JP2019093958A - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラのコストを抑えつつ、撮影範囲からの先行車両の逸脱を抑制して、自動追従走行を可能にした車両の運転支援装置を提供する。【解決手段】車両２に搭載され、当該車両２の前方を撮影するカメラ６と、車両２の操舵を制御する操舵制御部８と、車両２の走行速度を制御する車速制御部７と、カメラ６の撮影画像に撮影された先行車両に対して所定間隔で先行車両を追従して走行するように操舵制御部８及び車速制御部７を制御する自動運転制御部１０と、を備えた車両の自動運転制御装置１であって、カメラ６の撮影範囲を前方を向いた所定の通常範囲から左右方向に移動させるカメラ揺動アクチュエータ１１と、カメラ揺動アクチュエータ１１を制御して先行車両をカメラ６の撮影範囲内に維持させるカメラ角制御部１５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載され先行車両を追従走行させる運転支援装置に関する。

近年、運転者の負担軽減のために、運転者のアクセル、ブレーキ、ハンドル操作を自動化する車両の自動走行装置（運転支援装置）が開発されている。
例えば特許文献１に記載の車両は、先行車両の位置を検出するレーダを備え、先行車両と車両との車間距離が所定距離となるように、自動的に車両の加減速制御を行う。また、先行車両の水平方向の位置の変化に合わせて車両の操舵を制御して、先行車両を自動追従する装置も考案されている。

また、運転支援装置の１つとして、道路の境界線内を自動走行する装置も開発されている。例えば、設定した速度で自動走行させるオートクルーズ装置を備えるとともに、車両前方をカメラで撮影し、道路の境界線（車道外側線及び車道中央線）を認識して、自動的にこの２つの車線間を維持するように車両の操舵を制御する。

特開２００９−２９８３２２号公報

しかしながら、上記ようにカメラを用いて前方を撮影し自動走行させる車両においては、前方が大きくカーブしていたり、先行車両が車線変更や急な右左折を行ったりした場合に、先行車両がカメラの撮影範囲を逸脱して、先行車両を認識できなくなり、追従走行が不能となる可能性がある。
車両前方を撮影するカメラを例えば３眼カメラとし、横方向の撮影範囲が広いものにすれば、先行車両がカメラの撮影範囲を逸脱する可能性が低下する。しかし、３眼カメラは、自動走行装置に通常使用される単眼カメラより、部品コストが大幅に高くなってしまうといった問題点がある。

そこで、本発明の目的は、カメラのコストを抑えつつ、撮影範囲からの先行車両の逸脱を抑制して、自動追従走行を可能にした車両の運転支援装置を提供することにある。

本発明の車両の運転支援装置は、車両に搭載され、当該車両の前方を撮影するカメラと、前記車両の操舵を制御する操舵制御部と、前記車両の走行速度を制御する車速制御部と、前記カメラの撮影画像に撮影された先行車両に対して所定間隔で前記先行車両を追従して走行するように前記操舵制御部及び前記車速制御部を制御する追従走行制御部と、を備えた車両の運転支援装置であって、前記カメラの撮影範囲を所定の通常範囲から左右方向に移動させる撮影範囲移動部と、前記撮影範囲移動部を制御して前記先行車両を前記カメラの撮影範囲内に維持させる撮影範囲制御部と、を備えたことを特徴とする。

これにより、追従走行制御部により追従走行を行っている場合に、例えば前方の車線がカーブしていても、先行車両がカメラの撮影範囲を逸脱しないように、カメラの撮影範囲が移動するので、追従走行を継続させることができる。
また、好ましくは、前記先行車両が車線変更することを推定する車線変更推定部を備え、撮影範囲制御部は、前記車線変更推定部によって前記先行車両が車線変更することを推定した場合に、前記撮影範囲を前記通常範囲に設定するとよい。

これにより、先行車両が車線変更した場合に、撮影範囲を通常範囲に設定するので、先行車両の追従を不能とし、不要な追従走行を抑制することができる。
また、好ましくは、前記カメラの撮影画像より車線の左右幅を区画する境界線を抽出して、前記車両が前記車線内を維持しながら走行するように、少なくとも前記操舵制御部を制御する車線内維持走行制御部を備え、前記撮影範囲制御部は、前記カメラの撮影画像に先行車両が撮影されていない場合には、前記車線内維持走行制御部により車両走行時に当該車両を車線内に維持させる車線内自動維持走行を行うとともに、前記撮影範囲移動部を制御して車両前方の前記車線のカーブ方向に向けて前記カメラの撮影範囲を移動させるとよい。

これにより、先行車両がない場合には、車線内自動維持走行が行われるが、車両前方の車線のカーブ方向にカメラの撮影範囲を移動させるので、車両前方の道路の境界線がカメラの撮影範囲を逸脱することを抑制させる。これにより、例えば前方の車線がカーブしていても、車線内維持走行制御部による車両の車線内自動維持走行を継続させることができる。

また、好ましくは、前記車両の前方の車線の曲率情報を取得する前方車線曲率取得部を備え、前記撮影範囲制御部は、前記カメラの撮影画像に先行車両が撮影されていない場合には、前記前方車線曲率取得部によって取得した前記曲率情報に基づいて前記撮影範囲移動部を制御するとよい。
これにより、前方の車線の曲率情報に基づいて撮影範囲移動部を制御して、前方の車線に合うように撮影範囲を移動させることで、前方の車線のカーブが様々な曲率であっても適切に撮影範囲を移動させて、車両の車線内自動維持走行を継続させることができる。

また、好ましくは、前記車両の走行速度を検出する速度検出部を備え、前記撮影範囲制御部は、前記カメラの撮影画像に先行車両が撮影されていない場合には、更に前記車両の走行速度に基づいて前記撮影範囲制御部を制御するとよい。
これにより、車両の走行速度に基づいてカメラの撮影範囲が制御されるので、例えば車速が高い場合に撮影範囲を前方に広げることで、車線内維持走行制御部による走行の制御タイミングを早め、急な制御を抑制して、滑らかな走行を可能にすることができる。

本発明によれば、先行車両が逸脱しないようにカメラの撮影範囲が移動して、追従走行を継続させることができるので、カメラの撮影範囲が比較的小さいものでも、追従走行が可能になる。これにより、カメラを単眼カメラとしてコストを抑えた上で追従走行が可能な自動運転制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態の運転支援装置の概略構成図である。 本実施形態に係る自動走行制御部におけるカメラの揺動制御要領を示すフローチャートである。 カーブ進入時におけるカメラの撮影範囲の一例を示す説明図である 先行車両の車線変更時におけるカメラの撮影範囲の一例を示す説明図である。

以下、本発明を具体化した自動運転制御装置１（運転支援装置）の一実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態の自動運転制御装置１の概略構成図である。
本発明の実施形態の自動運転制御装置１は、車両２に搭載され、車両２の前方を走行する先行車両を自動的に追従するように車両２を走行させる自動追従走行機能と、車両２を道路の境界線内を維持しながら走行させる自動車線内維持走行機能を有している装置である。

自動運転制御装置１は、自動運転の開始及び停止を指示する自動運転スイッチ３、車両の走行速度を検出する車速センサ４（速度検出部）、車両の操舵角を検出する操舵角センサ５、車両前方を撮影するカメラ６、車両の走行速度を制御する車速制御部７、車両の操舵を制御する操舵制御部８、自動運転制御部１０（追従走行制御部、車線内維持走行制御部）と、を備えている。

カメラ６は、車両２の前面に備えられた単眼カメラである。また、カメラ６は車両前方正面を向く通常位置から左右方向に揺動可能に車体に支持されている。車両２には、カメラ６を車両左右方向に揺動させるカメラ揺動アクチュエータ１１（撮影範囲移動部）が備えられている。これにより、遠方の先行車両に合わせて自動走行が可能になっている。なお、カメラ６の撮影範囲は、通常は自車線の前方を撮影可能な範囲に設定されている。

車速制御部７は、例えば車両２の走行駆動用のエンジンの出力を制御するエンジン制御部７ａ及び車両２のブレーキ装置を制御するブレーキ制御部７ｂにより構成され、エンジン制御部７ａによるエンジン出力制御及びブレーキ制御部７ｂによるブレーキ制御により、車両２の速度を制御する。
操舵制御部８は、車両２の操舵角を制御して、車両２の走行方向を制御する。

自動運転制御部１０は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。自動運転制御部１０は、カメラ６より車両前方の撮影画像、車速センサ４より車両２の走行速度、操舵角センサ５から車両２の操舵角を入力する。自動運転制御部１０は、更に、カメラ６によって撮影した車両前方の撮影画像より車両前方に走行している先行車両を特定するとともに、車線の左右幅を区画する境界線（車道外側線、車道中央線、車線境界線）を認識する。なお、車両前方の撮影画像に複数の先行車両が写っている場合には、車両に最も近い先行車両を追従対象とする。なお、この追従対象の車両の特定は随時行われ、常に最も近い先行車両を追従対象とする。そして、先行車両との距離及び方向を判定し、先行車両と所定間隔をおいて自動的に追従走行するように、車速制御部７及び操舵制御部８を作動制御して、車両２の車速及び操舵を制御する自動追従走行を行う。また、自動運転制御部１０は、先行車両がいない場合には、車線内に車両２が維持しながら走行するように、少なくとも操舵制御部８を制御して、車両２の操舵角を制御する自動車線内維持走行を行う。なお、この自動運転制御部１０における自動追従走行機能及び自動車線内維持走行機能は、いずれも公知の技術であるので、詳細な説明は省略する。自動運転制御部１０における自動追従走行機能は本発明の追従走行制御部に該当し、自動車線内維持走行機能は本発明の車線内維持走行制御部に相当する。

更に、本実施形態では、自動運転制御部１０に、車線変更推定部１０ａ、前方車線曲率取得部１０ｂ、カメラ角制御部１５（撮影範囲制御部）を備えている。
車線変更推定部１０ａは、自動追従走行機能によって追従する対象である先行車両が、車線変更することを推定する。
前方車線曲率取得部１０ｂは、車両前方の車線の曲率Ｒを取得する。車両前方の車線の曲率Ｒは、カメラ６より入力した車両前方の撮影画像より推定してもよいし、車両２に搭載したナビゲーションシステムにおける地図情報から取得してもよい。

カメラ角制御部１５は、カメラ揺動アクチュエータ１１を作動制御してカメラ６の撮影範囲を左右方向に移動させる。
図２は、自動運転制御部１０におけるカメラ首振り制御要領を示すフローチャートである。自動運転制御部１０は、自動運転スイッチ３のＯＮ時、即ち自動追従走行機能及び自動車線内維持走行機能の実行時に、図２に示すカメラ首振り制御を繰り返し実行する。

図２に示すように、自動運転制御部は、始めにステップＳ１０では、カメラ６より撮影画像を入力して、先行車両が走行中であるか否かを判別する。先行車両が走行中である場合、即ち走行中の先行車両がある場合にはステップＳ８０に進む。先行車両が走行中でない場合、即ち走行中の先行車両がない場合には、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、前方車線曲率取得部１０ｂにより、車両２の前方の車線の曲率Ｒを取得する。そして、車両２の前方の車線の曲率Ｒが所定値Ｒ1以上であるか否かを判別する。前方車線曲率取得部１０ｂは、例えばカメラ６より入力した撮影画像から道路の境界線を特定し、当該境界線の軌跡より車両前方の車線の曲率Ｒを推定すればよい。所定値Ｒ1は、カメラ６による車両前方の撮影可能範囲から逸脱するような曲率の下限値付近に設定すればよい。車両前方の車線の曲率Ｒが所定値Ｒ1以上である場合、即ち前方のカーブがカメラ６による車両前方の撮影可能範囲から逸脱する場合には、ステップＳ３０に進む。車両前方の車線の曲率Ｒが所定値Ｒ1未満である場合、即ち前方のカーブがカメラ６による車両前方の撮影可能範囲から逸脱しない場合には、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ３０では、車速センサ４から入力した車速Ｖが所定値Ｖ1以上であるか否かを判別する。この所定値Ｖ1は、所定値Ｒ1の曲率のカーブを自動車線内維持走行機能により走行している際に、急な操舵を行わない車速の下限値付近に設定すればよい。車速Ｖが所定値Ｖ1以上、即ち自動車線内維持走行機能によって曲率Ｒ1のカーブを走行する際に急激な操舵が行われてしまう可能性がある車速Ｖである場合には、ステップＳ４０に進む。車速Ｖが所定値Ｖ1未満、即ち自動車線内維持走行機能によって曲率Ｒ1のカーブを走行する際に急激な操舵が行われない車速Ｖである場合には、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ４０では、カメラ６のカーブ追従作動を開始する。詳しくは、カメラ６を前方のカーブに合わせて左右に首振りを行う制御を行う。更に、車両２の減速指示、及びカメラ６の注視位置を遠方に設定する制御を行う。なお、車両２の減速指示、及びカメラ６の注視位置を遠方に設定する制御については、いずれか１つを行ってもよい。車両２の減速指示は、車両２の車速を自動的に低下させたり、車両２の運転者に減速を促すように警告したりすればよい。カメラ６の注視位置を遠方に設定する制御としては、例えばカメラ６の画像内から遠方位置での情報(曲率など)を使えばよい。そして、本ルーチンを終了する。

ステップＳ５０では、カメラのカーブ追従作動を開始する。詳しくは、カメラ６を前方のカーブに合わせて左右方向に揺動させるカメラ首振り制御を行う。そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ６０では、ステップＳ３０と同様に、車速センサ４から入力した車速Ｖが所定値Ｖ1以上であるか否かを判別する。車速Ｖが所定値Ｖ1以上である場合には、ステップＳ５０に進む。車速Ｖが所定値Ｖ1未満である場合には、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、カメラ６を車両前方に向けた通常位置に固定して、自動車線内維持走行機能を実行させる。そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ８０では、カメラ６によって撮影された画像を使用して先行車両を追従する自動追従走行機能を実行させる。そして、ステップＳ９０に進む。
ステップＳ９０では、車線変更推定部１０ａにより先行車両が車線変更するか否かを判別する。先行車両が車線変更するか否かは、例えばカメラ６の撮影画像から車線情報を識別して車線変更可能な車線を識別するとともに、先行車両のウインカーが点灯されたか否かによって判定したり、カメラ６の撮影画像から先行車両の向きの変化によって判定したりすればよい。また、先行車両と車両２との間を車車間通信システム等によって通信している場合には、当該車車間通信システム等を使用して先行車両から操舵等の操作情報を入手して判定してもよい。そして、先行車両が車線を変更すると判定した場合には、ステップＳ１００に進む。先行車両が車線を変更しないと判定した場合には、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１００では、カメラ６の追従範囲を制限する。詳しくは、車線変更した先行車両を追従走行しないように、例えばカメラ６の画像範囲を制限する。カメラ６の画像範囲の制限については、カメラ６の向きを通常位置に固定するか、更にカメラ６の撮影画像から自動走行制御に利用する情報の範囲を制限してもよい。そして、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、先行車両が車線変更を完了したか否かを判別する。先行車両が車線変更を完了したか否かについては、例えばカメラ６によって撮影した画像から判定すればよい。先行車が車線変更完了したと判定した場合には、ステップＳ１２０に進む。先行車両が車線変更完了していないと判定した場合には、ステップＳ９０に戻る。
ステップＳ１２０では、カメラ６の追従範囲、詳しくはカメラ６の揺動位置を通常位置に戻す。そして、本ルーチンを終了する。なお、本ステップにおいて、カメラ６の撮影画像から前方に新たに先行車両が確認された場合には、カメラ６の揺動位置を通常位置に戻さずに、当該先行車両を追従するようにしてもよい。

また、ステップＳ２０、ステップＳ３０及びステップＳ６０において、曲率Ｒ及び車速Ｖに基づいてカメラ６の追従制御の切替えを行うが、他の制御方法によって切替えてもよい。例えば、車速Ｖに基づいて曲率Ｒの閾値Ｒａを設定し、ステップＳ２０のように車両前方の車線の曲率Ｒが閾値Ｒａ以上であるか否かを判別してもよい。このように判別する場合には、車速Ｖが大きくなるに伴って閾値Ｒａを小さく設定する。そして、車両前方の車線の曲率Ｒが閾値Ｒａ以上である場合には、ステップＳ４０あるいはステップＳ５０のように、カメラ６のカーブ追従作動を開始する。車両前方の車線が閾値Ｒａ以上の曲率のカーブでない場合には、ステップＳ７０と同様にカメラ６を通常位置に固定すればよい。

図３は、カーブ進入時におけるカメラの撮影範囲の一例を示す説明図である。図４は、先行車両の車線変更時におけるカメラの撮影範囲の一例を示す説明図である。なお、図３、４において、車両２の前方の実線で示す範囲が本実施形態の撮影範囲である。また、図３において、２点鎖線で示す範囲が従来技術における撮影範囲である。図３、４において、車道外側線が２１、車道中央線が２２、車線境界線が２３で示している。

以上のように、本実施形態の自動運転制御装置１は、自動追従走行機能及び自動車線内維持走行機能を備えており、何れもカメラ６によって撮影した車両前方の画像を使用して自動追従走行機能及び自動車線内維持走行機能を実行可能にしている。
そして、カメラ６は単眼カメラであるため、撮影範囲が限定される。カメラ６が固定された従来技術では、例えば図３に示すように、車両前方のカーブが曲率の大きい急なカーブである場合には、先行車両２０及び車両前方の境界線（車道外側線２１、及び車道中央線２２等）が撮影範囲ａから外れて認識できなくなり、自動追従走行機能及び自動車線内維持走行機能が不能となる虞がある。

これに対し、本実施形態では、カメラ６を左右方向に首振可能な構成にしており、カメラ６の撮影範囲を左右方向に移動可能な構成にしている。そして、自動追従走行機能により自動追従走行を行っている場合には、図３のｂの範囲で示すように、先行車両２０がカメラ６の撮影範囲を逸脱しないように、カメラの撮影範囲を移動させるので、図３に示すように前方の車線がカーブして、先行車両２０が車両２の前方から左右に移動したとしても、先行車両２０がカメラ６の撮影範囲ａを逸脱せずに、追従走行を継続させることができる。

また、本実施形態では、先行車両が車線変更することを推定する車線変更推定部１０ａを備え、カメラ角制御部１５は、車線変更推定部１０ａによって先行車両２０が車線変更することを推定した場合に、撮影範囲を通常範囲に制限する。したがって、図４に示すように、撮影範囲がａの範囲に固定されることで、車線変更した先行車両２０ａが車両２のカメラ６の撮影範囲ａから逸脱するので、車線変更する先行車両２０ａの追従が不能となる。したがって、車線変更する先行車両２０ａに対して不要な追従走行を抑制することができる。

また、先行車両２０がない場合には、車線内自動維持走行が行われるが、車両前方の車線のカーブ方向にカメラ６の撮影範囲を移動させる（例えば先行車両２０がいなくとも図３に示すように撮影範囲ｂに移動させる）ので、車両前方の道路の境界線（車道外側線２１及び車道中央線２２等）がカメラ６の撮影範囲を逸脱することを抑制させる。これにより、例えば図３に示すように前方の車線がカーブしていても、車線内自動維持走行を継続させることができる。

また、車線内自動維持走行の際に、前方車線曲率取得部１０ｂによって取得した曲率Ｒに基づいてカメラ揺動アクチュエータ１１を作動制御しており、詳しくは前方の車線の曲率Ｒに基づいて前方の車線に合うように撮影範囲を移動させることで、前方の車線のカーブが様々な曲率であってもカメラ６の撮影範囲を適切に移動させて、車両２の車線内の維持走行を継続させることができる。

また、車線内自動維持走行の際に、更に車両２の車速Ｖに基づいてカメラ揺動アクチュエータ１１を作動制御しており、詳しくは前方のカーブの曲率Ｒが所定値Ｒ1以上であり、かつ車速Ｖが所定値Ｖ1以上である場合には、カメラ６の撮影範囲を車線に追従して左右方向に移動させるだけでなく、減速指示をしたり、注視位置を遠方に設定して撮影範囲を前方に広げたりする。このような場合に減速指示をすることで、車両２の減速を促すことで、カメラ６の撮影可能範囲が前後方向に狭くとも、車線内を維持しながら走行させる車線内自動維持走行を余裕をもって可能にすることができる。また、撮影範囲を前方に広げることでも、より前方から車線のカーブを判定して、車線内自動維持走行を余裕をもって可能にし、滑らかな制御を可能にすることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、自動追従走行制御については、先行車両の車線変更に拘わらずカメラ６の首振りを追従させてもよい。また、車線内自動維持走行制御においては、車速Ｖに拘わらず前方のカーブの曲率Ｒのみでカメラ６の首振り作動を制御してもよい。その他詳細な制御については適宜変更してもよい。また、上記実施形態における制御において、先行車両を追従する追従走行制御のみ行ってもよい。本発明は、カメラの撮影画像に基づいて制御する車両の自動運転支援装置に広く適用することができる。

１ 自動運転制御装置（運転支援装置）
４ 車速センサ（速度検出部）
６ カメラ
７ 車速制御部
８ 操舵制御部
１０ 自動運転制御部（追従走行制御部、車線内維持走行制御部）
１０ａ 車線変更推定部
１０ｂ 前方車線曲率取得部
１１ カメラ揺動アクチュエータ（撮影範囲移動部）
１５ カメラ角制御部（撮影範囲制御部）

Claims (5)

1. 車両に搭載され、当該車両の前方を撮影するカメラと、
   前記車両の操舵を制御する操舵制御部と、
   前記車両の走行速度を制御する車速制御部と、
   前記カメラの撮影画像に撮影された先行車両に対して所定間隔で前記先行車両を追従走行するように前記操舵制御部及び前記車速制御部を制御する追従走行制御部と、を備えた車両の運転支援装置であって、
   前記カメラの撮影範囲を所定の通常範囲から左右方向に移動させる撮影範囲移動部と、
   前記撮影範囲移動部を制御して前記先行車両を前記カメラの撮影範囲内に維持させる撮影範囲制御部と、
   を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 前記先行車両が車線変更することを推定する車線変更推定部を備え、
   撮影範囲制御部は、前記車線変更推定部によって前記先行車両が車線変更することを推定した場合に、前記撮影範囲を前記通常範囲に設定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. 前記カメラの撮影画像より車線の左右幅を区画する境界線を抽出して、前記車両が前記車線内を維持しながら走行するように、少なくとも前記操舵制御部を制御する車線内維持走行制御部を備え、
   前記撮影範囲制御部は、前記カメラの撮影画像に先行車両が撮影されていない場合には、前記車線内維持走行制御部により車両走行時に当該車両を車線内に維持させる車線内自動維持走行を行うとともに、前記撮影範囲移動部を制御して車両前方の前記車線のカーブ方向に向けて前記カメラの撮影範囲を移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の運転支援装置。
4. 前記車両の前方の車線の曲率情報を取得する前方車線曲率取得部を備え、
   前記撮影範囲制御部は、前記カメラの撮影画像に先行車両が撮影されていない場合には、前記前方車線曲率取得部によって取得した前記曲率情報に基づいて、前記撮影範囲移動部を制御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。
5. 前記車両の走行速度を検出する速度検出部を備え、
   前記撮影範囲制御部は、前記カメラの撮影画像に先行車両が撮影されていない場合には、更に前記車両の走行速度に基づいて、前記撮影範囲移動部を制御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。

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