には、車線偏差量ΔLが大きいほどゲインを増大させる制御ゲインGに設定される。ステップ9(S9)では、設定された制御ゲインGと目標操舵角θrにより演算されたモータ電圧VMがモータ7に対して出力される。
このように、車線変更時には、車線変更時に車両がまたぐ白線が検出できていれば、反対の白線検出結果によらず制御可能と判断することにより、車線変更時の制御の継続性を向上することができる。そして、車線変更動作が終了した図4(d)に示す状態になった時に、通常走行時の車線追従制御に戻るまでの時間を短くすることができる。
このように、車線変更時には、車線変更時に車両がまたぐ白線が検出できていれば、反対の白線検出結果によらず制御可能と判断することにより、車線変更時の制御の継続性を向上することができる。そして、車線変更動作が終了した図4(d)に示す状態になった時に、通常走行時の車線追従制御に戻るまでの時間を短くすることができる。
以上のように本実施の形態の車線追従装置では、制御可能判断手段25は、通常の車線追従制御時には、左右両側のレーンマーク上に複数設定された白線検出領域46および47のうちの所定数以上の検出領域でそれぞれ白線が検出されている場合にのみ制御開始が可能であると判断する。また、車線変更時には、車線変更する側の白線検出領域46または47のうちの所定数以上の検出領域で白線が検出されていれば制御開始が可能であると判断する。このため、車線変更時には通常よりも早く車線追従制御を開始することが可能となる。これにより、車線変更動作における車線追従制御の復帰待ち時間が短くなり、車線追従制御の継続を期待するドライバーへの感覚的な違和感を軽減させ、かつ、車線変更時のドライバーの操作性を向上させることが可能である。
また、車線変更判断手段24は、車線内位置検出手段23からの出力である車線偏差量ΔLが所定値以上の場合、または車線偏差量ΔLの所定時間あたりの変化量が所定値以上の場合、の少なくとも1つに基づいて自車の車線変更を判断するようにしたので、車線変更判断のための新たなセンサ類の追加を要することなく、容易で、かつ、正確な車線変更の判断を行うことが可能である。
また、車線変更判断手段24は、出力されるウィンカ信号を自車の車線変更判断信号とするようにしたので、車両の挙動に現れない時点でドライバーの車線変更の意図がわかるため、制御可能判断の変更タイミングを早くすることが可能である。また、左右のウィンカのうち、どちらのウィンカ信号かを判断することで、車線変更方向も判断することが可能である。
以上のように本実施の形態においては、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を確保しながら、車線変更時におけるドライバーの操作性向上と車線追従制御の早期復帰を両立させることが可能である。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
また、車線変更判断手段24は、車線内位置検出手段23からの出力である車線偏差量ΔLが所定値以上の場合、または車線偏差量ΔLの所定時間あたりの変化量が所定値以上の場合、の少なくとも1つに基づいて自車の車線変更を判断するようにしたので、車線変更判断のための新たなセンサ類の追加を要することなく、容易で、かつ、正確な車線変更の判断を行うことが可能である。
また、車線変更判断手段24は、出力されるウィンカ信号を自車の車線変更判断信号とするようにしたので、車両の挙動に現れない時点でドライバーの車線変更の意図がわかるため、制御可能判断の変更タイミングを早くすることが可能である。また、左右のウィンカのうち、どちらのウィンカ信号かを判断することで、車線変更方向も判断することが可能である。
以上のように本実施の形態においては、目標ラインから逸脱しない車線追従制御を確保しながら、車線変更時におけるドライバーの操作性向上と車線追従制御の早期復帰を両立させることが可能である。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
1:ステアリングホイール 2:ステアリングシャフト
2a:アッパーシャフト 2b:ロアシャフト
3:自在継手
4:ラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス
5:サイドロッド 6:ウォームホイールギヤ
7:モータ 8:ウォームギヤ
9:電磁クラッチ 10:操舵角センサ
11:CCDカメラ 12:車線追従コントローラ
13:自動操舵スイッチ 14:操舵トルクセンサ
15:車速センサ 16:右ウィンカスイッチ
17:左ウィンカスイッチ
21:車線情報検出手段 22:目標ライン設定手段
23:車線内位置検出手段 24:車線変更判断手段
25:制御可能判断手段 26:車線追従制御手段
41:自車 42:左側車線
43:右側車線 44:走行車線
45:目標ライン 46:左側白線検出領域
47:右側白線検出領域 48:車線変更判断地点
L:左側の白線 C:中央の白線
R:右側の白線
2a:アッパーシャフト 2b:ロアシャフト
3:自在継手
4:ラックアンドピニオン式ステアリングギヤボックス
5:サイドロッド 6:ウォームホイールギヤ
7:モータ 8:ウォームギヤ
9:電磁クラッチ 10:操舵角センサ
11:CCDカメラ 12:車線追従コントローラ
13:自動操舵スイッチ 14:操舵トルクセンサ
15:車速センサ 16:右ウィンカスイッチ
17:左ウィンカスイッチ
21:車線情報検出手段 22:目標ライン設定手段
23:車線内位置検出手段 24:車線変更判断手段
25:制御可能判断手段 26:車線追従制御手段
41:自車 42:左側車線
43:右側車線 44:走行車線
45:目標ライン 46:左側白線検出領域
47:右側白線検出領域 48:車線変更判断地点
L:左側の白線 C:中央の白線
R:右側の白線
Claims (3)
- 操舵力伝達系に設けられ、操舵トルクもしくは操舵反力トルクを与える自動操舵アクチュエータと、
前方道路の左右のレーンマークに基づいて車線状態を検出する車線情報検出手段と、
前記車線情報検出手段からの出力に基づいて、走行車線内に制御目標となる目標ラインを設定する目標ライン設定手段と、
前記目標ライン設定手段により設定された目標ラインと自車の走行ラインとの車幅方向の偏差量である車線偏差量を演算する車線内位置検出手段と、
自車が車線変更をするときであると判断する車線変更判断手段と、
前記車線変更判断手段からの出力に基づき追従制御可能判断を行う制御可能判断手段と、
車線追従制御時、設定された前記目標ラインに自車を追従させる制御指令を前記自動操舵アクチュエータに対し出力する車線追従制御手段と
を備えた車線追従装置において、
前記制御可能判断手段は、
通常の車線追従制御時には、左右両側のレーンマーク上に複数設定された検出領域のうちの所定数以上の検出領域でそれぞれ前記レーンマークが検出されている場合にのみ制御開始が可能であると判断し、
車線変更時には、車線変更する側の前記検出領域のうちの所定数以上の検出領域で前記レーンマークが検出されていれば制御開始が可能であると判断することを特徴とする車線追従装置。 - 前記車線変更判断手段は、
前記車線内位置検出手段からの出力である車線偏差量が所定値以上の場合、または車線偏差量の所定時間あたりの変化量が所定値以上の場合、の少なくとも1つに基づいて自車の車線変更を判断することを特徴とする請求項1に記載の車線追従装置。 - 前記車線変更判断手段は、
出力されるウィンカ信号を自車の車線変更判断信号とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車線追従装置。
Priority Applications (1)
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JP2003404104A JP2005165708A (ja) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | 車線追従装置 |
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JP2003404104A JP2005165708A (ja) | 2003-12-03 | 2003-12-03 | 車線追従装置 |
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- 2003-12-03 JP JP2003404104A patent/JP2005165708A/ja active Pending
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