JP2006044563A - レーンキープアシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 専用の装置を設置することなく、走行車線からの車両の逸脱を効果的に抑制できるレーンキープアシスト装置を提供する。
【解決手段】 レーンキープアシスト装置本体８は、車両の運転情報や車体側アンテナ３２からの白線信号Ｓｄの入力に供される入力インタフェース８１と、運転情報に基づいて白線検出指令Ｓｓを生成する白線検出指令生成部８２と、白線信号Ｓｄに基づいて車両の走行車線からの逸脱を判定する逸脱判定部８３と、逸脱判定部８３の判定結果に基づき警告指令を出力する警告指令生成部８４と、逸脱判定部８３の判定結果に基づき操舵アシスト指令を出力する操舵アシスト指令生成部８５と、警告装置７への警告指令やＥＰＳコントローラ６への操舵アシスト指令の出力等に供される出力インタフェース８６とを備えている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、走行車線からの車両の逸脱を抑制するレーンキープアシスト装置に関する。

自動車で高速道路を走行する場合、運転者は、他車の挙動に注意することだけでなく、走行車線を守ることに連続的な緊張を強いられる。特に、運転者の認識力が低下する夜間走行時や疲労時等には、視野に入ってくる景色が単調であることも相俟って、自動車が走行車線を逸脱する虞が高かった。この問題を解決するものとして、走行車線からの逸脱を検出し、運転者への警告や操舵制御を行うレーンキープアシスト装置が提案されている。

従来のレーンキープアシスト装置では、走行車線からの逸脱を種々の方法により検出していた。例えば、ＣＣＤ（Charge Couple Device）カメラにより撮影した映像を画像処理することにより白線等の前方車線の境界線を抽出識別し、自車走行位置と車線中央位置との横変位を含む自車走行状態情報を作成するもの（特許文献１参照）や、走行車線に設置された電波式レーンマーカに電波を放射し、電波式レーンマーカからの反射電波に基づいて自車の位置検出を行うもの（特許文献２参照）や、走行車線に設置された電波反射材（レーンマーカ）に電波を放射し、レーンマーカからの反射電波に基づいて自車の位置検出を行うもの（特許文献３参照）等が提案されている。
特開２００２−１２０７４４号公報（段落００３１、図１） 特開２００３−２８７５７０号公報（段落００１６、図４） 特開平１０−１０４３６２号公報（段落００１４、図１）

しかしながら、これらのレーンキープアシスト装置は、以下に述べるような様々な問題を有していた。例えば、特許文献１の装置では、高価なＣＣＤカメラ等を必要とするために装置コストが上昇する他、雨天時や積雪時、逆光時、白線摩滅時等に境界線の認識ができなくなることがあった。また、特許文献２の装置では、多数個の電波式レーンマーカを道路に埋設する必要があるためにインフラ側のコストが上昇する他、電波の放射や反射電波の受信を行うための専用アンテナ等が必要となる。また、特許文献３の装置では、インフラ側のコストは比較的低く抑えられるが、電波の放射や反射電波の受信を行うための専用アンテナ等がやはり必要となる。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、専用の装置を設置することなく、走行車線からの車両の逸脱を効果的に抑制できるレーンキープアシスト装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係るレーンキープアシスト装置は、車両に搭載され、走行車線に設置された電波反射体に対する検出電波の送信に供される電波送信アンテナと、前記電波反射体からの反射電波の受信に供される電波受信アンテナと、前記反射電波の強度に基づいて前記走行車線からの車両の逸脱を判定する逸脱判定手段とを備えるレーンキープアシスト装置であって、ホイールに装着された空気圧センサユニットの通信アンテナから送信されてくる電波信号を車体に装着された通信アンテナにより受信し、前記電波信号に基づき前記車輪に装着されたタイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視装置が前記車両に搭載され、前記電波送信アンテナと前記電波受信アンテナとの少なくとも一方が前記ホイールに装着された空気圧センサユニットの通信アンテナであることを特徴とする。

また、請求項２の発明に係るレーンキープアシスト装置は、請求項１に記載のレーンキープアシスト装置において、前記空気圧センサユニットが前記ホイールの軸心に設置されたことを特徴とする。

また、請求項３の発明に係るレーンキープアシスト装置は、請求項１または請求項２に記載のレーンキープアシスト装置において、前記送信アンテナと前記受信アンテナとのどちらか一方が前記車両の車体に設置された車体側アンテナであることを特徴とする。

また、請求項４の発明に係るレーンキープアシスト装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーンキープアシスト装置において、前記逸脱判定手段の判定結果に基づき、前記車両の乗員に警告を与える警告手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項５の発明に係るレーンキープアシスト装置は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーンキープアシスト装置において、前記逸脱判定手段の判定結果に基づき、前記車両のパワーステアリング装置に操舵アシスト指令を出力する操舵アシスト指令出力手段を備えたことを特徴とする。

本発明のレーンキープアシスト装置によれば、タイヤ空気圧監視システムの構成機器を用いて車両の逸脱を判定するため、装置コストの上昇を抑えることができる。路面の近くに設置された空気圧センサユニットのアンテナにより電波反射体を検出するため、検出用に微弱な検出電波を用いても、高い検出精度で逸脱判定を行うことができる。また、路面に電波反射材を含有した塗料を塗布して白線等を描くようにすれば、インフラ側のコスト上昇を少なくすることができる。

以下、本発明に係るレーンキープアシスト装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、実施形態で用いる「逸脱」の語は、車両の一部が走行車線から外れること以外に、車両が走行車線の中央から大きく偏ることも意味する。
図１は実施形態に係る車両の装置構成を示す平面図であり、図２は実施形態に係るホイールの縦断面図であり、図３は実施形態に係る空気圧センサの回路構成図であり、図４は実施形態に係るレーンキープアシスト装置本体の構成を示すブロック図であり、図５は車両が高速道路を走行している状態を示す斜視図であり、図６は実施形態におけるレーンキープアシスト制御の手順を示すフローチャートである。

≪実施形態の構成≫
＜車両の装置構成＞
先ず、図１を参照して、車両の装置構成について説明する。説明にあたり、４本のホイールやそれらに対応して配置された部材、すなわち、タイヤおよび空気圧センサユニットについては、それぞれ数字の符号に前後左右を示す添字を付して、例えば、ホイール２ｆｌ（左前）、ホイール２ｆｒ（右前）、ホイール２ｒｌ（左後）、ホイール２ｒｒ（右後）と記すとともに、総称する場合には、例えば、ホイール２と記す。また、車両の左右にそれぞれ設置されたドアミラー装置等については、数字の符号に左右を示す添字を付して、例えば、ドアミラー１２Ｌ（左）、ドアミラー１２Ｒ（右）と記すとともに、総称する場合には、例えば、ドアミラー１２と記す。

＜車両の装置構成＞
図１に示すように、車両（本実施形態では乗用車）１はタイヤ２１が装着された４本のホイール２を備えており、各ホイール２には、タイヤ空気圧およびタイヤ内温度を測定するタイヤ空気圧監視システムの空気圧センサユニット３１が装着されている。また、車体１１には、タイヤ空気圧監視システムの車体側アンテナ３２が左右のドアミラー１２内にそれぞれ設置される他、メインＥＣＵ（Electronic Control Unit）４や、電動パワーステアリング装置５、電動パワーステアリング装置５のＥＰＳモータ５１を駆動制御するＥＰＳ（Electric Power Steering:電動パワーステアリング）コントローラ６、運転者に警告を行うための警告機器（警告手段）７（警告灯７１および警告ブザー７２）等が設置されている。なお、メインＥＣＵ４は、車両１の統括制御を行う装置であり、タイヤ空気圧監視システムの監視装置本体（図示せず）や、後記のレーンキープアシスト装置本体８等、種々の制御装置を基板等のかたちで内装している。

＜ホイールの構成＞
図２に示すように、本実施形態のホイール２では、その軸心にタイヤバルブ保持孔２ａが形成される一方、リム２ｂの内面とタイヤバルブ保持孔２ａとを連通する中空部２ｃがホイールディスク２ｄに形成されている。タイヤバルブ保持孔２ａにはタイヤバルブが一体化された空気圧センサユニット３１が圧入されており、タイヤ２１の空気室２１ａの空気が中空部２ｃを介してこの空気圧センサユニット３１に導入される。

＜空気圧センサユニット＞
図３に示すように、空気圧センサユニット３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１ａと、タイヤ空気圧に応じた出力を生成する圧力センサ３１ｂと、タイヤ内温度に応じた出力を生成する温度センサ３１ｃとを備えている。圧力センサ３１ｂおよび温度センサ３１ｃの出力は、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換回路（図示せず）を介してデジタル値に変換され、ＣＰＵ３１ａに入力される。

空気圧センサユニット３１には電源（リチウム電池等）３１ｄが内装されており、この電源３１ｄがＣＰＵ３１ａ等の作動源として機能する。また、空気圧センサユニット３１は送受信機能を有するセンサ側アンテナ３１ｅを備えており、このセンサ側アンテナ３１ｅを介して、車体側アンテナ３２（図１参照）から送信された起動信号および制御信号を受信する一方、圧力センサ３１ｂおよび温度センサ３１ｃの検出結果（圧力情報および温度情報）を車体側アンテナ３２（図１参照）に送信する。また、空気圧センサユニット３１は、センサ側アンテナ３１ｅを介して、車外に微弱な検出電波Ｗｐ（ＷｐＬ，ＷｐＲ：図４，図５参照）を送信する一方、後記の白線１０２からの反射電波Ｗｒ（ＷｒＬ，ＷｒＲ：図４，図５参照）を受信し、白線信号Ｓｄ（ＳｄＬ，ＳｄＲ：図４
参照）を車体側アンテナ３２に送信する。

前側ホイール２ｆｌ，２ｆｒの空気圧センサユニット３１のセンサ側アンテナ３１ｅからは、３１５ＭＨｚの通信信号と、通信信号とは異なる周波数の検出電波Ｗｐとが送信される。また、後側ホイール２ｒｌ，２ｒｒの空気圧センサユニット３１のセンサ側アンテナ３１ｅからは、３１５ＭＨｚの通信信号と、通信信号および検出電波Ｗｐとは異なる周波数の白線信号Ｓｄとが送信される。通信信号は、センサＩＤ、圧力センサ出力、温度センサ出力の順で結合されたＰＣＭ（Pulse Code Modulation）デジタル電波信号である。また、検出電波Ｗｐと白線信号Ｓｄとは、センサＩＤを含んだＰＣＭデジタル電波信号である。

＜レーンキープアシスト装置本体の構成＞
次に、図４を参照して、メインＥＣＵ４に内装されたレーンキープアシスト装置本体の構成について説明する。
レーンキープアシスト装置本体（以下、アシスト装置本体と略称する）８は、車両１の運転情報や車体側アンテナ３２からの白線信号Ｓｄの入力に供される入力インタフェース８１と、運転情報に基づいて白線検出指令Ｓｓを生成する白線検出指令生成部８２と、白線信号Ｓｄに基づいて車両１の走行車線からの逸脱を判定する逸脱判定部（逸脱判定手段）８３とを備えている。なお、運転情報は、図示しない車速センサにより検出された車速Ｖや、図示しない方向指示器の作動状態等である。

また、アシスト装置本体８は、逸脱判定部８３の判定結果に基づき警告指令を出力する警告指令生成部８４と、逸脱判定部８３の判定結果に基づき操舵アシスト指令を出力する操舵アシスト指令生成部８５と、警告装置７への警告指令やＥＰＳコントローラ６への操舵アシスト指令の出力等に供される出力インタフェース８６とを備えている。

＜路側の構成＞
図５に示すように、高速道路１００では、所定の間隙（例えば、２０ｍ）をもって設けられた所定長さ（例えば、２０ｍ）の白線１０２Ｌ，１０２Ｒにより走行車線１０１が画成されている。また、白線１０２Ｌ，１０２Ｒの前記間隙には、路面と同色の反射線１０３Ｌ，１０３Ｒが設けられている。

白線１０２Ｌ，１０２Ｒは、片状や粒状を呈する誘電体セラミックス等の電波反射材を含んだ電波反射体であり、電波反射材を基材に含有する白色塗料を路面に塗布することで形成されている。また、反射線１０３Ｌ，１０３Ｒは、片状や粒状を呈する誘電体セラミックス等の電波反射材を含んだ電波反射体であり、電波反射材を基材に含有する黒色塗料を路面に塗布することで形成されている。電波反射材は、塗料の基材内で互いに接触しない状態で含有されており、入射した電波をその入射方向を含む仮想的な平面の全方向に高い反射効率をもって反射する。これにより、走行車線１０１の左右端には、連続する電波反射体が設置されていることになる。尚、白線１０２Ｌ，１０２Ｒや反射線１０３Ｌ，１０３Ｒは、電波反射材を基材に含有する白色あるいは黒色のコンクリート製ブロックを埋め込むこと等により形成されてもよい。

≪実施形態の作用≫
以下、前記の図１〜図５と、図６とを参照して、本実施形態の作用を説明する。なお、図６は実施形態におけるレーンキープアシスト制御の手順を示すフローチャートである。

図１において、図示しないイグニッションスイッチがＯＮ状態となって車両１の運転が開始されると、各ホイール２の空気圧センサユニット３１からは所定の出力インターバル（例えば、数分間隔）でタイヤ空気圧およびタイヤ内温度の検出信号が送信される。前記のタイヤ空気圧監視システムの監視装置本体は、車体側アンテナ３２を介して検出信号を受信すると、これら検出信号に基づき空気低下判定を行った後、タイヤ空気圧が空気圧低下判定閾値より低下していたタイヤ２１が存在した場合には、インストルメントパネル等に設けられた警告灯７１の点灯および警告ブザー７２の吹鳴を行う。

一方、車両１の運転が開始されると、アシスト装置本体８は、図６のフローチャートに示すレーンキープアシスト制御を所定の制御インターバル（例えば、１０ミリ秒間隔）で繰り返し実行する。

アシスト装置本体８は、レーンキープアシスト制御を開始すると、先ず、図６のステップＳ１で、運転情報に基づいて車両１が高速道路１００を走行しているか否かを判定し、この判定がＮｏである場合にはＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。ステップＳ１の判定は、例えば、車速Ｖが所定値（８０ｋｍ）以上で所定時間（３０秒）継続したか否かをもって行ってもよいし、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection system）車載器を搭載している場合にはＥＴＣゲートを通過したか否かをもって行ってもよい。

車両１が高速道路１００に乗り入れてステップＳ１の判定がＹesになると、アシスト装置本体８では、ステップＳ２で、白線検出指令生成部８２が白線検出指令Ｓｓを出力し、この白線検出指令Ｓｓを左右の車体側アンテナ３２Ｌ，３２Ｒから各ホイール２の空気圧センサユニット３１に送信する。白線検出指令Ｓｓを受信すると、図５に示すように、左前の空気圧センサユニット３１ｆｌは送信モードとなって検出電波ＷｐＬを送信し、右前の空気圧センサユニット３１ｆｒも送信モードとなって検出電波ＷｐＲを送信する。また、左後の空気圧センサユニット３１ｒｌおよび右後の空気圧センサユニット３１ｒｒは、白線検出指令Ｓｓを受信することにより反射電波Ｗｒを受信する受信モードとなる。

図５に示すように、検出電波ＷｐＬは、電波反射体である白線１０２Ｌあるいは反射線１０３Ｌにより反射電波ＷｒＬとして反射され、左後側ホイール２ｒｌの空気圧センサユニット３１ｒｌにより受信される。また、検出電波ＷｐＲは、電波反射体である白線１０２Ｒあるいは反射線１０３Ｒにより反射電波ＷｒＲとして反射され、右後側ホイール２ｒｒの空気圧センサユニット３１ｒｒにより受信される。

空気圧センサユニット３１ｒｌは、受信した反射電波ＷｒＬとその電界強度とに基づき白線信号Ｓｄｌを生成し、これを車体側アンテナ３２Ｌに送信する。また、空気圧センサユニット３１ｒｒは、受信した反射電波ＷｒＲとその電界強度とに基づき白線信号Ｓｄｒを生成し、これを車体側アンテナ３２Ｒに送信する。尚、反射電波ＷｒＬ，ＷｒＲにはセンサＩＤが含まれているため、隣接車線を走行する車両１からの反射電波に基づいて空気圧センサユニット３１ｒｌ、３１ｒｒが白線信号Ｓｄｌ，Ｓｄｒを生成することはない。また、電波の混信等によりセンサＩＤの判別ができないときには、白線信号Ｓｄｌ，Ｓｄｒの生成を中止し、検出電波ＷｐＬ，ＷｐＲの送信からの処理を再度行う。

アシスト装置本体８は、ステップＳ２での白線検出指令Ｓｓの出力を終えると、ステップＳ３で、車体側アンテナ３２Ｌ，３２Ｒから入力された左右の白線信号Ｓｄｌ，Ｓｄｒの強度差ΔＳｄを算出する。尚、白線信号ＳｄにはセンサＩＤが含まれているため、隣接車線を走行する車両１からの白線信号Ｓｄに基づいてアシスト装置本体８が強度差ΔＳｄの算出を行うことはない。この場合も、電波の混信等によりセンサＩＤの判別ができないときには、白線信号Ｓｄｌ，Ｓｄｒの生成を中止し、検出電波ＷｐＬ，ＷｐＲの送信からの処理を再度行う。

次に、アシスト装置本体８は、ステップＳ４で、方向指示器がオン状態であるか否かを判定し、この判定がＹｅｓであれば、運転者が進路を変更する意思をもっていることになるため、そのままＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。

ステップＳ４の判定がＮｏであった場合、アシスト装置本体８は、ステップＳ５で、強度差ΔＳｄが所定の警告判定閾値Ｓｄαを上回ったか否かを判定し、この判定がＮｏであれば走行車線１０１からの車両１の逸脱の虞がないため、ＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。尚、警告判定閾値Ｓｄαは、車両１が白線１０２や反射線１０３に所定距離（例えば、３０ｃｍ）まで接近したときに、強度差ΔＳｄがとる値である。

運転者の注意力の低下等によって車両１が白線１０２や反射線１０３に接近し、ステップＳ５の判定がＹｅｓになると、アシスト装置本体８では、ステップＳ６で、警告指令生成部８４が警告装置７に警告指令を出力する。これにより、警告灯７１の点滅や警告ブザー７２の吹鳴が行われ、走行車線１０１を守った走行を行わせるべく運転者に注意が促される。

次に、アシスト装置本体８は、ステップＳ７で、強度差ΔＳｄが所定の操舵アシスト判定閾値Ｓｄβを上回ったか否かを判定し、この判定がＮｏであれば走行車線１０１からの車両１の逸脱の可能性が未だ少ないため、ＳＴＡＲＴに戻って制御を繰り返す。尚、操舵アシスト判定閾値Ｓｄβは、車両１が白線１０２や反射線１０３に所定距離（例えば、１０ｃｍ）まで接近したときに、強度差ΔＳｄがとる値である。

車両１が白線１０２や反射線１０３のごく近くまで接近し、ステップＳ７の判定がＹｅｓになると、アシスト装置本体８では、ステップＳ８で、操舵アシスト指令生成部８５がＥＰＳコントローラ６に操舵アシスト指令を出力する。これにより、走行車線１０１の中央に車両１を戻す方向に電動パワーステアリング装置５のモータ５１が駆動制御され、車両１の走行車線１０１からの逸脱が防止される。

＜変形例＞
図７〜図９は、前記実施形態の変形例を示す概念図である。
これら変形例は、いずれも検出電波Ｗｐの送信と反射電波Ｗｒの受信とに係るものである。すなわち、図７に示した変形例では、各ホイール２の空気圧センサユニット３が検出電波Ｗｐの送信と、白線１０２や反射線１０３からの反射電波Ｗｒの受信とをともに行う。また、図８に示した変形例では、各ホイール２の空気圧センサユニット３が検出電波Ｗｐの送信のみを行い、白線１０２や反射線１０３からの反射電波Ｗｒの受信は車体側アンテナ３２が行う。また、図９に示した変形例では、車体側アンテナ３２が検出電波Ｗｐの送信を行い、白線１０２や反射線１０３からの反射電波Ｗｒの受信のみを各ホイール２の空気圧センサユニット３が行う。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は前記の実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、前記実施形態は、車両の逸脱を判定するにあたり、走行車線の両側に存在する白線や反射線からの反射電波の強度を検出するようにしたものであるが、走行車線の片側にのみ存在する電波反射体からの反射電波の強度を検出するようにしてもよい。また、車体側アンテナとしては、ドアミラーに内装されたものに限らず、各ホイールハウスに設置されて空気圧センサユニットの起動を行うイニシエータや車体の中央に設置された送受信アンテナを採用してもよい。その他、車両や各装置の具体的構成や処理の具体的手順等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施形態に係る車両の装置構成を示す平面図である。 実施形態に係るホイールの縦断面図である。 実施形態に係る空気圧センサの回路構成図である。 実施形態に係るレーンキープアシスト装置本体の構成を示すブロック図である。 車両が高速道路を走行している状態を示す斜視図である。 実施形態におけるレーンキープアシスト制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態の変形例を示す概念図である。 実施形態の変形例を示す概念図である。 実施形態の変形例を示す概念図である。

符号の説明

１ 車両
２ ホイール
３ 空気圧センサユニット
５ 電動パワーステアリング装置
６ ＥＰＳコントローラ
７ 警告装置
８ レーンキープアシスト装置本体
３１ 空気圧センサユニット
３２ 車体側アンテナ
８３ 逸脱判定部（逸脱判定手段）
８４ 警告指令生成部（警告指令生成手段）
８５ 操舵アシスト指令生成部（操舵アシスト指令生成手段）
１０１ 走行車線
１０２ 白線（電波反射体）
１０３ 反射線（電波反射体）
Ｗｐ 検出電波
Ｗｒ 反射電波

Claims (5)

1. 車両に搭載され、走行車線に設置された電波反射体に対する検出電波の送信に供される電波送信アンテナと、前記電波反射体からの反射電波の受信に供される電波受信アンテナと、前記反射電波の強度に基づいて前記走行車線からの車両の逸脱を判定する逸脱判定手段とを備えるレーンキープアシスト装置であって、
   ホイールに装着された空気圧センサユニットの通信アンテナから送信されてくる電波信号を車体に装着された通信アンテナにより受信し、前記電波信号に基づき前記車輪に装着されたタイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視装置が前記車両に搭載され、
   前記電波送信アンテナと前記電波受信アンテナとの少なくとも一方が前記ホイールに装着された空気圧センサユニットの通信アンテナであることを特徴とするレーンキープアシスト装置。
2. 前記空気圧センサユニットが前記ホイールの軸心に設置されたことを特徴とする、請求項１に記載のレーンキープアシスト装置。
3. 前記送信アンテナと前記受信アンテナとのどちらか一方が前記車両の車体に設置された車体側アンテナであることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のレーンキープアシスト装置。
4. 前記逸脱判定手段の判定結果に基づき、前記車両の乗員に警告を与える警告手段を備えたことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーンキープアシスト装置。
5. 前記逸脱判定手段の判定結果に基づき、前記車両のパワーステアリング装置に操舵アシスト指令を出力する操舵アシスト指令出力手段を備えたことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーンキープアシスト装置。

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