JP2017016403A - 車線内走行制御装置、車線内走行制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば白線等を認識できない場合においても、自車線内における自車両前方の移動可能領域を補完性高く推定することにより、自車両の安定走行に資する技術を提供する。【解決手段】車線取得部は、自車位置取得部により取得した位置情報で示される検出位置を基に、道路形状を含む道路地図情報から自車線の道路形状を含む車線情報を取得する。境界線認識部は、対象物取得部により取得した対象物情報に含まれる車線認識用対象物の検出位置を基に、自車線を規定する車線境界線を認識する。領域推定部は、境界線認識部により認識した車線境界線を基に、自車線の車線内における自車両前方での移動可能領域を推定するにあたり、車線境界線について予め規定された車線信頼性条件が不成立である場合に、車線取得部により取得した車線情報で示される自車線の道路形状を用いて、移動可能領域の推定精度を補完する。そして移動可能領域に基づく情報が出力される。【選択図】図４

Description

本発明は、自車線内における自車両前方の移動可能領域を推定する技術に関する。

従来、自車両前方を撮像した画像を基に自車両が走行中の走行車線（つまり、自車線）を規定する白線等を認識し、認識した白線等に基づいて自車線の走行路幅を推定する技術が知られている。

こうして推定された走行路幅は、自車両の現在位置、速度ベクトル及び車幅等と共に、周知の車線逸脱警報や操舵アシスト等、自車線内に自車両を走行させる制御（以下「車線内走行制御」という）に必要な情報として使用される。

また、このような車線内走行制御において、例えば、先行車両の車幅を算出しておき、白線を認識できない場合には、先行車両の車幅に基づいて走行路幅を推定する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２５２１９８号公報

しかしながら、従来技術では、白線及び先行車両の両方を認識できない場合には、走行路幅をうまく推定できない可能性があるという問題があった。
また近年では、車線内走行制御として、自車線内の走行ラインを設定し、設定した走行ラインに沿って自車両が走行するようにステアリングトルク、駆動力及び制動力等を制御するレーントレースコントロール（以下「ＬＴＣ」という）等、より高度なものも開発されている。

この種の高度な車線内走行制御においても同様に、白線及び先行車両の両方を認識できない場合には、走行ラインをうまく設定できない可能性があるという問題があった。
また、この種の高度な車線内走行制御においては、仮に先行車両を認識できた場合であっても、例えば先行車両の移動軌跡をそのまま走行ラインとして設定してしまうことにより、先行車両のふらつきに自車両が追従してしまい、自車両の安定走行を妨げる可能性があるという問題があった。

本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、例えば白線等を認識できない場合においても、自車線内における自車両前方の移動可能領域を補完性高く推定することにより、自車両の安定走行に資する技術を提供することを目的としている。

本発明の一局面である車線内走行制御装置は、車両に搭載される制御装置であって、対象物取得手段と、自車位置取得手段と、車線取得手段と、境界線認識手段と、領域推定手段と、情報出力手段と、を備える。対象物取得手段は、自車両前方における対象物の検出位置を含む対象物情報を取得する。自車位置取得手段は、自車両の検出位置を示す位置情報を取得する。

車線取得手段は、自車位置取得手段により取得した位置情報で示される検出位置を基に、道路形状を含む道路地図情報から、自車両が走行中の走行車線としての自車線の道路形状を含む車線情報を取得する。境界線認識手段は、対象物取得手段により取得した対象物情報に含まれる所定の車線認識用対象物の検出位置を基に、自車線を規定する車線境界線を認識する。

領域推定手段は、境界線認識手段により認識した車線境界線を基に、自車線の車線内における自車両前方での移動可能領域を推定するにあたり、境界線認識手段により認識される車線境界線について予め規定された車線信頼性条件が不成立である場合に、車線取得手段により取得した車線情報で示される自車線の道路形状を用いて、上記の移動可能領域の推定精度を補完する。こうして推定された移動可能領域に基づく情報は、情報出力手段により出力される。

このような構成によれば、自車線内における自車両前方の移動可能領域を推定する際に、車線情報で示される自車線の道路形状を用いることにより、先行車両の有無等といった自車両周囲の状況に依存することなく、比較的高い確率で移動可能領域の推定精度を補完することが可能となる。また例えば、こうして推定された移動可能領域を高度な車線内走行制御に使用することにより、比較的滑らかな走行ラインを描くことが可能となる。

したがって、本発明によれば、例えば白線等を認識できない場合においても、自車線内における自車両前方の移動可能領域を補完性高く推定することにより、自車両の安定走行に資することができる。

また、本発明の一局面である車線内走行制御方法によれば、上記同様の理由により、本発明の一局面である車線内走行制御装置において既に述べた効果と同様の効果を得ることができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

車線内走行制御装置１を含む全体構成を示すブロック図である。 車線内走行制御ユニット１０の機能的構成を示すブロック図である。 図３（Ａ）は車線信頼性条件の成立要件を例示する鳥瞰図、図３（Ｂ）は車線信頼性条件の不成立要件を例示する鳥瞰図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は移動可能領域をそれぞれ例示する第１及び第２の鳥瞰図である。 図５は移動可能領域を例示する第３の鳥瞰図である。 移動可能領域推定処理のフローチャートである。 移動可能領域推定処理のフローチャートである。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１に示す車線内走行制御装置１は、画像センサ２と、レーダセンサ４と、ＡＤＡＳロケータ６と、車線内走行制御ユニット１０と、を備える。また、車線内走行制御装置１は、車内ローカルエリアネットワーク（以下「車内ＬＡＮ」という）８に接続されている。車内ＬＡＮ８には、各電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１６が接続されている。各ＥＣＵ１６には、それぞれに対応する各制御対象１８及び各センサ（不図示）が接続されている。以下、これらの構成要素が搭載ないしは設置された車両を自車両という。

各ＥＣＵ１６と、各ＥＣＵ１６に対応する各制御対象１８及び各センサとは、それぞれ各車載制御システム（不図示）を構成するものである。なお、各車載制御システムは、自車両に予め搭載されている周知のネットワークシステムであり、各ＥＣＵ１６によって、例えば、エンジン制御やステアリング制御、ブレーキ制御、ヒューマンマシンインターフェース（以下「ＨＭＩ」という）制御等を行うシステムである。

各制御対象１８は、ＥＣＵ１６によって制御される構成物であり、例えば、エンジンを構成する点火機構や燃料系統、吸排気系統、動弁機構、始動機構、ステアリングを構成するポンプやモータ、ブレーキを構成するアクチュエータ、ＨＭＩを構成する表示装置や音響装置、振動装置等がある。各センサは、ＥＣＵ１６の制御に必要な情報を検出するものであり、例えば、アクセルペダル踏込量や、ステアリング操舵量、ブレーキ踏込量、各種スイッチ操作状態、自車両の速度・加速度・操舵角・ヨーレート等をそれぞれ検出するものがある。

ＥＣＵ１６は、周知のマイクロコンピュータや車載ネットワーク用の通信コントローラを中心に構成され、各センサから取得した検出情報や、車内ＬＡＮから受け取った車両情報を基に、予め割り当てられた制御対象の駆動ないしは出力を行うものである。なお、車両情報は、車載制御システム全体の最適化を図るために車線内走行制御ユニット１０を含むＥＣＵ１６間で共有される情報であり、例えば、センサの検出情報や、ＥＣＵ１６に制御対象の駆動ないしは出力を行わせるための指令情報や走行目標情報等がある。走行目標情報は、後述する自車両前方の移動可能領域に基づく情報であり、例えば、移動可能領域そのものを示す情報や、自車両が走行中の走行車線（つまり、自車線）内に設定された走行ラインを示す情報等である。

ＥＣＵ１６は、車線内走行制御ユニット１０から車内ＬＡＮ８を介して受信した走行目標情報と、自車両の現在位置、速度ベクトル及び車幅等と、に基づき、例えば、自車線内に設定された走行ラインに沿って自車両が走行するようにステアリングトルク、駆動力及び制動力等を制御する。また例えば、移動可能領域内あるいは自車線内を自車両が逸脱しないようにステアリングトルクを制御したり、必要に応じて表示装置や音響装置等の出力やステアリング等に装備された振動装置の作動による周知の車線逸脱警報を行ったりする。また、ＥＣＵ１６は、自車両の速度・操舵角・ヨーレート等といった速度ベクトルを算出するための検出情報等を、車内ＬＡＮ８を介して車線内走行制御ユニット１０に送信する。

なお、車内ＬＡＮ８は、自車両の内部に配備されているローカルエリアネットワークであり、例えば、周知のＣＡＮやＦｌｅｘＲａｙ、ＬＩＮ、ＭＯＳＴ、ＡＶＣ−ＬＡＮ等の通信プロトコルを利用して各種の車両情報を伝送するものである。

ＡＤＡＳロケータ６は、アドバンスド・ドライバ・アシスタンス・システムに使用される位置情報検出ユニットであり、主にＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から受信した電波の到達時間を利用して自車両の現在位置を検出するものである。なお、自車両がトンネルを走行中である等、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない場合には、自車両の速度・加速度・操舵角・ヨーレート等の検出情報や地磁気センサ（不図示）による検出情報を用いて、自車両の現在位置を補完的に算出することができる。こうして検出された自車両の現在位置を示す位置情報は、車線内走行制御ユニット１０に定期的に出力される。ただし、本実施形態では、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない状態下で自車両の現在位置が算出された場合には、その旨を示すフラグを含む位置情報が出力される。

また、ＡＤＡＳロケータ６は、緯度や経度等の位置情報に対応づけた道路地図情報を含む地図データベース（ＤＢ）を有する。道路地図情報は、道路を構成するリンクを示すリンク情報と、リンクとリンクを接続するノードを示すノード情報と、を含む情報である。リンク情報にはリンク長、幅員、接続ノード、カーブ情報等が含まれるため、道路地図情報から位置情報に対応する道路形状を抽出することができる。また、地図ＤＢには、自動車専用道路や高速道路や一般道等の道路種別並びに走行レーンの数等の付加的な情報等が記憶されている。なお、本実施形態では、車線内走行制御ユニット１０からの指令に応じて、自車両の現在位置及び進行方向から、自車両前方における自車線の道路形状及び道路種別を含む車線情報を読み出し、読み出した車線情報を車線内走行制御ユニット１０に出力するようになっている。

画像センサ２及びレーダセンサ４は、アドバンスド・ドライバ・アシスタンス・システムに使用される対象物検出ユニット５を構成し、主に自車両前方を含む車両周辺に存在する対象物の位置等を検出するものである。本実施形態において、この対象物検出ユニット５は、例えば、画像センサ２及びレーダセンサ４それぞれによる検出結果について、周知のセンサフュージョンによる複合、統合、融合、連合又はこれらの組合せを行うことにより、各センサ２，４が個別に有する検出誤差を補完しつつ生成した対象物の位置を含む対象物情報を車線内走行制御ユニット１０に出力するものである。なお、対象物は、他車両や車線認識用対象物等である。車線認識用対象物には、例えば白線等の路面にペイントされたもの（以下「路面ペイント」という）の他、ガードレールや縁石等の路側物が含まれる。本実施形態において、対象物検出ユニット５から車線内走行制御ユニット１０へ出力される対象物情報には、こうした対象物の位置の他、対象物の種別やその物体幅に関する情報が含まれる。また、対象物情報において、対象物の位置は、対象物の物体幅を規定する左右端それぞれの位置により示される。

画像センサ２は、例えば自車両前方を撮像し、撮像した画像（以下「前方画像」という）に基づいて対象物の位置等を検出するものである。具体的には、画像センサ２は、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の周知の撮像素子を有し、例えば自車両前方へ向けてやや水平下向きに光軸を有し所定角範囲で広がる領域を撮影する。自車両前方から入射した光は撮像素子により光電変換され、蓄積された電荷の電圧として読み出された信号が増幅され、Ａ／Ｄ変換により所定の輝度階調のデジタル画像（即ち、前方画像）に変換される。画像センサ２は、こうした前方画像の中から対象物を抽出する画像処理（例えば、周知のパターンマッチングやエッジ検出処理等）を実施することにより、他車両や車線認識用対象物等の各対象物を認識し、前方画像上の各対象物の上下方向の位置および無限遠点（即ち、ＦＯＥ）の位置に基づいて、例えば自車両の先端中央部の現在位置を基準とした実空間上の路面を２次元座標平面とする各対象物の位置を検出する。以下、この２次元座標平面をＸＹ座標面と称する。

本実施形態において、レーダセンサ４は、レーダ波の反射波に基づいてＸＹ座標面上における自車両前方の物体の位置を検出するものである。レーダセンサ４は、例えばミリ波やレーザ光、音波等のレーダ波を送信し、送信したレーダ波が物体に反射された反射波を受信するまでの時間に基づいて、物体までの距離を計算するものである。反射波の受信方向により自車両に対する物体の方位が定まるため、計算した距離と方位とにより物体の位置を検出することができる。具体的には、例えばミリ波レーダでは、三角波で周波数変調した送信波をアンテナから出力し、自車両前方の物体から反射した反射波をアンテナで受信してミキシングすることでビート信号を取得する。ビート信号は、物体までの距離および相対速度に応じて生じる干渉により波形が変化するので、こうした波形から相対距離と相対速度が演算される。また、送信波の照射方向に物体が存在すれば反射波が受信されるので、自車両前方に存在する物体の方向を検出することができる。更には、物体における複数の検出位置の配列等により、例えばガードレール等の路側物や他車両等の対象物を認識することができる。

［１−２．車線内走行制御ユニット１０の構成］
車線内走行制御ユニット１０は、ＣＰＵ１２と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ（以下「メモリ」という）１４と、を有する周知のマイクロコンピュータ及び車載ネットワーク用の通信コントローラを中心に構成され、メモリ１４に格納されているプログラムに基づいてＣＰＵ１２により各種処理が実行されるものである。つまり、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行されることになる。なお、車線内走行制御ユニット１０において、例えばマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよく、１ないし複数のマイクロコンピュータの各設置場所は車両内部のいずれでもよい。

車線内走行制御ユニット１０は、ＣＰＵ１２の各種処理の実行により実現される機能的構成として、図２に示すように、対象物取得部２２と、先行車認識部２４と、軌跡算出部２６と、境界線認識部２８と、自車位置取得部３０と、車線取得部３２と、車両情報取得部３４と、領域推定部３６と、情報出力部３８と、を備える。なお、車線内走行制御ユニット１０が実行するこれら機能の一部または全部を、一つあるいは複数の論理回路若しくはＩＣ等の電子回路によりハードウェア的に構成してもよい。

対象物取得部２２は、対象物検出ユニット５により検出された対象物の位置を含む対象物情報を取得する機能を有している。具体的には、対象物取得部２２は、対象物検出ユニット５からの出力と同期して対象物情報を受け取り、受け取った対象物情報のうち、他車両に関する対象物情報を先行車認識部２４に転送し、車線認識用対象物に関する対象物情報を境界線認識部２８に転送する。

境界線認識部２８は、対象物取得部２２により取得した対象物情報に含まれる車線認識用対象物の検出位置を基に、自車線を規定する車線境界線を認識する機能を有している。具体的には、境界線認識部２８は、例えば路面ペイントの幅方向中心位置を車線認識用対象物の検出位置として抽出し、抽出した複数の検出位置を例えばハフ変換することで、自車線における車線境界線のモデル式を得る。このモデル式は、自車線における左右それぞれの車線境界線の位置を示すものであり、その係数には認識された車線境界線の消失点、道路曲率、ヨー角、幅員、オフセット量等の情報も含まれる。こうして境界線認識部２８により得られた各車線境界線のモデル式により示される境界線情報は、先行車認識部２４及び領域推定部３６等に出力される。ただし、本実施形態では、自車線を規定する左右一対の車線境界線のうち、一方あるいは双方の車線境界線が認識されない場合には、認識されなかった側の車線境界線を示すフラグを含む境界線情報が出力される。なお、路面ペイント以外にも、例えばガードレールや縁石等の路側物の検出位置をオフセットすることにより、各車線境界線を認識することができるため、各車線境界線の認識に使用された車線認識用対象物の種別を境界線情報に含めることもできる。

先行車認識部２４は、対象物取得部２２により取得した対象物情報に含まれる他車両の検出位置を基に、自車線の車線内における先行車両を認識する機能を有している。具体的には、先行車認識部２４は、対象物取得部２２から受け取った対象物情報に基づいて、自車両前方の他車両（以下「前方車両」という）の検出位置を追跡することで、それぞれの前方車両が、自車両と同一進行方向に走行する前方車両（以下「先行車両」という）であるか否かを判定することができる。また、例えば境界線認識部２８から受け取った境界線情報に基づいて自車線を特定できる場合に、それぞれの先行車両が、自車線を走行している先行車両であるか否かを判定することができる。こうして先行車認識部２４により認識された自車線内の先行車両の位置を示す先行車情報は、軌跡算出部２６及び領域推定部３６等に出力される。ただし、本実施形態では、自車線内の先行車両が認識されない場合には、その旨を示すフラグを含む先行車情報が出力される。また、本実施形態において、先行車認識部２４は、自車線内の先行車両であると一旦判定すると、以降の判定結果にかかわらず、その先行車両の検出位置を追跡して得られる先行車情報を出力するようになっている。

軌跡算出部２６は、先行車認識部２４により認識した先行車両の移動軌跡を算出する機能を有している。具体的には、軌跡算出部２６は、先行車認識部２４から受け取った境界線情報に基づいて、先行車両それぞれの検出位置を履歴情報としてメモリ１４に記録し、記録した検出位置を先行車両毎に読み出し例えばハフ変換等により各先行車両の移動軌跡を示す近似式を算出する。この近似式は、先行車両の幅方向における中心位置を示すものであり、その係数には先行車両の車幅等の情報も含まれる。よって、先行車両の移動軌跡は、先行車両の車幅方向における左側端と右側端とをそれぞれ外縁として示される領域として算出される軌跡であるといえる。つまり、先行車両の移動軌跡は、図４〜５に示すように、先行車両の車幅を含む領域として表されることになる。こうして軌跡算出部２６により得られた各先行車両の移動軌跡を示す軌跡情報は、領域推定部３６等に出力される。ただし、本実施形態では、例えば先行車両の検出位置の数が所定数に達していない場合や、移動軌跡を構成する各先行車両の検出位置に関するばらつき（例えば、移動軌跡に対する散布度）が所定の基準範囲外である等、移動軌跡に関する信頼性が低いと判定した場合には、その旨を示すフラグと共に軌跡情報が出力される。

自車位置取得部３０は、自車両の現在位置を示す位置情報を取得する機能を有している。具体的には、自車位置取得部３０は、ＡＤＡＳロケータ６からの出力と同期して位置情報を受け取り、受け取った位置情報を車線取得部３２及び領域推定部３６等に転送する。

車線取得部３２は、自車位置取得部３０により取得した位置情報で示される検出位置を基に、道路形状を含む道路地図情報から、自車線の道路形状及び道路種別を含む車線情報を取得する機能を有している。具体的には、車線取得部３２は、自車位置取得部３０から受け取った位置情報に基づいて、自車両の現在位置に対応する車線情報の読み出し指令をＡＤＡＳロケータ６に対して出力し、この指令に応じて地図ＤＢから読み出された車線情報を受け取る。こうして取得された車線情報は、領域推定部３６等に出力される。

車両情報取得部３４は、自車両の速度・操舵角・ヨーレート等の検出情報を含む車両情報をＥＣＵ１６から取得する機能を有している。具体的には、車両情報取得部３４は、車内ＬＡＮ８から通信コントローラを経由して受信した車両情報を情報出力部３８等に転送する。

情報出力部３８は、領域推定部３６により推定した移動可能領域に基づく走行目標情報を出力する機能を有している。具体的には、情報出力部３８は、領域推定部３６により推定した移動可能領域そのものを示す情報や、この移動可能領域に基づいて設定される自車線内の走行ラインを示す情報、あるいはこれら両方を含む情報を、走行目標情報として、通信コントローラを用いて車内ＬＡＮ８に送出する。なお、走行ラインは、領域推定部３６により推定した移動可能領域と、車両情報取得部３４から受け取った車両情報から算出される速度ベクトル等と、に基づいて設定される情報である。例えば、走行ラインは、移動可能領域における車幅方向中心位置を自車両の進行方向に沿って順次設定し、設定位置を例えばハフ変換等により近似した曲線によって示される。なお、設定位置は、移動可能領域において自車両の速度及び進行方向に重みをかけた車幅方向位置に沿って順次設定されてもよい。

領域推定部３６は、境界線認識部２８により認識した車線境界線を基に、自車線の車線内における自車両前方の移動可能領域を推定する機能を有している。具体的には、領域推定部３６は、例えば図６〜図７のフローチャートにより示される移動可能領域推定処理をＣＰＵ１２が行うことによって実現される。なお、移動可能領域は、車線内走行制御において自車両が現在及び今後移動可能と推定される領域であり、例えば上記の走行ラインを設定する際に用いられたり、周知の車線逸脱警報や操舵アシストを行う際の指標として用いられたりする。

［１−３．移動可能領域推定処理］
次に、領域推定部３６が実行する移動可能領域推定処理について、図６〜図７のフローチャートを用いて説明する。なお、本処理は、例えば自車両のイグニッションスイッチがＯＮの状態で車線内走行制御用のスイッチがＯＮにされるか、車線内走行制御用のスイッチがＯＮの状態で自車両のイグニッションスイッチがＯＮにされると起動し、イグニッションスイッチがＯＦＦにされるか、車線内走行制御用のスイッチがＯＦＦにされると終了する。

図６に示すように、本処理が起動すると、領域推定部３６は、まず、Ｓ１１０において、境界線認識部２８により認識される車線境界線について予め規定された信頼性条件（以下「車線信頼性条件」という）が成立しているか否かを判定する。車線信頼性条件が成立していると判定した場合は、Ｓ１１５に移行し、車線信頼性条件が不成立であると判定した場合は、Ｓ１２０に移行する。

車線信頼性条件は、境界線認識部２８による車線境界線の認識結果の信頼性に関する条件であり、具体的には、境界線認識部２８から出力される境界線情報のフラグに基づいて判定される条件である。例えば、車線信頼性条件は、自車線を規定する左右一対の車線境界線のうち、双方の車線境界線が認識されていること（図３（Ａ）参照）を当該条件の成立要件とし、少なくとも一方の車線境界線が認識されていないこと（図３（Ｂ）参照）を当該条件の不成立要件とするものである。なお、双方の車線境界線が認識されている場合においても、各車線境界線の一方あるいは双方の認識に使用された車線認識用対象物の種別が、路面ペイントでない（即ち、路側物である）ことを当該条件の不成立要件に加えてもよい。ちなみに、図３（Ａ）は、自車両前方において自車線を規定する左右一対の車線境界線が認識されたシーンを例示している。また、図３（Ｂ）は、自車両前方において自車線を規定する一方の車線境界線が認識され、他方の車線境界線が認識されなかったシーンを例示している。

Ｓ１１５では、境界線認識部２８により認識した左右一対の車線境界線を基に、自車線の車線内における自車両前方の移動可能領域を推定し、Ｓ１１０に戻る。具体的には、例えば、図４（Ａ）における区間Ａ−１に示すように、例えば自車線を規定する一方の路面ペイントの幅方向中心位置に沿ったラインと他方の路面ペイントの幅方向中心位置に沿ったラインとをそれぞれ一方端のラインＬ１及び他方端のラインＬ２とし、これらのラインＬ１、Ｌ２により規定される領域を移動可能領域として推定する。なお、図４（Ａ）は、自車線の道路形状が直線形状であり、先行車両が存在しない状況において、自車両前方の移動可能領域を推定する場合の複数の想定シーンを例示しており、自車両の現在位置を基準とするＸＹ座標面上において各想定シーンを区間Ａ−１〜Ａ−５として表している。

Ｓ１２０では、位置情報の検出精度について予め規定された信頼性条件（以下「位置信頼性条件」という）が成立しているか否かを判定する。位置信頼性条件が成立していると判定した場合、Ｓ１３０に移行し、位置信頼性条件が不成立であると判定した場合、Ｓ１３０に移行する。

位置信頼性条件は、ＡＤＡＳロケータ６により検出される自車両の現在位置の信頼性に関する条件であり、具体的には、ＡＤＡＳロケータ６から出力される位置情報のフラグに基づいて判定される条件である。例えば、位置信頼性条件は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できた状態で自車両の現在位置が算出されていることを当該条件の成立要件とし、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない状態で自車両の現在位置が算出されていることを当該条件の不成立要件とするものである。なお、ＧＰＳ衛星からの電波を受信できない場合においても、その状態が所定期間経過していないことを当該条件の成立要件に加えてもよい。

Ｓ１３０では、車線取得部３２から受け取った車線情報で示される自車線の道路形状を用いて移動可能領域の推定精度を補完する処理を行い、Ｓ１４０に移行する。具体的には、例えば、図４（Ａ）における区間Ａ−２のラインＬ２や区間Ａ−３のラインＬ１、図４（Ｂ）における区間Ｂ−２のラインＬ１に示すように、自車線の道路形状が直線形状である場合には、一つ前の区間の車線境界線に対応するラインＬ１、Ｌ２をその形状に沿った直線上に延設させることにより、当該区間のラインＬ１、Ｌ２が設定される。また例えば、図５における区間Ｃ−３のラインＬ１に示すように、自車線の道路形状が曲線形状である場合には、一つ前の区間の車線境界線に対応するラインＬ１をその形状（即ち、曲率）に沿った曲線上に延設させることにより、当該区間のラインＬ１が設定される。こうして車線境界線が認識できない場合であっても、自車線の道路形状を用いて補完的に移動可能領域が推定されることになる。なお、図４（Ｂ）は、自車線の道路形状が直線形状であり、先行車両が存在する状況において、自車両前方の移動可能領域を推定する場合の複数の想定シーンを例示しており、自車両の現在位置を基準とするＸＹ座標面上において各想定シーンを区間Ｂ−１〜Ｂ−５として表している。また、図５は、自車線の道路形状が直線から曲線に移行する形状であり、先行車両が存在する状況において、自車両前方の移動可能領域を推定する場合の複数の想定シーンを例示しており、自車両の現在位置を基準とするＸＹ座標面上において各想定シーンを区間Ｃ−１〜Ｃ−３として表している。

Ｓ１４０では、Ｓ１１０の車線信頼性条件が不成立である状態が所定期間経過しているか否かを判定し、所定期間経過していると判定した場合、Ｓ１５０に移行し、所定期間経過していないと判定した場合、Ｓ１３０に戻る。この期間は、移動可能領域における車線幅方向の幅（以下「領域幅」という）の縮小を開始するために予め規定された時間であり、例えば走行実験やシミュレーション等により定められる。なお、図４〜図５においては、説明をわかりやすくするために、この所定期間を１つの区間に対応させて示している。

Ｓ１５０では、Ｓ１３０の移動可能領域における領域幅を縮小させる処理を開始し、Ｓ１６０に移行する。具体的には、Ｓ１３０で延設させてから所定期間経過したラインＬ１、Ｌ２を対象とし、当該ラインＬ１、Ｌ２を移動可能領域の領域幅を収束させる方向に延設させる。例えば、図４（Ａ）における区間Ａ−３及びＡ−４のラインＬ２や区間Ａ−４のラインＬ１、図４（Ｂ）における区間Ｂ−２のラインＬ２や区間Ｂ−３におけるラインＬ１、図５における区間Ｃ−２のラインＬ２に示すように、一つ前の区間におけるラインＬ１、Ｌ２の終点を基点とし、移動可能領域の幅方向中心に向かって傾斜させながら延設させる。こうして設定されたラインＬ１、Ｌ２によって移動可能領域が推定されることになる。

Ｓ１６０では、境界線認識部２８により自車線を規定する一対の車線境界線のうち一方が認識されているか否かを判定し、車線境界線の一方が認識されていると判定した場合、Ｓ１７０に移行し、車線境界線が認識されていないと判定した場合、Ｓ１９０に移行する。なお、この判定は、境界線認識部２８から出力される境界線情報に基づいて行われる。

Ｓ１７０では、Ｓ１５０で縮小されている場合の領域幅が、自車線の道路種別に基づく最小車線幅以下であるか否かを判定し、領域幅が最小車線幅以下であると判定した場合、Ｓ１８０に移行し、領域幅が最小車線幅を上回ると判定した場合、Ｓ１９０に移行する。最小車線幅は、移動可能領域における領域幅の縮小幅を制限するために予め設定された車線幅であり、例えば、車線取得部３２から受け取った車線情報で示される道路種別に基づいて定められる。一例としては、道路種別が自動車専用道路や高速道路等の場合に最小車線幅が基準値よりも小さい値に設定され、道路種別が一般道等の場合に最大車線幅が基準値よりも大きい値に設定される。なお、車線情報に自車線の車幅が含まれている場合にはその車幅に応じて最小車線幅を設定してもよい。

Ｓ１８０では、Ｓ１７０の最小車線幅を用いて移動可能領域における領域幅の縮小幅を制限する処理を開始し、Ｓ１９０に移行する。例えば、図４（Ａ）における区間Ａ−５に示すように、Ｓ１６０で認識された一方の路面ペイントの幅方向中心位置に沿ったラインＬ１との車線幅方向距離が最小車線幅を下回らない領域幅が維持されるように、他方のラインＬ２を延設させることにより、移動可能領域における領域幅の縮小に伴う制限値（以下「第１制限値」という）に当該領域幅が設定される。なお、第１制限値は、最小車線幅に基づいて設定される値であり、例えば最小車線幅に設定されてもよいし、最小車線幅より大きい値に設定されてもよい。

次に図７に示すように、Ｓ１９０に移行すると、領域推定部３６は、軌跡算出部２６により算出される移動軌跡について予め設定された信頼性条件（以下「軌跡信頼性条件」という）が成立しているか否かを判定する。軌跡信頼性条件が成立していると判定した場合、Ｓ２００に移行し、軌跡信頼性条件が不成立であると判定した場合、Ｓ１１０に戻る。

軌跡信頼性条件は、軌跡算出部２６により算出される先行車の移動軌跡の信頼性に関する条件であり、具体的には、軌跡算出部２６から出力される軌跡情報のフラグ、あるいは、先行車認識部２４から出力される先行車情報のフラグに基づいて判定される条件である。例えば、軌跡信頼性条件は、自車線内の先行車両が認識されていないことや、先行車両の検出位置の数が所定数に達していないこと、先行車両の検出位置に関するばらつきを示す散布度が基準値よりも大きいこと、等を当該条件の不成立要件とするものである。

Ｓ２００では、軌跡算出部２６から受け取った軌跡情報で示される先行車両の移動軌跡を用いて移動可能領域の推定精度を補完する処理を行い、Ｓ２１０に移行する。具体的には、例えば、図４（Ｂ）における区間Ｂ−２のラインＬ２上の地点Ｐ１や、区間Ｂ−３のラインＬ１上の地点Ｐ２、区間Ｂ−４のラインＬ２上の地点Ｐ３に示すように、当該地点より前のラインＬ１、Ｌ２と先行車両の移動軌跡における外縁との交点を基点とし、先行車両の移動軌跡における外縁に沿ってラインＬ１、Ｌ２を延設させることにより、当該区間のラインＬ１、Ｌ２が設定される。こうして車線境界線が認識できない場合であっても、先行車両の移動軌跡を用いて補完的に移動可能領域が推定されることになる。

またＳ２００においては、ＸＹ座標面上の自車線における車線幅方向の地点を横座標、先行車両の移動軌跡の外縁を構成する各地点の横座標を先行車横座標、車線境界線の幅方向中心線を構成する各地点の横座標を境界線横座標とし、車線幅方向の距離を最大にする、２点の先行車横座標、又は、先行車横座標と境界線横座標との組合せに基づいて、移動可能領域における領域幅を拡大させる。例えば、図４（Ｂ）における区間Ｂ−２のラインＬ２上の地点Ｐ２１及びラインＬ１上の地点Ｐ１１、並びに、区間Ｂ−４のラインＬ１上の地点Ｐ１２及びラインＬ２上の地点Ｐ２２が、上記の車線幅方向の距離を最大にする、先行車横座標と境界線横座標との組合せの一例に相当する。具体的には、これらの地点Ｐ２１及び地点Ｐ１２を基点として所定期間の間、先行車横座標を一定に保持するようにラインＬ２及びラインＬ１をそれぞれ延設させることにより、移動可能領域における領域幅が拡大される。つまり、地点Ｐ２１を例に説明すると、地点Ｐ２１から地点Ｐ４までの区間においては、先行車両の移動軌跡の車線幅方向における内向きの変化にかかわらず、ラインＬ２上の先行車横座標を一定に保持することにより、先行車両の移動軌跡における外縁に沿って延設させる場合よりも領域幅が拡大することになる。なお、このように領域幅を拡大してから所定期間経過した場合には、図４（Ｂ）に示すように、地点Ｐ４を基点とし、移動可能領域の幅方向中心に向かって傾斜させながら延設させる。こうして移動可能領域の領域幅を収束させる方向に延設されたラインＬ１、Ｌ２によって移動可能領域が推定されることになる。また、図４（Ｂ）では自車線の道路形状が直線形状である想定シーンを図示しているが、自車線の道路形状が曲線形状である場合も基本的に同様の方法により領域幅を拡大させる。ただし、自車線の道路形状が曲線形状である場合には、その形状（即ち、曲率）を保持するように延設されたラインＬ１、Ｌ２によって移動可能領域が推定されることになる。

Ｓ２１０では、再度、位置信頼性条件が成立しているか否かを判定する。位置信頼性条件が成立していると判定した場合は、Ｓ２２０に移行し、位置信頼性条件が不成立であると判定した場合は、Ｓ２２５に移行する。

Ｓ２２０では、車線取得部３２から受け取った車線情報で示される自車線の道路形状を用いて移動可能領域における領域幅の拡大幅を制限する処理を開始し、Ｓ１１０に戻る。具体的には、自車線の道路形状が曲線形状である場合に、先行車両の移動軌跡の車線幅方向における外向きの変化により領域幅が拡大する状況において、例えば、図５における区間Ｃ−３のラインＬ２上の地点Ｐ５を基点とし、車線情報で示される自車線の道路形状（即ち、曲率）に沿った曲線上にラインＬ２を延設させることにより、移動可能領域における領域幅の拡大に伴う制限値（以下「第２制限値」という）に当該領域幅が設定される。なお、第２制限値は、道路形状に基づいて設定される値であり、例えば曲率が大きくなるほど大きい値に設定される。ちなみに、軌跡情報で示される移動軌跡に基づいて先行車両の挙動を検出し、この推定結果を用いてカーブの基点となる地点Ｐ５を設定してもよい。例えば、先行車両の挙動としては、カーブ進入前に走行車線内の外側に膨れ、その後走行車線内の内側に入る挙動が想定されるため、こうした挙動を検出することによりカーブの基点が推定される。

Ｓ２２５では、境界線認識部２８により自車線を規定する一対の車線境界線のうち一方が認識されているか否かを判定し、車線境界線の一方が認識されていると判定した場合は、Ｓ２３０に移行し、車線境界線が認識されていないと判定した場合は、Ｓ１１０に戻る。

Ｓ２３０では、Ｓ２００で拡大されている場合の移動可能領域における領域幅が、自車線の道路種別に基づく最大車線幅以上であるか否かを判定し、領域幅が最大車線幅以上であると判定した場合、Ｓ２４０に移行し、領域幅が最大車線幅を下回ると判定した場合、Ｓ１１０に戻る。最大車線幅は、移動可能領域における領域幅の拡大幅を制限するために予め設定された車線幅であり、例えば、車線取得部３２から受け取った車線情報で示される道路種別に基づいて定められる。一例としては、道路種別が自動車専用道路や高速道路等の場合に最大車線幅が基準値よりも小さい値に設定され、道路種別が一般道等の場合に最大車線幅が基準値よりも大きい値に設定される。なお、車線情報に自車線の車幅が含まれている場合にはその車幅に応じて最大車線幅を設定してもよい。

Ｓ２４０では、Ｓ２３０の最大車線幅を用いて移動可能領域における領域幅の拡大幅を制限する処理を開始し、Ｓ１１０に戻る。具体的には、例えば、図４（Ｂ）における区間Ｂ−５のラインＬ２上の地点Ｐ６に示すように、Ｓ２２５で認識された一方の路面ペイントの幅方向中心位置に沿ったラインＬ１との車線幅方向距離が例えば最大車線幅を上回らないように、ラインＬ２を延設させることにより、移動可能領域における領域幅の拡大に伴う制限値（以下「第３制限値」という）に当該領域幅が設定される。なお、第３制限値は、最大車線幅に基づいて設定される値であり、例えば最大車線幅に設定されてもよいし、最大車線幅より小さい値に設定されてもよい。

［１−３．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）自車線内における自車両前方の移動可能領域を推定する際に、車線情報で示される自車線の道路形状を用いることにより、先行車両の有無等といった自車両周囲の状況に依存することなく、比較的高い確率で移動可能領域の推定精度を補完することが可能となる。また、こうして推定された移動可能領域を基にして滑らかな走行ラインを設定することが可能となる。従って、車線境界線を認識できない場合においても、自車線内における自車両前方の移動可能領域を補完性高く推定することにより、自車両の安定走行に資することができる。

（２ａ）移動可能領域推定処理では、境界線認識部２８により自車線を規定する左右一対の車線境界線が認識されていることを、車線信頼性条件の成立要件とすることにより、少なくとも左右いずれか一方の車線境界線が認識されていなければ、移動可能領域の推定精度が補完されることになるため、こうした補完機会を効果的に作り出すことができる。

（３ａ）移動可能領域推定処理では、車線信頼性条件が不成立である状態が所定期間経過した場合に、移動可能領域における領域幅の縮小を開始させることにより、自車線の認識精度が下がるにつれて移動可能領域が収束されることになるため、こうした車線認識精度の低下に応じて例えば車線逸脱警報や操舵アシスト等を発生させやすくすることができる。

（４ａ）移動可能領域推定処理では、境界線認識部２８により自車線を規定する左右一対の車線境界線のうち一方が認識されている場合に、自車線の道路種別に基づく最小車線幅を用いて移動可能領域における領域幅の縮小幅を制限することにより、車線認識精度の増加に応じて例えば不要な線逸脱警報や操舵アシスト等の発生を抑制することができる。

（５ａ）移動可能領域推定処理では、車線信頼性条件が不成立である場合において、軌跡信頼性条件が成立する場合には、さらに先行車両の移動軌跡を用いて移動可能領域の推定精度を補完することにより、こうした推定精度の補完方法の選択肢が増加することになるため、例えば自車線の推定精度を向上させることができる。

（６ａ）移動可能領域推定処理では、車線幅方向の距離を最大にする、２点の先行車横座標、又は、先行車横座標と境界線横座標との組合せに基づいて、移動可能領域における領域幅を拡大させることにより、例えば先行車両のふらつきに追従することなく、先行車両のふらつきを利用して自車線を推定することができる。

（７ａ）移動可能領域推定処理では、車線幅方向の距離が自車線の道路種別に基づく最大車線幅以上である場合に、移動可能領域における領域幅の拡大幅を制限することにより、自車両が例えば車線変更を行う先行車両に追従して自車線を逸脱してしまう可能性を低減することができる。

（８ａ）移動可能領域推定処理では、車線取得部３２により取得した車線情報で示される自車線の道路形状を用いて、移動可能領域における領域幅の拡大幅を制限することにより、自車両が例えばカーブ走行を行う先行車両に追従して自車線を逸脱してしまう可能性を低減することができる。

（９ａ）移動可能領域推定処理では、位置信頼性条件が成立する場合に、車線取得部３２により取得した車線情報で示される自車線の道路形状を用いて、移動可能領域の推定精度を補完することにより、例えば自車両の現在位置の検出精度が低い場合には自車線の道路形状が使用されないことになり、移動可能領域の推定精度が低下してしまう可能性を低減することができる。

［２．他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。

（２Ａ）上記実施形態では、自車線を規定する左右一対の車線境界線のうち、少なくとも一方の車線境界線が認識されていないことを、車線信頼性条件の不成立要件としているが、これに限定されるものではない。例えば、左右両方の車線境界線が認識されている場合においても、各車線境界線の一方あるいは両方の認識に使用された車線認識用対象物の種別が、路面ペイントでない（即ち、路側物である）ことを当該条件の不成立要件に加えてもよい。また例えば、車線認識用対象物の種別が路面ペイントである場合においても、エッジ検出における輝度変化が所定の閾値よりも小さいことを当該条件の不成立要件に加えてもよい。

（２Ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。

（２Ｃ）上述した車線内走行制御装置１の他、当該車線内走行制御装置１を構成要素とするシステム、当該車線内走行制御装置１としてコンピュータを機能させるための１ないし複数のプログラム、このプログラムの少なくとも一部を記録した１ないし複数の記録媒体（具体的には、半導体メモリ等の非遷移的実体的記録媒体）、車線内走行制御方法など、種々の形態で本発明を実現することもできる。

１…車線内走行制御装置、２…画像センサ、４…レーダセンサ、５…対象物検出ユニット、６…ＡＤＡＳロケータ、８…車内ＬＡＮ、１０…車線内走行制御ユニット、１２…ＣＰＵ、１４…メモリ、１６…ＥＣＵ、１８…制御対象、２２…対象物取得部、２４…先行車認識部、２６…軌跡算出部、２８…境界線認識部、３０…自車位置取得部、３２…車線取得部、３４…車両情報取得部、３６…領域推定部、３８…情報出力部。

Claims (10)

1. 車両に搭載される車線内走行制御装置（１）であって、
   自車両前方における対象物の検出位置を含む対象物情報を取得する対象物取得手段（２２）と、
   自車両の検出位置を示す位置情報を取得する自車位置取得手段（３０）と、
   前記自車位置取得手段により取得した位置情報で示される検出位置を基に、道路形状を含む道路地図情報から、自車両が走行中の走行車線としての自車線の道路形状を含む車線情報を取得する車線取得手段（３２）と、
   前記対象物取得手段により取得した対象物情報に含まれる所定の車線認識用対象物の検出位置を基に、前記自車線を規定する車線境界線を認識する境界線認識手段（２８）と、
   前記境界線認識手段により認識した車線境界線を基に、前記自車線の車線内における自車両前方の移動可能領域を推定する領域推定手段（３６）と、
   前記領域推定手段により推定した移動可能領域に基づく情報を出力する情報出力手段（３８）と、
   を備え、
   前記領域推定手段は、前記境界線認識手段により認識される車線境界線について予め規定された車線信頼性条件（Ｓ１１０）が不成立である場合に、前記車線取得手段により取得した車線情報で示される自車線の道路形状を用いて前記移動可能領域の推定精度を補完する（Ｓ１２０〜Ｓ２４０）、
   ことを特徴とする車線内走行制御装置。
2. 請求項１に記載の車線内走行制御装置であって、
   前記領域推定手段は、前記境界線認識手段により前記自車線を規定する一対の車線境界線が認識されることを、前記車線信頼性条件の成立要件とする（Ｓ１１０〜Ｓ１１５）、
   ことを特徴とする車線内走行制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車線内走行制御装置であって、
   前記領域推定手段は、前記車線信頼性条件が不成立である状態が所定期間経過した場合に、前記移動可能領域における領域幅を縮小させる（Ｓ１４０〜Ｓ１５０）、
   ことを特徴とする車線内走行制御装置。
4. 請求項３に記載の車線内走行制御装置であって、
   前記領域推定手段は、前記境界線認識手段により前記自車線を規定する一対の車線境界線のうち一方が認識されている場合に、前記自車線の道路種別に基づく最小車線幅を用いて前記移動可能領域における領域幅の縮小幅を制限する（Ｓ１６０〜Ｓ１８０）、
   ことを特徴とする車線内走行制御装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車線内走行制御装置であって、
   前記対象物取得手段により取得した検出情報に含まれる他車両の検出位置を基に、前記自車線の車線内における先行車両を認識する先行車認識手段（２４）と、
   前記先行車認識手段により認識した先行車両の移動軌跡を算出する軌跡算出手段（２６）と、
   を更に備え、
   前記領域推定手段は、前記車線信頼性条件が不成立である場合であって、前記軌跡算出手段により算出される移動軌跡について予め規定された軌跡信頼性条件（Ｓ１９０）が成立する場合に、前記先行車両の移動軌跡を用いて前記移動可能領域の推定精度を補完する（Ｓ２００〜Ｓ２４０）、
   ことを特徴とする車線内走行制御装置。
6. 請求項５に記載の車線内走行制御装置であって、
   前記領域推定手段は、自車両の現在位置を基準として前記自車線における車線幅方向の地点を横座標、前記先行車両の移動軌跡を構成する各地点の前記横座標を先行車横座標、前記車線境界線を構成する各地点の前記横座標を境界線横座標とし、前記車線幅方向の距離を最大にする、２点の前記先行車横座標、又は、先行車横座標と境界線横座標との組合せに基づいて、前記移動可能領域における領域幅を拡大させる（Ｓ２００）、
   ことを特徴とする車線内走行制御装置。
7. 請求項６に記載の車線内走行制御装置であって、
   前記領域推定手段は、前記車線幅方向の距離が前記自車線の道路種別に基づく最大車線幅以上である場合に、前記移動可能領域における領域幅の拡大幅を制限する（Ｓ２３０〜Ｓ２４０）、
   ことを特徴とする車線内走行制御装置。
8. 請求項６又は請求項７に記載の車線内走行制御装置であって、
   前記車線取得手段により取得した車線情報で示される前記自車線の道路形状を用いて前記移動可能領域における領域幅の拡大幅を制限する（Ｓ２２０）、
   ことを特徴とする車線内走行制御装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の車線内走行制御装置であって、
   前記領域推定手段は、前記位置情報の検出精度について予め規定された位置信頼性条件（Ｓ１２０，Ｓ２１０）が成立する場合に、前記車線取得手段により取得した車線情報で示される前記自車両の道路形状を用いて前記移動可能領域の推定精度を補完する（Ｓ１３０〜Ｓ１８０，Ｓ２２０）、
   ことを特徴とする車線内走行制御装置。
10. 自車両前方における対象物の検出位置を含む対象物情報を取得する対象物取得工程（２２）と、
    自車両の検出位置を示す位置情報を取得する自車位置取得工程（３０）と、
    前記自車位置取得工程により取得した位置情報で示される検出位置を基に、道路形状を含む道路地図情報から、自車両が走行中の走行車線としての自車線の道路形状を含む車線情報を取得する車線取得工程（３２）と、
    前記対象物取得工程により取得した対象物情報に含まれる所定の車線認識用対象物の検出位置を基に、前記自車線を規定する車線境界線を認識する境界線認識工程（２８）と、
    前記境界線認識工程により認識した車線境界線を基に、前記自車線の車線内における自車両前方の移動可能領域を推定する領域推定工程（３６）と、
    前記領域推定工程により推定した移動可能領域に基づく情報を出力する情報出力工程（３８）と、
    を備え、
    前記領域推定工程は、前記境界線認識工程により認識される車線境界線について予め規定された車線信頼性条件（Ｓ１１０）が不成立である場合に、前記車線取得工程により取得した車線情報で示される自車線の道路形状を用いて前記移動可能領域の推定精度を補完する（Ｓ１２０〜Ｓ２４０）、
    ことを特徴とする車線内走行制御方法。

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