JP2023111474A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行制御を良好に行う。
【解決手段】車両制御装置１００は、自車両の周囲の所定領域における外界状況をそれぞれ検出する撮像ユニット１，２と、撮像ユニット１の撮像画像データに基づいて自車両が走行する自車線を規定する左右一対の第１区画線を認識する認識部１ａと、撮像ユニット２の撮像画像データに基づいて自車線を規定する左右一対の第２区画線を認識する認識部２ａと、認識部１ａにより認識された左右一対の第１区画線と認識部２ａにより認識された左右一対の第２区画線とから、自車両からの距離が短い左側および右側の区画線をそれぞれ選択し、選択された区画線に基づいて目標軌道を生成する生成部１１２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の走行動作を制御する車両制御装置に関する。

この種の装置として、従来、車両の周囲の撮像画像に基づいて自車線を規定する区画線を認識し、区画線の認識結果に基づいて走行支援するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置は、車両の前方の撮像画像に基づき認識された区画線と車両の後方の撮像画像に基づき認識された区画線とを比較し、互いの区画線の位置ずれ量に基づいて区画線の誤認識を検出する。

特許第４６５４２０８号公報

しかしながら、カーブ路のように道路の形状が変化する地点では、車両の前方と後方とで区画線の位置が異なる場合がある。したがって、特許文献１記載の装置のように、車両の前方と後方で認識された区画線を比較するようにしたのでは、区画線の誤認識を精度よく検出できず、車両の走行制御を良好に行うことが難しい。

本発明の一態様である車両制御装置は、目標軌道に沿って自車両が走行するように走行用アクチュエータを制御する。車両制御装置は、自車両の周囲の所定領域における外界状況をそれぞれ検出する第１外界検出部および第２外界検出部と、第１外界検出部の検出値に基づいて自車両が走行する自車線を規定する左右一対の第１区画線を認識するとともに、第２外界検出部の検出値に基づいて自車線を規定する左右一対の第２区画線を認識する認識部と、認識部により認識された左右一対の第１区画線と左右一対の第２区画線とから、自車両からの距離が短い左側および右側の区画線をそれぞれ選択し、選択された区画線に基づいて目標軌道を生成する生成部と、を備える。

本発明によれば、車両の走行制御を良好に行うことができる。

区画線の誤認識を説明するための図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の要部構成を概略的に示すブロック図。 車両制御装置が適用された車両の一例を示す図。 図２の生成部による目標軌道の生成を説明するための図。 図２のコントローラのＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャート。

以下、図１～図５を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両制御装置は、自動運転機能を有する車両、すなわち自動運転車両に適用することができる。なお、本発明の実施形態に係る車両制御装置は、運転支援機能を有する手動運転車両と自動運転車両とのいずれにも適用可能であるが、説明の便宜上、以下では自動運転車両に適用する場合を例にする。また、本実施形態に係る車両制御装置が適用される車両を、他車両と区別して自車両と呼ぶことがある。自車両は、内燃機関（エンジン）を走行駆動源として有するエンジン車両、走行モータを走行駆動源として有する電気自動車、エンジンと走行モータとを走行駆動源として有するハイブリッド車両のいずれであってもよい。自車両は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

自動運転車両が有する自動運転機能の一つとして、自車線の中央付近を走行するように走行用アクチュエータを制御する機能（以下、車線維持機能と呼ぶ。）がある。車線維持機能が有効であるとき、自動運転車両は、車両の所定部位（例えばフロントガラス上部）に設置された撮像ユニットにより得られた画像データ（以下、撮像画像データまたは単に撮像画像と呼ぶ。）に基づいて自車線を規定する区画線を認識し、認識した区画線の情報に基づいて、自車線の中央付近を自車両が走行するように走行用アクチュエータを制御する。

ところで、撮像ユニットのカメラレンズに汚れがあったり、太陽光などにより撮像ユニットの撮像画像にハレーションが発生したりする場合がある。そのような場合、撮像画像に基づく区画線の認識精度が低下する。図１は、区画線の誤認識を説明するための図である。図１には、車両ＶＨが左側通行の片側一車線の道路ＲＤの車線ＬＮを走行する様子が示されている。車両ＶＨは、自動運転車両であり、自動運転モードにより自動走行中である。図中の線ＢＬ，ＢＲは、道路ＲＤに設置された、車線ＬＮを規定する区画線を表す。破線ＶＬ，ＶＲは、車両ＶＨの前部に設置された撮像ユニットにより得られた撮像画像に基づく区画線ＢＬ，ＢＲの認識結果（以下、仮想区画線と呼ぶ。）を表す。道路ＲＤには、車線ＬＮと対向車線（不図示）との間に中央分離帯（コンクリート壁）ＭＳが設置されている。

車両ＶＨの車線維持機能が有効であるとき、車両ＶＨは、仮想区画線ＶＬ，ＶＲの中心を通るような走行軌道（目標軌道）ＴＲを生成し、目標軌道ＴＲ０に沿って走行する。これにより、車両ＶＨは、ドライバによる運転操作なしに車線ＬＮの中央付近を走行することができる。目標軌道は、現時点から所定時間先までの走行軌道である。図１には、車両ＶＨの現時点（時点Ｔ０）から時点Ｔ３までの目標軌道が示されている。

図１に示すように、仮想区画線ＶＬ，ＶＲの位置が実際の区画線ＢＬ，ＢＲの位置よりずれているとき、目標軌道ＴＲ０が車線ＬＮの中央から外れる。仮想区画線ＶＬ，ＶＲの区画線ＢＬ，ＢＲに対する位置ずれ量の大きさによっては、車両ＶＨが路外逸脱するおそれがある。図１に示す例では、車両ＶＨの走行位置が時点Ｔ１付近で区画線ＢＬ，ＢＲの中心から右側（図の下側）にずれ始め、時点Ｔ３で車両ＶＨが路外逸脱している。本実施形態では、このような区画線の誤認識による路外逸脱を抑制するように、以下のように車両制御装置を構成する。

図２は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１００の要部構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御装置１００は、コントローラ１０と、コントローラ１０にそれぞれ通信可能に接続された撮像ユニット１と、撮像ユニット２と、通信ユニット３と、アクチュエータＡＣとを有する。

撮像ユニット１，２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子（イメージセンサ）を有する。撮像ユニット１，２は、自車両の周囲の所定領域を撮像する。図３は、車両制御装置１００が適用された自車両１０１の一例を示す図である。撮像ユニット１，２は、図３に示すように自車両１０１のフロントガラス上部に取り付けられ、自車両１０１の前方空間を連続的に撮像して画像データ（以下、撮像画像データまたは単に撮像画像と呼ぶ。）を取得する。撮像ユニット１，２は、互いの撮像範囲が略同一になるように設置される。なお、撮像ユニット１，２は、メーカや種類、性能などが互いに異なっていてもよく、それぞれが単一の筐体で構成されていてもよい。また、撮像ユニット１，２は、単眼カメラであってもよいしステレオカメラであってもよい。

撮像ユニット１，２は、さらに、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）等の演算部（不図示）と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部（不図示）と、Ｉ／Ｏインターフェース等の図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。撮像ユニット１，２の演算部は、機能的構成として、認識部１ａ，２ａを有する。

認識部１ａ，２ａは、撮像ユニット１，２の撮像素子により取得された撮像画像データに基づいて自車両１０１の周囲の所定領域における外界状況を認識する。具体的には、認識部１ａ，２ａは、撮像ユニット１，２により得られた撮像画像データに基づいて、撮像範囲に含まれる区画線を認識する。認識部１ａ，２ａは、少なくとも自車線を規定する左右一対の区画線の認識結果を示す情報（以下、区画線情報と呼ぶ。）を、コントローラ１０に出力する。認識部１ａ，２ａは、それぞれ異なるアルゴリズムを用いて、区画線を認識する。したがって、認識部１ａ，２ａは、同一の撮像画像データに基づき位置や形状が互いに異なる区画線を示す区画線情報を出力する場合がある。なお、認識部１ａ，２ａは、区画線情報とともに、撮像ユニット１，２により得られた撮像画像データをコントローラ１０に出力してもよい。

通信ユニット３は、インターネット網や携帯電話網等に代表される無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種装置と通信する。ネットワークには、公衆無線通信網だけでなく、所定の管理地域ごとに設けられた閉鎖的な通信網、例えば無線ＬＡＮ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等も含まれる。

測位センサ４は、測位衛星から送信された測位用の信号を受信する。測位衛星は、ＧＰＳ衛星や準天頂衛星などの人工衛星である。測位センサ４が受信した測位情報を利用して、自車両１０１の現在位置（緯度、経度、高度）が測定される。測位センサ４は、自車両１０１の位置を検出するために用いられる。したがって、測位センサ４に代えて自車両１０１から対象物（道路上の物体）までの距離を検出する距離検出器（レーダやライダ等）を用いることもできる。この場合、記憶部１２に記憶された地図情報から得られる道路に設置された物体の位置情報と測位センサ４により得られた物体までの距離情報とに基づき、自車両１０１の位置が検出される。測位センサ４として、測位用信号の受信と距離検出器を併用してもよい。車速センサ５は、自車両１０１の車速を検出する。アクチュエータＡＣには、スロットル用アクチュエータや、変速用アクチュエータ、ブレーキ用アクチュエータ、操舵アクチュエータなどの走行用アクチュエータが含まれる。

コントローラ１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。より具体的には、コントローラ１０は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）等の演算部１１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部１２と、Ｉ／Ｏインターフェース等の図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、走行モータ制御用ＥＣＵ、制動装置用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ１０が示される。

記憶部１２には、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報が記憶される。演算部１１は、機能的構成として、判定部１１１と、生成部１１２と、アクチュエータ制御部１１３と、を有する。

判定部１１１は、認識部１ａ，２ａから出力された区画線情報に基づき、認識部１ａの認識結果である左右一対の仮想区画線の位置と、認識部２ａの認識結果である左右一対の仮想区画線の位置とを比較し、自車両１０１が路外逸脱する可能性があるか否かを判定する。具体的には、判定部１１１は、区画線ＢＲに対応する仮想区画線ＶＲ１，ＶＲ２間の車幅方向における位置ずれ量と、区画線ＢＬに対応する仮想区画線ＶＬ１，ＶＬ２間の車幅方向における位置ずれ量とを算出する。判定部１１１は、いずれかの位置ずれ量が所定閾値以上であるとき、自車両１０１が路外逸脱する可能性があると判定する。

判定部１１１は、自車両１０１が路外逸脱する可能性があると判定すると、乗員に対してハンドル操作などの運転操作の要求（以下、ハンズオン要求と呼ぶ。）を行う。詳細には、判定部１１１は、運転操作を乗員に要求するための指令（音声情報や画像情報）を、自車両の車室内に設置されたスピーカ（不図示）やディスプレイ（不図示）を介して出力する。

生成部１１２は、判定部１１１により自車両１０１が路外逸脱する可能性がないと判定されると、自車両１０１の目標軌道の生成を行う。具体的には、生成部１１２は、認識部１ａ，２ａから出力された区画線情報に基づき、認識部１ａにより認識された、自車線を規定する左右一対の区画線と、認識部２ａにより認識された、自車線を規定する左右一対の区画線とから、自車両１０１からの距離が短い左側および右側の区画線をそれぞれ選択する。より詳細には、生成部１１２は、認識部１ａによる自車線を規定する左右一対の区画線の認識結果（左右一対の仮想区画線）と、認識部２ａによる自車線を規定する左右一対の区画線の認識結果（左右一対の仮想区画線）とから、自車両１０１からの距離が短い左側および右側の仮想区画線をそれぞれ選択する。生成部１１２は、選択された左右の仮想区画線の中心を通るように目標軌道を生成する。

図４は、生成部１１２による目標軌道の生成を説明するための図である。図４には、生成部１１２により生成された、図１の道路ＲＤの車線ＬＮを走行する自車両１０１の現時点（時点Ｔ０）から時点Ｔ３までの目標軌道ＴＲ１が示されている。自車両１０１は、本実施形態に係る車両制御装置１００が適用された自動運転車両である。図中の破線ＶＬ１，ＶＲ１は、撮像ユニット１の撮像画像に基づく区画線ＢＬ，ＢＲの認識結果である、左右一対の仮想区画線を表す。破線ＶＬ２，ＶＲ２は、撮像ユニット２の撮像画像に基づく区画線ＢＬ，ＢＲの認識結果である、左右一対の仮想区画線を表す。

図４に示す例では、撮像ユニット１（認識部１ａ）において区画線の誤認識が発生していて、仮想区画線ＶＬ１，ＶＲ１は、図１の仮想区画線ＶＬ，ＶＲと同様に、自車両１０１から進行方向に離れた位置において、実際の区画線ＢＬ，ＢＲよりも右側（図の下側）にずれている。このとき、自車両１０１の左側に位置する仮想区画線ＶＬ１，ＶＬ２のうち、自車両１０１からの距離が短い仮想区画線ＶＬ１が生成部１１２により選択される。また、自車両１０１の右側に位置する仮想区画線ＶＲ１，ＶＲ２のうち、自車両１０１からの距離が短い仮想区画線ＶＲ２が生成部１１２により選択される。その結果、図４に示される目標軌道ＴＲ１のように自車線内に収まるような目標軌道が、生成部１１２により生成される。このように、自車両１０１からの距離が短い左側および右側の仮想区画線をそれぞれ選択することで、撮像ユニット１，２（認識部１ａ，２ａ）のいずれかにおいて区画線の誤認識が発生した場合でも、自車両１０１の路外逸脱を抑制することができ、路外逸脱までの時間をより長くすることができる。これにより、ドライバによる運転操作までの時間猶予の確保が可能になる。

アクチュエータ制御部１１３は、生成部１１２により生成された目標軌道に沿って自車両１０１が走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。

図５は、予め記憶されたプログラムに従い、図２のコントローラ１０のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば、自車両１０１が自動運転モードで走行中に所定周期で実行される。

まず、Ｓ１で、車線維持機能が有効になっているか否かを判定する。ステップＳ１で否定されると、処理を終了する。ステップＳ１で肯定されると、ステップＳ２で、撮像ユニット１，２の認識部１ａ，２ａから出力される区画線情報を取得する。さらに、区画線情報に基づき、認識部１ａにより認識された、自車線を規定する左右一対の区画線（仮想区画線ＶＬ１，ＶＲ１）の位置情報と、認識部２ａにより認識された、自車線を規定する左右一対の区画線（仮想区画線ＶＬ２，ＶＲ２）の位置情報とを取得する。仮想区画線の位置情報は、自車両を基準とした仮想区画線の相対位置を示す情報でもよいし、地図上における仮想区画線の位置を示す情報でもよい。ステップＳ３で、仮想区画線ＶＲ１，ＶＲ２の位置情報に基づき、仮想区画線ＶＲ１，ＶＲ２間の位置ずれ量ＤＶ１を算出する。同様に、仮想区画線ＶＬ１，ＶＬ２の位置情報に基づき、仮想区画線ＶＬ１，ＶＬ２間の位置ずれ量ＤＶ２を算出する。そして、算出した位置ずれ量ＤＶ１，ＤＶ２のいずれかが所定閾値以上であるか否かを判定する。ステップＳ３で否定されると、ステップＳ４で、仮想区画線ＶＬ１，ＶＲ１，ＶＬ２，ＶＲ２から、自車両１０１からの距離が短い左側および右側の仮想区画線をそれぞれ選択する。ステップＳ５で、ステップＳ４で選択された左右一対の仮想区画線の中心を通る目標軌道を生成し、生成した目標軌道に沿って自車両が走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。一方、ステップＳ３で肯定されると、ステップＳ６で、ハンズオン要求を行う。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両制御装置１００は、目標軌道に沿って自車両１０１が走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。自車両１０１の周囲の所定領域における外界状況をそれぞれ検出する撮像ユニット１，２と、撮像ユニット１の検出値（撮像画像データ）に基づいて自車両１０１が走行する自車線を規定する左右一対の第１区画線（仮想区画線ＶＬ１，ＶＲ１）を認識する認識部１ａと、撮像ユニット２の検出値（撮像画像データ）に基づいて自車線を規定する左右一対の第２区画線（仮想区画線ＶＬ２，ＶＲ２）を認識する認識部２ａと、認識部１ａ，２ａにより認識された左右一対の仮想区画線ＶＬ１，ＶＲ１と左右一対の仮想区画線ＶＬ２，ＶＲ２とから、自車両からの距離が短い左側および右側の仮想区画線をそれぞれ選択し、選択された仮想区画線に基づいて目標軌道を生成する生成部１１２と、を備える。これにより、車両の走行制御を良好に行うことができ、自動走行時の路外逸脱を抑制することができる。その結果、交通の安全性を向上させることができる。

（２）生成部１１２は、選択した左右の仮想区画線の中心を通るように目標軌道を生成する。これにより、いずれかの撮像ユニットにおいて区画線の誤認識が発生した場合でも、路外逸脱までの時間をより長くすることができ、ドライバによる運転操作までの時間猶予の確保が可能になる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、いくつかの変形例について説明する。上記実施形態では、撮像ユニット１および撮像ユニット２が、第１外界検出部および第２外界検出部として、自車両１０１の周囲の所定領域における外界状況をそれぞれ検出するようにした。しかしながら、第１外界検出部および第２外界検出部は、撮像ユニット（カメラ）以外であってもよく、レーダやライダであってもよい。また、上記実施形態では、第１外界検出部としての第１撮像ユニット（撮像ユニット１）と第２外界検出部としての第２撮像ユニット（撮像ユニット２）とを有する車両制御装置１００を例にしたが、車両制御装置は、外界検出部を３つ以上備えていてもよい。また、上記実施形態では、認識部１ａ，２ａが、撮像ユニット１，２により得られた撮像画像に基づき、自車両１０１の周囲の所定領域における外界状況を認識するようにしたが、認識部の構成は上述したものに限らない。認識部は、通信ユニット３を介した路車間通信や車車間通信により得られた情報に基づき、自車両１０１の周囲の所定領域における外界状況を認識してもよい。

また、上記実施形態では、認識部１ａ，２ａが、撮像ユニット１，２により得られた撮像画像データに基づいて、撮像範囲に含まれる区画線を認識するようにした。しかしながら、認識部は、車速センサ５により検出された自車両１０１の車速に基づいて、区画線の認識範囲（自車両１０１から進行方向に長さを有する領域）を変更してもよい。具体的には、認識部は、自車両１０１の車速が速いほど区画線の認識範囲が進行方向に拡大されるように、区画線の認識範囲を変更してもよい。これにより、ＴＴＬＣ（Time to Line Crossing）（＝自車両１０１からセンターラインまでの距離／自車両１０１の横方向加速度）が所定値未満になる前にハンズオン要求（Ｓ６）を行うことが可能となり、自車両１０１の路外逸脱をさらに抑制できる。

また、上記実施形態では、判定部１１１が、仮想区画線ＶＲ１，ＶＲ２間の車幅方向における位置ずれ量ＤＶ１と、仮想区画線ＶＬ１，ＶＬ２間の車幅方向における位置ずれ量ＤＶ２とのいずれかが所定閾値以上であるとき、自車両１０１が路外逸脱する可能性があると判定するようにした。しかしながら、判定部は、位置ずれ量ＤＶ１，ＤＶ２の平均値が所定閾値以上であるとき、自車両１０１が路外逸脱する可能性があると判定してもよいし、位置ずれ量ＤＶ１，ＤＶ２のいずれもが所定閾値以上であるとき、自車両１０１が路外逸脱する可能性があると判定してもよい。

また、上記実施形態では、認識部１ａ，２ａが、それぞれ異なるアルゴリズムを用いて、撮像ユニット１，２の撮像画像に基づいて区画線を認識するようにした。しかしながら、各認識部の構成はこれに限定されない。各認識部は、同じアルゴリズムを用いて、区画線を認識してもよい。

また、上記実施形態では、撮像ユニット１，２の演算部が認識部１ａ，２ａとして機能する車両制御装置１００を例にしたが、車両制御装置の構成はこれに限定されない。車両制御装置は、機能的構成として認識部１ａ，２ａを有するコントローラ１０（演算部１１）を有していてもよい。この場合、認識部１ａは、撮像ユニット１からコントローラ１０に対して出力された撮像画像データを取得する。同様に、認識部２ａは、撮像ユニット２からコントローラ１０に対して出力された撮像画像データを取得する。そして、認識部１ａ，２ａは、取得した撮像画像データに基づいて自車両１０１の周囲の所定領域における外界状況を認識する。さらに、上記実施形態では、自動運転機能の一つとして車線維持機能を有する自動運転車両に車両制御装置を適用する例を説明したが、本発明は、運転支援機能の一つとして車線維持機能等を有する手動運転車両にも同様に適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の一つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１，２ 撮像ユニット、１ａ，２ａ 認識部、３ 通信ユニット、４ 測位センサ、５ 車速センサ、１０ コントローラ、１２ 記憶部、１１１ 判定部、１１２ 生成部、１１３ アクチュエータ制御部、ＡＣ アクチュエータ

Claims (3)

1. 目標軌道に沿って自車両が走行するように走行用アクチュエータを制御する車両制御装置であって、
   自車両の周囲の所定領域における外界状況をそれぞれ検出する第１外界検出部および第２外界検出部と、
   前記第１外界検出部の検出値に基づいて自車両が走行する自車線を規定する左右一対の第１区画線を認識するとともに、前記第２外界検出部の検出値に基づいて前記自車線を規定する左右一対の第２区画線を認識する認識部と、
   前記認識部により認識された前記左右一対の第１区画線と前記左右一対の第２区画線とから、自車両からの距離が短い左側および右側の区画線をそれぞれ選択し、選択された区画線に基づいて前記目標軌道を生成する生成部と、を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置であって
   前記生成部は、選択した前記左側および右側の区画線の中心を通るように前記目標軌道を生成することを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両制御装置において、
   前記第１外界検出部および前記第２外界検出部は、それぞれ自車両の前方空間を撮像する第１撮像ユニットおよび第２撮像ユニットであり、
   前記第１撮像ユニットおよび前記第２撮像ユニットは、互いの撮像範囲が略同一になるように自車両に設置され、
   前記認識部は、前記第１撮像ユニットおよび前記第２撮像ユニットにより取得された撮像画像データに基づき自車両が走行する前記自車線を規定する区画線を認識することを特徴とする車両制御装置。

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