JP2017047799A - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両が走行すべき目標コースを適切に設定して安定した操舵支援制御を実現することができる車両の運転支援装置を提供する。【解決手段】操舵制御部２０は、認識した前方車両の走行軌跡を推定し、前方車両のうち、自車両に設定された基準点に対する走行軌跡の車幅方向の誤差｜ΔＥ１｜が最も小さく且つ当該誤差｜ΔＥ１｜が設定閾値ΔＥ１ｔｈ以下の前方車両を先行車として登録し、この先行車の軌跡に基づいて自車両が走行すべき目標コースを設定可能とする。【選択図】図７

Description

本発明は、電動パワーステアリングモータを駆動させて設定した目標コースに沿って走行する車両の運転支援装置に関する。

従来、交通事故の低減やドライバの負担を軽減することを目的として、設定した目標コースに沿って走行するように操舵支援制御する様々な運転支援装置の技術が開発・提案されている。この種の運転支援装置において、自車両が走行すべき目標コースは、基本的には、ステレオカメラや単眼カメラ等を用いた車外監視装置によって自車走行レーンを画成する左右の白線等を認識し、認識した左右の白線等に基づいて設定される。

ところで、このような操舵支援制御は、主として自車両が所定車速以上で走行する高速走行時を対象として実行されるものであったが、近年では、渋滞時等のように、自車両が所定車速未満で走行する低速走行時についても拡張して実行することが検討されている。その一方で、このような低速走行時においては、先行車等によって車外監視装置の視界が遮られて道路上の白線を十分に検出することが困難となり、有効な目標コースを設定することが困難となる場合がある。また、渋滞時以外にも、自車両が雪道を走行している場合等には、同様に、道路上の白線を十分に検出することが困難となり、有効な目標コースを設定することが困難となる場合がある。

これに対し、例えば、特許文献１には、車間距離センサで得られた検出点情報を前方道路形状演算部で推定された走行車線形状の上にプロットして、自車両の走行車線上に位置する検出点群で直近のものを先行車両に対応する検出点と推定し、当該先行車両に対応する検出点群に基づいて目標コースを設定する技術が開示されている。

特開２０００−２０８９６号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、単に、直近の検出点群を先行車に対応する検出点群として推定した場合、例えば、自車前方には先行車が存在しないにも関わらず、隣車線を走行中の車両等を先行車として誤認識する虞がある。そして、このように誤認識した隣車線の車両等に基づいて目標コースを設定した場合、操舵支援制御によって意図しない車線変更等が行われる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車両が走行すべき目標コースを適切に設定して安定した操舵支援制御を実現することができる車両の運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による車両の運転支援装置は、前方車両を含む前方環境を認識する前方環境認識手段と、前記前方車両の走行軌跡を推定する走行軌跡推定手段と、前記前方車両のうち、自車両に設定された基準点に対する前記走行軌跡の車幅方向の誤差が最も小さく且つ前記誤差が設定誤差以下の前記前方車両を先行車として登録する先行車登録手段と、前記先行車の軌跡に基づいて自車両が走行すべき目標コースを設定可能な目標コース設定手段と、前記目標コースに基づいて操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な操舵制御手段と、を備えたものである。

本発明の車両の運転支援装置によれば、自車両が走行すべき目標コースを適切に設定して安定した操舵支援制御を実現することができる。

車両の操舵系を中心とする運転支援装置の構成図 前回の代表位置を今回の代表位置に移動させる際の座標変換の説明図 車両の移動に伴う白線候補点の推定位置を示す説明図 操舵制御ルーチンを示すフローチャート 電動パワーステアリングモータの操舵トルクと電動モータ基本電流値の特性の一例を示す説明図 横位置フィードバック制御の説明図 目標コース設定ルーチンを示すフローチャート 先行車登録サブルーチンを示すフローチャート 左右の白線に基づいて設定される目標コースの一例を示す説明図 先行車として認識される前方車両の一例を示す説明図 先行車として認識される前方車両の他の例を示す説明図 先行車登録解除サブルーチンを示すフローチャート（その１） 先行車登録解除サブルーチンを示すフローチャート（その２） 目標コースと左右の白線中心との関係に基づく先行車登録解除条件の一例を示す説明図 併走車との関係に基づく先行車登録解除条件の一例を示す説明図

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は車両の操舵系を中心とする運転支援装置の構成図、図２は前回の代表位置を今回の代表位置に移動させる際の座標変換の説明図、図３は車両の移動に伴う白線候補点の推定位置を示す説明図、図４は操舵制御ルーチンを示すフローチャート、図５は電動パワーステアリングモータの操舵トルクと電動モータ基本電流値の特性の一例を示す説明図、図６は横位置フィードバック制御の説明図、図７は目標コース設定ルーチンを示すフローチャート、図８は先行車登録サブルーチンを示すフローチャート、図９は左右の白線に基づいて設定される目標コースの一例を示す説明図、図１０は先行車として認識される前方車両の一例を示す説明図、図１１は先行車として認識される前方車両の他の例を示す説明図、図１２，１３は先行車登録解除サブルーチンを示すフローチャート、図１４は目標コースと左右の白線中心との関係に基づく先行車登録解除条件の一例を示す説明図、図１５は併走車との関係に基づく先行車登録解除条件の一例を示す説明図である。

図１において、符号１は、操舵角をドライバ入力と独立して設定可能とすることで運転支援を行う電動パワーステアリング装置を示す。この電動パワーステアリング装置１は、図示しない車体フレームにステアリングコラム３を介して回動自在に支持されたステアリング軸２を有する。この電動パワーステアリング装置１のステアリング軸２は、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸２の運転席側端部には、ステアリングホイール４が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸５が連設されている。

エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス６が配設されており、このステアリングギヤボックス６にラック軸７が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸７に形成されたラック（図示せず）に、ピニオン軸５に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。

また、ラック軸７の左右両端はステアリングギヤボックス６の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド８を介してフロントナックル９が連設されている。このフロントナックル９は、操舵輪としての左右輪１０Ｌ，１０Ｒを回動自在に支持するとともに、車体フレームに転舵自在に支持されている。従って、ステアリングホイール４を操作し、ステアリング軸２、ピニオン軸５を回転させると、このピニオン軸５の回転によりラック軸７が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル９がキングピン（図示せず）を中心に回動して、左右輪１０Ｌ、１０Ｒが左右方向へ転舵される。

また、ピニオン軸５にアシスト伝達機構１１を介して、電動パワーステアリングモータ（電動モータ）１２が連設されており、この電動モータ１２にてステアリングホイール４に加える操舵トルクのアシスト、及び、設定された操舵角（目標操舵角）となるような操舵トルクの付加が行われる。電動モータ１２は、操舵制御部２０から制御出力値として出力される目標電流Ｉcmdに基づき、モータ駆動部２１により駆動される。

操舵制御部２０には、自車前方の左右白線及び車両等を含む前方環境を認識する前方環境認識手段としての前方認識装置３１、車速Ｖを検出する車速センサ３２、操舵角（実舵角）θｐを検出する操舵角センサ３３、操舵トルクＴｄを検出する操舵トルクセンサ３４、及び、ナビゲーション装置３５等が接続されている。

前方認識装置３１は、例えば、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を左右の異なる視点からステレオ撮像する１組のカメラ３１Ｌ，３１Ｒ（ステレオカメラ）と、これらカメラ３１Ｌ，３１Ｒで撮像した自車両の進行方向の１組の画像（ステレオ画像対）処理するステレオ画像処理装置３１ａと、を有して構成されている。

カメラ３１Ｌ，３１Ｒからの画像データの処理は、ステレオ画像処理装置３１ａにおいて、例えば、以下のように行われる。

すなわち、ステレオ画像処理装置３１ａは、まず、カメラ３１Ｌ，３１Ｒで撮像した自車両の進行方向の１組の画像対に対し、対応する位置のズレ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。

白線データの認識において、ステレオ画像処理装置３１ａは、白線が道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の画素の輝度変化を評価して、画像平面における左右の白線候補点の位置を画像平面上で特定する。この白線候補点の実空間上の位置（ｘ，ｙ，ｚ，）は、画像平面上の位置（ｉ，ｊ）とこの位置に関して算出された視差（すなわち、距離情報）とに基づいて、周知の座標変換式により算出される。自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、例えば、右側のカメラ３１Ｒの中央真下の道路面を原点とし、車幅方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車長方向をＺ軸として定義される。そして、実空間の座標系に変換された各白線候補点は、例えば、互いに近接する点列毎にグループ化され、最小二乗法等を用いて二次曲線（白線近似線）に近似される。

また、側壁や立体物データの認識において、ステレオ画像処理装置３１ａは、距離画像上のデータと、予め記憶しておいた３次元的な側壁データ、立体物データ等の枠（ウインドウ）とを比較し、道路に沿って延在するガードレール、縁石等の側壁データを抽出するとともに、立体物を、自動車、二輪車、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出する。立体物データの抽出において、ステレオ画像処理装置３１ａはそれぞれの自車両との距離（相対距離）の時間的変化の割合から自車両との相対速度を演算し、この相対速度と自車速Ｖとを加算することにより各々の立体物の速度を算出する。

また、ステレオ画像処理装置３１ａは、自車両の前方に認識した各車両（前方車両）に関し、ウインカ操作の有無についても併せて検出する。すなわち、ステレオ画像処理装置３１ａは、例えば、認識した前方車両の左右の各領域において、輝度の高い領域の面積が所定周期で変化しているか否か（拡大、縮小を繰り返しているか否か）を調べることにより、前方車両においてウインカ操作が行われているか否かを調べる。特に、ステレオカメラを構成する左右のカメラ３１Ｌ，３１Ｒがカラーカメラである場合、ステレオ画像処理装置３１ａは、認識した前方車両の左右の各領域において、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の輝度の割合の変化についても考慮してウインカ操作の有無を判断する。

操舵制御部２０は、ステレオ画像処理装置３１ａからの入力情報等に基づき、自車両が走行すべき目標コースを設定する。この目標コースは、基本的には、自車走行レーンを区画する左右の白線に基づいて設定することが可能である。但し、白線が消失しかかっている場合、白線が雪等に覆われている場合、或いは、白線が前方車両等によって遮られている場合等のように、自車走行レーンを区画する左右の白線を十分に認識することができない場合であっても、自車両の前方に先行車（より具体的には、追従走行の対象となり得る前方車両）が存在する場合には、操舵制御部２０は、先行車の走行軌跡に基づいて目標コースを設定することが可能となっている。

このため、本実施形態の操舵制御部２０は、各前方車両の走行軌跡の推定を行う。この走行軌跡の推定において、操舵制御部２０は、例えば、ステレオ画像処理装置３１ａにおいて前フレーム以前に認識した前方車両の背面の中心点の座標を現フレームの座標系の座標に変換するための処理を行う。

ここで、このような座標変換は、例えば、自車速Ｖと、ヨー角（すなわち、ヨーレート（ｄθ／ｄｔ）から算出される角度）を用いて行うことが可能である。すなわち、例えば、図２に示すように、フレームレートをΔｔとすると、自車両が１フレームでＸ軸方向及びＺ軸方向に移動する移動量Δｘ，Δｚは、以下の（１）式及び（２）式により求められる。

Δｘ＝Ｖ・Δｔ・ｓｉｎθ …（１）
Δｚ＝Ｖ・Δｔ・ｃｏｓθ …（２）
従って、例えば、図３に示すように、前フレームで検出された前方車両の中心点の座標を（ｘold，ｚold）とし、当該前方車両の中心点が現フレームにおいて移動したと推定される座標（ｘpre，ｚpre）は、以下の（３）式及び（４）式により求められる。すなわち、座標（ｘpre，ｚpre）は、座標（ｘold，ｚold）に対して車両移動量Δｘ，Δｚを減算した後、現在のフレームにおける車両固定座標系（Ｘ’，Ｚ’）への座標変換を行うことで求められる。

ｘpre＝（ｘold・Δｘ）・ｃｏｓθ−（ｚold−Δｚ）・ｓｉｎθ …（３）
ｚpre＝（ｘold・Δｘ）・ｓｉｎθ−（ｚold−Δｚ）・ｃｏｓθ …（４）
操舵制御部２０は、このような演算を各前方車両の中心点について複数フレーム間で順次累積的に行い、演算後の各前方車両の中心点の点列を、最小二乗法を用いて二次曲線に近似することにより、各前方車両の走行軌跡を推定する。

各前方車両の走行軌跡を推定すると、操舵制御部２０は、主として、自車両と走行軌跡との関係に基づき、自車両の前方に先行車となり得る前方車両が存在するか否かを調べ、該当する前方車両が存在する場合には当該前方車両を先行車として登録する。

一方、自車両の前方に先行車が登録されている場合において、操舵制御部２０は、主として、先行車の走行軌跡から求まる曲率κｖと、自車走行レーンの曲率κｌとの偏差Δκが設定偏差Δκｔｈ以上であるとき、先行車登録を解除する。

ここで、自車走行レーンの曲率κｌは、ステレオ画像処理装置３１ａで認識された左右白線、或いは、車載のナビゲーション装置３５に格納された自車走行レーンの地図情報に基づいて算出することが可能である。この場合において、ステレオ画像処理装置３１ａにおいて自車前方に十分な距離の白線を認識できない場合であっても、白線に基づいて自車走行レーンの曲率κｌを算出可能とするため、操舵制御部２０は、上述した前方車両の走行軌跡の推定と同様の演算により、前フレーム以前に検出された白線候補点の座標を現フレームの座標系に座標変換し、自車後方の設定距離までの左右白線を推定（再認識）することが望ましい。

左右の白線或いは先行車の走行軌跡に基づいて目標コースを設定すると、操舵制御部２０は、設定した目標コースに沿って自車両を走行させるための操舵制御を行う。すなわち、操舵制御部２０は、ドライバの操舵トルクＴｄに応じてモータ基本電流Ｉpsbを設定し、フィードフォワード制御により目標コースに沿って走行するために必要な電動モータ１２のフィードフォワード制御量Ｉffを算出する。さらに、操舵制御部２０は、自車両の車両軌跡を推定して、予め設定する前方注視点における車両軌跡と目標コースとの位置のずれ量ΔＸtvを算出し、このずれ量ΔＸtvを無くすように制御するための横位置フィードバック制御量Ｉfbを算出する。そして、操舵制御部２０は、これら各値を加算して電動モータ電流値Icmdを算出し、モータ駆動部２１に出力して電動モータ１２を駆動制御する。

このように、本実施形態において、操舵制御部２０は、走行軌跡推定手段、先行車登録手段、目標コース設定手段、操舵制御手段、レーン曲率推定手段、及び、先行車登録解除手段としての各機能を実現する。

操舵制御部２０は、具体的には、例えば、図４に示す操舵制御ルーチンに従って、操舵制御を行う。このルーチンは設定時間毎に繰り返し実行されるものであり、ルーチンがスターとすると、操舵制御部２０は、先ず、ステップＳ１０１において、モータ基本電流Ｉpsbを設定する。すなわち、例えば、図５に示すように、本実施形態の操舵制御部２０には、操舵トルクＴｄとモータ基本電流Ｉpsbとの関係を示す車速毎のマップが予め設定されて格納されており、操舵制御部２０は、このマップを参照し、自車速Ｖと操舵トルクＴｄとに応じたモータ基本電流Ｉpsbを設定する。

続くステップＳ１０２において、操舵制御部２０は、自車両が走行すべき目標コースが設定されているか否かを調べ、目標コースが設定されている場合にはステップＳ１０３に進み、目標コースが設定されていない場合にはステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進むと、操舵制御部２０は、例えば、以下の（５）式により、自車両が目標コースに沿って走行するのに必要な、電動モータ１２に対するフィードフォワード制御量（電流値）Ｉffを算出する。

Ｉff＝Ｇiff・κ …（５）
ここで、κは、目標コースの曲率を示し、例えば、目標コースがｘ＝Ａ・ｚ^２＋Ｂ・ｚ＋Ｃの二次曲線によって近似されている本実施形態においては、κ＝２・Ａとなる。

ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、操舵制御部２０は、例えば、以下の（６）式により、自車両が目標コースに沿って走行するのに必要な、電動モータ１２に対する横位置フィードバック制御量（電流値）Ｉfbを算出する。

Ｉfb＝Ｇifb・ΔＸtv …（６）
ここで、Ｇifbは、予め実験・演算等により設定しておいたゲインである。また、ΔＸtvは、図６に示す関係に基づいて、以下の（７）式により算出される。

ΔＸtv＝ｘｔ−ｘｖ …（７）
この（７）式において、ｘｔは車両の前方注視点（０，ｚｖ）のｚ座標における目標コースのｘ座標であり、ｘｖは車両の前方注視点（０，ｚｖ）のｚ座標における推定車両軌跡のｘ座標である。前方注視点（０，ｚｖ）の前方注視距離（ｚ座標）であるｚｖは、本実施形態では、ｚｖ＝Ｔ・Ｖによって算出される。ここで、Ｔは予め設定しておいた予見時間であり、例えば、１．２secに設定されている。

従って、ｘｖは、車両の走行状態に基づいて車両の諸元や車両固有のスタビリティファクタＡｓ等を用いる場合には、例えば、以下の（８）式によって算出することができる。
ｘｖ＝（１／２）・（１／（１＋Ａｓ・Ｖ^２））・（θｐ／Ｌｗ）・（Ｔ・Ｖ）^２
…（８）
ここで、Ｌｗはホイールベースである。

一方、ステップＳ１０２からステップＳ１０５に進むと、操舵制御部２０は、電動モータ１２に対するフィードフォワード制御量Ｉffを「０」に設定し、続くステップＳ１０６において、電動モータ１２に対する横位置フィードバック制御量Ｉfbを「０」に設定した後、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０４或いはステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、操舵制御部２０は、例えば、以下の（９）式により、電動パワーステアリングモータ電流値Ｉcomを算出し、算出した電動パワーステアリングモータ電流値Ｉcomをモータ駆動部２１に出力して電動モータ１２を駆動制御した後、ルーチンを抜ける。

Ｉcom＝Ｉpsb＋Ｉff＋Ｉfb …（９）
ここで、例えば、目標コースが先行車の軌跡に基づいて設定されている場合であって、且つ、ステレオ画像処理装置３１ａにより、当該先行車にてウインカ操作がされていると判定されている場合には、操舵制御部２０は、操舵角の変化量を制限することが可能である。このような操舵角の変化量の制限は、例えば、電動パワーステアリングモータ電流値Ｉcomに対して作用するレートリミッタやフィルタの閾値を変更することにより実現可能である。

すなわち、先行車にてウインカ操作場されている場合、当該先行車は自車走行レーンから離脱する可能性が高いが、先行車としての登録が解除されるまでの間、自車両は先行車の走行軌跡を目標コースとして操舵されるため、ドライバの意図しない操舵が行われる可能性がある。その一方で、ステレオ画像処理装置３１ａは、街路樹から車体に差し込む木漏れ日等をウインカの点滅と誤認識する可能性があるため、先行車におけるウインカの点滅を検出した際に直ちに先行車登録を解除することは、可能な限り操舵制御の機会を確保するという観点からは好ましくない。

そこで、操舵制御部２０は、先行車においてウインカ操作が検出された場合には、例えば、電動パワーステアリングモータ電流値Ｉcomを制限して、ドライバに違和感を与えない範囲内で追従走行のための操舵を行いつつ、自車走行レーンからの先行車の離脱に備える。この場合において、ウインカの点滅回数が多いほど、先行車が車線変更等によって自車走行レーンから離脱する可能性が高まることから、操舵制御部２０は、ウインカの点滅回数の増加に伴ってレートリミッタやフィルタが強く働くよう、閾値等を変更することが望ましい。

また、例えば、目標コースが先行車の走行軌跡に基づいて設定されている場合であって、且つ、左右の白線が操舵制御にとって十分な距離ではないものの所定距離以上認識できている場合には、操舵制御部２０は、白線の種類に応じて操舵角の変化量を適宜制限することも可能である。

すなわち、先行車が左右白線の中心から車幅方向に所定距離以上離間して何れかの白線に接近している場合、当該先行車は自車走行レーンから離脱する可能性が高いが、先行車としての登録が解除されるまでの間、自車両が先行車の走行軌跡を目標コースとして操舵されるため、ドライバの意図しない操舵が行われる可能性がある。その一方で、先行車が車線変更を行うか否かが不確定な状況において、当該先行車が白線に対して接近したことを理由に直ちに先行車登録を解除することは、可能な限り操舵制御の機会を確保するという観点からは好ましくない。

そこで、操舵制御部２０は、先行車が白線に接近した場合には、当該白線の種類に応じて電動パワーステアリングモータ電流値Ｉcomを制限し、ドライバに違和感を与えない範囲内で追従走行のための操舵を行いつつ、自車走行レーンからの先行車の離脱に備える。すなわち、例えば、先行車が破線によって構成されている白線に接近している場合、実線によって構成されている白線に接近している場合に比べて先行車の車線変更の可能性が高い。その一方で、例えば、先行車が実線によって構成されている白線に接近している場合、車線変更の可能性は低く、何らかの危険回避等を目的として操舵させた可能性が高い。そこで、操舵制御部２０は、先行車が破線からなる白線に接近している場合には、実線からなる白線に接近している場合に比べ、レートリミッタやフィルタが強く働くよう、閾値等を変更することが望ましい。

次に、上述の操舵制御に際し、操舵制御部２０において用いられる目標コースの設定について説明する。この目標コースの設定は、例えば、図７に示す目標コース設定ルーチンのフローチャートに従って設定時間毎に繰り返し実行されるものであり、ルーチンがスタートすると、操舵制御部２０は、先ず、ステップＳ２０１において、各前方車両の走行軌跡の推定を行う。すなわち、操舵制御部２０は、例えば、上述の（１）〜（４）式を用い、現フレーム以前の複数フレームにおいて認識された各前方車両の中心点の座標を現フレームの座標系に変換する演算を行い、演算後の各前方車両の中心点の点列を、最小二乗法を用いて二次曲線に近似することにより、各前方車両の走行軌跡を推定する。

ステップＳ２０１からステップＳ２０２に進むと、操舵制御部２０は、自車後方の左右白線の推定を行う。すなわち、ステレオ画像処理装置３１ａによって自車前方に白線が認識されている場合には、上述した前方車両の走行軌跡の推定と同様の演算により、現フレーム以前の複数フレームにおいて認識された白線候補点の座標を現フレームの座標系に変換する演算を行い、演算後の白線候補点の点列を、最小二乗法を用いて二次曲線に近似することにより、自車前方から自車後方にかけての範囲において左右白線を推定する。

続くステップＳ２０３において、操舵制御部２０は、現在認識されている前方車両の何れかが先行車として登録されているか否かを調べる。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ２０３において、先行車登録がなされていると判定した場合にはステップＳ２０４に進み、先行車登録がされていないと判定した場合にはステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０３からステップＳ２０４に進むと、操舵制御部２０は、ステレオ画像処理装置３１ａ等からの入力情報に基づいて、先行車の登録処理を行う。この先行車の登録処理は、例えば、図８に示す先行車登録サブルーチンのフローチャートに従って実行されるものであり、サブルーチンがスタートすると、操舵制御部２０は、先ず、ステップＳ３０１において、自車前方に前方車両が検出されているか否かを調べる。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ３０１において、前方車両が検出されていると判定した場合にはステップＳ３０２に進み、前方車両が検出されていないと判定した場合にはそのままサブルーチンを抜ける。

ステップＳ３０１からステップＳ３０２に進むと、操舵制御部２０は、車速センサ３２で検出された自車速Ｖ＝０であるか否か、すなわち、自車両が停車しているか否かを調べる。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ３０２において、自車両が停車している（自車速Ｖ＝０である）と判定した場合にはステップＳ３０３に進み、自車両が走行している（自車速Ｖ＞０である）と判定した場合にはステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０２からステップＳ３０３に進むと、操舵制御部２０は、自車両に直近の前方車両との車間距離Ｄが設定距離Ｄｔｈ（例えば、Ｄｔｈ＝１〜２ｍ）以下であるか否かを調べる。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ３０３において、直近の前方車両との車間距離Ｄが設定距離Ｄｔｈ以下であると判定した場合にはステップＳ３０７に進み、直近の前方車両との車間距離Ｄが設定距離Ｄｔｈよりも大きいと判定した場合にはステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０２或いはステップＳ３０３からステップＳ３０４に進むと、操舵制御部２０は、現在認識されている前方車両のうち、上述のステップＳ２０１で推定した走行軌跡が、自車両に設定された基準点Ｏ（例えば、右側のカメラ３１Ｒの中央真下に設定された座標系の原点）に最も近い前方車両を抽出する。

続くステップＳ３０５において、操舵制御部２０は、自車両の基準点に対し、抽出した前方車両の走行軌跡の車幅方向の誤差ΔＥ１（図１０参照）が設定誤差ΔＥ１ｔｈ以下であるか否かを調べる。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ３０５において、走行軌跡の車幅方向の誤差ΔＥ１が設定誤差ΔＥ１ｔｈ以下であると判定した場合にはステップＳ３０６に進み、走行軌跡の車幅方向の誤差ΔＥ１が設定誤差ΔＥ１ｔｈよりも大きいと判定した場合にはそのままサブルーチンを抜ける。

ステップＳ３０５からステップＳ３０６に進むと、操舵制御部２０は、現在抽出されている前方車両を先行車として登録した後、サブルーチンを抜ける。このように、本実施形態の操舵制御部２０は、基本的には、自車両と、各前方車両の走行軌跡と、の関係に基づいて先行車を選定する。

一方、ステップＳ３０３からステップＳ３０７に進むと、操舵制御部２０は、自車両と直近の前方車両とのラップ率Ｒを演算する。ここで、図１１に示すように、自車両の車幅をａとし、自車両に対する前方車両の投影幅をｂとすると、ラップ率Ｒは、例えば、以下の（１０）式によって求められる。

Ｒ＝（ｂ／ａ）・１００ …（１０）
続くステップＳ３０８において、操舵制御部２０は、自車両と直近の前方車両とのラップ率Ｒが設定ラップ率Ｒｔｈ以上であるか否かを調べる。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ３０８において、ラップ率Ｒが設定ラップ率Ｒｔｈ以上である場合にはステップＳ３０９に進み、ラップ率Ｒが設定ラップ率Ｒｔｈ未満である場合にはそのままサブルーチンを抜ける。

ステップＳ３０８からステップＳ３０９に進むと、操舵制御部２０は、自車両に直近の前方車両を先行車として登録した後、サブルーチンを抜ける。このように、本実施形態の操舵制御部２０は、自車両Ｖ＝０の停止状態にあり、且つ、直近の前方車両との距離Ｄが設定距離Ｄｔｈ以下となる渋滞時等のように、前方車両の走行軌跡を十分な距離に渡って推定することが困難である状況においても、ラップ率Ｒに基づいて先行車を選定することが可能となっている。

図７に示すメインルーチンにおいて、ステップＳ２０３からステップＳ２０５に進むと、操舵制御部２０は、予め設定された条件に応じて先行車登録を解除するための処理を行う。この先行車登録の解除処理は、例えば、図１２，１３に示す先行車登録解除処理サブルーチンのフローチャートに従って実行されるものであり、サブルーチンがスタートすると、操舵制御部２０は、先ず、ステップＳ４０１において、自車走行レーンを区画する左右白線が認識されレいるか否かを調べる。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ４０１において、自車走行レーンを区画する左右の白線のうちの少なくとも何れか一方が認識されているか否かを調べる。なお、この場合における白線の認識レベルは、自車両が走行すべき目標コースを設定するために必要なレベルまでは必要とせず、例えば、目標コースを設定するために必要な認識距離よりも短い距離であって、自車前方において自車走行レーンを所定距離判別できる程度に認識されていればよい。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ４０１において、左右白線のうちの少なくとも何れか一方が認識されていると判定した場合にはステップＳ４０２に進み、左右白線が認識されていないと判定した場合にはステップＳ４０３に進む。

ステップＳ４０１からステップＳ４０２に進むと、操舵制御部２０は、自車走行レーンを区画する白線に基づいて自車走行レーンの曲率κｌを算出した後、ステップＳ４０６に進む。すなわち、操舵制御部２０は、例えば、左右白線の何れもが所定に認識されている場合には、これら白線を近似する二次曲線に基づいて自車走行レーンの中心（左右の白線中心）を表す二次曲線を求め、この白線中心の二次曲線に基づいて自車走行レーンの曲率κｌを推定する。或いは、操舵制御部２０は、例えば、左右白線のうちの何れか一方しか認識されていない場合には、この白線を近似する二次曲線を自車両の中心までオフセットさせた二次曲線を求め、このオフセットさせた二次曲線に基づいて自車走行レーンの曲率κｌを推定する。

一方、ステップＳ４０１からステップＳ４０３に進むと、操舵制御部２０は、ナビゲーション装置３５から自車走行レーンに関する地図情報が入力されているか否かを調べる。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ４０３において、自車走行レーンに関する地図情報が入力されていると判定した場合にはステップＳ４０４に進み、自車走行レーンに関する地図情報が入力されていないと判定した場合にはステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０３からステップＳ４０４に進むと、操舵制御部２０は、地図情報に基づいて自車走行レーンの曲率κｌを算出（推定）した後、ステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０２或いはステップＳ４０４からステップＳ４０６に進むと、操舵制御部２０は、先行車の走行軌跡を近似する二次曲線から求まる曲率κｖと自車走行レーンの曲率κｌとの偏差｜Δκvl｜を算出し、当該偏差｜Δκvl｜が設定偏差Δκｔｈ以上であるか否かを調べる。ここで、設定偏差Δκｔｈは、先行車が自車走行レーンから車線変更を行う場合には自車走行レーンの曲率κｌよりも大きな曲率で旋回することが想定されることに着目し、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定されたものである。

そして、ステップＳ４０６において、偏差｜Δκvl｜が設定偏差Δκｔｈ以上であると判定した場合、操舵制御部２０は、先行車が車線変更等によって自車走行レーンから離脱する可能性が高いと判断してステップＳ４１２に進む。

一方、ステップＳ４０６において、偏差｜Δκvl｜が設定偏差Δκｔｈ未満であると判定した場合、操舵制御部２０は、ステップＳ４０７に進む。

また、ステップＳ４０３からステップＳ４０５に進むと、操舵制御部２０は、先行車の走行軌跡から求まる曲率｜κｖ｜が設定曲率κｔｈ以上であるか否かを調べる。ここで、設定曲率κｔｈは、一般道や首都高速道路等において道路上に想定され得るタイトカーブの曲率よりも大きな曲率に設定されている。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ４０５において、曲率｜κｖ｜が設定曲率κｔｈ以上であると判定した場合、操舵制御部２０は、先行車が車線変更等によって自車走行レーンから離脱する可能性が高いと判断してステップＳ４１２に進む。

一方、ステップＳ４０５において、曲率｜κｖ｜が設定曲率κｔｈ未満であると判定した場合、操舵制御部２０はステップＳ４０７に進む。

ステップＳ４０５或いはステップＳ４０６からステップＳ４０７に進むと、操舵制御部２０は、自車走行レーンを区画する左右の白線が認識されているか否かを調べる。なお、この場合における左右白線の認識レベルは、自車両が走行すべき目標コースを設定するために必要なレベルまでは必要とせず、例えば、目標コースを設定するために必要な認識距離よりも短い距離であって、自車前方において自車走行レーンを所定距離判別できる程度に認識されていればよい。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ４０７において、左右白線が認識されていると判定した場合にはステップＳ４０８に進み、左右白線が認識されていないと判定した場合にはステップＳ４０９に進む。

ステップＳ４０７からステップＳ４０８に進むと、操舵制御部２０は、自車走行レーンを区画する左右白線の中心と、先行車の走行軌跡に基づいて設定された目標コースと、の偏差｜ΔＥ２｜（図１４参照）が、設定偏差ΔＥ２ｔｈ以上であるか否かを調べる。

そして、ステップＳ４０８において、左右白線の中心と目標コースとの偏差｜ΔＥ２｜が設定偏差ΔＥ２ｔｈ以上であると判定した場合、操舵制御部２０は、先行車が車線変更等によって自車走行レーンから離脱する可能性が高いと判断してステップＳ４１２に進む。

一方、ステップＳ４０８において、左右白線の中心と目標コースとの偏差｜ΔＥ２｜が設定偏差ΔＥ２ｔｈ未満であると判定した場合、操舵制御部２０はステップＳ４０９に進む。

ステップＳ４０７或いはステップＳ４０８からステップＳ４０９に進むと、操舵制御部２０は、自車走行レーンの隣レーン等を併走する前方車両（併走車）が存在するか否かを調べる。ここで、操舵制御部２０は、例えば、前方車両の走行軌跡が自車両の中心から車幅方向に設定距離（例えば、左右白線で区画される一般的な走行レーン幅）以上離間しており、且つ、当該前方車両が自車両の進行方向と同じ速度成分を有して移動しているとき、当該前方車両を併走車と判断する。

そして、操舵制御部２０は、ステップＳ４０９において、併走車が存在すると判定した場合にはステップＳ４１０に進み、併走車が存在しないと判定し他場合にはステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４０９からステップＳ４１０に進むと、操舵制御部２０は、先行車が併走車にラップしているか否か、すなわち、併走車の走行軌跡に車幅を付与した領域内に先行車が進入しているか否か（例えば、図１５参照）を調べる。

そして、ステップＳ４１０において、先行車が併走車にラップしていると判定した場合、操舵制御部２０は、先行車が車線変更等によって自車走行レーンから離脱する可能性が高いと判断してステップＳ４１２に進む。

一方、ステップＳ４１０において、先行車が併走車にラップしていないと判定した場合、操舵制御部２０は、ステップＳ４１１に進む。

ステップＳ４０９或いはステップＳ４１０からステップＳ４１１に進むと、操舵制御部２０は、先行車のウインカが設定回数以上（例えば、３回以上）点滅しているか否かを調べる。

そして、ステップＳ４１１において、先行車のウインカが設定回数以上点滅していると判定した場合、操舵制御部２０は、先行車が車線変更等によって自車走行レーンから離脱する可能性が高いと判断してステップＳ４１２に進む。

一方、ステップＳ４１１において、先行車のウインカが設定回数以上点滅していないと判定した場合、操舵制御部２０は、そのままサブルーチンを抜ける。

また、ステップＳ４０５、ステップＳ４０６、ステップＳ４０８、ステップＳ４１０、或いは、ステップＳ４１１からステップＳ４１２に進むと、操舵制御部２０は、現在登録されている先行車の登録を解除した後、サブルーチンを抜ける。

図７のメインルーチンにおいて、ステップＳ２０４或いはステップＳ２０５からステップＳ２０６に進むと、操舵制御部２０は、自車走行レーンを区画する左右白線が設定距離以上認識されているか否か、すなわち、自車両が走行すべき目標コースを設定するに十分な距離の左右白線が認識されているか否かを調べる。

そして、ステップＳ２０６において、自車走行レーンを区画する左右白線が設定距離以上認識されていると判定した場合、操舵制御部２０は、ステップＳ２０９に進み、現在認識されている左右白線の中心に沿って目標コースを設定した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ２０６において、自車走行レーンを区画する左右白線が設定距離以上認識されていないと判定した場合、操舵制御部２０は、ステップＳ２０７に進み、自車前方に先行車が登録されているか否かを調べる。

そして、ステップＳ２０７において、自車前方に先行車が登録されていると判定した場合、操舵制御部２０は、ステップＳ２０８に進み、当該先行車の走行軌跡を目標コースとして設定した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ２０７において、自車前方に先行車が登録されていないと判定した場合、操舵制御部２０は、そのままルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、前方車両を含む前方環境を認識して前方車両の走行軌跡を推定し、前方車両のうち、自車両に設定された基準点に対する走行軌跡の車幅方向の誤差｜ΔＥ１｜が最も小さく且つ当該誤差｜ΔＥ１｜が設定閾値ΔＥ１ｔｈ以下の前方車両を先行車として登録し、この先行車の軌跡に基づいて自車両が走行すべき目標コースを設定可能とすることにより、目標コースを適切に設定して安定した操舵支援制御を実現することができる。

すなわち、自車両に走行軌跡が最も近い前方車両であっても、当該走行軌跡の車幅方向の誤差｜ΔＥ１｜が設定誤差ΔＥ１ｔｈよりも大きい場合には当該前方車両を先行車として登録しないので、隣車線を走行する前方車両の走行軌跡に基づいて目標コースを設定することを的確に防止することができ、左右白線を十分に認識できない場合にも安定した操舵支援を実現することができる。

この場合において、自車両の停車時であって、自車前方の設定距離以内に車幅方向のラップ率Ｒが設定ラップ率Ｒｔｈ以上の前方車両がある場合には、当該前方車両を先行車として登録することにより、自車両及び前方車両がほとんど移動せず十分な距離の走行軌跡を推定することが困難な渋滞時等においても、先行車を的確に登録することができる。

また、前方車両の中から先行車を登録した後において、自車走行レーンの曲率κｌを推定し、先行車の走行軌跡の曲率κｖと自車走行レーンの曲率κｌとの偏差Δκvlが設定偏差Δκｔｈ以上であるとき、先行車としての登録を解除することにより、自車走行レーンからの先行車の離脱を的確に判断して操舵支援制御による不要な車線変更を防止することができる。

すなわち、例えば、高速道路であっても、一般的な高速道路と首都高速道路とでは想定されるカーブの曲率が異なるため、単に先行車の走行軌跡の曲率に基づいて自車走行レーンからの先行車の離脱を精度よく判断することが困難な場合があるが、本実施形態のように、自車走行レーンの曲率κｌを推定し、先行車の走行軌跡の曲率κｖと自車走行レーンの曲率κｌとの偏差Δκvlに基づいて先行車の離脱（先行車登録の解除）を判定することにより、あらゆる道路形状に対して精度よく先行車の離脱を判断することができる。

この場合において、自車走行レーンを区画する左右白線のうち少なくとも何れか一方がステレオ画像処理装置３１ａにおいて認識されている場合には、当該白線に基づいて自車走行レーンの曲率κｌを推定することにより、リアルタイムな情報を用いて先行車登録の解除判定を行い、操舵支援制御による不要な車線変更を的確に防止することができる。

また、自車走行レーンを区画する左右白線が認識されない場合であっても、自車走行レーンに対応する地図情報がある場合には、当該地図情報に基づいて自車走行レーンの曲率κｌを推定することにより、十分な白線認識ができない場合にも広く先行車登録の解除判定を行い、操舵支援制御による不要な車線変更を的確に防止することができる。

さらに、自車走行レーンの曲率κｌを推定することが困難な場合であっても、先行車の走行軌跡の曲率κｖが道路上に想定され得る曲率以上である場合に先行車登録を解除することにより、操舵支援制御による不要な車線変更をより的確に防止することができる。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。

１ … 電動パワーステアリング装置
２ … ステアリング軸
３ … ステアリングコラム
４ … ステアリングホイール
５ … ピニオン軸
６ … ステアリングギヤボックス
７ … ラック軸
８ … タイロッド
９ … フロントナックル
１０Ｌ，１０Ｒ … 左右輪
１１ … アシスト伝達機構
１２ … 電動モータ
２０ … 操舵制御部（走行軌跡推定手段、先行車登録手段、目標コース設定手段、操舵制御手段、レーン曲率推定手段、先行車登録解除手段）
２１ … モータ駆動部
３１ … 前方認識装置
３１Ｌ，３１Ｒ … カメラ
３１ａ … ステレオ画像処理装置（前方環境認識手段）
３２ … 車速センサ
３３ … 操舵角センサ
３４ … 操舵トルクセンサ
３５ … ナビゲーション装置

Claims (6)

1. 前方車両を含む前方環境を認識する前方環境認識手段と、
   前記前方車両の走行軌跡を推定する走行軌跡推定手段と、
   前記前方車両のうち、自車両に設定された基準点に対する前記走行軌跡の車幅方向の誤差が最も小さく且つ前記誤差が設定誤差以下の前記前方車両を先行車として登録する先行車登録手段と、
   前記先行車の軌跡に基づいて自車両が走行すべき目標コースを設定可能な目標コース設定手段と、
   前記目標コースに基づいて操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な操舵制御手段と、を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 前記先行車登録手段は、自車両の停車時において、自車前方の設定距離以内に、車幅方向のラップ率が設定ラップ率以上の前方車両があるとき、当該前方車両を先行車として登録することを特徴とする請求項１に記載の車両の運転支援装置。
3. 前記前方環境認識手段は、自車前方の左右白線の認識を行い、
   前記目標コース設定手段は、前記自車走行レーンを区画する前記左右白線の何れもが設定距離以上認識されているとき、前記左右白線を優先的に用いて前記目標コースを設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の運転支援装置。
4. 前記操舵制御手段は、前記目標コースが前記先行車に基づいて設定されている場合であって、且つ、前記先行車のウインカ操作が検出されているときは前記操舵角の変化量を制限することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の車両の運転支援装置。
5. 前記操舵制御手段は、前記先行車のウインカの点滅回数が多いほど、前記操舵角の変化量を強く制限することを特徴とする請求項４に記載の車両の運転支援装置。
6. 前記操舵制御手段は、前記目標コースが前記先行車に基づいて設定されている場合であって、且つ、前記先行車が左右の白線の何れかに接近しているときは当該白線の種類に応じて前記操舵角の変化量を制限することを特徴とする請求項３に記載の車両の運転支援装置。

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