JP2000168599A - レーンキープシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システム作動状態の理解度を向上し作業負荷
軽減を図るとともに、直線路走行時に画像認識によるレ
ーンマーカ誤認識等の原因で操舵トルクが付与される場
合にあっても事前に転舵されることをドライバが知るこ
とにより誤作動時にドライバの速やかな対処が可能とな
るレーンキープシステムを提供すること。 【解決手段】 自車両横偏位量算出手段１と、操舵量検
出手段３と、モータ制御手段５と、操舵トルク付与手段
７と、を有するレーンキープシステムにおいて、操舵量
検出手段３で検出された操舵量を用いて転舵中であるか
否かを判定する転舵判定手段９と、該転舵判定手段９で
転舵中であると判定された場合に運転者に転舵中である
ことを伝える転舵報知手段１１とを設け、システムが現
在制御している操舵量、あるいはシステムが制御しよう
とする操舵量の事前情報をそれぞれドライバに呈示する
手段とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行中の自車両を
車線内に維持するためのレーンキープシステムの技術分
野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、走行中の自車両を車線内に維持す
るためのレーンキープシステムとしては、例えば、特開
平07−104850号公報に記載のものが知られている。この
公報には、画像処理によって算出される自車両の車線内
における横方向の偏位量に応じて運転者に操舵トルクを
付与し、運転者の車線追跡を補助するもので、曲線路通
過時にも車線内の横方向位置を維持するようにステアリ
ングホイールを転舵する旨が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の手法では、レーンキープシステム作動中は正常に作
動していることを知らせる内容表示がされるが、正常作
動中であっても主に画像認識に起因する誤作動、すなわ
ち、直線路走行中にインターチェンジ分岐などの正しく
ない白線を検出したり、影の影響を受けたり等の要因に
よる誤った操舵トルク付与が発生する場合があるため、
ドライバはこれらのような事態の対処に備えるため常に
ステアリングホイールの挙動に注意しなけれぱならず、
運転時の作業負荷軽減が十分に得られない、という問題
点があった。

【０００４】また、システム動作に対するドライバの認
識が不十分な場合、例えば、曲線部進入時に正常に転舵
が行われるかどうかドライバには予測できなく、不安に
感じる場合がある、という問題点があった。

【０００５】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、システムが現在制御し
ている操舵量、あるいはシステムが制御しようとする操
舵量の事前情報をそれぞれドライバに呈示することによ
り、システム作動状態の理解度を向上し作業負荷軽減を
図るとともに、直線路走行時に画像認識によるレーンマ
ーカ誤認識等の原因で操舵トルクが付与される場合にあ
っても事前に転舵されることをドライバが知ることによ
り誤作動時にドライバの速やかな対処が可能となるレー
ンキープシステムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、図１(イ) のクレーム対応図に示すように、ＣＣＤカ
メラ等を用いて撮像された自車両前方画像に二値化等の
画像処理を行って検出される走行車線マーカ間における
自車両の横方向偏位量を算出する自車両横偏位量算出手
段１と、操舵量を検出する操舵量検出手段３と、該自車
両横偏位量算出手段１で算出された車線内の自車両横偏
位量と操舵量検出手段３で検出される操舵量に応じてモ
ータ出力指令値を算出して出力するモータ制御手段５
と、該モータ制御手段５から出力されるモータ出力指令
値に応じた操舵トルクを操舵系に選択的に付加する操舵
トルク付与手段７と、を有するレーンキープシステムに
おいて、前記操舵量検出手段３で検出された操舵量を用
いて転舵中であるか否かを判定する転舵判定手段９と、
該転舵判定手段９で転舵中であると判定された場合に運
転者に転舵中であることを伝える転舵報知手段１１とを
設けた。

【０００７】請求項２記載の発明では、図１(ロ) のクレ
ーム対応図に示すように、請求項１記載のレーンキープ
システムにおいて、前記自車両横偏位量算出手段１にお
ける画像認識結果に基づいて算出された自車両前方走行
車線の曲率と前記操舵量を用いて現時点から所定時間後
間の範囲における操舵量の時系列変化を計算する操舵量
時系列変化算出手段１３と、該操舵量時系列変化算出手
段１３において計算された操舵量のうち、自車両所定距
離前方に設定される判定位置における操舵量計算値を用
いて判定位置通過時点に転舵中となるか否かを判定する
転舵事前判定手段１５とを設け、前記転舵報知手段１１
を、該転舵事前判定手段１５において転舵が事前に判定
された時点で転舵報知を行う手段とした。

【０００８】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
レーンキープシステムにおいて、前記転舵事前判定手段
１５を、自車速に比例して転舵事前判定位置を可変で設
定する手段とした。

【０００９】請求項４記載の発明では、請求項１ないし
請求項３記載のレーンキープシステムにおいて、前記転
舵判定手段９または前記転舵事前判定手段１５を、自車
速に応じて判定所定値を可変で設定する手段とした。

【００１０】請求項５記載の発明では、請求項１ないし
請求項４記載のレーンキープシステムにおいて、前記転
舵報知手段１１を、前記転舵判定手段９あるいは前記転
舵事前判定手段１５のいずれかまたは両方が判定所定値
を上回っている場合にステアリングパッド内部に設けた
少なくとも１個以上の振動ユニットを作動させる手段と
した。

【００１１】請求項６記載の発明では、請求項１ないし
請求項５記載のレーンキープシステムにおいて、前記転
舵報知手段１１を、転舵中の操舵量に応じて報知内容を
可変で決定する手段とした。

【００１２】請求項７記載の発明では、請求項２ないし
請求項６記載のレーンキープシステムにおいて、前記転
舵報知手段１１を、前記転舵事前判定手段１５において
操舵角を用いて転舵事前判定が行われたときの操舵角速
度に応じて報知内容を可変で決定する手段とした。

【００１３】請求項８記載の発明では、請求項１ないし
請求項７記載のレーンキープシステムにおいて、前記転
舵報知手段１１を、前記転舵判定手段９において転舵中
であると判定されている間、操舵角と操舵角速度に応じ
て報知内容を可変で決定する手段とした。

【００１４】

【発明の作用および効果】請求項１〜４記載の本発明で
は、レーンキープシステムによる転舵が行われている場
合にドライバにその内容を呈示することにより、システ
ム制御状態の理解度を向上させることが可能となる。

【００１５】さらに、請求項２〜４記載の本発明では、
画像認識結果に基づいて自車両前方の所定距離範囲内の
操舵量時系列変化を算出し、その算出結果を用いて所定
距離前方位置あるいは所定時間後の到達位置の操舵量か
ら転舵事前判定を行ない、その内容をドライバに呈示す
ることにより、システム作動状態の理解度向上が可能に
なるとともに、特に、画像認識エラ一等による望ましく
ない場所での転舵が行われる場合、その情報をドライバ
が事前に知ることができるのでドライバの適切な対処が
可能になる。

【００１６】さらに、請求項５記載の本発明では、転舵
報知方法として振動ユニットを用いて、転舵方向の振動
ユニットを作動させることにより、転舵方向の定位が容
易となり、システム作動状態の理解度向上を効果的に行
なうことが可能になる。

【００１７】さらに、請求項６〜７記載の本発明では、
操舵量に応じて報知内容を可変で決定することにより、
システム作動状態に関する詳細な情報をドライバに提供
することが可能になる。

【００１８】また、請求項８記載の本発明では、操舵量
とその変化度合を同時に弁別できる方法でドライバに呈
示することにより、システム作動に関する複合的な情
報、例えば転舵中の保舵した状態からの切り増しに関す
る情報など、より詳細な情報をドライバに提供すること
により、システム作動状態の埋解度を向上させる望まし
い車線維持支援機能を提供することが可能になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を詳細に説明する。

【００２０】図２は実施形態のレーンキープシステムが
搭載された車両を示す全体斜視図、図３は実施形態のレ
ーンキープシステムが搭載された車両のステアリングホ
イールおよびその周辺を示す図であり、図２，図３にお
いて、11はＣＣＤカメラ、13は画像処理ユニット、18は
操舵角・操舵トルクセンサ、19は電子制御ユニット、27
はモータコントローラ、41は表示ディスプレイ、71はス
テアリングホイール、73は電動モータ、75は電磁クラッ
チ、79はステアリングギアボックス、81は振動用モー
タ、83はレーンキープシステムスイッチ、87はスピーカ
である。

【００２１】（第一の実施の形態）図４は本発明の第一
の実施形態の機能構成を示すブロック図である。ＣＣＤ
力メラ11は、車室内のインナミラーステー等に固定設置
され、車両前方状況を撮像する。撮像された画像データ
は画像処理ユニット13へ送られ、二値化等の処理により
自車両近傍のレーンマーカを検出するとともに自車線前
方の道路曲率を算出する。車速センサ15は自車両の車速
を計測する。操舵角・操舵トルクセンサ17は、操舵量と
してステアリングホイールの操舵角度，操舵トルクを検
出する。

【００２２】画像処埋ユニット13，車速センサ15，操舵
角・操舵トルクセンサ17で計測されたデータは電子制御
ユニット19に送られる。電子制御ユニット19には、デー
タ入力部21、データ処理部23、モータ制御部25、転舵報
知制御部29が含まれる。データ入力部21は、前述の計測
手段で計測されたデータを制御ユニットに入力する。デ
ータ処理部23では、モータ出力指令値を決定するために
必要な横偏位量ｙを算出する。モータ制御部25では、デ
ータ処理部23で算出された横偏位量ｙに基づいてモータ
出力指令値を決定する。モータ出力指令値は、モータコ
ントローラ27に送られ、モータコントローラ27で駆動さ
れる電動モータ73を介して運転者に操舵トルクが付加さ
れる。

【００２３】また、転舵報知制御部29では、転舵量を用
いて転舵報知内容に関する処埋を行う。転舵報知制御部
29で処理された転舵状況は、音源発生回路33、表示用コ
ントローラ39、振動ユニットコントローラ43に送出さ
れ、音源発生回路で発生した聴党信号はアンプ35を介し
てスピーカ87から出力される。また、視覚情報は表示デ
ィスブレイ41に、触覚情報は振動ユニット45にそれぞれ
出力される。表示ディスブレイ41は、通常インスツルメ
ントパネルまたはセンタークラスタに設けられたものを
使用する。

【００２４】振動ユニット45は、例えばステアリングパ
ッド内に振動源として偏心の振動用モータ81を内蔵し、
リンケージを介してステアリングホイール部に設けたレ
ーンキープシステムスイッチ83を振動させる構成とす
る。このレーンキーシステムスイッチ83は押下状態が検
出されている場合にレーンキープシステムが作動するも
ので、すなわちシステム作動時に振動ユニット45を作動
させるとドライバはスイッチ83を介して振動を感知でき
るものである。

【００２５】さらに、電子制御ユニット19における制御
処理内容を図５を用いて説明する。この制御処理は、所
定のメインプログラムに対する所定時間（例えば10mse
c）毎のタイマ割り込み処理として実行する。

【００２６】制御処理は、まずステップS101で計測装置
で計測された各データを読み込む。ステップS103ではモ
ータ出力指令値算出に必要な横偏位量ｙ、自車両前方所
定区間内の曲率集合ρおよび自車両近傍の車線接線に対
するヨー角ψを算出する。

【００２７】ステップS105では操舵量ｄを読み込む。ス
テップS107では、前述の処理で求められた横偏位量ｙお
よびヨー角ψを用いてモータ出力指令値Tmを決定する。
モータ出力指令値は、車両のヨー角ψが０になるように
制御目標を操舵角として制御をおこなうものであり、制
御アルゴリズムとしては例えばＰＩＤ制御を用いる。ス
テップS109では、ステップS107で決定したモータ出力指
令値Tmをモータコントローラ27へ出力する。

【００２８】さらに、ステップS111では、転舵判定所定
値ｄo を設定する。所定値ｄo は、あらかじめ定められ
た定数としてもよいが、操舵角に対する車両応答は自車
速に応じて異なるので、例えば図６に示すように自車速
Ｖの増加に伴って転舵判定所定値ｄo を小さくするよう
に設定する。

【００２９】ステップS113では、ステップS111で設定し
た転舵判定所定値ｄo と操舵量ｄを用いて転舵判定をを
行う。転舵判定は、例えば操舵量ｄが所定値｜ｄo ｜を
上回っているか否かに基づいて行ない、転舵中であると
判断された場合にはフラグＦｌａｇＳに１を代入する。
ステップS115ではフラグＦｌａｇＳの値を判定し、判定
結果が真の場合は、ステップS117に移行し、ドライバに
呈示する転舵報知内容の出力値Ｙｏｕｔを決定する。ス
テップS119では、出力値Ｙｏｕｔを電子制御ユニット19
の外部インタフェース用メモリの指定されたアドレスに
書き込み、一連の割り込み処理が終了する。

【００３０】知覚呈示制御用コントローラは、電子制御
ユニット19から出力された信号に基づいて制御信号に変
換し、あらかじめ定められた知覚呈示を行なう。ステッ
プS113での転舵判定に用いる操舵量ｄとしては、操舵
角，操舵角速度，操舵トルク，操舵トルク微分値，およ
びこれらの変換値である操舵仕事量などが使用可能であ
る。さらに、呈示刺激内容は、転舵中の操舵量に応じて
可変で設定することが可能であり、例えば、操舵量が大
きくなるほど、振動あるいは音響信号の周波数，強度レ
ベルを操舵量に対応させて増加させたり、ディスプレイ
上の色や面積を変えることができる。

【００３１】また、転舵判定に使用する操舵量として操
舵角θを設定し、操舵角θと操舵角速度θ’を用い、そ
の大小によって報知内容を決定することも可能である。
この場合、ドライバが両者を弁別できるように、例え
ば、図７に示すように、操舵角に対しては呈示刺激ONの
周期を、操舵角速度に対しては呈示刺激ON／OFF の切り
替え周期を可変で設定する。

【００３２】（第二の実施の形態）図８は本発明の第二
の実施形態の電子制御ユニット19での処理制御内容を示
すフローチャートで、この第二の実施形態のレーンキー
プシステムはの機能構成は第一の実施形態の図４と同様
であり、電子制御ユニット19の転舵報知制御部29に操舵
量時系列変化算出手段と転舵事前判定手段を追加して処
理内容を変更させたものである。

【００３３】電子制御ユニット19での処理制御内容を図
８を用いて詳細に説明する。図８中のステップS101〜S1
19までは図５と同一であり、以下、第二の実施形態で独
自の動作について説明する。

【００３４】まず、ステップS115の判定結果がｎｏであ
った場合、ステップS121に進む。ステップS121では、画
像処理結果から自車前方所定距離区間ｘ1 からｘ2 まで
の範囲の曲率のプロファイル集合ρm をセットする（図
９）。ステップS123では転舵事前判定所定位置ｘp を設
定する。ｘp は、あらかじめ定められた定数でもよい
が、自車速Ｖに比例して決定される変数として、例えば
図１０(イ) のように設定する。さらに、ステップS125で
は転舵事前判定所定値ｄopを設定する。ｄopは、あらか
じめ定めた定数でもよいが、例えば、自車速Ｖに応じ
て、図１０(ロ) のように自車速Ｖの上昇に伴って所定値
を小さくするように変数として定義する。ステップS127
では、ステップS121でセットした曲率プロファイルρm
、自車速Ｖ、現在の操舵量ｄから、上記自車前方距離
範囲の操舵量変化を算出し、ステップS123で設定した転
舵事前判定位置における推定操舵量ｄp を判断候補とし
て設定する。自車両前方の任意地点における操舵量計算
は、制御工学分野で一般的にフィードフォワード項とし
て用いられている計算アルゴリズムを適用することがで
きる。例として、操舵量ｄp として操舵角θを用いる場
合、自車前方ｘpi地点における操舵角θpiは、曲率piを
用いて例えば以下の式で求める。

【００３５】 θi ＝（１＋Ｋ_S Ｖ² ）ρi （１／Ｎ） …(1) ここで、Ｋ_S …スタビリティファクタ、Ｎ…ステアリン
グキア比である。また、操舵角速度θpi’は(1) 式で求
めた複数点の操舵角θp を微分することで算出できる
（図１１）。

【００３６】ステップS129で、自車両前方所定距離ｘp
における操舵量｜ｄp ｜と所定値｜ｄop｜の比較を行な
い、転舵事前判定を行なう。ステップS129で転舵事前判
定が｜ｄp ｜が｜ｄop｜を上回る場合には、ＦｌａｇＳ
p に１を代入する。さらにステップS127でフラグの値が
１の場合は、ステップS119で知覚呈示コントローラへの
出力信号を送出する。

【００３７】ステップS125における転舵事前判定の操舵
量には操舵角θを用い、ステップS129でのコントローラ
への出力信号として、操舵角速度θ’の大小に応じて周
波数や強度レベルを変更する等、可変で設定することも
可能である。

【００３８】（第三の実施形態）図１２は本発明の第三
の実施形態の機能構成を示す。図４の機能構成に対して
振動ユニットとしてステアリングホイール右側部用振動
ユニット47とステアリングホイール左側部用振動ユニッ
ト49との複数個設けたものである。さらに、電子制御ユ
ニット19における詳細な動作を図１３のフローを用いて
説明する。図１３中、ステップS101〜ステップS109およ
びステップS115〜ステップS129は図５及び図８の実施の
形態と同一である。

【００３９】本実施形態における転舵判定および転舵事
前判定は、操舵量の絶対量だけでなく方向も加味して行
なう。例として、反時計方向の符号を正とすると、ステ
ップS151では左方向の転舵を、またステップS155では右
方向の転舵をそれぞれ判定する。ステップS117で各方向
の転舵報知出力値が決定される。一方、ステップS171で
は左方向の事前転舵を、またステップS175では右方向の
事前転舵をそれぞれ判定し、ステップS175で各方向の転
舵事前報知出力値を決定する。振動ユニットコントロー
ラ43を介して左方向の事前転舵が判定された場合にはス
テアリングホイール左側部の振動ユニット49が、また右
方向の事前転舵が判定された場合にはステアリングホイ
ール右側部の振動ユニット47がそれぞれ駆動される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーンキープシステムを示すクレーム
対応図

【図２】実施形態のレーンキープシステムが搭載された
車両を示す全体斜視図

【図３】実施形態のレーンキープシステムが搭載された
車両のステアリングホイールおよびその周辺を示す図

【図４】第一の実施形態における機能構成を示すプロッ
ク図

【図５】第一の実施形態における電子制御ユニットの処
理フローチャート

【図６】第一の実施形態における転舵判定所定値の設定
例を示す図

【図７】第二の実施形態における転舵報知内容決定例を
示す図

【図８】第二の実施形態における電子制御ユニットの処
理フローチャート

【図９】第二の実施形態における自車両前方道路曲率プ
ロファイル例を示す図

【図１０】第二の実施形態における転舵事前判定位置設
定例及び自車両前方所定距離範囲内の操舵量変化を示す
図

【図１１】第二の実施形態における操舵事前判定所定値
の設定例を示す図

【図１２】第三の実施形態における機能構成を示すプロ
ック図

【図１３】第三の実施形態における電子制御ユニットの
処埋フローチャート

【符号の説明】 １ 自車両横変位量算出手段 ３ 操舵量検出手段 ５ モータ制御手段 ７ 操舵トルク付与手段 ９ 転舵判定手段 １１ 転舵報知手段 １３ 操舵量時系列変化算出手段 １５ 転舵事前判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 洋志 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC01 DA03 DA09 DA15 DA23 DA84 DA88 DC02 DC03 DC09 DC33 DC38 EA01 EB11 EC22 GG01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＣＤカメラ等を用いて撮像された自車
   両前方画像に二値化等の画像処理を行って検出される走
   行車線マーカ間における自車両の横方向偏位量を算出す
   る自車両横偏位量算出手段と、 操舵量を検出する操舵量検出手段と、 該自車両横偏位量算出手段で算出された車線内の自車両
   横偏位量と操舵量検出手段で検出される操舵量に応じて
   モータ出力指令値を算出して出力するモータ制御手段
   と、 該モータ制御手段から出力されるモータ出力指令値に応
   じた操舵トルクを操舵系に選択的に付加する操舵トルク
   付与手段と、を有するレーンキープシステムにおいて、 前記操舵量検出手段で検出された操舵量を用いて転舵中
   であるか否かを判定する転舵判定手段と、該転舵判定手
   段で転舵中であると判定された場合に運転者に転舵中で
   あることを伝える転舵報知手段とを設けたことを特徴と
   するレーンキープシステム。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレーンキープシステムに
   おいて、 前記自車両横偏位量算出手段における画像認識結果に基
   づいて算出された自車両前方走行車線の曲率と前記操舵
   量を用いて現時点から所定時間後間の範囲における操舵
   量の時系列変化を計算する操舵量時系列変化算出手段
   と、 該操舵量時系列変化算出手段において計算された操舵量
   のうち、自車両所定距離前方に設定される判定位置にお
   ける操舵量計算値を用いて判定位置通過時点に転舵中と
   なるか否かを判定する転舵事前判定手段とを設け、 前記転舵報知手段を、該転舵事前判定手段において転舵
   が事前に判定された時点で転舵報知を行う手段としたこ
   とを特徴とするレーンキープシステム。
3. 【請求項３】 請求項２記載のレーンキープシステムに
   おいて、 前記転舵事前判定手段を、自車速に比例して転舵事前判
   定位置を可変で設定する手段としたことを特徴とするレ
   ーンキープシステム。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３記載のレーンキ
   ープシステムにおいて、 前記転舵判定手段または前記転舵事前判定手段を、自車
   速に応じて判定所定値を可変で設定する手段としたこと
   を特徴とするレーンキープシステム。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４記載のレーンキ
   ープシステムにおいて、 前記転舵報知手段を、前記転舵判定手段あるいは前記転
   舵事前判定手段のいずれかまたは両方が判定所定値を上
   回っている場合にステアリングパッド内部に設けた少な
   くとも１個以上の振動ユニットを作動させる手段とした
   ことを特徴とするレーンキープシステム。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５記載のレーンキ
   ープシステムにおいて、 前記転舵報知手段を、転舵中の操舵量に応じて報知内容
   を可変で決定する手段としたことを特徴とするレーンキ
   ープシステム。
7. 【請求項７】 請求項２ないし請求項６記載のレーンキ
   ープシステムにおいて、 前記転舵報知手段を、前記転舵事前判定手段において操
   舵角を用いて転舵事前判定が行われたときの操舵角速度
   に応じて報知内容を可変で決定する手段としたことを特
   徴とするレーンキープシステム
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７記載のレーンキ
   ープシステムにおいて、 前記転舵報知手段を、前記転舵判定手段において転舵中
   であると判定されている間、操舵角と操舵角速度に応じ
   て報知内容を可変で決定する手段としたことを特徴とす
   るレーンキープシステム。