JP2008049918A - 車両用制御装置、及び、車両用表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】道路区画線の認識が正確になされているか否かを検知して適切な制御を行なうことが可能な車両用制御装置、及び道路区画線の認識が正確になされているかを監視可能な車両用表示装置を提供すること。
【解決手段】道路区画線を認識する道路区画線認識手段を備え、道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づいて自動操舵制御を行なう車両用制御装置であって、地図情報が記憶された記憶手段と、自車両の現在位置を特定する現在位置特定手段と、を備え、道路区画線認識手段が道路区画線を認識した結果、導出される第１の指標情報と、現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を用いて地図情報を参照して得られる第２の指標情報と、の乖離に基づき所定の乖離時制御を行なうことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像画像解析に基づいて車両の操舵角を自動制御する車両用制御装置、及び、これに関連する車両用表示装置に関する。

従来、カメラ等の撮像画像における道路区画線を認識し、自車両両側の道路区画線で区画される走行車線内を走行するように操舵角を制御する制御システムが、レーンキーピングアシスト等の名称で実用化されている（例えば、非特許文献１参照）。このレーンキーピングアシストでは、運転者によるステアリング操作が所定時間以上なされなかった場合には制御を停止する等の処理が行なわれている。すなわち、基本的には運転者のステアリング操作を優先し、制御システムによる操舵角制御は運転者の操作を補助（アシスト）するという位置付けである。

こうした制御システムの利用を拡張し、より自動化された操舵角制御を行なう上で問題となるのが、撮像画像における道路区画線の認識が正確になされているか否かという点である。道路区画線の認識が正確になされていない場合、操舵角が適切に制御されないこととなり、結果として走行車線を逸脱する等の不都合が生じるからである。ここで、道路区画線の認識が正確になされない原因としては、撮像条件（天候やトンネル等の日射遮蔽物の存在等）の悪化やカメラの設置角度のズレ、機器の故障等が考えられる。

これに関連し、走行車線内における自車両のオフセット位置をユーザーにより調節可能にした自動操舵装置に関する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−７８８２８号公報 トヨタ自動車株式会社、「クラウンマジェスタ新型車解説書（品番７１０９１００）」、トヨタ自動車株式会社サービス部、２００４年７月５日発行、第１０章 ボデー＆エレクトリカル、ｐ１０−２８７〜１０−３０６

しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、カメラの設置角度のズレ等により、走行車線内の所望の位置を走行できていないことが明らかである場合に、ユーザーがこれを修正することは可能であるが、そもそも道路区画線の認識が正確になされているか否かを如何に検知するか、についての考慮がなされていない。従って、上記の如く走行車線を逸脱する等の不都合を生じる場合がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、道路区画線の認識が正確になされているか否かを検知して適切な制御を行なうことが可能な車両用制御装置、及び道路区画線の認識が正確になされているかを監視可能な車両用表示装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、道路区画線を認識する道路区画線認識手段を備え、道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づいて自動操舵制御を行なう車両用制御装置であって、地図情報が記憶された記憶手段と、自車両の現在位置を特定する現在位置特定手段と、を備え、道路区画線認識手段が道路区画線を認識した結果、導出される第１の指標情報と、現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を用いて地図情報を参照して得られる第２の指標情報と、の乖離に基づき所定の乖離時制御を行なうことを特徴とするものである。ここで、「道路区画線認識手段」は、例えば、車両周辺を撮像する撮像手段の撮像画像を解析して道路区画線を認識する手段である。また、道路に敷設された磁気マーカを検出する手段であってもよいし、立体状の道路区画線を検出するレーダー装置であってもよい。また、「所定の乖離時制御」としては、例えば、音声又は画像表示による警告、道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づく車両の操舵角制御を停止することが考えられる。

この本発明の第１の態様によれば、道路区画線認識を通じて導出される第１の指標情報と、道路区画線認識を通じてではなく自車両の現在位置を用いて地図情報を参照して得られる第２の指標情報と、の乖離に基づき所定の乖離時制御を行なうから、道路区画線の認識が正確になされているか否かを検知して適切な制御を行なうことができる。

また、本発明の第１の態様において、例えば、先行車両の走行軌跡を検出する先行車両走行軌跡検出手段と、先行車両走行軌跡検出手段により検出された先行車両の走行軌跡に基づいて自車両の目標軌跡を生成する目標軌跡生成手段と、を備え、所定の乖離時制御は、道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づく自動操舵制御に代えて、目標軌跡生成手段により生成された自車両の目標軌跡に従って自車両が走行するように自動操舵制御を行なうことであるものとしてもよい。

本発明の第２の態様は、先行車両の走行軌跡を検出する先行車両走行軌跡検出手段と、先行車両走行軌跡検出手段により検出された先行車両の走行軌跡に基づいて自車両の目標軌跡を生成する目標軌跡生成手段と、を備え、所定の場合に、目標軌跡生成手段により生成された自車両の目標軌跡に従って自車両が走行するように自動操舵制御を行なうことを特徴とする、車両用制御装置である。ここで、「所定の場合」とは、例えば、他の車載機器から始動信号を受信した場合や、乗員による所定の操作がなされた場合が考えられる。

本発明の第３の態様は、自車両の目標軌跡を生成する目標軌跡生成手段と、運転者の運転傾向を認識する運転傾向認識手段と、運転傾向認識手段により認識された運転者の運転傾向を記憶する運転傾向記憶手段と、目標軌跡生成手段により生成された自車両の目標軌跡を、運転傾向記憶手段に記憶された運転者の運転傾向に基づいて補正する目標軌跡補正手段と、を備え、目標軌跡補正手段により補正された自車両の目標軌跡に従って自車両が走行するように自動操舵制御を行なうことを特徴とする車両用制御装置である。

本発明の第４の態様は、道路区画線を認識する道路区画線認識手段を備え、道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づいて自動操舵制御を行なう車両用制御装置であって、自車両の走行環境を検知する走行環境検知手段を備え、走行環境検知手段により検知された自車両の走行環境に基づいて、自動操舵制御の制御ゲインを変更することを特徴とするものである。

また、本発明の第１、第２、第３、第４の態様において、自車両の走行車線を検知する走行車線検知手段を備え、走行車線検出手段により自車両が左側車線を走行していることが検知されなかった場合には、自動操舵制御を停止することを特徴とするものとしてもよい。

本発明の第５の態様は、道路区画線を認識する道路区画線認識手段と、道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づいて自車両の目標軌跡を生成する目標軌跡生成手段と、地図情報が記憶された記憶手段と、自車両の現在位置を特定する現在位置特定手段と、現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を用いて地図情報を参照し、自車両前方の道路形状を特定する道路形状特定手段と、を備え、目標軌跡生成手段により生成された車両の目標軌跡と、道路形状特定手段により特定された自車両前方の道路形状と、を重畳表示することを特徴とする車両用表示装置である。

本発明によれば、道路区画線の認識が正確になされているか否かを検知して適切な制御を行なうことが可能な車両用制御装置、及び道路区画線の認識が正確になされているかを監視可能な車両用表示装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

［第１実施例］
以下、本発明の第１実施例に係る車両用制御装置１について説明する。図１は、車両用制御装置１の全体構成の一例を示す図である。図示する如く、車両用制御装置１は、ＬＫＡ（Lane Keeping Assist）用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０と、ナビゲーション装置２０と、車速センター４０と、ステアリング装置５０と、が多重通信線６０に接続されたハードウエア構成を有する。なお、多重通信線６０を介した機器間の通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＢＥＡＮ、ＡＶＣ−ＬＡＮ等の適切な通信プロトコルを用いて行なわれる。

ＬＫＡ用ＥＣＵ１０は、例えば、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ハードディスク等のメモリ１０ＡやＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。また、ＬＫＡ用ＥＣＵ１０は、こうしたハードウエアを用いて実現される主要な機能ブロックとして、道路区画線認識部１１と、目標軌跡生成部１２と、目標操舵角決定部１３と、乖離時制御部１４と、を備える。

ＬＫＡ用ＥＣＵ１０には、前方カメラ７０が接続されている。前方カメラ７０は、例えば、ウインドシールド中央上部に配設されたＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を利用したカメラであり、車両前方の斜め下方に向いた光軸を有し、車両前方の道路を撮像すると共に撮像した画像データをＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式によりＬＫＡ用ＥＣＵ１０に随時送信している。

道路区画線認識部１１は、前方カメラ７０が撮像した撮像画像において道路区画線を認識する。ここで、道路区画線とは、白線や黄線の実線、二重線、破線等の直線状区画線、及びボッツドッツやキャッツアイ等の点列状区画線を含む。道路区画線認識部１１は、これらの区画線の種別に応じた認識手法を用いて各道路区画線を認識する。例えば、直線状区画線を認識する場合は、前方カメラ７０の撮像画像に対して２値化処理や特徴点抽出処理を行うことにより、道路区画線に該当すると考えられる画素（道路区画線候補点）を選出し、選出した道路区画線候補点のうち直線的に並んだものを道路区画線の輪郭であると認識する。

目標軌跡生成部１２は、道路区画線認識部１１が認識した前方カメラ７０の撮像画像における道路区画線（画像座標系上の道路区画線）を、仮想平面として例えばメモリ１０Ａ上に設定される制御用の実座標系（上空から車両や道路区画線を見た座標系）上に写像し、当該実座標系上で自車両が車線を維持して走行するための目標軌跡を生成する。図２は、画像座標系上の道路区画線を制御用の実座標系上に写像する様子を示す図である。当該写像は、前方カメラ７０の設置パラメータ（ロール、パン、ピッチ、設置された高さ、焦点距離等）に基づき予め決定された写像用のマップを用いて行なわれる。

目標軌跡の生成は、例えば、走行車線（自車両両側に延在する道路区画線で画成される領域をいう）が直線状である場合は、当該走行直線の略中央部を走行するように目標軌跡を生成する。また、走行車線が曲線状である場合は、走行車線の範囲内で適切なアウトインアウトの軌跡となるように目標軌跡を生成する。

目標操舵角決定部１３は、目標軌跡生成部１２が生成した目標軌跡に従って自車両が走行するように、車速センサー４０が出力する車速信号を加味して自車両の目標操舵角を決定する。目標操舵角決定部１３が決定した目標操舵角は、ステアリング装置５０に送信される。以下、前方カメラ７０の撮像画像における道路区画線を認識して目標軌跡を生成し、ステアリング装置５０に目標操舵角を送信するまでの一連の制御を、自動操舵制御と称する。なお、自動操舵制御は、例えばユーザーによる入力操作がなされた等、所定の開始条件が成立したときに開始される。

車速センサー４０は、例えば、各輪に取り付けられた車輪速センサーとスキッドコントロールコンピューターを有し、車輪速センサーが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピューターが車速矩形波パルス信号（車速信号）に変換して出力する。

乖離時制御部１４の機能については後述する。

ナビゲーション装置２０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機２２と、基準局電波受信機２２Ａと、メモリ２４と、ディスプレイパネル２６と、音声入出力装置２８と、ナビゲーションコンピューター３０と、を備える。

ＧＰＳ受信機２２は、ＧＰＳ衛星から衛星の軌道と時刻のデータを含む電波信号を受信する。当該受信されたデータは、ナビゲーションコンピューター３０に送信され、自車両の現在位置の特定に用いられる。基準局電波受信機２２Ａは、DGPS（Diffrential GPS；相対測位方式）やRTK-GPS(Real Time Kinematic GPS；干渉測位方式)に用いられる基準局からの電波を受信する。

メモリ２４は、例えば、ハードディスクやＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体が用いられ、地図情報が記憶されている。この地図情報は、交差点等を表すノード点と、ノード点を接続するリンクと、により道路形状が表現されている。また、各リンクで示される区間における道路幅、及び道路曲率が、当該リンクと対応付けられて記憶されている。

ディスプレイパネル２６は、例えば、グラフィックシステムとしてＶＧＡ（Video Graphics Array）を採用して動画を含む画像表示を行なうと共に、タッチパネルとしてユーザーによる種々の入力操作（経路案内に係る目的地入力等）を可能に構成されたディスプレイ装置である。ディスプレイパネル２６は、その表面にユーザーがタッチ操作したことによる電圧の変化を検出して、タッチ操作された位置を認識する。ディスプレイパネル２６になされた入力操作はナビゲーションコンピューター３０に送信され、ディスプレイパネル２６の表示内容はナビゲーションコンピューター３０により決定される。

音声入出力装置２８は、例えば、スピーカーやマイク、ブザー等を含む。音声入出力装置２８になされた音声入力はナビゲーションコンピューター３０に送信され、音声入出力装置２８の音声出力内容はナビゲーションコンピューター３０により決定される。

ナビゲーションコンピューター３０は、例えば、ＬＫＡ用ＥＣＵ１０と同様の構成のコンピューターユニットであり、主要な機能ブロックとして、現在位置特定部３２と、経路案内部３４と、道路形状特定・目標軌跡表示部３６と、を備える。

現在位置特定部３２は、ＧＰＳ受信機２２が受信する衛星からの電波信号、及び基準局電波受信機２２Ａが受信する基準局からの電波信号に基づいて、前述したDGPSやRTK-GPSといった方式に基づく補正演算を行ない、自車両の現在位置（緯度、経度、高度）を取得する。

経路案内部３４は、現在位置特定部３２が特定した自車両の現在位置から、ユーザーにより入力された目的地に至るまでの推奨経路を生成し、ディスプレイパネル２６や音声入出力装置２８を用いて既知の経路案内を行なう。

道路形状特定・目標軌跡表示部３６の機能については後述する。

ステアリング装置５０は、例えば、操舵角センサー５２と、トルクセンサー５４と、アシストモータ５６と、ステアリング装置全体を制御するコントローラー５８と、を備える。操舵角センサー５２は、例えば、ステアリングコラム内部に配設され、操舵角信号をコントローラー５８及び多重通信線６０に出力する。トルクセンサー５４は、例えば、ステアリングコラム内部に配設され、入力軸と出力軸との間に取り付けられたトーションバーの捩じれを検出することにより、ステアリングトルク応じた信号をコントローラー５８に出力する。アシストモータ５６は、例えば、コラムハウジング部に配設された直流モータであり、車両の操舵に必要なトルクを出力して運転者のステアリング操作をアシストする。アシストモータ５６が出力するトルクは、ウォームギヤ及びホイールギヤによって偏向されると共に減速されてコラムシャフトに伝達され、最終的に車輪の向きを変える。コントローラー５８は、ＬＫＡ用ＥＣＵ１０による自動操舵制御が行なわれない通常時には、トルクセンサー５４からのステアリングトルク信号やその他の車両状態信号（車速やヨーレート等）に基づいて、車両の操舵に必要なトルクを出力するように、アシストモータ５６の駆動回路に制御信号を出力する。また、自動操舵制御が行なわれている時には、ＬＫＡ用ＥＣＵ１０からの指示信号（目標操舵角）に基づいて、アシストモータ５６を制御する。

このように、自動操舵制御においては、ＬＫＡ用ＥＣＵ１０が前方カメラ７０の撮像画像における道路区画線を認識して目標軌跡を生成し、ステアリング装置５０に目標操舵角を送信する。これを受信したステアリング装置５０のコントローラー５８では、操舵角を目標操舵角に近づけるようにアシストモータ５６を制御する。すなわち、認識された道路区画線に基づいて自動操舵制御を行なう。このような制御により、運転者が特段のステアリング操作をしなくとも自車両が走行車線を維持して走行することとなり、運転者のステアリング操作に関する負担を軽減することができる。

ところで、こうした制御システムにおける重要な問題点は、道路区画線の認識が正確になされているか否かという点である。道路区画線の認識が正確になされていない場合、目標操舵角が適切に決定されないこととなり、結果として走行車線を逸脱する等の不都合が生じるからである。ここで、道路区画線の認識が正確になされない原因としては、前方カメラ７０の撮像条件（天候やトンネル等の日射遮蔽物の存在等）の悪化やカメラの設置角度のズレ、機器の故障等が考えられる。この問題を抑制すべく、本実施例の車両用制御装置１は、乖離時制御部１４による乖離時制御、及び、道路形状特定・目標軌跡表示部３６の処理による目標軌跡の表示を行なうこととした。

乖離時制御部１４は、まず、道路区画線認識部１１が認識した道路区画線の形状を解析して、道路曲率を導出する（第１の指標情報）。道路曲率の導出は、例えば前方カメラ７０の撮像画像において、自車両直前から自車両前方の所定距離（例えば、数十［ｍ］〜数百［ｍ］）に至るまでの範囲に、相当する部分について行なわれる。道路曲率の具体的な導出手法については、種々のものが考えられるため、詳細な説明を省略する。また、乖離時制御部１４は、現在位置特定部３２が特定した自車両の現在位置を用いてメモリ２４に記憶された地図情報を参照し、当該区間における道路曲率を取得する（第２の指標情報）。具体的には、現在位置特定部３２が特定した自車両の現在位置から自車両がいずれのリンク上を走行しているかを特定して、当該リンクに対応する道路曲率を得る。但し、全てのリンクにおいて道路曲率が一定とは限らず、現実には、直線からカーブへと変化する過程のクロソイド曲線の部分等も含まれるため、こうしたリンクについてはその旨の情報が地図情報に記述され、乖離時制御部１４において補完演算を行なうこととする。

そして、第１の指標情報と第２の指標情報の乖離を測定する。第１の指標情報と第２の指標情報が所定程度以上乖離しているという現象は、道路区画線認識部１１が認識した道路区画線が誤っている蓋然性が高いことを示すものである。なぜなら、第２の指標情報を取得する処理は、比較的信頼性の高いＧＰＳシステムと地図情報に拠るものであり、且つ、それ以前に合致していたという実証があるため、第１の指標情報と第２の指標情報の乖離は、第１の指標情報を導出する過程における何らかの不都合、特に道路区画線の認識処理における不都合が生じたことを示すと考えられるからである。従って、第１の指標情報と第２の指標情報の乖離が閾値以上である場合には、乖離時制御を行なう。なお、指標情報として採用可能な情報は、道路曲率の他に、ヨー角（自車両の進行方向が走行車線又は道路区画線に対してなす角度）やオフセット（自車両の所定点における道路幅方向の変位）、或いは道路幅等が考えられる。

乖離時制御については種々のものが考えられるが、例えば、音声入出力装置２８による警告、及び自動操舵制御の停止を行なう。これにより、ユーザーは道路区画線の認識において何らかのトラブルがあったものと判断して、前方カメラ７０の修理や調整等を行なうことができる。また、自動操舵制御の停止を行なうことにより、そのまま自動操舵制御を継続する結果、走行車線を逸脱する等の不都合が生じることを未然に防止することができる。

なお、乖離時制御の内容は、本実施例のものに限定されず、自動操舵制御を継続することによる不都合を抑制又は解消することができるものであれば如何なる制御を行なってもよい。乖離時制御の他の例については、後述する第２実施例において説明する。

一方、道路形状特定・目標軌跡表示部３６は、まず、現在位置特定部３２が特定した自車両の現在位置を用いてメモリ２４に記憶された地図情報を参照し、当該区間における道路形状を特定する。具体的には、乖離時制御部１４と同様に自車両が走行中のリンクを特定し、当該リンクに対応する道路幅や道路曲率に基づいて、ＲＡＭ上に道路形状を生成する。この際に、道路曲率が一定でないリンクについては乖離時制御部１４と同様に補完演算が行なわれてよい。

そして、道路形状特定・目標軌跡表示部３６は、目標軌跡生成部１２が生成した目標軌跡と、上記の如く特定した道路形状と、をディスプレイパネル２６に重畳表示する。図３は、この表示画面の一例を示す図である。ここで、道路区画線の認識が正確になされている場合は、車線を維持して走行するための目標軌跡が適切に生成されているため、目標軌跡が走行車線に収まっている筈である（図３（Ａ））。ところが、道路区画線の認識が正確になされていない場合は、目標軌跡が適切に生成されないため、目標軌跡が徐々に走行車線から逸脱する場合がある（図３（Ｂ））。従って、ユーザーにおいては、道路区画線の認識が正確になされているか否かを監視することができる。なお、本画面は必ずしも常時表示されている必要は無く、ユーザーの所定操作により、又は定期的に画面の切替が行なわれてよい。また、本画面において目標軌跡が徐々に走行車線から逸脱していることを認識して、音声入出力装置２８による警告を行なってもよい。

図４は、ＬＫＡ用ＥＣＵ１０及びナビゲーションコンピューター３０による本実施例の特徴的な処理の流れを模式的に示す図である。

以上説明した本実施例の車両用制御装置１によれば、第１の指標情報と第２の指標情報が乖離している場合に、道路区画線の認識が正確になされていない蓋然性が高いと判断し、自動操舵制御を継続することによる不都合を抑制又は解消するための乖離時制御を行なう。乖離時制御には音声警告が含まれるため、ユーザーは道路区画線の認識において何らかのトラブルがあったものと判断して修理等を行なうことができる。また、自動操舵制御の停止を行なうことにより、走行車線を逸脱する等の不都合が生じることを未然に防止することができる。

すなわち、道路区画線の認識が正確になされているか否かを検知して、適切な制御を行なうことができる。

また、目標軌跡と道路形状をディスプレイパネル２６に重畳表示することにより、道路区画線の認識が正確になされている否かをユーザーが監視することができる。

［第２実施例］
以下、本発明の第２実施例に係る車両用制御装置２について説明する。なお、第１実施例の車両用制御装置１と重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。また、基本的な制御内容として、認識された道路区画線に基づいて自車両の操舵角を自動制御する点においては車両用制御装置１と同様である。図５は、車両用制御装置２の全体構成の一例を示す図である。図示する如く、車両用制御装置２は、車両用制御装置１のハードウエア構成に加え、レーダー装置８０を備える。また、乖離時制御部１４の制御内容が、車両用制御装置１とは異なる。

レーダー装置８０は、例えば、フロントグリル裏に配設されたミリ波レーダー装置である。レーダー装置８０は、ミリ波の反射波が帰ってくるまでの時間、反射波の角度、及び周波数変化を利用して物体の距離、方位、速度を検出する。このように検出された物体に関する情報は、ＬＫＡ用ＥＣＵ１０に送信され、自車両の直前を送信する先行車両の自車両との距離、及び方位を特定するために用いられる。また、レーダー装置８０はミリ波レーダー装置に限られず、レーザーレーダーや赤外線レーダーであってもよい。更に、ステレオカメラ装置による代替も可能である。

本実施例における乖離時制御部１４は、乖離時制御として、（１）目標軌跡生成部１２の処理を停止し、（２）目標軌跡生成部１２の生成する自車両の目標軌跡に代えて、先行車両の走行軌跡に基づいて自車両の目標軌跡を生成し（以下、区別上、目標軌跡＃と称する）、生成した目標軌跡＃を目標操舵角決定部１３に送信する。

先行車両の走行軌跡は、例えば、予めメモリ１０Ａ上に仮想平面を作成し、レーダー装置８０の検出データから把握される先行車両との相対位置から上記仮想平面における先行車両の座標を導出し、これを連ねたものとして作成することができる。図６は、仮想平面上で先行車両の走行軌跡を作成する様子を示す図である。なお、本図では模式的表現として仮想平面上に道路区画線を図示したが、本処理において必ずしも道路区画線の位置認識は必要でない。また、自車両の仮想平面上の座標を把握することが必要となるが、車速センサー４０や操舵角センサー５２の検出データに基づいて自車両の座標を移動させてもよいし、そもそも仮想平面が地図情報に基づくものとして作成される場合は、現在位置特定部３２が特定する自車両の現在位置を用いてもよい。

そして、作成した先行車両の走行軌跡を辿るように、目標軌跡＃を生成する。目標軌跡＃を受信した目標操舵角決定部１３では、目標軌跡＃に従って自車両が走行するように、車速センサー４０が出力する車速信号を加味して自車両の目標操舵角を決定し、ステアリング装置５０に送信する。

先行車両の走行軌跡は、先行車両の運転者が走行車線や障害物の存在等を確認した上で相当の注意を払った結果として表れるものである。従って、これを辿って走行することは、道路区画線の認識が正確になされていない場合にそのまま自動操舵制御を継続するよりも、安全性が高いものと推察される。この結果、自動操舵制御を継続して走行車線を逸脱する等の不都合が生じることを未然に防止することができる。

なお、乖離時制御の開始時に、「追従制御に切り替わります」等のアナウンスを行なってもよい。こうすれば、ユーザーは道路区画線の認識において何らかのトラブルがあったものと判断して、前方カメラ７０の修理や調整等を行なうことができる。

以上説明した本実施例の車両用制御装置２によれば、乖離時制御として、先行車両の走行軌跡を辿って走行するようにステアリング装置５０を制御する。これにより、自動操舵制御を継続して走行車線を逸脱する等の不都合が生じることを未然に防止することができる。すなわち、道路区画線の認識が正確になされているか否かを検知して、適切な制御を行なうことができる。

なお、乖離時制御は、第１実施例及び本実施例のものに限定されず、例えばＧＰＳ電波に基づいて自動操舵制御を行なうものであってもよい。

また、本実施例において説明した先行車両の走行軌跡を辿って走行する制御は、必ずしも自動操舵制御に対する代替制御として行なわれる必要はなく、単に先行車両の走行軌跡を辿って走行する制御を行なう制御システムとして構成されてもよい。こうすれば、運転者のステアリング操作に関する負担を軽減することができる。

［第３実施例］
以下、本発明の第３実施例に係る車両用制御装置３について説明する。なお、第１実施例の車両用制御装置１と重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図７は、車両用制御装置３の全体構成の一例を示す図である。図示する如く、車両用制御装置１との比較上、車両用制御装置３においてナビゲーション装置２０は必須の構成ではない。また、ＬＫＡ用ＥＣＵ１０は、乖離時制御部１４に代えて、運転傾向認識部１５と、目標軌跡補正部１６と、を備える。但し、応用例として乖離時制御部１４を備え、第１実施例や第２実施例の如き乖離時制御を更に行なうことが可能であるのは言うまでもない。

本実施例においても、道路区画線認識部１１が道路区画線を認識し、これに基づいて目標軌跡生成部１２が自車両の目標軌跡を生成するまでの処理は、第１実施例や第２実施例と同様である。但し、目標軌跡に対して、運転者の運転傾向に基づく補正が行なわれる点を特徴とする。

運転傾向認識部１５は、自車両が走行車線のどの部分を走行したかを認識し（複数の走行車線に跨って走行した場合も含めて）、自車両の走行軌跡としてメモリ１０Ａに記憶する。具体的には、例えば、前方カメラ７０の画像の下端部における道路区画線の位置からオフセット（自車両所定点の道路幅方向の変位）を計算し、オフセットを車両の走行に応じて道路形状上にプロット（記述）したものが自車両の走行軌跡となる。

そして、運転傾向認識部１５は、記憶したデータを道路形状等の走行条件別に分類し、各走行条件の下で平均を求める等の統計処理を行なって、メモリ１０Ａに記憶する。ここで、走行条件とは、道路曲率、道路種別（高速道路／一般道路等）、天候、速度等が考えられる。図８は、道路曲率及び道路種別を一定とし、速度及び天候別に分類された走行軌跡の一例を示す図である。なお、本図は第１実施例で説明した画像座標系上で走行軌跡を示すものである。

また、運転傾向認識部１５は、駐車車両等の障害物がある場合の走行軌跡を認識してメモリ１０Ａに記憶する。図９は、このような場合における走行軌跡の一例を示す図である。

目標軌跡補正部１６は、自車両の現在の走行条件を認識し、当該認識した現在の走行条件に一致する走行軌跡を運転傾向認識部１５により記憶された情報から抽出し、これに近づけるように目標軌跡生成部１２が生成した自車両の目標軌跡を補正する。また、前方に障害物が存在することを認識した場合は、障害物がある場合の走行軌跡に近づけるように目標軌跡生成部１２が生成した自車両の目標軌跡を補正する。

ここで、自車両の現在の走行条件の認識は、車速センサー４０の検出データ、ワイパーの使用状態等から把握される天候、ナビゲーション装置２０により把握される道路曲率及び道路種別等を総合的に判断して認識することができる。また、補正は、例えば、目標軌跡生成部１２が生成する目標軌跡と、目標軌跡補正部１６が抽出した目標軌跡との加重平均をとる等の手法により行なわれる。

そして、補正後の目標軌跡を目標操舵角決定部１３に出力する。補正後の目標軌跡が入力された目標操舵角決定部１３では、補正後の目標軌跡に従って自車両が走行するように、車速センサー４０が出力する車速信号を加味して自車両の目標操舵角を決定し、ステアリング装置５０に送信する。

以上説明した本実施例の車両用制御装置３によれば、運転者の運転傾向に基づいて走行軌跡を補正するから、自動操舵制御の結果として自車両が走行する軌跡が運転者の普段の運転の結果として表れる走行軌跡に近いものとなり、運転者にとって違和感のない走行軌跡となる。従って、より自然な自動操舵制御を行なうことができる。

なお、本実施例の如く運転者の運転傾向に基づく走行軌跡を走行条件別に分類して補正に用いるのに限られず、同じ場所を何度も走行する場合は、当該場所に特有の運転傾向を記憶して補正に用いてもよい。

［第４実施例］
以下、本発明の第４実施例に係る車両用制御装置４について説明する。なお、第１実施例の車両用制御装置１と重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図１０は、車両用制御装置４の全体構成の一例を示す図である。図示する如く、図示する如く、車両用制御装置１との比較上、ＬＫＡ用ＥＣＵ１０は、乖離時制御部１４に代えて、制御ゲイン変更通知部１７を備える。但し、応用例として乖離時制御部１４を備え、第１実施例や第２実施例の如き乖離時制御を更に行なうことが可能であるのは言うまでもない。

本実施例においても、目標操舵角決定部１３が自車両の目標操舵角を決定するまでの処理は第１実施例と同様である。

本実施例においてコントローラー５８が目標操舵角に基づいてアシストモータ５６を制御する際には、操舵角センサー５２から入力される実際の操舵角と目標操舵角との差分に基づくフィードバック制御が行なわれる。ここで、フィードバック制御は、例えば、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御等である。

制御ゲイン決定部１７は、ナビゲーション装置２０から入力される情報に基づいて、上記フィードバック制御における制御ゲイン（具体的には、比例ゲイン、微分ゲイン、積分ゲイン等の組み合わせからなる一組のゲインである）を決定し、コントローラー５８に指示信号を送信する。

制御ゲインの決定手法の具体例について述べる。例えば、自車両が通常道路を走行している場合には、乗り心地を重視した緩やかな制御ゲインＧ１が採用される。また、自車両がトンネル内を走行している場合には、制御ゲインＧ１よりも迅速に目標値に近づけるような制御ゲインＧ２が採用される。また、自車両が橋梁部やトンネル出口を走行している場合には、制御ゲインＧ２よりも更に迅速に目標値に近づけるような制御ゲインＧ３が採用される。こうした場所を走行していることの検知（すなわち走行環境の検知）は、ナビゲーション装置２０において、現在位置特定部３２により特定された自車両の現在位置と地図情報をマッチングすることにより行なわれる。なお「橋梁部等を走行している場合」の制御ゲインの決定は、厳密に橋梁部等を走行している間に限られず、橋梁部等にさしかかる少し手前から開始されてよい。

このような制御を行なうのは、トンネル内においては前方カメラ７０の撮像条件が悪化し、橋梁部やトンネル出口においては横風により自車両が左右にあおられる可能性が高いことに基づく。すなわち、自車両が車線から逸脱する蓋然性の高い場所を走行している場合に、より迅速に目標値に近づけるような制御ゲインを採用するのである。

トンネル出口や橋梁上等では、横風突風という外乱による目標軌跡からの誤差発生量を所定の範囲内に収めることを、安全確保の目的から優先した制御ゲイン調整が行なわれる。具体的な誤差発生のメカニズムとして、突風が吹いた瞬間の過渡的な応答での誤差発生と、同じ強さの横風が吹き続けた場合の定常的な誤差発生量との２種類があり、それぞれについて、例えば、目標軌跡からの横偏差に対する積分ゲインを大きくすることが考えられる。但し、この結果として、応答が振動的となることがあり得るので、横偏差の微分ゲインを調整する、ないしヨー角を用いた状態フィードバックゲインを含めて調整する、等の手法が考えられる。

従って、横風等の突発的な外乱入力に対して積分ゲイン等の制御ゲインを調整することで偏差を解消することができると共に、前方カメラ７０の撮像条件が悪化することにより自車両が車線から逸脱する蓋然性の高い場所を走行している場合にも、同様に制御ゲインを調整することで偏差を解消することができる。一方、自車両が車線から逸脱する蓋然性の低い通常道路を走行している場合には、乗り心地を重視した緩やかな制御ゲインが採用されるため、過剰に迅速な操舵力の出力により乗り心地が悪化することを抑制することができる。

以上説明した本実施例の車両用制御装置４によれば、ナビゲーション装置２０が検知した走行環境に基づいてアシストモータ５６の制御ゲインを決定（変更）するから、横風や前方カメラ７０の撮像条件の悪化等により自車両が車線から逸脱しそうになった場合に、これを修正するための操舵力を迅速に出力することができるだけでなく、素早い修正のための軌跡に追従可能となる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、第１〜第４実施例において、自車両が走行している走行車線を特定し（左側車線か、中央車線か、或いは右側車線か、の特定）、左側車線を走行している場合に限定して自動操舵制御を行なうものとしてもよい。走行車線の特定は、前方カメラ７０の撮像画像解析や、現在位置特定部３２により特定された自車両の現在位置と地図情報とのマッチング等（これらの組み合わせであってもよい）により行なうことが可能である。

また、道路区画線を認識する手段としての前方カメラ７０及び道路区画線認識部１１に代えて（又は、加えて）、道路に敷設された磁気マーカを検出する装置や、立体状の道路区画線を検出するレーダー装置等を備えてもよい。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

車両用制御装置１の全体構成の一例を示す図である。 画像座標系上の道路区画線を制御用の実座標系上に写像する様子を示す図である。 目標軌跡と道路形状とをディスプレイパネル２６に重畳表示する画面の一例を示す図である。 ＬＫＡ用ＥＣＵ１０及びナビゲーションコンピューター３０による本実施例の特徴的な処理の流れを模式的に示す図である。 車両用制御装置２の全体構成の一例を示す図である。 仮想平面上で先行車両の走行軌跡を作成する様子を示す図である。 車両用制御装置３の全体構成の一例を示す図である。 道路曲率及び道路種別を一定とし、速度及び天候別に分類された走行軌跡の一例を示す図である。 障害物がある場合とない場合の走行軌跡の一例を示す図である。 車両用制御装置４の全体構成の一例を示す図である。

符号の説明

1、２、３、４ 車両用制御装置
１０ ＬＫＡ用ＥＣＵ
１０Ａ、２４ メモリ
１１ 道路区画線認識部
１２ 目標軌跡生成部
１３ 目標操舵角決定部
１４ 乖離時制御部
１５ 運転傾向認識部
１６ 目標操舵角補正部
１７ 制御ゲイン決定部
２０ ナビゲーション装置
２２ ＧＰＳアンテナ
２２Ａ 基準局電波受信機
２６ ディスプレイパネル
２８ 音声入出力装置
３０ ナビゲーションコンピューター
３２ 現在位置特定部
３４ 経路案内部
３６ 道路形状特定・目標軌跡表示部
４０ 車速センサー
５０ ステアリング装置
５２ 操舵角センサー
５４ トルクセンサー
５６ アシストモータ
５８ コントローラー
６０ 多重通信線
７０ 前方カメラ
８０ レーダー装置

Claims (7)

1. 道路区画線を認識する道路区画線認識手段を備え、該道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づいて自動操舵制御を行なう車両用制御装置であって、
   地図情報が記憶された記憶手段と、
   自車両の現在位置を特定する現在位置特定手段と、を備え、
   前記道路区画線認識手段が道路区画線を認識した結果、導出される第１の指標情報と、
   前記現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を用いて前記地図情報を参照して得られる第２の指標情報と、
   の乖離に基づき所定の乖離時制御を行なうことを特徴とする、車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置であって、
   先行車両の走行軌跡を検出する先行車両走行軌跡検出手段と、
   該先行車両走行軌跡検出手段により検出された先行車両の走行軌跡に基づいて自車両の目標軌跡を生成する目標軌跡生成手段と、を備え、
   前記所定の乖離時制御は、前記道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づく自動操舵制御に代えて、前記目標軌跡生成手段により生成された自車両の目標軌跡に従って自車両が走行するように自動操舵制御を行なうことである、
   車両用制御装置。
3. 先行車両の走行軌跡を検出する先行車両走行軌跡検出手段と、
   該先行車両走行軌跡検出手段により検出された先行車両の走行軌跡に基づいて自車両の目標軌跡を生成する目標軌跡生成手段と、を備え、
   所定の場合に、該目標軌跡生成手段により生成された自車両の目標軌跡に従って自車両が走行するように自動操舵制御を行なうことを特徴とする、車両用制御装置。
4. 自車両の目標軌跡を生成する目標軌跡生成手段と、
   運転者の運転傾向を認識する運転傾向認識手段と、
   該運転傾向認識手段により認識された運転者の運転傾向を記憶する運転傾向記憶手段と、
   前記目標軌跡生成手段により生成された自車両の目標軌跡を、前記運転傾向記憶手段に記憶された運転者の運転傾向に基づいて補正する目標軌跡補正手段と、を備え、
   該目標軌跡補正手段により補正された自車両の目標軌跡に従って自車両が走行するように自動操舵制御を行なうことを特徴とする、車両用制御装置。
5. 道路区画線を認識する道路区画線認識手段を備え、該道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づいて自動操舵制御を行なう車両用制御装置であって、
   自車両の走行環境を検知する走行環境検知手段を備え、
   該走行環境検知手段により検知された自車両の走行環境に基づいて、前記自動操舵制御の制御ゲインを変更することを特徴とする、車両用制御装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用制御装置であって、
   自車両の走行車線を検知する走行車線検知手段を備え、
   該走行車線検出手段により自車両が左側車線を走行していることが検知されなかった場合には、前記自動操舵制御を停止することを特徴とする、車両用制御装置。
7. 道路区画線を認識する道路区画線認識手段と、
   該道路区画線認識手段により認識された道路区画線に基づいて自車両の目標軌跡を生成する目標軌跡生成手段と、
   地図情報が記憶された記憶手段と、
   自車両の現在位置を特定する現在位置特定手段と、
   前記現在位置特定手段により特定された自車両の現在位置を用いて前記地図情報を参照し、自車両前方の道路形状を特定する道路形状特定手段と、を備え、
   前記目標軌跡生成手段により生成された車両の目標軌跡と、前記道路形状特定手段により特定された自車両前方の道路形状と、を重畳表示することを特徴とする、
   車両用表示装置。

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