JP2005138762A

JP2005138762A - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP2005138762A
Application number: JP2003378909A
Authority: JP
Inventors: Koji Yajima; 浩司矢嶋
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: JP4176616B2

Abstract

【課題】先行車の意思を正確に把握し、たとえ、交差点や分岐路において先行車と自車両とが異なる方向に進む場合であっても、また、先行車にふらつき等が生じても、自然で安定した走行を行う。
【解決手段】ナビゲーション装置により目標進行路が設定され、自動走行制御における追従制御が作動され、ナビゲーション装置により前方に分岐部が検出されている場合、先行車の分岐意思を判定するため、分岐部の近傍に第１の判定領域とこの第１の判定領域の手前に第２の判定領域を設定する。そして、これら第１，第２の判定領域における先行車の基準白線からの横変位状態で先行車の分岐方向を判定し、先行車と自車両の進行方向が一致する場合は追従制御を継続し、一致しない場合は追従制御をキャンセルする。
【選択図】図２

Description

本発明は、前方の道路形状や先行車情報に基づき定速走行制御や先行車に対する追従制御等の自動走行制御を行う車両の走行制御装置に関する。

近年、車両においては、ドライバの運転負荷の軽減や安全性の向上を目的として、定速走行や先行車に対する追従制御が可能な走行制御装置が開発、実用化され始めている。例えば、特開平１０−４４８２６号公報では、先行車との車間距離を検出し、追従走行中に先行車との車間距離が所定値以上開いたら定速走行に移行する走行制御装置が開示されている。

ところで、上述のような追従制御を行う技術には、自動加減速機能に加え、自動操舵も可能なものがある。このような自動操舵も可能な走行制御装置において、先行車に対する追従制御を行う場合、例えば、先行車が分岐路で分岐方向に向かい高速道路を降りようとした際に、自車両は高速道路を降りたくないのに追従制御を継続してしまう為、ドライバに負担をかけてしまうという問題があった。

そこで、特開２０００−２０８９６号公報では、先行車の挙動が自車両の走行経路に対し予定されたものか否か、また、適正な挙動か否かを評価することにより、自車両の不適正な挙動変化を低減する技術が開示されている。具体的には、交差点や分岐路等の分岐部において、自車両の進行方向（予め出発時に決定されている目的地までの経路情報に基づく方向）が直進方向である場合に、先行車が左方向へ横ずれしていったり、右方向へ横ずれしていった場合には、先行車は左折又は右折して自車両とは別方向に進むと推測して、走行制御するようになっている。
特開平１０−４４８２６号公報特開２０００−２０８９６号公報

上述の特許文献２の技術では、先行車が交差点や分岐路等の分岐部に進入した時点において先行車の横ずれを検出して走行制御するようになっている。このように追従制御において、先行車が分岐部に入って始めて判断すると、自車両も分岐部に入る寸前での状態の判断となり、先行車が自車両と異なる方向に進む場合には、判断後の制御が急激に行われて走行制御が不自然で不安定となる可能性がある。

また、上述の特許文献２では、先行車が分岐部でふらつき、横ずれを発生させた場合においても、その時点で横ずれを検出して追従制御を解除することになる。このように追従制御が解除されると、自車両は通常の定速走行に移行するため、設定車速まで加速することになり、その後、仮に、先行車が自車両と同じ方向に進んだ場合には先行車との車間距離が急に短くなって好ましくない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車の意思を正確に把握し、たとえ、交差点や分岐路において先行車と自車両とが異なる方向に進む場合であっても、また、先行車にふらつき等が生じても、自然で安定した走行を行うことができる車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、先行車を認識して先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、少なくとも予め取得した地図情報と現在の自車両の位置とに基づき目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、前方の道路形状を認識し前方に分岐部が存在するか否かを判定する分岐部判定手段と、上記先行車情報と上記目標進行路と上記分岐部情報に応じて走行制御する走行制御手段とを備えた車両の走行制御装置において、上記走行制御手段は、前方に分岐部が存在する場合には、この分岐部近傍に第１の判定領域を設定すると共に、該第１の判定領域の手前に第２の判定領域を設定し、これら第１の判定領域と第２の判定領域内における先行車の走行状態から先行車の分岐を判定して走行制御することを特徴としている。

本発明による車両の走行制御装置は、先行車の意思を正確に把握し、たとえ、交差点や分岐路において先行車と自車両とが異なる方向に進む場合であっても、特には高速道路等の走行において、先行車が本線から分岐するのか否かを正確に判断することができ、また、先行車にふらつき等が生じても、自然で安定した走行を行うことが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図４は本発明の実施の形態を示し、図１は車両の走行制御装置の全体を示す概略説明図、図２は自動走行制御プログラムのフローチャート、図３は図２から続くフローチャート、図４は第１、第２の判定領域の説明図である。

図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）で、この車両１には、走行制御装置の一例としての車間距離自動維持運転システム（ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）システム）２が搭載されている。このＡＣＣシステム２には、走行制御手段としての制御装置３に、ステレオカメラ４で撮像した画像を基に前方の道路環境を認識して道路の白線情報や先行車情報を入力する環境認識部５と、自車両１の現在位置の検出や目的地までの経路を誘導する公知のナビゲーション装置６が接続され構成されている。また、制御装置３には、車速センサ７、及び、ハンドル角センサ８等のセンサ類が接続され、更に、ＡＣＣシステム２による自動走行制御のＯＮ−ＯＦＦ、及び、定速走行における車速（目標車速）の設定を行うスイッチ９が接続されている。

そして、制御装置３は、これらの入力信号を基に、後述する自動走行制御プログラムに従って、定速走行制御のときは運転者が設定した目標車速を保持した状態で走行し、先行車が存在して追従制御を実行するときには目標車速を先行車の車速に設定し、先行車に対して一定車間距離を保持した状態で走行する。上述の自動走行制御を実行するアクチュエータとして、具体的には、電動スロットル弁制御装置１１、ブレーキ制御装置１２、及び、電動パワーステアリング制御装置１３が接続されている。そして、ドライバがスイッチ９をＯＮし、目標車速が設定されると、前方に先行車の存在しない定速走行制御状態では、設定された目標車速を維持するように、電動スロットル弁制御装置１１に信号を出力してスロットル弁１４を駆動させ、加速、或いは、減速を実行させ、所定以上の大きな減速を行わせる際には、ブレーキ制御装置１２に信号を出力して自動ブレーキを作動させる。また、前方に先行車が存在する場合には追従制御に移行して、先行車との車間距離を予め設定する距離に保ち（この車間距離は車速により可変する；例えば、車速が大きい程、長い車間距離）、電動スロットル弁制御装置１１に信号を出力してスロットル弁１４を駆動させ、加速、或いは、減速を実行させ、所定以上の大きな減速を行わせる際には、ブレーキ制御装置１２に信号を出力して自動ブレーキを作動させる。また、この追従制御における、横方向の移動は、電動パワーステアリング制御装置１３に信号を出力して自動操舵により追従制御する。

また、制御装置３は、ナビゲーション装置６からの地図情報、自車両１の現在位置、現在位置から目的地までの経路（目標進行路）を、例えばダッシュボード上に設けられた液晶ディスプレイ１５に表示する。更に、制御装置３は、ナビゲーション装置６による誘導音声や、ＡＣＣシステム２の作動状態（キャンセル時）を報知手段としてのスピーカ１６から発生してドライバに報知する。

すなわち、ステレオカメラ４及び環境認識部５は、先行車情報検出手段として設けられるものである。ステレオカメラ４は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラで構成され、これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、環境認識部５に入力する。

環境認識部５における、ステレオカメラ４からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ４のＣＣＤカメラで撮像した自車両の進入方向の環境の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成する。そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。こうして抽出された白線データ、側壁データ、立体物データは、それぞれのデータ毎に異なったナンバーが割り当てられる。また、立体物データに関しては、自車両１からの距離の相対的な変化量と自車両１の車速の関係から、自車両１に向かって移動する逆方向移動物と、停止している停止物と、自車両と略同方向に移動する順方向移動物の３種類に分類される。この順方向移動物の中から、自車両１の予想進行路（現在の自車両１の位置を基準に前方に所定に設定する領域）上に存在し、最も自車両１に近い車両が先行車として認識される。そして、この先行車について、自車両１から先行車まで距離、相対速度、道路上の位置（基準とする白線（本実施の形態では、通常は右側の白線で、先行車が分岐していく場合には、分岐していく側とは反対側の白線）からの偏差位置）が先行車情報として制御装置３に出力される。また、先行車の更に先に車両が存在する場合は、この先に存在する車両が先々行車として認識され、先行車情報と同様の情報が制御装置３に出力される。

一方、ナビゲーション装置６は、目標進行路設定手段及び分岐部判定手段として設けられており、具体的には、全世界測位衛星システム（Global Positioning System;ＧＰＳ）によるＧＰＳ衛星からの電波を受信して自己位置を測定するためのＧＰＳ受信機、車両の絶対的な走行方向を検出する地磁気センサ、及び、車輪速センサ（以上、図示せず）が接続されて、車両位置に係わる走行情報が収集されるようになっている。また、ナビゲーション装置６は、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）やＤＶＤ−ＲＯＭ(Disital Versatile Disk Read Only Memory)等に収録された道路情報や地形情報等を含む道路地図情報を読み込む、図示しないドライブ装置を有している。これらＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭには、具体的には、道路地図情報が、互いに縮尺の異なる複数の階層レベルでそれぞれ記憶されており、更に、高速道路、一般国道、地方道というような道路種別情報や交差点・分岐路に関する通行条件等の情報等が記憶されている。道路の地図情報中の道路データは、所定間隔で入力された点データ（ノード）及びこれらの点を連続的に結んで形成される線データ（リンク）からなる。また、ナビゲーション装置６は、乗員により図示しないリモコン装置等により目的地が入力された場合には、入力された目的地に対して自車両１が進むべく最適な案内経路（目標進行路：ノード列で与えられる）を設定する。こうしてナビゲーション装置６からは、地図情報、自車位置（緯度・経度・高度）、方位、地図上の自車位置、目的地までの最適経路（目標進行路）、交差点・分岐路等の分岐部の有無等の情報が制御装置３に出力され、液晶ディスプレイ１５に適宜表示される。

次に、図２及び図３のフローチャートにより、制御装置３により実行される自動走行制御プログラムを詳述する。まず、Ｓ１０１で必要なパラメータを入力し、Ｓ１０２に進んで、自動走行制御がキャンセルされたか否か判定する。これは、具体的には、スイッチ９により自動走行制御がＯＦＦされたか、或いは、ドライバによりブレーキ操作されたか、或いは、ドライバによりハンドル操作されて自動走行制御による進行方向とは全く異なる方向に進められようとしたかで判定する。

Ｓ１０２の判定の結果、スイッチ９により自動走行制御がＯＦＦ、或いは、ドライバによりブレーキ操作され、或いは、ドライバによりハンドル操作されて自動走行制御による進行方向とは全く異なる方向に進められようとして、自動走行制御がキャンセルされた場合は、Ｓ１０３に進み、スピーカ１６より自動走行制御をキャンセルすることを報知してプログラムを抜ける。この報知は、例えば、予め録音しておいた「自動走行制御を解除します」等の音声により行い、他に、ランプ、アラーム表示等と組み合わせて行われるようにしても良い。

また、Ｓ１０２の判定の結果、自動走行制御がキャンセルされていないと判定された場合は、Ｓ１０４に進み、ナビゲーション装置６により目標進行路が設定されているか否か判定される。

Ｓ１０４の判定の結果、ナビゲーション装置６により目標進行路が設定されていない場合は、現状のままプログラムを抜ける。逆に、目標進行路が設定されている場合は、Ｓ１０５に進む。

Ｓ１０５では、自動走行制御における追従制御が作動しているか否か判定され、追従制御が作動していない場合は、現状のままプログラムを抜ける。逆に、追従制御が作動している場合は、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６では、ナビゲーション装置６の地図情報により前方の設定距離範囲以内に交差点・分岐路等の分岐部が検出されているか否か判定され、分岐部が検出されていない場合は、現状のままプログラムを抜ける。逆に、分岐部が検出されている場合は、Ｓ１０７に進む。

Ｓ１０７では、分岐部について第１，第２の判定領域Ｌ1，Ｌ2を設定する。第１の判定領域Ｌ1は、例えば、図４に示すように、ナビゲーション装置６からの地図情報の中で、分岐点Ｐ0を基準として、手前側にＬ11の距離の範囲の領域、後方側にＬ12の距離の範囲の領域を設定するものである。この領域Ｌ11と領域Ｌ12とは、それぞれ異なった距離の領域としても同じ距離の領域としても良く、また、先行車の速度に応じて可変する（例えば、先行車速が高いほど広い領域とする）ようにしても良い。

また、第２の判定領域Ｌ2は、上述の第１の判定領域Ｌ1の手前に設定されるものであり、この領域の距離も先行車の速度に応じて可変する（例えば、先行車速が高いほど広い領域とする）ようにしても良い。

次いで、Ｓ１０８に進み、目標進行路が分岐方向か否か、すなわち、自車両１が分岐していくか否か判定する。この判定の結果、目標進行路が分岐方向ではなく自車両１が分岐しない場合は、Ｓ１０９〜Ｓ１１７へと進み、目標進行路が分岐方向であり自車両１が分岐していく場合は、Ｓ１１８以降へと進む。

ここでは、まず、目標進行路が分岐方向ではなく自車両１が分岐しない場合（Ｓ１０９〜Ｓ１１７に進む場合）について説明する。

Ｓ１０９に進むと、追従中の先行車は第２の判定領域Ｌ2内に存在するか否か判定され、第２の判定領域Ｌ2内に存在する場合はＳ１１０に進んで、追従中の先行車は基準白線（分岐していく側とは反対側の白線）から第２の閾値としての設定値Ｌc2（例えば、道路幅の３／４）以上横方向に移動したか否か判定する。

Ｓ１１０の判定の結果、追従中の先行車が基準白線から設定値Ｌc2以上横方向に移動していない場合は、自車両１と先行車の進む方向が同じであると判断して、そのままプログラムを抜け、現在の追従制御を継続する。逆に、追従中の先行車が基準白線から設定値Ｌc2以上横方向に移動した場合は、先行車は分岐方向に進み、分岐しない自車両１と先行車とは、進む方向が異なると判断して、Ｓ１１１に進み、先行車に対する追従制御をキャンセルする。

そして、更に、Ｓ１１２に進み、スピーカ１６より追従制御をキャンセルすることを報知する。この報知は、例えば、予め録音しておいた「追従制御を一時解除します」等の音声により行い、他に、ランプ、アラーム表示等と組み合わせて行われるようにしても良い。

その後、Ｓ１１３に進み、環境認識部５からの情報で、先々行車が存在するか否か判定し、先々行車が存在する場合には、Ｓ１１４に進み、分岐部通過までは目標進行路に沿った現在の車速での自動走行制御を維持し、分岐部通過後、この先々行車を新たな先行車として追従制御を実行させ、プログラムを抜ける。逆に、先々行車が存在しない場合には、Ｓ１１５に進み、分岐部通過までは目標進行路に沿った現在の車速での自動走行制御を維持し、分岐部通過後、設定された車速（目標車速）による定速走行制御に移行してプログラムを抜ける。すなわち、このＳ１１４とＳ１１５は、分岐部通過までは目標進行路に沿った現在の車速での自動走行制御が維持される。これにより、分岐部を通過するまでの先行車の急な分岐意思の変化（急に自車両１と同じ方向に進行する）に対応するのである。

また、上述のＳ１０９で、追従中の先行車が第２の判定領域Ｌ2内に存在しないと判定された場合は、Ｓ１１６に進み、追従中の先行車は第１の判定領域Ｌ1内に存在するか否か判定される。

Ｓ１１６の判定の結果、追従中の先行車が第１の判定領域Ｌ1内に存在しない場合は、そのままプログラムを抜け、第１の判定領域Ｌ1内に存在する場合は、Ｓ１１７に進んで、現在追従対象としている先行車が分岐部で急に分岐方向を変更することに対応できるようにする。

すなわち、Ｓ１１７では、追従中の先行車は基準白線（分岐していく側とは反対側の白線）から第１の閾値としての設定値Ｌc1（例えば、設定値Ｌc2より大きな値）以上横方向に移動したか否か判定する。そして、追従中の先行車が基準白線から設定値Ｌc1以上横方向に移動していない場合は、自車両１と先行車の進む方向が同じであると判断して、そのままプログラムを抜け、現在の追従制御を継続する。逆に、追従中の先行車が基準白線から設定値Ｌc1以上横方向に移動した場合は、自車両１と先行車の進む方向が異なると判断して、上述のＳ１１１以降へと進む。

一方、前述のＳ１０８の判定で、目標進行路が分岐方向であり自車両１が分岐していく場合は、Ｓ１１８に進み、追従中の先行車は第２の判定領域Ｌ2内に存在するか否か判定され、第２の判定領域Ｌ2内に存在する場合はＳ１１９に進んで、追従中の先行車は基準白線（分岐していく側とは反対側の白線）から第２の閾値としての設定値Ｌc2以上横方向に移動したか否か判定する。

Ｓ１１９の判定の結果、追従中の先行車が基準白線から設定値Ｌc2以上横方向に移動していない場合は、先行車は分岐しない方向に進み、分岐する自車両１と先行車とは、進む方向が異なると判断して、上述したＳ１１１以降に進む。逆に、追従中の先行車が基準白線から設定値Ｌc2以上横方向に移動している場合は、自車両１と先行車の進む方向が同じであると判断して、そのままプログラムを抜け、現在の追従制御を継続する。

また、上述のＳ１１８で、追従中の先行車が第２の判定領域Ｌ2内に存在しないと判定された場合は、Ｓ１２０に進み、追従中の先行車は第１の判定領域Ｌ1内に存在するか否か判定される。

Ｓ１２０の判定の結果、追従中の先行車が第１の判定領域Ｌ1内に存在しない場合は、そのままプログラムを抜け、第１の判定領域Ｌ1内に存在する場合は、Ｓ１２１に進んで、現在追従対象としている先行車が分岐部で急に分岐方向を変更することに対応できるようにする。

すなわち、Ｓ１２１では、追従中の先行車は基準白線（分岐していく側とは反対側の白線）から第１の閾値としての設定値Ｌc1以上横方向に移動したか否か判定する。そして、追従中の先行車が基準白線から設定値Ｌc1以上横方向に移動している場合は、自車両１と先行車の進む方向が同じであると判断して、そのままプログラムを抜け、現在の追従制御を継続する。逆に、追従中の先行車が基準白線から設定値Ｌc1以上横方向に移動していない場合は、自車両１と先行車の進む方向が異なると判断して、上述のＳ１１１以降へと進む。

このように、本発明の実施の形態によれば、先行車が交差点や分岐路等の分岐部に進入した領域（第１の判定領域Ｌ1）のみならず、分岐部に進入する前の領域（第２の判定領域Ｌ2）においても追従対象の先行車の意思を判断するようにし、更には、領域に応じて判断基準を異なるものとしたため、先行車の分岐意思を考慮して、たとえ、交差点や分岐路において先行車と自車両とが異なる方向に進む場合であっても、また、先行車にふらつき等が生じても、自然で安定した走行を行うことが可能となる。

また、第１の判定領域Ｌ1での先行車の突然の分岐意思の変化も考慮しながら制御され、分岐部を通過するまでは、現在の車速で目標進行路に沿って自動走行制御されるため、先行車と自車両１とが分岐方向が異なると判定されて、その後、先行車が分岐意思を変更して自車両１の前に侵入したとしても、自車両１と先行車との車間距離が急に縮まることがない。

車両の走行制御装置の全体を示す概略説明図自動走行制御プログラムのフローチャート図２から続くフローチャート第１、第２の判定領域の説明図

符号の説明

１自車両
２ＡＣＣシステム
３制御装置（走行制御手段）
４ステレオカメラ（先行車情報検出手段）
５環境認識部（先行車情報検出手段）
６ナビゲーション装置（目標進行路設定手段、分岐部判定手段）
１１電動スロットル弁制御装置
１２ブレーキ制御装置
１３電動パワーステアリング制御装置
１４スロットル弁
１５液晶ディスプレイ
１６スピーカ（報知手段）
代理人弁理士伊藤進

Claims

先行車を認識して先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、
少なくとも予め取得した地図情報と現在の自車両の位置とに基づき目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、
前方の道路形状を認識し前方に分岐部が存在するか否かを判定する分岐部判定手段と、
上記先行車情報と上記目標進行路と上記分岐部情報に応じて走行制御する走行制御手段とを備えた車両の走行制御装置において、
上記走行制御手段は、前方に分岐部が存在する場合には、この分岐部近傍に第１の判定領域を設定すると共に、該第１の判定領域の手前に第２の判定領域を設定し、これら第１の判定領域と第２の判定領域内における先行車の走行状態から先行車の分岐を判定して走行制御することを特徴とする車両の走行制御装置。
上記走行制御手段は、上記第１の判定領域内における追従制御対象の先行車が予め設定しておいた第１の閾値を超える横変位をした場合は分岐方向に走行すると判定することを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。
上記走行制御手段は、上記第２の判定領域内における追従制御対象の先行車が予め設定しておいた第２の閾値を超える横変位をした場合は分岐方向に走行すると判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の走行制御装置。
上記走行制御手段は、前方に先行車が存在し、該先行車に追従制御を行っている場合であって、前方に分岐部が存在する場合には、分岐部における自車両の上記目標進行路と上記追従制御対象の先行車の走行方向とを比較して、これらが一致する場合は上記先行車に対する追従制御を継続させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
上記走行制御手段は、前方に先行車が存在し、該先行車に追従制御を行っている場合であって、前方に分岐部が存在する場合には、分岐部における自車両の上記目標進行路と上記追従制御対象の先行車の走行方向とを比較して、これらが一致しない場合は上記先行車に対する追従制御をキャンセルすることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
上記走行制御手段は、追従制御をキャンセルする際、現在の追従制御対象の先行車の先に車両が存在する場合には、該先行車の先の車両を新たな追従制御の先行車として設定することを特徴とする請求項５記載の車両の走行制御装置。
上記走行制御手段は、追従制御をキャンセルする際、報知手段により報知することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の車両の走行制御装置。