JP2015189404A - 車線維持制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車線維持制御中に隣接車線に危険な車両が検出された際に、ドライバに違和感を与えることなく、車線維持制御を継続することができる車線維持制御装置の提供。
【解決手段】自車両の走行車線を検出する走行車線検出手段と、隣接車線を走行する他車両を検出する他車両検出手段と、他車両の危険度を判定する危険度判定手段と、ドライバの操舵を検出する操舵検出手段と、他車両が検出されたときに、自車両が走行を維持する目標位置を設定し、目標位置を維持して走行するように自車両を制御する走行位置変更手段とを備え、走行位置変更手段は、目標位置を、所定位置から他車両とは反対側にオフセットした位置であって、危険度に応じた第１の位置に設定し、危険度に応じた車両制御を行っているときにドライバによる操舵が行われた場合、目標位置を、ドライバの操舵量および操舵方向に応じた第２の位置に変更し、第２の位置を走行するように自車両を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車線維持制御装置に関し、特に、車線維持制御中に隣接車線に危険な車両が検出された際に、ドライバに違和感を与えることなく、車線維持制御を継続することができる車線維持制御装置に関するものである。

従来から、車両の運転支援を行う技術として、車線維持制御装置（ＬＡＳ：Lane-Keep Assist system）がある。従来の車線維持制御装置としては、例えば、車線維持制御中に車線の斜め前方に障害物が検出され、ドライバによる回避操作が必要であると推定される場合に、車線維持制御を中止したり、障害物がある範囲に仮想白線を引き、仮想白線の位置に応じて走行を維持する位置（走行ライン）を変更する技術がある（特許文献１）。

特開２０１０−１８２０７号公報

しかしながら、上記した従来技術には以下のような課題があった。

特許文献１に記載されている技術は、自車両が斜め前方に静止した障害物に衝突するのを回避するための技術である。しかしながら、実際に道路を走行する場面では、自車両の斜め前方または斜め後方に存在する主な物体は、隣接車線を走行する対向車両または追い越し車両（以下、これらの車両を他車両と称する）であり、他車両の大きさ、他車両と自車両の相対速度によっては、自車両のドライバが他車両を危険と感じることがある。

そこで、自車両のドライバにとって危険と感じる他車両が隣接車線を走行する場合に、上記従来技術のように、車線維持制御の中止や走行ラインの変更を行うことが考えられる。

しかしながら、隣接車線を走行する他車両に気づいていない自車両のドライバにとっては、急に走行ラインが変更されたり車線維持制御が中止されると、その変更や中止に違和感を感じることある。また、ドライバがハンドル操作を行っているときに、急な走行ラインの変更や車線維持制御の中止があると、ドライバは車線維持制御によって付与されるステアリングトルクの急な変化にびっくりして、ドライバがハンドルを誤操作してしまう可能性がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、車線維持制御中に隣接車線に危険な他車両が検出された際に、ドライバに違和感を与えることなく、車線維持制御を継続することができる車線維持制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、車線区画線により区画された走行車線の幅方向所定位置を維持して走行するように車両を制御する車線維持制御装置であって、自車両の走行車線を検出する走行車線検出手段と、走行車線に隣接する隣接車線を走行する他車両を検出する他車両検出手段と、他車両の危険度を判定する危険度判定手段と、ドライバの操舵を検出する操舵検出手段と、他車両検出手段により他車両が検出されたときに、走行車線において自車両が走行を維持する目標位置を設定し、当該目標位置を維持して走行するように自車両を制御する走行位置変更手段とを備え、走行位置変更手段は、目標位置を、所定位置から他車両とは反対側にオフセットした位置であって、危険度に応じた第１の位置に設定し、危険度に応じた車両制御を行っているときにドライバによる操舵が行われた場合、目標位置を、ドライバの操舵量および操舵方向に応じた第２の位置に変更し、当該第２の位置を走行するように自車両を制御することとしている。

本発明によれば、危険度に応じた車線維持制御を行っているときにドライバによる操舵が行われた場合、走行を維持する目標位置を、ドライバの操舵量および操舵方向に応じた位置に変更し、その変更した目標位置を走行するように車両を制御する。つまり、危険度に応じて設定された目標位置を走行するように車線維持制御が行われているときにドライバによる操舵が行われた場合、目標位置がドライバのハンドル操作を考慮した位置に変更される。よって、車線維持制御中に隣接車線に危険な他車両が検出された際に、ドライバに違和感を与えることなく、車線維持制御を継続することができる。

本発明においては、好ましくは、他車両検出手段は、他車両の大きさ、他車両と自車両の相対速度、自車両に対する他車両の位置の少なくともいずれか１つを検出し、危険度判定手段は、他車両検出手段の検出結果に基づいて、危険度を判定する。

この構成によれば、他車両の危険度を表す様々なパラメータに基づいて、精度よく危険度を算出することができる。

本発明においては、好ましくは、走行位置変更手段は、第２の位置を、第１の位置をドライバの操舵方向にオフセットした位置に設定する。

この構成によれば、ドライバの意図を反映した位置に第２の位置を設定することができる。

本発明においては、好ましくは、走行位置変更手段は、第２の位置を、車線中央よりも第１の位置側に設定する。

この構成によれば、第２の位置を安全な位置に設定することができる。

以上説明したように、本発明によれば、車線維持制御中に隣接車線に危険な車両が検出された際に、ドライバに違和感を与えることなく、車線維持制御を継続することができる車線維持制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車線維持制御装置の構成を機能的に示すブロック図である。 本発明における自車両が搭載するレーダの検出領域およびカメラの撮像領域を示す図である。 本発明の実施形態に係る車線維持制御装置によって車両制御が行われる様子を示す図である。 ドライバによる操舵量と、第１の位置から第２の位置へのオフセット量との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る車線維持制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。

（実施形態）
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車線維持制御装置の構成を機能的に示すブロック図である。図２は、本発明における自車両が搭載するレーダの検出領域およびカメラの撮像領域を示す図である。図３は、本発明の実施形態に係る車線維持制御装置によって車両制御が行われる様子を示す図である。

本実施形態に係る車線維持制御装置１は、図３に示されるように、車線区画線１３，１４により区画された走行車線の幅方向所定位置（例えば車線中央）を維持して走行するように自車両１１を制御する装置である。なお、幅方向所定位置は、車線中央でなくてもよく、車線中央から左側または右側にずれた位置であってもよいが、以下の説明では、幅方向所定位置が車線中央であるものとして説明を行う。

以下の説明では、自車両１１が走行する車線を「走行車線」と称し、走行車線に隣接する車線を「隣接車線」と称する。隣接車線は、走行車線と進行方向が同じ車線であってもよいし、走行車線と進行方向が逆の対向車線であってもよい。

図１に示されるように、車線維持制御装置１は、主要な構成として、走行車線検出手段６と、他車両検出手段２１と、危険度判定手段７と、走行位置変更手段８とを備えている。走行車線検出手段６、他車両検出手段２１、危険度判定手段７、走行位置変更手段８は、各々、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５が有する機能部として構成されている。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成されている。

また、車線維持制御装置１は、さらに、レーダ２と、カメラ３と、操舵検出センサ４と、ディスプレイ９と、ステアリングアクチュエータ１０と備えている。レーダ２、カメラ３と、操舵検出センサ４、ディスプレイ９、ステアリングアクチュエータ１０は、各々、ＥＣＵ５に電気的に接続されている。

以下、各構成要素について詳しく説明する。

＜レーダ２について＞
レーダ２は、自車両１１の前方および斜め前方、後方および斜め後方に存在する物体の位置情報を取得する。図２に示される例では、自車両１１の前方および斜め前方に存在する物体の位置情報を取得する前部レーダ（検出領域の一例を符号２３で示す）と、自車両１１の後方および斜め後方に存在する物体の位置情報を取得する後部レーダ（検出領域の一例を符号２０で示す）とが設けられている。前部レーダは、隣接車線を走行する他車両１８であって、自車両１１の斜め前方を走行する他車両１８の位置情報を取得する。後部レーダは、隣接車線を走行する他車両１８であって、自車両１１の斜め後方を走行する他車両１８の位置情報を取得する。レーダ２の種類は特に限定されないが、例えば、ミリ波レーダ、レーザレーダ等を挙げることができる。

＜カメラ３について＞
カメラ３は、路面を含む車両前方を撮像するものであり、車両１１に対して左側の車線区画線１３および右側の車線区画線１４の撮像画像を取得する。カメラ３の撮像領域の一例を、図２において符号１９で示す。図３に示されるように、車線区画線１３，１４は、走行車線を区画する線であり、白線や黄線、車線長さ方向に連続的に続く実線（例えば車線区画線１３）や、車線長さ方向に断続的に続く破線（例えば車線区画線１４）等が含まれる。以下の説明では、車線区画線１３，１４を左側白線１３，右側白線１４と称して説明を行う。

＜走行車線検出手段６について＞
走行車線検出手段６は、自車両１１の走行車線を検出する。走行車線検出手段６は、カメラ２から取得した撮像画像に基づいて、走行車線を区画する左側白線１３および右側白線１４を認識し、左側白線１３と右側白線１４とで区画される領域を自車両１１の走行車線として検出する。白線認識の手法としては種々のものが公知であるが、本実施形態では、例えば、撮像画像の横方向に沿って、画像の輝度値を微分し、この微分値に基づいて、輝度値が急激に変化する点を見いだし、この点を白線として検出する。

すなわち、白線が存在する画像が撮影された際に、横方向の走査線上のデータについて、輝度の微分値を求める。そして、微分値のピークが、左側からマイナス、プラスの順に並んで現れ、且つ、それぞれのピークの間隔が、白線の幅として妥当と思われる程度に納まっていれば、左右のピーク位置を白線のエッジであると判断し、両ピーク位置の中間点を白線位置として認識する。なお、走行車線検出手段６は、走行車線のみでなく、白線認識の手法を用いて走行車線と隣接車線の双方を検出してもよい。

＜他車両検出手段２１について＞
他車両検出手段２１は、隣接車線を走行する他車両１８を検出する。他車両１８を検出する手法は特に限定されないが、例えば、レーダ２から取得した位置情報を用いて他車両１８を検出することができる。また、他車両検出手段２１は、レーダ２から取得した位置情報を用いて、他車両１８の大きさ、自車両１１に対する他車両１８の相対速度、自車両１１に対する他車両１８の位置（距離）を検出する。

図３に示される例では、隣接車線において自車両１１の右斜め後方から、自車両１１に対して他車両（大型バスまたは大型トラック）１８が接近してきている。自車両１１の後部レーダは他車両１８の大きさ、自車両１１に対する他車両１８の相対速度、自車両１１に対する他車両１８の位置を検出する。

なお、他車両検出手段２１は、カメラ２から取得した画像情報、または、レーダ３から取得した位置情報およびカメラ２から取得した画像情報の双方を用いて他車両１８の大きさ、自車両１１に対する他車両１８の相対速度、自車両１１に対する他車両１８の位置を検出してもよい。

＜危険度判定手段７について＞
危険度判定手段７は、他車両１８の危険度を判定する。ここにいう「危険度」とは、他車両１８が自車両１１に接触する危険性の他、自車両１１のドライバが他車両１８を危険と感じる度合いを含む概念である。危険度の判定方法としては、例えば、他車両の大きさ、自車両に対する他車両の相対速度、自車両に対する他車両の位置と、他車両の危険度との相関関係を実験等によって予め求めてマップ化またはグラフ化しておき、車線維持制御のときにそのマップまたはグラフを参照することで、検出した他車両の大きさ等から他車両の危険度を判定することができる。また、危険度が大きいか否かの判定基準となる閾値（例えば、後述のｔｈ１、ｔｈ２）を予め求めておいてもよい。

通常、他車両の大きさが大きいほど、危険度も大きくなる。また、自車両に対する他車両の相対速度（接近速度）が大きいほど、危険度も大きくなる。また、自車両に対する他車両の位置が近いほど、危険度が大きくなる。自車両に対する他車両の位置は、自車両に対する他車両の横方向位置であってもよいし、自車両と他車両を直線的に結ぶ位置関係であってもよい。

図３に示される例では、危険度判定手段７は、隣接車線において自車両１１の右斜め後方から接近する他車両１８の危険度を算出する。また、図３に示される例では、他車両１８は大型バスまたは大型トラックであるので、他車両１８の大きさおよび自車両１１に対する他車両１８の横方向位置は近く、危険度は大きい。また、自車両１１に対する他車両１８の接近速度（相対速度）が大きいほど、危険度はさらに大きくなる。

なお、危険度の判定方法はここで説明した手法に限定されるものではなく、他の手法を用いて判定してもよい。また、図３に示される例では、他車両１８を隣接車線において斜め後方から接近する車両としているが、他車両１８は対向車線を走行する対向車であってもよい。

＜操舵検出センサ４について＞
操舵検出センサ４は、ドライバの操舵を検出する。具体的には、操舵検出センサ４は、ドライバによるステアリングハンドル１２の操舵量および操舵方向を検出する。操舵量には、操舵角、操舵トルク、操舵速度等が含まれる。操舵方向には、他車両１８に近づく方向、他車両１８から遠ざかる方向がある。

＜走行位置変更手段８について＞
走行位置変更手段８は、他車両検出手段２１により他車両１８が検出されたときに、走行車線において自車両１１が走行を維持する目標位置を設定し、当該目標位置を維持して走行するように自車両１１を制御する。

具体的には、走行位置変更手段８は、図３に示されるように、他車両１８の危険度が大きいときに、目標位置を、車線中央から他車両１８とは反対側にオフセットした位置であって他車両１８の危険度に応じた第１の位置に設定する（（Ｂ）の状態）。他車両１８の危険度が大きければ大きいほど、車線中央からのオフセット量は大きくなる。また、走行位置変更手段８は、他車両１８の危険度に応じた車両制御を行っているときにドライバによる操舵が行われた場合（（Ｃ）の状態）、目標位置を、ドライバの操舵量および操舵方向に応じた第２の位置に変更し、第２の位置を走行するように自車両を制御する（（Ｄ）の状態）。図３に示される例では、車線中央に対する第１の位置の方向とは反対の方向に、ドライバによる操舵がなされている。この場合、第２の位置は、第１の位置からドライバの操舵方向にオフセットされた位置となる。

「危険度が大きいとき」とは、例えば、他車両１８が大型車であるときや、自車両に対する他車両１８の接近速度が閾値（後述のｔｈ１）以上であるときや、自車両と他車両の距離を他車両の接近速度で除算した値（車頭時間）が閾値（後述のｔｈ２）以下であるときである。

なお、車線中央に対する第１の位置の方向と同じ方向に、ドライバによる操舵がなされてもよい。この場合も、第２の位置は、第１の位置からドライバの操舵方向にオフセットされた位置となる。

走行位置変更手段８は、他車両検出手段２１により他車両１８が検出されないときや、他車両１８が検出されてもその危険度が小さいときは、車線中央を維持して走行するように自車両１１を制御する。「危険度が小さいとき」とは、例えば、他車両１８が小型車または中型車であるときや、自車両１１に対する他車両１８の接近速度が閾値（後述のｔｈ１）より小さいときや、自車両と他車両の距離を他車両の接近速度で除算した値（車頭時間）が閾値（後述のｔｈ２）より大きいときである。

図４は、ドライバによる操舵量と、第１の位置から第２の位置へのオフセット量との関係の一例を示すグラフである。図４では、車線中央から第１の位置へのオフセットされた方向とは反対の方向にドライバが操舵を行った場合を想定している。図４に示される例では、ドライバによる操舵量がゼロから大きくなるにつれて、オフセット量も次第に増加する。これにより、ドライバの操舵量分だけ、第２の位置は車線中央に近づく。

また、第１の位置から第２の位置へのオフセット量は、車線中央から第１の位置へのオフセット量を超えないようになっている。よって、ドライバによる操舵が車線中央よりも他車両１８に近くなる位置まで行われた場合に、第２の位置が車線中央となるようになっている。これは、自車両１１が他車両１８に近づき過ぎないようにするためである。

図３に示される例では、（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）の順に自車両１１の状態が遷移する。なお、（Ａ）の状態は、他車両１８が検出される前の状態であるものとする。

＜ディスプレイ９について＞
ディスプレイ９は、車線維持制御の状態を表示する装置である。ディスプレイ９は、例えば、走行を維持する目標位置が走行車線のどこに設定されているかを表示する。また、ディスプレイ７は、車線維持制御が行われているかどうか、自車両１１に接近する他車両１８の位置情報、大きさ情報、自車両１１に対する他車両１８の相対速度情報等を表示する。

＜ステアリングアクチュエータ１０について＞
ステアリングアクチュエータ１０は、走行位置変更手段８からの指示に基づいて、自車両１１が車線中央または車線中央からオフセットした目標位置を維持して走行するように自車両１１のステアリングシャフトに操舵トルクを付与する。

次に、図５を参照しつつ、車線維持制御装置１の動作について説明する。図５は、車線維持制御装置１の動作を示すフローチャートである。

まず、車線維持制御装置１の電源スイッチがオンになっているかどうかが判断される（ステップＳ１）。ＹＥＳである場合、カメラ３から撮像画像が取得される（ステップＳ２）。一方、ＮＯである場合、ステップＳ１に戻る。

次いで、カメラ３から取得した撮像画像に基づき、走行車線および隣接車線が検出される（ステップＳ３）。次いで、レーダ２から他車両１８の情報が取得される（ステップＳ４）。

次いで、レーダ２およびカメラ３から取得した情報に基づいて、隣接車線を走行する他車両１８が大型車（トラックまたはバス）であるかどうかが判定される（ステップＳ５）。ＹＥＳである場合、他車両１８の危険度に応じて、目標位置が第１の位置に設定される。危険度が大きくなるほど、第１の位置は車線中央から他車両１８とは反対の方向に大きくオフセットされた位置となる。そして、第１の位置を維持して走行するように自車両１１が車線維持制御される（ステップＳ６）。図３に示される例では、隣接車線において自車両１１に対し右斜め後方から接近する他車両１８が大型車両であるので、他車両１８の検出前まで車線中央で車線維持制御されていた自車両１１は、他車両１８の危険度に応じたオフセット量で目標位置（第１の位置）が設定され、第１の位置を維持するように車線維持制御される。一方、ＮＯである場合、レーダ２から取得した情報に基づいて、自車両１１に対する接近速度（相対速度）が閾値ｔｈ１以上であるかどうかが判定される（ステップＳ１０）。ＹＥＳである場合、ステップＳ６に移る。一方、ＮＯである場合、自車両１１と他車両１８の距離を他車両１８の接近速度で除算した値（車頭時間）が閾値ｔｈ２（例えば３秒）以下であるかどうかが判定される（ステップＳ１１）。ＹＥＳである場合、ステップＳ６に移る。一方、ＮＯである場合、自車両１１は、車線中央を維持して走行するように制御される（ステップＳ９）。次いで、車線維持制御装置１の電源スイッチがオフになっているかどうかが判定される（ステップＳ１０）。

ステップＳ６に次いで、ドライバによる操舵があるかどうかが検出される（ステップＳ７）。ＹＥＳである場合、ドライバによる操舵量および操舵方向に応じて目標位置が第２の位置に変更される。そして、第２の位置を維持して走行するように自車両１１が車線維持制御される（ステップＳ８）。図３に示される例では、ドライバは他車両１８に近づく方向に操舵をしたので、第１の位置で車線維持制御されていた自車両１１は、ドライバによる操舵量および操舵方向に応じたオフセット量で目標位置が第２の位置に変更され、第２の位置を維持するように車線維持制御される。次いで、ステップＳ１０に移る。

以上が車線維持制御装置１の動作である。

本実施形態に係る車線維持制御装置１によれば、危険度に応じて設定された目標位置を走行するように車線維持制御が行われているときにドライバによる操舵が行われた場合、目標位置がドライバのステアリング操作を考慮した位置に変更される。よって、車線維持制御中に隣接車線に危険な他車両１８が検出された際に、ドライバに違和感を与えることなく、車線維持制御を継続することができる。

１ 車線維持制御装置
２ レーダ
３ カメラ
４ 操舵検出センサ
５ ＥＣＵ
６ 走行車線検出手段
７ 危険度判定手段
８ 走行位置変更手段
９ ディスプレイ
１０ ステアリングモータ
１１ 自車両
１２ ハンドル
１３ 左側白線
１４ 右側白線
１８ 他車両
１９ カメラの検出領域
２０ 後部レーダの検出領域
２１ 他車両検出手段
２３ 前部レーダの検出領域

Claims (4)

1. 車線区画線により区画された走行車線の幅方向所定位置を維持して走行するように車両を制御する車線維持制御装置であって、
   自車両の走行車線を検出する走行車線検出手段と、
   前記走行車線に隣接する隣接車線を走行する他車両を検出する他車両検出手段と、
   前記他車両の危険度を判定する危険度判定手段と、
   ドライバの操舵を検出する操舵検出手段と、
   前記他車両検出手段により他車両が検出されたときに、前記走行車線において自車両が走行を維持する目標位置を設定し、当該目標位置を維持して走行するように自車両を制御する走行位置変更手段とを備え、
   前記走行位置変更手段は、
   前記目標位置を、前記所定位置から前記他車両とは反対側にオフセットした位置であって、前記危険度に応じた第１の位置に設定し、
   前記危険度に応じた車両制御を行っているときにドライバによる操舵が行われた場合、前記目標位置を、ドライバの操舵量および操舵方向に応じた第２の位置に変更し、当該第２の位置を走行するように自車両を制御することを特徴とする、車線維持制御装置。
2. 前記他車両検出手段は、前記他車両の大きさ、自車両に対する前記他車両の相対速度、自車両に対する前記他車両の位置の少なくともいずれか１つを検出し、
   前記危険度判定手段は、前記他車両検出手段の検出結果に基づいて、前記危険度を判定することを特徴とする請求項１に記載の車線維持制御装置。
3. 前記走行位置変更手段は、前記第２の位置を、前記第１の位置をドライバの操舵方向にオフセットした位置に設定することを特徴とする、請求項１または２に記載の車線維持制御装置。
4. 前記走行位置変更手段は、前記第２の位置を、車線中央よりも前記第１の位置側に設定することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の車線維持制御装置。

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