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JP6046190B2 - 運転支援装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車両の運転支援を行う運転支援装置に関する。
運転支援制御には、例えば2つのタイプがある。一方は自車両をレーンマークに沿って車線維持させる運転支援制御(以下、車線維持制御ともいう。)であり、レーンキープ制御とも呼ばれる。他方は自車両を先行車両の軌跡に追従させる運転支援制御(以下、軌跡追従制御ともいう)である。
特許文献1は、レーンマーク及び先行車両の認識を運転支援制御の前提とし、先行車両の車線逸脱や車線変更が検出された場合に車線維持制御を行うことを示している。また、特許文献2は、車線維持制御と軌跡追従制御を行うことを示している。具体的には、先行車両が自車両から離れて走行する場合にレーンマークに基づいて自車両の目標走行軌跡を設定し、先行車両が自車両の近くを走行する場合に先行車両の位置に基づいて自車両の目標走行軌跡を設定することを示している。
特開2004−78333号公報(段落[0019]、[0021]、[0029]) 特開2005−332192号公報(段落[0043]〜[0046])
特許文献1は先行車両の車線逸脱や車線変更(以下、まとめて車線逸脱という。)が検出された場合に車線維持制御を行うことを示している。先行車両は車線逸脱する場合に一旦レーンマークを跨ぐ。このようなときに自車両はレーンマークの認識を行えない。特許文献1では先行車両の車線逸脱に伴い自車両でレーンマークを認識できなくなる場合に自車両をどのように制御するかについて考慮されていない。
一方、特許文献2はレーンマークの認識ができなくなると予測される場合に軌跡追従制御を行うことを示している。しかし、そのようにすると、自車両が先行車両に追従して不要な車線逸脱をすることになる。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、軌跡追従対象の先行車両が車線逸脱することを確実に認識して自車両を適切に制御することができる運転支援装置を提供することを目的とする。
本発明は、先行車両を認識する先行車両認識部と、所定条件が満たされた場合に前記先行車両認識部により認識される前記先行車両の軌跡に追従するように自車両を制御する軌跡追従制御部と、を備える運転支援装置において、前記軌跡追従制御部は、前記先行車両認識部により前記先行車両が車幅方向に移動したことが検出された後に前記所定条件が満たされたとしても、前記自車両を前記先行車両の軌跡に追従させないことを特徴とする。このように、本発明は、先行車両が車線逸脱する際に行う行動、すなわち車幅方向への移動をもって、先行車両が車線逸脱するものと予測している。そして、先行車両の車線逸脱を予測した場合は、軌跡追従制御を行う所定条件が満たされたとしても軌跡追従を行わないようにする。本発明によれば、先行車両が車線逸脱することを確実に認識でき、自車両が車線逸脱する先行車両に追従しないようにすることができる。
本発明において、前記自車両が走行する車線のレーンマークを認識するレーンマーク認識部を更に備え、前記所定条件は、前記レーンマーク認識部により前記レーンマークが認識されなくなることであってもよい。自車両が、例えば先行車両の認識を前提とする車線維持制御を行っているときに、レーンマークが認識されなくなると軌跡追従制御に移行する。しかし、レーンマークが認識されなくなった理由が先行車両の車線逸脱に伴うレーンマーク跨ぎである場合、軌跡追従制御に移行すると自車両も車線逸脱してしまう。本発明によれば、レーンマークが認識されなくなる前に、先行車両が車幅方向に移動していれば、先行車両が車線逸脱するものと予測している。このように本発明によれば、先行車両が車線逸脱することを確実に認識でき、自車両が車線逸脱する先行車両に追従しないようにすることができる。
本発明において、前記所定条件が満たされた状態にて前記先行車両が移動する前記車幅方向にレーンマーク仮想線を設定する仮想線設定部を更に備え、前記軌跡追従制御部は、前記先行車両認識部により前記先行車両が前記車幅方向に移動したことが検出された後に前記所定条件が満たされたとしても、前記先行車両認識部により認識された前記先行車両が前記レーンマーク仮想線上に重なったと判断された場合には、前記自車両を前記先行車両の軌跡に追従させないようにしてもよい。本発明によれば、レーンマークの擦れ等で元々レーンマークが認識できない状態であっても、先行車両の車幅方向への移動とレーンマーク仮想線とにより先行車線の車線逸脱を認識できる。このため、自車両が車線逸脱する先行車両に追従しないようにすることができる。
本発明において、前記仮想線設定部は、前記レーンマーク仮想線を、前記レーンマーク認識部により認識される前記レーンマークに基づいて予測し、設定するようにしてもよい。本発明によれば、レーンマーク仮想線を正確に設定することができる。
本発明によれば、先行車両が車線逸脱することを確実に認識でき、自車両が車線逸脱する先行車両に追従しないように制御することができる。
図1は第1実施形態に係る運転支援装置の機能ブロック図である。 図2は第1実施形態で行われる運転支援制御の状態遷移図である。 図3は第2実施形態に係る運転支援装置の機能ブロック図である。 図4は第2実施形態で行われる運転支援制御の状態遷移図である。 図5は第1実施形態の変形例で行われる運転支援制御の状態遷移図である。
以下、本発明に係る運転支援装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
[第1実施形態]
<運転支援装置12の構成>
運転支援装置12の構成について、図1を用いて説明する。運転支援装置12は、カメラ14及びレーダ16により取得される情報に基づいて自車両10の前方の物体及び環境を認識する認識制御部20と、自車両10の操舵に関する処理を行う操舵制御部22と、自車両10の走行に関する処理を行う走行制御部24と、操舵制御部22から出力される操舵指令に応じて動作する操舵部26と、走行制御部24から出力される加速指令に応じて動作する駆動部28と、走行制御部24から出力される減速指令に応じて動作するブレーキ部30と、を有する。
カメラ14は自車両10の前方のレーンマークや物体、例えば先行車両等を撮影して画像情報を取得する。カメラ14としては、単眼カメラやステレオカメラを使用可能である。レーダ16は電磁波や超音波を用いて先行車両のような自車両10の前方の物体を検出する。レーダ16としては、ミリ波レーダ、マイクロ波レーダ、レーザレーダ、赤外線センサ、超音波センサ等を使用可能である。車速センサ18は自車両10の車速Vを検出する。
認識制御部20は、ECUにより構成される。ECUは、マイクロコンピュータを含む計算機であり、CPU(中央処理装置)、メモリであるROM(EEPROMも含む。)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、その他、A/D変換器、D/A変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有する。ECUは、CPUがROMに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部(機能実現手段)、例えば各種制御部、演算部、及び処理部等として機能する。本実施形態で認識制御部20を構成するECUは、レーンマーク認識部32及び先行車両認識部34として機能する。なお、ECUは複数に分割してもよく、又は、他のECUと統合してもよい。
レーンマーク認識部32は、カメラ14により取得される画像情報に基づいて、自車両10の前方の物体及び環境情報を認識するように構成される。レーンマーク認識部32により路面上のレーンマークが認識される。認識処理には周知のアルゴリズムを使用可能である。先行車両認識部34は、カメラ14の画像情報やレーダ16の検出情報に基づいて先行車両を認識するように構成される。例えばミリ波レーダの反射波に基づいて、自車両10の前方に位置する先行車両の位置と、自車両10から先行車両までの距離(以下、車間距離という。)と、自車両10と先行車両との相対速度等を認識するように構成される。
操舵制御部22は、ECUにより構成される。本実施形態で操舵制御部22を構成するECUは、制御管理部36、車線維持制御部40及び軌跡追従制御部42として機能する。制御管理部36は、レーンマーク認識部32及び先行車両認識部34から取得する情報に基づいて車線維持制御を行うか、軌跡追従制御を行うか、いずれの運転支援制御も行わないか、を決定するように構成される。車線維持制御部40は、自車両10をレーンマークに沿って車線維持させるための各種演算を行うように構成される。軌跡追従制御部42は、自車両10を先行車両の軌跡に追従させるための各種演算を行うように構成される。
走行制御部24は、ECUにより構成される。本実施形態で走行制御部24を構成するECUは、車速制御部48として機能する。車速制御部48は、先行車両が認識される場合に、自車両10の車速Vを先行車両に合わせて走行させ、且つ、車速Vに応じた車間距離を維持させるための各種演算を行うように構成される。更に走行制御部24は車速記憶部50を備える。車速記憶部50は、車速Vの上限値となる最大目標車速Vmaxを記憶する。
操舵部26、駆動部28、ブレーキ部30は共にECUにより構成される。操舵部26は操舵制御部22から送信される操舵指令に応じてモータ56を動作させる。モータ56はステアリングシャフト(図示せず)を一方向又は他方向に回転させる。駆動部28は走行制御部24から送信される加速指令に応じて駆動源58を動作させる。自車両10がエンジン車両の場合は加速指令に応じてスロットルバルブ等を動作させて、駆動源(エンジン)58を動作させる。自車両10が電動モータを含む電動車両の場合は加速指令に応じて駆動源(電動モータ)58を動作させる。ブレーキ部30は走行制御部24から送信される減速指令に応じてブレーキアクチュエータを動作させて、ブレーキ60を動作させる。
<運転支援制御の遷移>
制御管理部36における運転支援制御の遷移について、図2を用いて説明する。上述のように、制御管理部36は、車線維持制御を行うか、軌跡追従制御を行うか、いずれの運転支援制御も行わないか、を決定するように構成される。なお、制御管理部36は、車線維持制御及び軌跡追従制御の実行条件として、先行車両の認識を必須とする。このため、先行車両認識部34により先行車両が認識されない場合に制御管理部36は運転支援制御を実行させない。
図2で示すように、制御管理部36は、運転支援制御を行わない状態S0と、車線維持制御を行う状態S1と、軌跡追従制御を行う状態S2を適宜切り換える。切り換えの際には下記条件1〜6が判定される。
条件1:先行車両あり。
条件2:先行車両なし。
条件3:レーンマーク認識している。
条件4:レーンマーク認識していない。
条件5:先行車両が車幅方向に移動している。
条件6:先行車両が車幅方向に移動していない。
制御管理部36は、条件1、2を先行車両認識部34の認識情報に基づいて判定する。また、条件3、4をレーンマーク認識部32の認識情報に基づいて判定する。また、条件5、6の先行車両が車幅方向に移動している・していないを先行車両認識部34の認識情報に基づいて判定する。例えば、車幅方向に移動している・していないを判定するために移動量の判定値を設ける。移動量がその判定値よりも大きい場合に先行車両が車幅方向に移動していると判定することができる。又は、一方のレーンマークと先行車両との距離が所定距離以上に離れた場合に先行車両が車幅方向に移動していると判定することもできる。
<<S0からS1への遷移>>
制御管理部36は、運転支援制御を行わない状態S0で、条件1且つ条件3が満たされる場合に、車線維持制御を行う状態S1に切り換える。このとき、車線維持制御部40が操舵部26に操舵指令を送信する。操舵部26は操舵指令に応じてモータ56を動作させる。こうして自車両10は車線維持制御にて運転支援される。
<<S1からS0への遷移>>
制御管理部36は、車線維持制御を行う状態S1で、条件5が満たされた後に条件4が満たされる場合に、運転支援制御を行わない状態S0に切り換える。つまり、制御管理部36は、先行車両が車幅方向に移動した後にレーンマークが認識されなくなった場合に、先行車両が車線逸脱等するものと予測して、車線維持制御を停止する。
また、制御管理部36は、車線維持制御を行う状態S1で、条件2が満たされる場合も、運転支援制御を行わない状態S0に切り換える。上述したように、本実施形態では先行車両の認識を運転支援制御の実行条件としている。このため、先行車両を認識できない場合は、レーンマークが認識されていたとしても、車線維持制御を停止させる。
<<S0からS2への遷移>>
制御管理部36は、運転支援制御を行わない状態S0で、条件1且つ条件4が満たされる場合に、軌跡追従制御を行う状態S2に切り換える。このとき、軌跡追従制御部42が操舵部26に操舵指令を送信する。操舵部26は操舵指令に応じてモータ56を動作させる。こうして自車両10は軌跡追従制御にて運転支援される。
なお、車線逸脱した先行車両を再度先行車両として認識する場合は、先行車両が自車両10と同一車線を安定して走行することを確認するようにする。例えば、先行車両が自車両10と同一車線を走行することを確認してから所定時間が経過するまで軌跡追従制御を規制する。
<<S2からS0への遷移>>
制御管理部36は、軌跡追従制御を行う状態S2で、条件2が満たされる場合に、運転支援制御を行わない状態S0に切り換える。上述したように、本実施形態では先行車両の認識を運転支援制御の実行条件としている。このため、先行車両を認識できない場合は、レーンマークが認識されていたとしても、軌跡追従制御を停止させる。
<<S1からS2への遷移>>
制御管理部36は、車線維持制御を行う状態S1で、条件6且つ条件4が満たされる場合に、軌跡追従制御を行う状態S2に切り換える。このとき、軌跡追従制御部42が操舵部26に操舵指令を送信する。操舵部26は操舵指令に応じてモータ56を動作させる。こうして自車両10は軌跡追従制御にて運転支援される。
<<S2からS1への遷移>>
制御管理部36は、軌跡追従制御を行う状態S2で、条件3が満たされる場合に、車線維持制御が行われるS1状態に切り換える。このとき、車線維持制御部40が操舵部26に操舵指令を送信する。操舵部26は操舵指令に応じてモータ56を動作させる。こうして自車両10は車線維持制御にて運転支援される。
<第1実施形態のまとめ>
第1実施形態に係る運転支援装置12は、先行車両を認識する先行車両認識部34と、自車両10が走行する車線のレーンマークを認識するレーンマーク認識部32と、レーンマーク認識部32により認識されるレーンマークに沿って車線維持するように自車両10を制御する車線維持制御部40と、所定条件(条件4)が満たされた場合に先行車両認識部34により認識される先行車両の軌跡に追従するように自車両10を制御する軌跡追従制御部42と、を備える。そして、軌跡追従制御部42は、先行車両認識部34により先行車両が車幅方向に移動したことが検出された(条件5)後に所定条件(条件4)が満たされたとしても、自車両10を先行車両の軌跡に追従させない。
このように、第1実施形態は、先行車両が車線逸脱する際に行う行動、すなわち車幅方向への移動をもって、先行車両が車線逸脱するものと予測している。そして、先行車両の車線逸脱を予測した場合は、軌跡追従制御を行う所定条件(条件4)が満たされたとしても軌跡追従を行わないようにする。第1実施形態によれば、先行車両が車線逸脱することを確実に認識でき、自車両10が車線逸脱する先行車両に追従しないようにすることができる。
また、第1実施形態において、所定条件(条件4)は、レーンマーク認識部32によりレーンマークが認識されなくなることである。自車両10が、先行車両の認識を前提とする車線維持制御を行っているときに、レーンマークが認識されなくなると軌跡追従制御に移行する。しかし、レーンマークが認識されなくなった理由が先行車両の車線逸脱に伴うレーンマーク跨ぎである場合、軌跡追従制御に移行すると自車両10も車線逸脱してしまう。第1実施形態によれば、レーンマークが認識されなくなる前に、先行車両が車幅方向に移動していれば(条件5)、先行車両が車線逸脱するものと予測している。このように本発明によれば、先行車両が車線逸脱することを確実に認識でき、自車両10が車線逸脱する先行車両に追従しないようにすることができる。
[第2実施形態]
<運転支援装置12aの構成>
運転支援装置12aの構成について、図3を用いて説明する。運転支援装置12aの多くの構成は図1に示す運転支援装置12の構成と同じである。このため、同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
運転支援装置12aが運転支援装置12と異なる部分は、操舵制御部22aの仮想線設定部62である。仮想線設定部62はレーンマーク認識部32によりレーンマークが認識されない場合、又はレーンマークの認識精度が低い場合にレーンマーク仮想線を設定する。例えば、先行車両が認識されている状態で一方のレーンマークが認識され、他方のレーンマークが認識されない場合がある。仮想線設定部62は、レーンマーク仮想線を、レーンマーク認識部32により認識されるレーンマークに基づいて予測し設定する。例えば、車線の中心線を対称軸として、レーンマーク認識部32により認識されている一方のレーンマークと線対称となるレーンマーク仮想線を設定する。
<運転支援制御の遷移>
制御管理部36aにおける運転支援制御の遷移について、図4を用いて説明する。図4で示す遷移図は、図2で示す遷移図に対して下記条件7及び条件8を付加したものである。
条件7:レーンマーク仮想線を設定している。
条件8:レーンマーク仮想線に先行車両が重なる。
図1で示す制御管理部36と同様に、制御管理部36aは、条件1、2を先行車両認識部34の認識情報に基づいて判定する。また、条件3、4をレーンマーク認識部32の認識情報に基づいて判定する。また、条件5、6の先行車両が車幅方向に移動している・いないを先行車両認識部34の認識情報に基づいて判定する。また、条件7を仮想線設定部62によりレーンマーク仮想線を設定していることにより判定する。また、条件8を先行車両認識部34の認識情報及び仮想線設定部62により設定されるレーンマーク仮想線に基づいて判定する。
制御管理部36aにおける運転支援制御の遷移(図4)と、制御管理部36における運転支援制御の遷移(図2)は、S0からS1への遷移の判定条件と、S0からS2への遷移の判定条件と、S2からS1への遷移の判定条件が同じである。このため、これらの説明は省略し、S1からS0への遷移と、S2からS0への遷移と、S1からS2への遷移について説明する。
<<S1からS0への遷移>>
制御管理部36は、車線維持制御を行う状態S1で、条件5が満たされた後に条件4又は条件7が満たされる場合に、運転支援制御を行わない状態S0に切り換える。制御管理部36は、先行車両が車幅方向に移動した後にレーンマークが認識されなくなった場合又はレーンマーク仮想線が設定されている場合に、先行車両が車線逸脱等するものと予測し、車線維持制御を停止する。
ここでレーンマーク仮想線の設定を判定条件(条件7)として加えているのは次の理由による。レーンマーク仮想線はレーンマークが認識されない場合に設定される。この際、レーンマークが認識されない理由がレーンマーク自体の消失等によるものなのか、先行車両のレーンマーク跨ぎによるものなのか、を判別できない。このため、レーンマーク仮想線が設定されている場合は、先行車両のレーンマーク跨ぎによりレーンマークが認識されないものと同等と見做している。
また、制御管理部36は、車線維持制御を行う状態S1で、条件2が満たされる場合も、運転支援制御を行わない状態S0に切り換える。第1実施形態と同様に第2実施形態でも先行車両の認識を運転支援制御の実行条件としている。このため、先行車両を認識できない場合は、レーンマークが認識されていたとしても、車線維持制御を停止させる。
<<S2からS0への遷移>>
制御管理部36は、軌跡追従制御を行う状態S2で、条件2が満たされる場合に、運転支援制御を行わない状態S0に切り換える。第1実施形態と同様に第2実施形態でも先行車両の認識を運転支援制御の実行条件としている。このため、先行車両を認識できない場合は、レーンマークが認識されていたとしても、軌跡追従制御を停止させる。
また、制御管理部36は、軌跡追従制御を行う状態S2で、条件5の後に条件8が満たされる場合に、運転支援制御を行わない状態S0に切り換える。制御管理部36は、先行車両が車幅方向に移動した後に仮想レーンマークに重なった場合に、先行車両が車線逸脱等するものと予測し、車線維持制御を停止する。
<<S1からS2への遷移>>
制御管理部36は、車線維持制御を行う状態S1で、条件6且つ条件4、又は条件6且つ条件7が満たされる場合に、軌跡追従制御を行う状態S2に切り換える。このとき、軌跡追従制御部42が操舵部26に操舵指令を送信する。操舵部26は操舵指令に応じてモータ56を動作させる。こうして自車両10aは軌跡追従制御にて運転支援される。
<第2実施形態のまとめ>
第2実施形態に係る運転支援装置12aは、所定条件(条件4)が満たされた状態にて先行車両が移動する車幅方向にレーンマーク仮想線を設定する仮想線設定部62を備える。そして、軌跡追従制御部42は、先行車両認識部34により先行車両が車幅方向に移動したことが検出された後に所定条件(条件4)が満たされたとしても、先行車両認識部34により認識された先行車両がレーンマーク仮想線上に重なったと判断された場合には、自車両10aを先行車両の軌跡に追従させない。第2実施形態によれば、レーンマークの擦れ等で元々レーンマークが認識できない状態であっても、先行車両の車幅方向への移動とレーンマーク仮想線とにより先行車線の車線逸脱を認識できる。このため、自車両10aが車線逸脱する先行車両に追従しないようにすることができる。
また、仮想線設定部62は、レーンマーク仮想線を、レーンマーク認識部32により認識されるレーンマークに基づいて予測し設定する。このため、レーンマーク仮想線を正確に設定することができる。
第1、第2実施形態では共に先行車両の認識(条件1)を前提として状態S1(車線維持制御)を行うこととしているが、その限りでは無く、状態S1を行う条件をレーンマークの認識(条件3)のみとすることも可能である。例えば、制御管理部36は、図5で示すように、状態S0から状態S1への切り換え自体を、先行車両の認識・非認識に関わらず、レーンマークの認識(条件3)のみで行う。制御管理部36は、状態S1にてレーンマークを認識できなくなった(条件4)場合に、先行車両の認識ができ且つ条件6が満たされれば、状態S1から状態S2への切り換えを行う。なお、この実施形態においては、状態S1から状態S0の切り換え条件を条件2且つ条件4とする。このような実施形態であっても第1、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
第1、第2実施形態では状態S1でレーンマークに基づいた制御を行っているが、その限りではなく、状態S1ではレーンマークをはみ出さないように軌跡追従を行うものとすることも可能である。具体的には、状態S1ではレーンマークを認識していることを前提に軌跡追従制御を行うことで軌跡追従制御を行ないつつ、軌跡追従により車線変更されないように制御を行い、状態S2ではレーンマークが認識されない状態で軌跡追従制御を行う。
10、10a…自車両 12、12a…運転支援装置
20…認識制御部 22、22a…操舵制御部
24…走行制御部 32…レーンマーク認識部
34…先行車両認識部 36、36a…制御管理部
40…車線維持制御部 42…軌跡追従制御部

Claims (3)

  1. 先行車両を認識する先行車両認識部と、
    自車両が走行する車線のレーンマークを認識するレーンマーク認識部と、
    前記レーンマーク認識部により認識される前記レーンマークに沿って車線維持制御を行うように前記自車両を制御する車線維持制御部と、
    前記レーンマーク認識部により前記レーンマークが認識されない場合に前記先行車両認識部により認識される前記先行車両の軌跡に沿って軌跡追従制御を行うように前記自車両を制御する軌跡追従制御部と、
    を備える運転支援装置において、
    前記軌跡追従制御部は、前記先行車両認識部により前記先行車両が車幅方向に移動したことが検出された後に前記レーンマークが認識されない場合は前記軌跡追従制御を行わない
    ことを特徴とする運転支援装置。
  2. 請求項1に記載の運転支援装置において、
    前記所定条件が満たされた状態にて前記先行車両が移動する前記車幅方向にレーンマーク仮想線を設定する仮想線設定部を更に備え、
    前記軌跡追従制御部は、前記先行車両認識部により前記先行車両が前記車幅方向に移動したことが検出された後に前記所定条件が満たされたとしても、前記先行車両認識部により認識された前記先行車両が前記レーンマーク仮想線上に重なったと判断された場合には、前記自車両を前記先行車両の軌跡に追従させない
    ことを特徴とする運転支援装置。
  3. 請求項に記載の運転支援装置において、
    前記仮想線設定部は、前記レーンマーク仮想線を、前記レーンマーク認識部により認識される前記レーンマークに基づいて予測し、設定する
    ことを特徴とする運転支援装置。
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