JP2004206275A

JP2004206275A - 自動運転制御システム

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Publication number: JP2004206275A
Application number: JP2002372582A
Authority: JP
Inventors: Shuya Miwa; 修也三輪
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】レーンマークが適切に認識されない地点においても、車両の自動運転制御を実行できるようにすること。
【解決手段】自動運転制御システムにおける制御部は、白線追従制御の実行中に、白線認識部により認識された自車左右方向の白線位置の分散εを算出する（Ｓ２４０）。ここで、分散εが規定値ε０より大きいと、先行車の追従が可能か否か判断し（Ｓ３１０）、先行車の追従が可能である場合には、白線追従制御に代替して先行車追従制御を実行する（Ｓ３３０）。また、先行車の追従が不可能である場合には、自動運転制御を解除する（Ｓ３４０）。その他、ヨーレートセンサから得たヨーレートに基づいて算出した走路の曲率半径Ｒｓ（Ｓ２８０）と、白線の位置データに基づいて算出した曲率半径Ｒ０（Ｓ２３０）との差が大きい場合には、白線追従制御に代替して先行車追従制御を行う。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の自動運転制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、路面にレーンマークとして描かれた白線等を認識して、走路（走行レーン）を特定し、その走路に沿って車両を走行させる走行制御装置が知られている。現状、この種の走行制御装置には、白線等が分岐・合流したりする高速道路などの分岐・合流地点や、白線等が途切れる交差点などにおいて、白線等を正しく認識することができず走路の特定が困難になるといった欠点がある。
【０００３】
このような欠点を補うため、特許文献１記載の発明では、ＧＰＳ受信機から得られる位置情報に基づきナビゲーションユニットが特定した走路の情報を、レーンマークが正しく認識されていない場合に用いて、車両の走行制御を実行するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−８１９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、ＧＰＳ受信機から得られる位置情報の精度が粗いことから、それを補うために、常時、ＣＣＤカメラ等の撮像手段により得られる画像情報に基づいて特定される走路と、ナビゲーションユニットから出力される走路情報とを比較し、自車の位置情報を補正する必要があった。
【０００６】
その結果、上記従来技術では、走行制御装置の処理負荷が高くなり、走行制御装置に求められる演算処理能力が高くなるといった欠点があった。更に言えば、ＧＰＳ受信機から得られる位置情報は、走路を特定するのに充分な精度を要していないため、上記補正を行ったとしても、上記従来技術では、充分、詳細且つ正確に走路を特定することが困難であった。よって、上記従来技術では、白線が正しく認識できない場合に、安定した走行制御を行うことが難しかった。
【０００７】
また、ＧＰＳ受信機は、山間部など衛星電波の受信環境が悪化する地域で正常に動作しないため、上記ＧＰＳ受信機を用いた従来技術では、ナビゲーションユニットから出力される走路情報を用いても、車両の走行制御が行えない可能性があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、レーンマークを正しく認識することが困難な地点においても、安定した自動運転制御が行えるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の自動運転制御システムにおいては、レーンマーク認識手段により認識された自車前方のレーンマークにて特定される走路に沿って自車を走行させる第一走行制御手段と、先行車認識手段により認識された先行車に追従するように、自車の走行を制御する第二走行制御手段と、が備えられており、自動運転手段が、第一走行制御手段又は第二走行制御手段を切り替えて動作させ、自車の自動運転制御を行う。
【００１０】
このように構成された請求項１記載の自動運転制御システムによれば、自動運転制御を行うための手段として、レーンマークに従う走路に沿って自車を走行させる第一走行制御手段に加え、先行車に追従するように自車を制御する第二走行制御手段が設けられているため、レーンマークを正しく認識することが困難な地点で、第一走行制御手段を用いて車両を安定走行させることができない場合においても、第二走行制御手段を用いることで、自動運転制御を安定して継続実行することができ、車両を安定走行させることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、ＧＰＳ受信機から得られる位置情報を用いなくて済み、自車の位置を正確に把握する必要がないので、従来と比較してシステムの処理負荷を抑えることができる。
尚、請求項１記載の自動運転制御システムにおける自動運転手段は、利用者が操作可能な操作部からの指令に基づいて、第一及び第二走行制御手段のいずれか一方を選択動作させる構成にされていてもよいが、請求項２記載のように構成されていると一層好ましい。
【００１２】
請求項２記載の自動運転制御システムには、レーンマーク認識手段の認識結果に基づき、第一走行制御手段を用いた自動運転制御の可否を判断するレーンマーク制御可否判断手段、が設けられており、自動運転手段は、レーンマーク制御可否判断手段により第一走行制御手段を用いた自動運転制御が可能であると判断されると、第一走行制御手段を動作させて自車の自動運転制御を行う構成にされている。また、この自動運転手段は、レーンマーク制御可否判断手段により第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断されると、第二走行制御手段を動作させて自車の自動運転制御を行う構成にされている。
【００１３】
このような構成にされた請求項２記載の自動運転制御システムによれば、第一走行制御手段を用いた自動運転制御の実行中に、レーンマーク制御可否判断手段によって第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断されると、自動運転手段が、第一走行制御手段から第二走行制御手段に切り替えて自車の自動運転制御を行うため、車両乗員に手動で、第一走行制御手段から第二走行制御手段への動作切替をさせなくて済み、更には、車両の自動運転制御を安定して継続実行することができる。
【００１４】
尚、第二走行制御手段を用いる場合には先行車が自車前方に存在することが前提となる。しかしながら、本発明（請求項２記載）の自動運転制御システムが一般社会の中で利用される自動車等に適用される場合には、必ずしも先行車が前方に存在するとは限らない。したがって、このような場合には、請求項２記載の自動運転制御システムを、請求項３記載のように構成するのがよい。
【００１５】
請求項３記載の自動運転制御システムには、先行車認識手段の認識結果に基づき、第二走行制御手段を用いた自動運転制御の可否を判断する追従制御可否判断手段、が設けられている。また、自動運転手段は、レーンマーク制御可否判断手段により、第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断され、追従制御可否判断手段により第二走行制御手段を用いた自動運転制御が可能であると判断されると、第二走行制御手段を用いた自車の自動運転制御を行う構成にされている。
【００１６】
その他、この自動運転制御システムでは、レーンマーク制御可否判断手段により第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断され、尚且つ、追従制御可否判断手段により第二走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断されると、解除手段が、自動運転手段の動作を禁止することで、自車の自動運転制御を解除する構成にされている。
【００１７】
このように構成された請求項３記載の自動運転制御システムによれば、先行車が存在しない場合に自動運転制御が解除されるので、必ずしも先行車が前方に存在するとは限らない環境において、柔軟な対応をとることができる。
尚、有人式の自動車等においては、自動運転制御が解除された場合に、車両乗員に車両を手動で運転させることになる。したがって、このような場合には、解除手段が自動運転制御を解除する前後に、自動運転制御が解除される旨を音声や表示等で報知するのが望ましい。
【００１８】
解除手段が自車の自動運転制御を解除する際に、自動運転制御が解除される旨を報知する報知手段、を備える請求項４に記載の自動運転制御システムによれば、その報知により、自動運転制御が解除されることを車両乗員に知らせることができる。従って、この自動運転制御システムによれば、自動運転から手動運転に切り替わる際に、車両の走行が不安定になるのを防止することができ、車両乗員の安全を確保できる。
【００１９】
ところで、上述したレーンマーク制御可否判断手段による自動運転制御の可否判断は、請求項５記載のように行われるのが好ましい。
請求項５記載の自動運転制御システムには、レーンマーク認識手段が認識したレーンマークの位置情報を含む時系列データを、記憶手段に記憶させる記憶制御手段、が設けられており、レーンマーク制御可否判断手段は、記憶手段が記憶する時系列データに基づき、第一走行制御手段を用いた自動運転制御の可否を判断する構成にされている。
【００２０】
請求項５記載の自動運転制御システムによれば、レーンマーク認識手段が認識したレーンマークの位置に関する時間的変化を、第一走行制御手段を用いた自動運転制御の可否判断の材料とすることができるため、レーンマーク制御可否判断手段に適切な可否判断を行わせることができ、適切な時期に第一走行制御手段から第二走行制御手段へ切り替えて自動運転制御を行うことができる。
【００２１】
尚具体的に、請求項５記載の自動運転制御システムにおけるレーンマーク制御可否判断手段は、請求項６記載のように構成されると良い。請求項６記載の自動運転制御システムにおけるレーンマーク制御可否判断手段は、記憶手段が記憶する時系列データに基づき、データ評価手段にて、自車の運動系で表したレーンマークの位置に関し、自車左右方向の時間的なばらつきを評価する構成にされている。
【００２２】
また、このレーンマーク制御可否判断手段は、データ評価手段によって評価された上記ばらつきが所定レベル以上であるか否か判断し、ばらつきが所定レベル以上であると判断すると、第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断する。
【００２３】
自車を基準としたレーンマークの位置について、自車左右方向のばらつきを時間的に評価した場合に、そのばらつきが大きい場合には、自車がレーンマークに沿って安定して走行していない、若しくは、レーンマーク認識手段が走行制御に用いるレーンマークとして相応しくないレーンマークを認識していると推定できる。
【００２４】
したがって、請求項６記載の自動運転制御システムによれば、第一走行制御手段を用いた自動運転制御の可否を適切に判断することができ、適切な時期に、第一走行制御手段から第二走行制御手段へ切り替えて自動運転制御を行うことができるのである。
【００２５】
尚具体的に、上記データ評価手段は、自車の運動系で表したレーンマークの自車左右方向の位置座標を変数とした分散を、過去所定時間における上記位置座標の平均値を用いて算出することで、レーンマークの位置について、自車左右方向の時間的なばらつきを評価する構成にされているのが良い。また、その分散が規定値以上（即ち、上記所定レベル以上）であるか否か判断し、分散が規定値以上であると判断すると、第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断する構成にされていると良い。
【００２６】
その他、車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、車両速度を検出する車速検出手段と、が設けられた車両内に、請求項２〜請求項６記載の自動運転制御システムを構築する場合には、レーンマーク制御可否判断手段を、請求項７記載のように構成するのが良い。
【００２７】
請求項７記載の自動運転制御システムにおけるレーンマーク制御可否判断手段は、レーンマーク認識手段が認識したレーンマークの位置情報に基づき、自車が走行している走路の曲率を推定する第一曲率推定手段と、自車に設けられたヨーレート検出手段から得た自車のヨーレートと、自車に設けられた車速検出手段から得た自車の走行速度とに基づき、自車が走行している走路の曲率を推定する第二曲率推定手段と、を備えた構成にされている。
【００２８】
このレーンマーク制御可否判断手段は、第一曲率推定手段により推定された走路の曲率と、第二曲率推定手段により推定された走路の曲率と、の間に一定度以上の差が存在しているか否か判断し、差が存在していると判断すると、第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断する。
【００２９】
このように構成された請求項７記載の自動運転制御システムによれば、レーンマーク認識手段が正しくレーンマークを認識し、第一走行制御手段がレーンマークにより特定される走路に沿って車両を正しく走行させているか否かを、第二曲率推定手段がヨーレート及び走行速度に基づき推定した走路の曲率に基づいて、判断することができる。
【００３０】
したがって、請求項７記載の自動運転制御システムによれば、第一走行制御手段による自動運転制御が適切に行えるか否かを正確に把握することができる。結果、請求項７記載の自動運転制御システムによれば、第一走行制御手段による車両の走行制御が不安定になる前後において、適切に第一走行制御手段から第二走行制御手段へ切り替えて、自動運転制御を継続実行することができる。
【００３１】
尚、請求項７記載のレーンマーク制御可否判断手段の構成は、請求項６記載の自動運転制御システムに適用されてもよい。この場合には、上記ばらつきが所定レベル以上である場合、若しくは、第一曲率推定手段により推定された走路の曲率と、第二曲率推定手段により推定された走路の曲率と、の間に一定度以上の差が存在している場合に、レーンマーク制御可否判断手段が、第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断することになるので、第一走行制御手段から第二走行制御手段へ切り替えが一層適切に行える。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例について図面とともに説明する。尚、図１は、本発明が適用された自動運転制御システム１の構成を表すブロック図である。
本実施例の自動運転制御システム１は、自動車等の車両内に構築されており（以下、この車両を「自車」と表現する。）、レーザレーダ１１及び先行車認識部１３と、ＣＣＤカメラ１５及び白線認識部１７と、を備えている。
【００３３】
レーザレーダ１１は、周知のように、レーザ光を発射する送信部（図示せず）、及び、送信部から発射されたレーザ光の反射光を受信する受信部（図示せず）などを備えている。先行車認識部１３は、送信部から発射されるレーザ光と、受信部にて受信された反射光とに基づいて、レーザ光を反射した自車前方の物体を検出し、その物体の中から追従可能な先行車を認識し、その認識結果として、認識した先行車の位置データを出力する。尚、先行車認識部１３は周知の構成であるのでこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００３４】
一方、ＣＣＤカメラ１５は、自車前方の路面を撮影する撮像手段として機能し、白線認識部１７は、ＣＣＤカメラ１５から入力される路面の画像情報に基づいて、周知の技法で、自車前方の路面左右に描かれている白線を認識し、自車を基準とした運動系で表される白線の位置データを出力する。尚、図２は、白線認識部１７による白線の認識地点Ｐ０〜Ｐ９を表す説明図である。
【００３５】
本実施例における白線認識部１７は、自車のＣＣＤカメラ１５の設置位置を原点Ｏとし、自車前方の距離Ｄが１０ｍ，２０ｍ，３０ｍ，４０ｍ，５０ｍの地点Ｐ０〜Ｐ９における左右白線ＬＬ，ＬＲの位置を、自車前方に延びる軸線Φに沿った原点Ｏからの距離Ｄと、軸線Φに対して垂直方向（即ち、自車左右方向）の距離Ｘと、により表し、それら１０地点Ｐ０〜Ｐ９の各位置情報を含む位置データを、白線の認識結果として、単位時間毎に出力する。
【００３６】
その他、本実施例の自動運転制御システム１には、ＣＰＵ２１や、後述する処理をＣＰＵ２１に実行させるためのプログラムを記憶するメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）２３を内蔵する制御部２０、が設けられている。
制御部２０は、当該自動運転制御システム１を統括制御する構成にされており、先行車認識部１３又は白線認識部１７から入力される上記位置データや、当該自動運転制御システム１に設けられた自車のヨーレートを検出するヨーレートセンサ３１、自車の走行速度を検出する車速センサ３３から得られるデータに基づいて、操舵アクチュエータ３５を制御し、車両の自動運転制御を行う。尚、操舵アクチュエータ３５は、主に、ステアリングを駆動するため直流モータと、モータの駆動装置と、を備えるものである。
【００３７】
具体的に、制御部２０は、常時繰り返し図３に示す自動運転処理を実行する構成にされている。尚、図３は、制御部２０が、ＣＰＵ２１にて実行する自動運転処理を表すフローチャートである。
この自動運転処理を実行すると、制御部２０は、車両乗員が操作可能な自動運転切替スイッチ３７の状態を検出して、自動運転切替スイッチ３７がＯＮになっているか否か判断する（Ｓ１１０）。そしてＯＮになっていると判断すると（Ｓ１１０でＹｅｓ）、自動運転制御の対象が白線であるか否か判断する（Ｓ１２０）。尚、自動運転制御の対象は、後述する可否判断処理にて設定される（図４参照）。
【００３８】
そして、対象が白線であると判断すると（Ｓ１２０でＹｅｓ）、制御部２０は、続くＳ１３０にて、白線追従制御処理を実行し、車両の自動運転制御を行う。この白線追従制御処理（Ｓ１３０）において、制御部２０は、白線認識部１７により認識された左右白線にて特定される走路に沿って、自車が走行するように目標ヨーレートを算出する。また、ヨーレートセンサ３１から得られる現在のヨーレートと上記目標ヨーレートとに基づいて、目標操舵トルクを算出し、その算出結果に従って操舵アクチュエータ３５に制御信号を入力し、自車の走行制御を行う。尚、このような白線により特定される走路に沿って車両が走行するように車両の走行制御を行う方法は周知であるので、ここでは、その制御方法について、これ以上の詳細な説明を省略することにする。
【００３９】
Ｓ１３０での処理が終了すると、制御部２０は、再び処理をＳ１１０に移して、自動運転切替スイッチ３７がＯＮになっているか否か判断する（Ｓ１１０）。そして、自動運転切替スイッチ３７がＯＦＦになっていると判断すると（Ｓ１１０でＮｏ）、手動運転モードに移行する旨の信号を車内ＬＡＮ等を通じて車内の他装置に通知した後、当該自動運転処理を終了する。
【００４０】
一方、制御部２０は、Ｓ１１０で自動運転切替スイッチ３７がＯＮであると判断し、Ｓ１２０で自動運転制御の対象が白線ではないと判断すると（Ｓ１２０でＮｏ）、続くＳ１４０にて、自動運転制御の対象が先行車であるか否か判断する。そして対象が先行車であると判断すると（Ｓ１４０でＹｅｓ）、先行車追従制御処理を実行することで（Ｓ１５０）、自車の自動運転制御を行う。
【００４１】
この先行車追従制御処理において、制御部２０は、先行車認識部１３から得られる先行車の位置データに基づき、先行車認識部１３が認識する先行車に対し自車が追従するように、目標ヨーレートを算出する。また、ヨーレートセンサ３１から得られる現在のヨーレートと上記目標ヨーレートとに基づき、目標操舵トルクを算出し、その算出結果にしたがって操舵アクチュエータ３５に制御信号を入力して、自車の走行制御を行う。その他、制御部２０は、先行車との車間距離が一定以上に保たれるように自車の走行制御を行う。尚、本実施例では、周知の技法を用いて先行車追従制御を行うため、先行車追従制御処理に関して、これ以上の詳細な説明を省略することにする。
【００４２】
Ｓ１５０での処理が終了すると、制御部２０は、再び処理をＳ１１０に移し、自動運転切替スイッチ３７がＯＮになっていれば（Ｓ１１０でＹｅｓ）、Ｓ１２０に処理を移す。そして、Ｓ１２０にて自動運転制御の対象が白線ではないと判断し、Ｓ１４０にて上記対象が先行車ではないと判断すると（Ｓ１４０でＮｏ）、制御部２０は、処理をＳ１６０に移して、自動運転制御の解除を車両乗員に報知するためのメッセージを、文字や記号等を用いてユーザインタフェース部３９が備える表示手段（液晶ディスプレイ等）に表示し、自動運転制御が解除される旨を車両乗員に報知する。
【００４３】
その後、制御部２０は、処理をＳ１１５に移し、自動運転切替スイッチ３７をＯＦＦに切り替えるなどして、手動運転モードへ移行する。尚、手動運転モードに移行されると、操舵アクチュエータ３５は、運転者のハンドル操作情報に基づき動作する。このような手動運転モードへの切り替えが終了すると、制御部２０は、当該自動運転処理を終了する。
【００４４】
以上、自動運転処理について説明したが、この処理以外に、制御部２０は、上記自動運転切替スイッチ３７がＯＦＦからＯＮに切り替わると、ＣＰＵ２１にて図４に示す可否判断処理を実行する。尚、図４は、制御部２０が、ＣＰＵ２１にて実行する可否判断処理を表すフローチャートである。
【００４５】
制御部２０は、この可否判断処理を実行すると、まずＳ２０５にて自動運転制御の対象を白線に設定すると共に、Ｓ２１０にて、白線認識部１７から上記白線の位置データを取得し、それをメモリ２３に一時記憶させる（Ｓ２２０）。尚、自動運転制御の対象を設定する動作は、自動運転制御の対象を、上記自動運転処理タスクに通知する動作にて実現される。また、Ｓ２２０では、所定期間（例えば数秒間）分の位置データが、時系列データとして、メモリ２３に記憶されるように、制御部２０は、白線認識部１７から取得した位置データをメモリ２３に追加書込みして一時記憶させる。
【００４６】
その後、制御部２０は、今回白線認識部１７から取得した上記位置データに含まれる自車前方１０ｍ、２０ｍ、及び３０ｍの地点における左右の白線の位置情報（図２における地点Ｐ０〜Ｐ５における白線の位置情報）に基づいて、現在、自車が走行中の走路の曲率半径Ｒ０を推定する（Ｓ２３０）。尚、曲率半径Ｒ０は、上記１０ｍ、２０ｍ、３０ｍの地点における左右の白線の位置データに基づき、上記１０ｍ、２０ｍ、３０ｍの地点における左右白線の中心地点Ｐｃ（図２参照）の位置座標Ｘｃを夫々算出し、その位置座標Ｘｃを、最小二乗法を用いて、関数ｆ（例えば、円を表す関数ｆ＝｛（Ｘｃ−ａ）²＋（Ｄ−ｂ）²｝^1/2）で、フィッテングすることで求めることが可能である。
【００４７】
この曲率半径Ｒ０の算出が完了すると、制御部２０は、続くＳ２４０にて、メモリ２３が記憶する位置データが備える現在から過去数秒間（例えば、４秒間）の白線の位置情報を用い、左右白線の中心地点Ｐｃの位置Ｘｃの分散εを次式に従って算出することで、白線認識部１７が認識した白線の位置Ｘについて、自車左右方向の時間的なばらつきを評価する。
【００４８】
ε＝＜Ｘｃ＞−Ｘｃ０ …式（１）
但し、ここでいうパラメータＸｃ０は、現時点における左右白線の中心地点Ｐｃの位置座標Ｘｃであり、＜Ｘｃ＞は、現在から過去数秒間の中心地点Ｐｃの位置座標Ｘｃの平均値である。また、ここでは、一つの地点Ｐｃの位置Ｘｃを用いて分散εを算出すればよい。
【００４９】
その後、制御部２０は、分散εの絶対値が、予め定められた規定値ε０より大きいか否か判断し（Ｓ２５０）、分散εの絶対値が規定値ε０以下（即ち、ε≦ε０）であると判断すると（Ｓ２５０でＮｏ）、続くＳ２６０にて、現在のヨーレートωに関するデータをヨーレートセンサ３１から取得すると共に、Ｓ２７０にて、車速センサ３３から現在の車両速度Ｖに関するデータを取得する。この後、制御部２０は、取得した上記データを用いて、次式に従い自車が現在走行中の走路の曲率半径Ｒｓを推定する（Ｓ２８０）。
【００５０】
Ｒｓ＝Ｖ／ω …式（２）
この曲率半径Ｒｓの算出後、制御部２０は、処理をＳ２９０に移し、曲率半径Ｒ０と曲率半径Ｒｓとの差が一定度に収まっているか否かを、まず曲率半径Ｒｓが次式を満足するかで否か判断する。尚、下記ｋ１は、予め定められた定数である。
【００５１】
ｋ１・Ｒ０＜｜Ｒｓ｜ …式（３）
ここで、上式を満足していると判断すると（Ｓ２９０でＹｅｓ）、制御部２０は、続くＳ２９５にて、曲率半径Ｒｓが次式を満足するか否か判断する。尚、下記ｋ２は、ｋ２＞ｋ１を満足する定数である。
【００５２】
｜Ｒｓ｜＜ｋ２・Ｒ０ …式（４）
そして、上式を満足していると判断すると（Ｓ２９５でＹｅｓ）、制御部２０は、曲率半径Ｒ０と曲率半径Ｒｓとの差が一定度に収まっており、白線追従制御処理による自動運転制御が可能であるとして、処理をＳ２１０に戻し、上述の処理Ｓ２１０〜Ｓ２５０を再度実行する。尚、Ｓ２９５でＹｅｓと判断された場合には、Ｓ２０５によって設定された制御対象が変更されないので、自動運転処理では、Ｓ１２０でＹｅｓと判断されて、白線追従制御処理が繰り返し実行される。
【００５３】
一方、制御部２０は、Ｓ２５０において、分散εが規定値ε０より大きいと判断すると（Ｓ２５０でＹｅｓ）、白線認識部１７により認識される白線位置Ｘのばらつきが大きく白線追従制御処理による自動運転制御が不可能であるとして、Ｓ３００に処理を移し、先行車認識部１３から先行車の位置データの取得を試みる。
【００５４】
そして、先行車の位置データが取得できると、制御部２０は、先行車追従制御処理による自動運転制御が可能であると判断して（Ｓ３１０でＹｅｓ）、取得した位置データをメモリ２３に記憶する（Ｓ３２０）と共に、自動運転制御の対象を先行車に設定することで、その対象を白線から先行車に切り替える（Ｓ３３０）。その後、制御部２０は、当該可否判断処理を終了する。尚、このようにして、自動運転制御の対象が白線から先行車に切り替えられると、自動運転処理では、Ｓ１２０でＮｏと判断され、Ｓ１４０でＹｅｓと判断されて、白線追従制御処理に代替し先行車追従制御処理が実行される。
【００５５】
一方、制御部２０は、Ｓ３００にて、位置データの取得に失敗すると、先行車追従制御処理による自動運転制御が不可能であると判断して（Ｓ３１０でＮｏ）、自動運転制御の対象を「なし」に設定する（Ｓ３４０）ことで、白線追従制御処理及び先行車追従制御処理の動作を禁止し、その後に当該可否判断処理を終了する。このように制御対象が「なし」に設定されると、上記自動運転処理では、Ｓ１２０及びＳ１４０にてＮｏと判断されて、白線追従制御処理及び先行車追従制御処理が実行されなくなり、代わりに、Ｓ１６０の処理が実行される。
【００５６】
尚、Ｓ３００以降の処理は、制御部２０が、Ｓ２９０及びＳ２９５で、曲率半径Ｒ０と曲率半径Ｒｓとの差が一定度以上であると判断し（Ｓ２９０でＮｏ、若しくはＳ２９５でＮｏ）、白線追従制御処理による自動運転制御が不可能であるとされた場合にも実行される。
【００５７】
以上、本実施例の自動運転制御システム１について説明したが、この自動運転制御システム１によれば、可否判断処理による判断結果に基づき、制御部２０が、白線追従制御処理から先行車制御処理に切り替えて、自動運転制御を継続実行するので、安定した車両の自動運転制御が可能である。
【００５８】
例えば、高速道路などに存在する道路の分岐地点などにおいては、図５（ａ）に示すように、本来一本であるべき道路左端の白線が二本に分離するが、このような地点においては、白線認識部１７が、白線Ｌ１及び白線Ｌ２のいずれを認識して、位置データを出力するか判らない。そのため、このような状況下で白線に基づく自動運転制御が行われると、車両の安定走行が難しくなる。
【００５９】
本実施例においては、白線認識部１７が、白線Ｌ１及び白線Ｌ２を無秩序に選択して認識している場合には、認識される白線位置Ｘにばらつきが生じ、その分散εが大きくなることに着目して、制御部２０に、自車前方における左右方向の白線位置Ｘに関する分散εを算出させるようにした。
【００６０】
また、本実施例においては、分散εが規定値ε０より大きい場合には、白線追従制御処理による自動運転制御が不可能であるとして、白線に基づく自動運転制御を止め、先行車追従制御処理を実行するように制御部２０を構成した。このため、本実施例の自動運転制御システム１によれば、白線認識が正しく行えない場合においても、安定した自動運転制御を継続して実行できるのである。
【００６１】
尚、このような判断による処理の切替は、図５（ｂ）に示すように路面において、ゼブラ状に白線が描かれている場合にも有効である。ゼブラ状に描かれた白線Ｌ３は、分岐・合流地点や、車幅が減少する地点で存在するが、本実施例の自動運転制御システム１によれば、このような地点において、自動運転制御が不安定になるのを抑制することができる。また、本実施例によれば、車両乗員に手動で、白線追従制御処理から先行車追従制御処理への切替をさせなくて済むので、便利である。
【００６２】
その他、本実施例では、白線の認識が正しく行えず、更には、先行車も存在しない場合に自動運転制御を解除するようにしたが、その解除時に、自動運転制御が解除される旨をユーザインタフェース部３９が備える表示手段に表示するようにしたので、自動運転から手動運転に切り替わる際に、車両の走行が不安定になるのを防止することができ、車両乗員の安全を確保することができる。
【００６３】
また、本実施例では、制御部２０が、ヨーレートセンサ３１から得られる車両のヨーレートと、車速センサ３３から得られる車両速度とに基づいて、自車が走行中の走路の曲率半径Ｒｓを算出すると共に、メモリ２３に記憶された白線位置に関する時系列データとしての白線の位置データ群に基づき、自車前方の路面に描かれた白線の曲率半径Ｒ０を算出し、それらの差が大きい場合、白線追従制御処理による自動運転制御が不可能であるとして、白線追従制御処理から先行車追従制御処理に切り替えるように構成されている。
【００６４】
つまり、本実施例の自動運転制御システム１によれば、分散εによる白線追従制御処理の可否判断だけでなく、曲率半径Ｒｓ及びＲ０の比較による白線追従制御処理の可否判断を行うので、白線追従制御処理による車両の走行制御が不安定になる前後において、確実且つ適切に、白線追従制御処理から先行車追従制御処理へ切り替えて、自動運転制御を継続することができる。
【００６５】
また、本実施例においては、白線追従制御が行われる際に、分散ε及び曲率半径Ｒ０及びＲｓの演算を行うが、これらは、上述した従来技術の位置補正と比較して簡単である。したがって、本実施例によれば、上記従来技術と比較して、システムの処理負荷を抑制することができる。
【００６６】
尚、本発明のレーンマーク認識手段は、本実施例において、自車前方の路面に描かれたレーンマークとしての白線を認識する白線認識部１７に相当し、本発明の先行車認識手段は、本実施例における先行車認識部１３に相当する。また、本発明の第一走行制御手段は、制御部２０が実行する白線追従制御処理（Ｓ１３０）にて実現されており、第二走行制御手段は、制御部２０が実行する先行車追従制御処理（Ｓ１５０）にて実現されている。その他、自動運転手段は、制御部２０が実行する自動運転処理にて実現されている。
【００６７】
また、本発明のレーンマーク制御可否判断手段は、制御部２０が実行する可否判断処理のＳ２３０〜Ｓ２９５にて実現されており、本発明の追従制御可否判断手段は、制御部２０が実行する可否判断処理のＳ３００〜Ｓ３１０にて実現されている。
【００６８】
その他、本発明の解除手段は、制御部２０が可否判断手段のＳ３４０にて、制御対象を「なし」に設定することで、自動運転制御タスクが、白線追従制御処理（Ｓ１３０）及び先行車追従制御処理（Ｓ１５０）を実行しないようにする動作にて実現されている。また報知手段は、制御部２０が自動運転処理にて実行するＳ１６０にて実現されている。
【００６９】
その他、記憶制御手段は、制御部２０が可否判断処理のＳ２２０にて記憶手段としてのメモリ２３に白線の位置データを記憶させる動作にて実現されている。また、データ評価手段は、制御部２０が実行する可否判断処理のＳ２４０にて実現されている。また、第一曲率推定手段は、制御部２０が実行する可否判断処理のＳ２３０にて実現され、第二曲率推定手段は、制御部２０が実行する可否判断処理のＳ２６０〜Ｓ２８０にて実現されている。
【００７０】
また、本発明の自動運転制御システムは、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
上記実施例では、優先的に白線追従制御処理を実行して自動運転制御を行い、白線の認識が正しく行えない場合に、白線追従制御処理から先行車追従制御処理に切り替える自動運転制御システム１について説明したが、切り替え方法はこれに限定されるものではない。例えば、先行車追従制御処理による自動運転制御が行われている場合に、その先行車追従制御処理による自動運転制御が不可能になると、先行車追従制御処理から白線追従制御処理に切り替えて、自動運転制御を行うように制御部２０を構成しても構わない。
【００７１】
その他、上記実施例では、ユーザインタフェース部３９が備える表示手段を用いて、自動運転制御の解除を報知するようにしたが、ユーザインタフェース部３９に音声出力手段を設け、音声にて自動運転制御の解除を報知するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の自動運転制御システム１の構成を表す説明図である。
【図２】白線認識部１７が認識する白線位置に関する説明図である。
【図３】制御部２０が実行する自動運転処理を表すフローチャートである。
【図４】制御部２０が実行する可否判断処理を表すフローチャートである。
【図５】白線が適切に認識されない地点に関する説明図である。
【符号の説明】
１…自動運転制御システム、１１…レーザレーダ、１３…先行車認識部、１５…ＣＣＤカメラ、１７…白線認識部、２０…制御部、２１…ＣＰＵ、２３…メモリ、３１…ヨーレートセンサ、３３…車速センサ、３５…操舵アクチュエータ、３７…自動運転切替スイッチ、３９…ユーザインタフェース部

Claims

車両の自動運転制御を行う自動運転制御システムであって、
自車前方の路面に描かれたレーンマークを認識するレーンマーク認識手段と、該レーンマーク認識手段により認識されたレーンマークにより特定される走路に沿って自車を走行させる第一走行制御手段と、
自車前方の物体を検出して、追従可能な先行車を認識する先行車認識手段と、該先行車認識手段により認識された先行車に追従するように、自車の走行を制御する第二走行制御手段と、
前記第一走行制御手段又は前記第二走行制御手段を切り替えて動作させることで、自車の自動運転制御を行う自動運転手段と、
を備えることを特徴とする自動運転制御システム。
前記レーンマーク認識手段の認識結果に基づき、前記第一走行制御手段を用いた自動運転制御の可否を判断するレーンマーク制御可否判断手段、を備え、
前記自動運転手段は、前記レーンマーク制御可否判断手段により前記第一走行制御手段を用いた自動運転制御が可能であると判断されると、前記第一走行制御手段を動作させて自車の自動運転制御を行い、前記レーンマーク制御可否判断手段により前記第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断されると、前記第二走行制御手段を動作させて自車の自動運転制御を行う構成にされていることを特徴とする請求項１に記載の自動運転制御システム。
前記先行車認識手段の認識結果に基づき、前記第二走行制御手段を用いた自動運転制御の可否を判断する追従制御可否判断手段と、
前記レーンマーク制御可否判断手段により前記第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断され、尚且つ、前記追従制御可否判断手段により前記第二走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断されると、前記自動運転手段の動作を禁止することで、自車の自動運転制御を解除する解除手段と、
を備え、
前記自動運転手段は、前記レーンマーク制御可否判断手段により前記第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断される一方で、前記追従制御可否判断手段により前記第二走行制御手段を用いた自動運転制御が可能であると判断されると、前記第二走行制御手段を用いた自車の自動運転制御を行う構成にされていることを特徴とする請求項２に記載の自動運転制御システム。
前記解除手段が自動運転制御を解除する際に、自動運転制御が解除される旨を報知する報知手段、を備えることを特徴とする請求項３に記載の自動運転制御システム。
前記レーンマーク認識手段が認識したレーンマークの位置に関する時系列データを記憶手段に記憶させる記憶制御手段、を備え、
前記レーンマーク制御可否判断手段は、前記記憶手段が記憶する前記時系列データに基づき、前記第一走行制御手段を用いた自動運転制御の可否を判断する構成にされていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の自動運転制御システム。
前記レーンマーク制御可否判断手段は、
前記記憶手段が記憶する前記時系列データに基づき、自車の運動系で表した前記レーンマークの位置について、自車左右方向の時間的なばらつきを評価するデータ評価手段、
を備えており、前記データ評価手段によって評価された前記ばらつきが所定レベル以上である場合に、前記第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断する構成にされていることを特徴とする請求項５に記載の自動運転制御システム。
前記レーンマーク制御可否判断手段は、
前記レーンマーク認識手段が認識したレーンマークの位置情報に基づき、自車が走行している走路の曲率を推定する第一曲率推定手段と、
自車に設けられたヨーレート検出手段から得た自車のヨーレートと、自車に設けられた車速検出手段から得た自車の走行速度と、に基づき、自車が走行している走路の曲率を推定する第二曲率推定手段と、
を備えており、前記第一曲率推定手段により推定された前記走路の曲率と、前記第二曲率推定手段により推定された前記走路の曲率と、の間に一定度以上の差が存在している場合に、前記第一走行制御手段を用いた自動運転制御が不可能であると判断する構成にされていることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載の自動運転制御システム。