JP2006321421A - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自車両の走行路の状態を精度良く認識して適切な走行制御を実行する。
【解決手段】 走行制御部２６は、他車両走行軌跡算出部２３から出力される他車両の走行軌跡あるいは走行路認識部２５から出力される走行区分線のデータに基づき、他車両の走行軌跡あるいは走行区分線に沿って自車両が適正に走行するための適正車両状態、例えば目標ヨーレートおよび目標車速等を設定し、自車両の走行状態が適正車両状態になるようにして、例えばナビゲーション装置１６およびスピーカ１７から適宜の運転操作の指示等を出力したり、ＥＰＳアクチュエータ１８およびブレーキアクチュエータ１９を作動させる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車両の走行制御装置に関する。

従来、例えば過去に走行したカーブの状態量（例えば、最小曲率半径等）を記憶し、同じカーブの次回の走行時には、記憶しているカーブの状態量と、車両の走行状態量（例えば、車速等）とに基づき、カーブを適正に通過可能であるか否かを判定する車両制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、例えば自車両の走行軌跡を推定する際に、自車両の前方を撮影する撮影装置により得られる画像から所望の推定結果を得ることが困難である場合には、地図情報を併用して走行軌跡を推定する装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−２６３７９２号公報 特開２００１−２５０１９９号公報

ところで、上記従来技術に係る各装置によれば、予め記憶された過去の情報に基づき道路形状を検知するだけであるから、実際の道路状況、例えば突発的な事故や臨時の工事等による走行路の変更（走行車線数の減少や仮設迂回路の設置等）を検知することができないという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車両の走行路の状態を精度良く認識して適切な走行制御を実行することが可能な車両の走行制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両の走行制御装置は、道路地図データを記憶する記憶手段（例えば、実施の形態での地図データ記憶装置１３）と、前記道路地図データ上の自車両の位置を検知する自車位置検知手段（例えば、実施の形態での自車両位置検知部２１）と、他車両の前記道路地図データ上の位置および運動状態の情報を前記他車両から受信する受信手段（例えば、実施の形態での通信装置１４）とを備える車両の走行制御装置であって、前記自車位置検知手段により検知された自車両の位置と前記受信手段により受信した前記情報とに基づき、自車両が走行する道路の自車進行方向に前記他車両が存在するか否かを判定すると共に、存在すると判定した場合に前記他車両の走行軌跡を算出する軌跡算出手段（例えば、実施の形態での他車両走行軌跡算出部２３）と、前記軌跡算出手段により算出された前記走行軌跡に基づき自車両の走行を制御する走行制御手段（例えば、実施の形態での走行制御部２６）とを備えることを特徴としている。

上記の車両の走行制御装置によれば、自車両が走行する道路の自車進行方向に存在する他車両、例えば対向車両や先行車両等の走行軌跡に基づき自車両の走行を制御することにより、実際の道路状況、例えば、障害物の存在や突発的な事故や臨時の工事等による走行路の変更（走行車線数の減少や仮設迂回路の設置等）や、降雨や降雪や凍結等に起因する路面の状態や、登坂路や降坂路の路面勾配等を的確に把握することができ、把握した道路状況に応じて適切な走行制御を行うことができる。

さらに、請求項２に記載の本発明の車両の走行制御装置では、自車両の進行方向の道路を撮影する撮影手段（例えば、実施の形態でのカメラ１１ａ）と、前記撮影手段の撮影画像に基づき自車両の走行路を認識する走行路認識手段（例えば、実施の形態での走行路認識部２５）とを備え、前記走行制御手段は、前記走行路認識手段により認識された前記走行路および前記軌跡算出手段により算出された前記走行軌跡の何れかに基づき自車両の走行を制御することを特徴としている。

上記の車両の走行制御装置によれば、走行路認識手段はカメラ等の撮影手段により得られる撮影画像に基づき自車両の走行路、例えば走行区分線や路面（道路領域）等を認識する。走行制御手段は、走行路認識手段により認識された走行路または軌跡算出手段により算出された走行軌跡に基づき自車両の走行を制御することから、例えば走行路認識手段による走行路の認識状態が良好ではない場合等であっても、軌跡算出手段により算出された走行軌跡に基づき自車両の走行を適切に制御することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明の車両の走行制御装置では、前記走行制御手段は、前記走行路認識手段の認識状態が良好である場合に、前記軌跡算出手段により算出される前記走行軌跡に関わらずに、前記走行路認識手段により認識された前記走行路に基づき自車両の走行を制御することを特徴としている。

上記の車両の走行制御装置によれば、走行路認識手段による走行路の認識状態が良好である場合には、走行路認識手段により認識された走行路を優先的に用いて自車両の走行を制御することにより、走行制御の処理内容に実際の道路状況を適切に反映させることができる。

さらに、請求項４に記載の本発明の車両の走行制御装置では、自車両の操舵状態を制御する操舵制御手段（例えば、実施の形態でのＥＰＳアクチュエータ１８）を備え、前記走行制御手段は、前記走行路および前記走行軌跡の何れかに基づき、自車両が前記走行路または前記走行軌跡に沿って走行するように前記操舵状態を制御することを特徴としている。

上記の車両の走行制御装置によれば、走行制御手段は走行路認識手段により認識された走行路または軌跡算出手段により算出された走行軌跡に基づき自車両の操舵状態、例えば操舵力や操舵方向等を制御することにより、自車両を走行路または走行軌跡に沿って適切に走行させることができる。

以上説明したように、本発明の車両の走行制御装置によれば、自車両が走行予定の道路を実際に通過した他車両から取得した他車両の道路地図データ上の位置および運動状態の情報に基づき、実際の道路状況を的確に把握することができ、把握した道路状況に応じて適切な走行制御を行うことができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両の走行制御装置によれば、走行制御手段は、例えば走行路認識手段による走行路の認識状態が良好ではない場合等であっても、軌跡算出手段により算出された走行軌跡に基づき自車両の走行を適切に制御することができる。

さらに、請求項３に記載の本発明の車両の走行制御装置によれば、走行路認識手段による走行路の認識状態が良好である場合には、走行路認識手段により認識された走行路を優先的に用いて自車両の走行を制御することにより、走行制御の処理内容に実際の道路状況を適切に反映させることができる。
さらに、請求項４に記載の本発明の車両の走行制御装置によれば、走行制御手段は走行路認識手段により認識された走行路または軌跡算出手段により算出された走行軌跡に基づき自車両の操舵状態、例えば操舵力や操舵方向等を制御することにより、自車両を走行路または走行軌跡に沿って適切に走行させることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る車両の走行制御装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両の走行制御装置１０は、例えば図１に示すように、外界センサ１１と、車両状態センサ１２と、地図データ記憶装置１３と、通信装置１４と、処理装置１５と、ナビゲーション装置１６と、スピーカ１７と、ＥＰＳアクチュエータ１８と、ブレーキアクチュエータ１９とを備えて構成されている。

外界センサ１１は、例えば可視光領域や赤外線領域にて撮像可能なＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等からなるカメラ１１ａおよび画像処理部１１ｂを備えて構成されている。
カメラ１１ａは、例えばフロントウィンドウの車室内側でルームミラー近傍の位置に配置され、フロントウィンドウ越しに自車両の進行方向前方の所定検知範囲の外界を撮影する。画像処理部１１ｂは、カメラ１１ａにより撮影して得た画像に対して、例えばフィルタリングや二値化処理等の所定の画像処理を行い、二次元配列の画素からなる画像データを生成して処理装置１５へ出力する。

車両状態センサ１２は、自車両の車両情報として、例えば自車両の速度（車速）を検出する車速センサや、例えば人工衛星を利用して車両の位置を測定するためのＧＰＳ（Global Positioning System）信号等の測位信号や自車両の外部の情報発信装置から発信される位置信号や例えば道路上に配置された基点マーカとの磁気作用等、さらには、適宜のジャイロセンサや加速度センサ等の検出結果に基づいて自車両の現在位置および進行方向を検出する位置センサや、ヨー角（車両重心の上下方向軸回りの回転角度）やヨーレート（車両重心の上下方向軸回りの回転角速度）を検出するヨーレートセンサや、操舵角（運転者が入力した操舵角度の方向と大きさ）や操舵角に応じた実舵角（転舵角）を検出する舵角センサや、各タイヤと路面間の摩擦係数を検出するセンサや、方向指示器やブレーキのオン／オフ状態を検知する各センサ等を備えて構成されている。

地図データ記憶装置１３は、例えばハードディスク装置等の磁気ディスク装置や、例えばＣＤ−ＲＯＭやＣＤ−ＲやＭＯやＤＶＤ等の光ディスク装置等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体により構成されている。そして、地図データ記憶装置１３は、例えばナビゲーション装置１６等において地図を表示するための道路地図データとして、道路の幅員データや複数の道路の交差角度や交差点の形状や位置等の道路情報を格納している。

通信装置１４は、他車両との間の車車間通信により各種情報の送受信を行う。ここで、例えば先行車両や対向車両等の他車両から発信される他車両情報は、他車両の車両状態に係る情報、例えば速度および移動軌跡（位置）およびヨー角またはヨーレートおよび実舵角と、方向指示器およびブレーキのオン／オフ状態と、道路状態（例えば、タイヤに対する路面の摩擦係数および路面勾配等）等である。

処理装置１５は、例えば自車両位置検知部２１と、他車両位置検知部２２と、他車両走行軌跡算出部２３と、車両状態取得部２４と、走行路認識部２５と、走行制御部２６とを備えて構成されている。
自車両位置検知部２１は、地図データ記憶装置１３に格納された道路地図データに基づき、自車両の道路地図データ上の位置を検知すると共に、自車両の進行方向の道路形状を認識する。例えば自車両の進行方向前方の道路にカーブ形状が存在する場合、自車両位置検知部２１は、道路地図データに含まれる道路データの基礎となるノードつまり道路形状を把握するための点と、リンクつまり各ノードを結ぶ線とに基づいて、例えば曲率や極性や旋回角や長さ等のカーブの形状を認識する。

他車両位置検知部２２は、通信装置１４により他車両から受信した他車両情報から他車両の走行情報、他車両の車両状態に係る情報、例えば速度および移動軌跡（位置）およびヨー角またはヨーレートおよび実舵角と、方向指示器およびブレーキのオン／オフ状態と、道路状態（例えば、タイヤに対する路面の摩擦係数および路面勾配等）等の各情報を抽出すると共に、自車両が走行する道路の自車進行方向に他車両が存在するか否かを判定する。
他車両走行軌跡算出部２３は、通信装置１４により他車両から受信した他車両情報に基づき、他車両の走行軌跡を算出する。

車両状態取得部２４は、車両状態センサ１２により検出された自車両の車両情報を取得する。
走行路認識部２５は、例えば、外界センサ１１から出力される画像データを構成する画素の明暗に応じたエッジ抽出により白線（走行区分線）の輪郭点列を抽出する。そして、Ｈｏｕｇｈ変換あるいはパターンマッチング等により輪郭点列を直線により認識して白線候補（走行区分線のデータ）を検出する。

走行制御部２６は、他車両走行軌跡算出部２３から出力される他車両の走行軌跡あるいは走行路認識部２５から出力される走行区分線のデータに基づき、他車両の走行軌跡あるいは走行区分線に沿って自車両が適正に走行するための適正車両状態、例えば目標ヨーレートや目標車速等を設定し、自車両の走行状態が適正車両状態になるようにして、例えばナビゲーション装置１６およびスピーカ１７から適宜の運転操作の指示等を出力したり、ＥＰＳアクチュエータ１８およびブレーキアクチュエータ１９を作動させる。

例えば、走行制御部２６は他車両の移動軌跡に沿って自車両を走行させる際の車速が目標車速と同等になるようにして、内燃機関の駆動力を制御する制御信号およびトランスミッションの変速動作を制御する制御信号およびブレーキアクチュエータ１９による減速動作を制御する制御信号を出力する。
また、走行制御部２６は他車両の移動軌跡に沿って自車両を走行させるために必要とされる操舵トルクを算出し、この操舵トルクをＥＰＳアクチュエータ１８から出力させるためのトルク指令を出力し、ＥＰＳアクチュエータ１８を駆動する。

なお、自車両と通信を行う他車両は、車両の走行制御装置３０として、例えば車両状態センサ３１と、地図データ記憶装置３２と、通信装置３３と、処理装置３４と、ナビゲーション装置３５と、スピーカ３６とを備えている。

本実施の形態による車両の走行制御装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両の走行制御装置１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。

先ず、図２に示すステップＳ０１においては、自車両の車両状態として、例えば車速Ｖおよびヨーレート（実ヨーレート）γおよび転舵角θｈを検知すると共に、これらの検知結果に基づき、自車両の走行軌跡を予測する。
次に、ステップＳ０２においては、例えば図３に示すように、自車両Ｏが先行車両Ａまたは対向車両Ｂの他車両から通信装置１４により受信した他車両情報から他車両の車両状態として、例えば他車両の位置および車速Ｖおよびヨーレート（実ヨーレート）γおよび転舵角θｈを取得し、位置の時間変化、あるいは、ヨーレート（実ヨーレート）または転舵角および車速Ｖ等に基づき、他車両の走行軌跡を算出する。

例えば図４に示すように、適宜の二次元座標上における他車両の位置の時間変化（Ｐ_０→…→Ｐ_ｉ→Ｐ_ｉ−１→…→Ｐ_ｎ；ただし、ｉおよびｎは０≦ｉ≦ｎの任意の自然数）に対して、他車両の走行軌跡は、各位置Ｐ_ｉ，Ｐ_ｉ−１間の移動距離ΔＬ_ｉと、各位置での所定基準方向に対する移動方向のなす角θ_ｉとに基づき、下記数式（１）に示すように記述される。

次に、ステップＳ０４においては、自車両の進行方向の所定区間（例えば、数百ｍ〜数ｋｍ等）の道路地図データを地図データ記憶装置１３から取得する。
そして、ステップＳ０５においては、道路地図データに含まれる道路データの基礎となる図３に示すようなノードつまり道路形状を把握するための点と、リンクつまり各ノードを結ぶ線とに基づいて、例えばカーブに対する曲率や極性や旋回角や長さ等の道路形状を検知する。

次に、ステップＳ０５においては、自車両の進行方向前方の所定検知範囲の外界を撮影して得た画像データを取得する。
そして、ステップＳ０６においては、取得した画像データを構成する画素の明暗に応じたエッジ抽出により白線（走行区分線）の輪郭点列を抽出し、Ｈｏｕｇｈ変換あるいはパターンマッチング等により輪郭点列を直線により認識して白線候補（走行区分線のデータ）を検出し、この検出結果に応じて車線を検知する。

そして、ステップＳ０７においては、自車両の現在位置が、検知したリンクおよびノード上（つまり道路上）に存在しているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり道路地図データに対する自車両の位置のマップマッチングが適正ではなく、自車両が他車両と同等の道路を走行しているか否かが不明である場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進む。
そして、ステップＳ０８においては、ステップＳ０６での車線の検知状態が良好であるか否かを判定する。
ステップＳ０８の判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり車線の検知精度が相対的に低い場合には、後述するステップＳ１１に進む。
一方、ステップＳ０８の判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり車線の検知精度が相対的に高い場合には、ステップＳ０９に進む。

そして、ステップＳ０９においては、車線の検知結果から、例えばカーブ形状のカーブ半径Ｒと、自車両の車速Ｖとに基づき、下記数式（２）に示すように、目標ヨーレートγ_ｍｖを算出する。

そして、ステップＳ１０においては、算出した目標ヨーレートγ_ｍｖと取得した自車両の実ヨーレートγとの偏差がゼロとなるようにして、例えば下記数式（３）に示すように、偏差（γ_ｍｖ−γ）に所定係数ｋを乗算して、ＥＰＳアクチュエータ１８から出力させるための操舵トルクＴを算出し、この操舵トルクＴに応じてＥＰＳアクチュエータ１８を駆動して、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ１１においては、自車両と他車両との間の通信状態は良好であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり自車両と他車両との車車間通信において雑音等の外乱が相対的に大きい場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり自車両と他車両との車車間通信において雑音等の外乱が相対的に小さい場合には、ステップＳ１２に進む。
そして、ステップＳ１２においては、他車両情報による他車両のヨーレートγ_Ａと、取得した自車両の実ヨーレートγとの偏差（γ_Ａ−γ）を算出する。

そして、ステップＳ１３においては、偏差（γ_Ａ−γ）が所定閾値以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり他車両の走行軌跡と自車両の走行軌跡との相異が相対的に大きい場合には、一連の処理を終了する
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり他車両の走行軌跡と自車両の走行軌跡との相異が相対的に小さい場合には、ステップＳ１４に進む。

そして、ステップＳ１４においては、他車両の走行軌跡に基づき、現在時刻から所定時間（例えば、１〜２秒等）経過後の自車両の位置、つまり所定時間経過後の自車両の位置に相当する他車両の走行軌跡上の位置を算出し、この位置に到達するために要するヨーレート（目標ヨーレート）γ_ｍｇを、例えば下記数式（４）により算出する。

そして、ステップＳ１５においては、算出した目標ヨーレートγ_ｍｇと取得した自車両の実ヨーレートγとの偏差がゼロとなるようにして、例えば下記数式（５）に示すように、偏差（γ_ｍｇ−γ）に所定係数ｋを乗算して、ＥＰＳアクチュエータ１８から出力させるための操舵トルクＴを算出し、この操舵トルクＴに応じてＥＰＳアクチュエータ１８を駆動して、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施の形態による車両の走行制御装置１０によれば、自車両に搭載した外界センサ１１の検知結果および地図データ記憶装置１３に格納した道路地図データに基づく自車両の走行路の認識精度が低い場合、あるいは、走行路の認識が困難である場合であっても、自車両が走行する道路の自車進行方向に存在する他車両、例えば対向車両や先行車両等の走行軌跡に基づき自車両の走行を制御することができ、実際の道路状況、例えば、障害物の存在や突発的な事故や臨時の工事等による走行路の変更（走行車線数の減少や仮設迂回路の設置等）や、降雨や降雪や凍結等に起因する路面の状態や、登坂路や降坂路の路面勾配等を的確に認識して適切な走行制御を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る車両の走行制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る車両の走行制御装置の動作を示すフローチャートである。 自車両Ｏと先行車両Ａまたは対向車両Ｂの他車両との道路上での相対位置の一例を示す図である。 二次元座標上における他車両の位置の時間変化の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 車両の走行制御装置
１１ａ カメラ（撮影手段）
１３ 記憶装置（記憶手段）
１４ 通信装置（受信手段）
１８ ＥＰＳアクチュエータ（操舵制御手段）
２１ 自車両位置検知部（自車位置検知手段）
２３ 他車両走行軌跡算出部（軌跡算出手段）
２５ 走行路認識部（走行路認識手段）
２６ 走行制御部（走行制御手段）

Claims (4)

1. 道路地図データを記憶する記憶手段と、
   前記道路地図データ上の自車両の位置を検知する自車位置検知手段と、
   他車両の前記道路地図データ上の位置および運動状態の情報を前記他車両から受信する受信手段とを備える車両の走行制御装置であって、
   前記自車位置検知手段により検知された自車両の位置と前記受信手段により受信した前記情報とに基づき、自車両が走行する道路の自車進行方向に前記他車両が存在するか否かを判定すると共に、存在すると判定した場合に前記他車両の走行軌跡を算出する軌跡算出手段と、
   前記軌跡算出手段により算出された前記走行軌跡に基づき自車両の走行を制御する走行制御手段と
   を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 自車両の進行方向の道路を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段の撮影画像に基づき自車両の走行路を認識する走行路認識手段とを備え、
   前記走行制御手段は、前記走行路認識手段により認識された前記走行路および前記軌跡算出手段により算出された前記走行軌跡の何れかに基づき自車両の走行を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
3. 前記走行制御手段は、前記走行路認識手段の認識状態が良好である場合に、前記軌跡算出手段により算出される前記走行軌跡に関わらずに、前記走行路認識手段により認識された前記走行路に基づき自車両の走行を制御することを特徴とする請求項２に記載の車両の走行制御装置。
4. 自車両の操舵状態を制御する操舵制御手段を備え、
   前記走行制御手段は、前記走行路および前記走行軌跡の何れかに基づき、自車両が前記走行路または前記走行軌跡に沿って走行するように前記操舵状態を制御することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかひとつに記載の車両の走行制御装置。
   
   

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