JP3209154B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自車両が走行車線
から逸脱しそうになるとこれを防止する方向にドライバ
の加える操舵トルクとは別にドライバが容易に打ち勝て
る程度の操舵用制御トルクを加えて車両の車線逸脱の防
止を案内する、車線逸脱防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、走行中の道路に対する車両の位置
や姿勢の把握を行ない、これに基づいて自動車の自動走
行制御を行なったり、ドライバの運転を案内したりする
技術（運転案内装置）が開発されている。自動走行制御
の場合、ドライバに何ら頼ることなく自動車を運転する
ことが必要であり、道路をはじめとした基本的施設（イ
ンフラ）を整備するなど、その実用化には様々な条件整
備が前提となる。

【０００３】一方、運転案内装置の場合、自動車を運転
するのはあくまでもドライバであり、運転案内装置はド
ライバの運転操作のミスをドライバに知らせたりミスを
解消する方向へ運転を補助したりするものである。した
がって、運転案内装置は、現在の道路環境においても実
現可能な技術が多く、より実用性の高い運転案内装置の
開発が望まれている。

【０００４】こうした運転案内装置の一つに車線逸脱防
止装置がある。この車線逸脱防止装置としては、自動車
が不注意で走行車線から逸脱しそうになると運転車に警
告を発する技術（特開昭６３−２１４９００号公報）が
ある。しかし、単に警告を発するだけでは居眠りをして
いるドライバには有効でない場合があるため、さらに積
極的に、自動車が走行車線内の一定位置（例えば中央位
置）を走行するように操舵制御を行なう技術（特開平２
−２７０００５号公報）も提案されている。

【０００５】さらに、このように自動車が走行車線内の
一定位置を維持するように制御する場合、ドライバの不
用意な操舵など一時的な操舵異常により自動車が走行車
線内からはみ出そうとした際にこの制御がはたらくと他
車両との緩衝を招くことがある。このため、こうした場
合には自動車を走行車線内の一定位置まで戻すのではな
く、走行車線内であっても車両がはみ出そうとした側に
偏った位置を保持するように操舵制御を行なう技術（特
開平５−２９７９３９号公報）も提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な運転案内装置の一つである車線逸脱防止装置の場合、
自動車が走行車線から逸脱しないようにするためにドラ
イバの加える操舵トルクとは別に操舵用アクチュエータ
を通じて操舵用制御トルクを加えることが必要になる
が、この場合に加える操舵用制御トルクは、小さ過ぎて
は効果を期待することができず、逆に、大きすぎてはド
ライバ自身による操舵操作の妨げとなってしまう。

【０００７】つまり、このような運転案内としての車線
逸脱防止のための操舵用制御トルクは、ドライバの操舵
操作を案内したりドライバの操舵上のミスを解消する方
向へ操舵を補助したりするものであり、操舵する主体は
あくまでもドライバである。従って、この場合の操舵用
制御トルクの付与は、自動車が走行車線を逸脱しそうに
なっていることをドライバに知らせることが主目的であ
り、実際に車両を車線内に保持するための操舵トルクは
ドライバ自身により加えらるようにしたい。

【０００８】特に、自動車がドライバの意に反して走行
車線から逸脱しそうになっているか否かの判断を的確に
行なうのは困難である。例えば単純に自動車が走行車線
内の所定の範囲から外れそうになったら自動車が意に反
して走行車線から逸脱しそうな状態であると判断するこ
とができるが、これでは、車線変更などドライバの意思
で走行車線から脱しようとするときにも意に反した走行
車線逸脱と判定してしまうことになる。

【０００９】このような判定に基づいて操舵用アクチュ
エータにより制御トルクを発生させると、ドライバの意
思で走行車線から脱しようと操舵操作するときに、この
ドライバの操舵操作に対抗する方向に操舵用制御トルが
発生することになり、操舵用制御トルクが大き過ぎると
ドライバの意思による車線変更等の操舵操作に支承を来
すことになり、この点からも、操舵用制御トルクが過剰
にならないようにしたい。

【００１０】また、このような操舵用制御トルクを付与
した場合、ドライバは一般に操舵用制御トルクの大きさ
に応じた反応を示すものと考えられる。つまり、操舵用
制御トルクを大きくすれば、ドライバは比較的速やかに
車線逸脱回避のための操舵操作を行なうものと考えられ
る。このため、操舵用制御トルクの大きさは、単に過剰
にならないようにするだけでなく、車両が走行車線から
逸脱しようとしている度合い（例えば走行車線の基準位
置からの車両の横ずれ量）に応じたものにすることが、
車線からの逸脱を速やか且つ円滑に回避する上で好まし
い。

【００１１】さらに、車両は路面状態や走行状態に応じ
て横方向への力を受けることがあり、このような横力は
車両の操舵にも影響する。例えば一般にカーブ路では、
路面をカーブ内側に下降するように横傾斜させたカント
が設けられている。このようなカントでは、車両への重
力が旋回内側への力（向心力）として作用するため、こ
の点を考慮して操舵用制御トルクの大きさや方向を設定
するようにしたい。

【００１２】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、ドライバの意思による操舵操作を妨げることなく
且つ車両が走行車線から逸脱しようとしている度合いや
路面のカント状況等に応じて適切な操舵用制御トルクを
付与することにより車線逸脱の回避をドライバに的確に
案内できるようにした、車線逸脱防止装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の車線逸脱防止装置では、横ずれ量算出手段
が、走行車線の基準位置からの自車両の走行位置の横ず
れ量を算出し、制御トルク算出手段が、横ずれ量算出手
段で算出された横ずれ量に基づいて操舵用制御トルクを
算出する。このとき、制御トルク算出手段の制御トルク
補正手段では、横ずれ量に基づいて算出した制御トルク
をさらにカント情報検出手段で検出された路面のカント
情報に基づいて補正して、横ずれ量及びカント情報に基
づくと共にドライバが容易に打ち勝てる程度の大きさの
操舵用制御トルクを設定する。

【００１４】制御手段は、このように制御トルク算出手
段で設定された制御トルクが横ずれ量を減らす方向に発
生するように車両の操舵アクチュエータを制御する。こ
れにより、自車両が走行車線から逸脱しそうになるとこ
れを防止する方向にドライバの加える操舵トルクとは別
にドライバが容易に打ち勝てる程度で且つ車両の横ずれ
量や路面のカント状況に応じた操舵用制御トルクが操舵
アクチュエータにより付与されて車両の車線逸脱の防止
が案内される。

【００１５】また、請求項２記載の本発明の車線逸脱防
止装置では、横ずれ量算出手段が、走行車線の基準位置
からの自車両の走行位置の横ずれ量を算出し、制御トル
ク算出手段が、横ずれ量算出手段で算出された横ずれ量
に基づいて操舵用制御トルクを算出する。このとき、理
論横加速度算出手段で、操舵角検出手段で検出された操
舵角及び該車速検出手段で検出された車速に基づいて自
車両に生じる理論上の横加速度が算出され、偏差算出手
段で、理論横加速度算出手段で算出された理論上の横加
速度と実横加速度検出手段で検出された実際の横加速度
との偏差が算出されて、制御トルク算出手段の制御トル
ク補正手段では、横ずれ量に基づいた制御トルクを偏差
算出手段で算出された偏差に基づいて補正して、横ずれ
量及び理論上の横加速度と実際の横加速度との偏差に基
づくと共にドライバが容易に打ち勝てる程度の大きさの
操舵用制御トルクを設定する。

【００１６】制御手段は、このように制御トルク算出手
段で設定された制御トルクが横ずれ量を減らす方向に発
生するように車両の操舵アクチュエータを制御する。こ
れにより、自車両が走行車線から逸脱しそうになるとこ
れを防止する方向にドライバの加える操舵トルクとは別
にドライバが容易に打ち勝てる程度で且つ横ずれ量及び
理論上の横加速度と実際の横加速度との偏差に応じた操
舵用制御トルクが操舵アクチュエータにより付与されて
車両の車線逸脱の防止が案内される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図１０は本発明の一
実施形態としての車線逸脱防止装置を示すものである。
本車線逸脱防止装置（レーンガイダンスシステムとも言
う）は、自動車において自車両が走行車線から逸脱しそ
うになるとこれを防止するためのものであり、走行車線
に対する自車両の位置を認識して、車線逸脱のおそれが
生じると、図１に示すように、車両にそなえられた操舵
アクチュエータ２１によりドライバの加える操舵トルク
とは別の操舵トルク（この操舵トルクは、ドライバの加
える操舵トルクと区別するために操舵用制御トルクと呼
ぶ）を与えて、操舵中のドライバにステアリングホイー
ル（以下、ハンドルともいう）２０を通じて車線逸脱を
警告するものである。

【００１８】もちろん、この操舵用制御トルク自体も、
車両の挙動を修正する作用があるが、この操舵用制御ト
ルクは、あくまでも操舵系を通じてドライバに警告する
ことが主目的であり、車線を逸脱しそうな車両の位置を
修正するのは、この操舵用制御トルクが加えられたこと
で車線を逸脱しそうなことを認識したドライバの操舵操
作によって行なうべきものとしている。

【００１９】したがって、本車線逸脱防止装置は、図１
に示すように、走行車線に対する自車両の位置を認識す
るために、車両１の前方の道路状態を撮像する撮像手段
としてのカメラ２と、カメラ２からの画像情報から画像
情報を適宜処理して前方道路上の左右の白線位置を認識
する画像情報処理手段３と、この画像情報処理手段３に
よる白線位置画像情報から車両の走行レーン（走行車
線）の基準位置に対する横ずれ量ΔＹを算出する横ずれ
量算出手段４Ａとをそなえている。

【００２０】なお、この横ずれ量ΔＹは、車両１が車線
を逸脱しそうな度合いに関する判定パラメータに相当す
る。また、横ずれ量算出手段４Ａは、自車両に対する走
行車線（走行レーン）の相対位置を推定する走行レーン
推定手段４内の機能要素としてそなえられている。さら
に、本車線逸脱防止装置は、この横ずれ量算出手段４Ａ
により算出された横ずれ量（横偏差）ΔＹ、即ち、車線
を逸脱しそうな度合いに基づいて、操舵用制御トルクＴ
ｃを算出する制御トルク算出手段５と、ドライバの加え
る操舵トルクとは別に操舵用制御トルクを操舵系に付与
しうる操舵アクチュエータ２１と、この制御トルク算出
手段５で算出された操舵用制御トルクＴｃが横ずれ量Δ
Ｙを減らす方向に発生するように操舵アクチュエータ２
１を制御する制御手段（コントローラ）６とをそなえて
いる。

【００２１】また、本車線逸脱防止装置の作動を選択す
るスイッチ（ＳＷ）２３がそなえられている。したがっ
て、本装置を作動させたければスイッチ２３をオンに、
本装置を作動させたくなければスイッチ２３をオフに、
ドライバの好みに応じて選択できるようになっている。
さらに、例えばインパネ（インストルメントパネル）内
には、スイッチ２３がオンの場合、又は、車線逸脱防止
のための制御トルクが加えられている場合に、これを表
示する作動表示部２４が設けられている。

【００２２】なお、画像情報処理手段３，走行レーン推
定手段４（横ずれ量算出手段４Ａ），制御トルク算出手
段５，コントローラ６は、ＣＰＵ，入出力インタフェー
ス，ＲＯＭ，ＲＡＭ等をそなえてなる電子制御ユニット
として構成される。まず、走行車線に対する自車両の位
置認識、即ち、自車両の横ずれ量ΔＹの算出について説
明する。

【００２３】画像情報処理手段３では、まず、図２に示
すように、カメラ２からの原画像４１を取り込み、この
原画像４１から道路白線を抽出して、抽出した道路白線
の画像を、鉛直上方から見たような平面視画像４２に変
換する。次に、白線１２Ｌ，１２Ｒの認識について図３
を参照しながら説明する。なお、ここでは、走行レーン
左端の路側線としての白線１２Ｌの認識について説明す
るが、走行レーン右端の白線１２Ｒを基準とする場合に
ついても同様であるため、左端の白線１２Ｌについては
単に白線１２と称することにする。

【００２４】次に、画像情報認識手段３では、図３
（ａ）に示すように、車両１にそなえられたカメラ２に
より平地において車両前方の範囲（例えば５ｍ〜３０
ｍ）の白黒画像情報を取り込み、この画像情報から画面
上で縦方向の画像を一部省略する。そして、この画面上
で等間隔になるような複数の水平線１１を設定する。こ
の白黒画像情報の取り込みは、微小な制御周期毎に更新
されるようになっており、図３（ｂ）に示すように、そ
れぞれの水平線１１上において前回の画面での白線位置
の左右の所要の範囲（ここでは、左右５０画素〔ｄｏ
ｔ〕）を白線探査エリア（処理対象領域）１０として設
定する。また、初回の画面は、直線路における白線位置
を前回の画面データとして利用する。

【００２５】そして、図３（ｃ）に示すように、各水平
線の明度をそれぞれ左から横方向に微分する。また、図
中の符号１４はガードレールである。ところで、通常の
路面は輝度が低く、輝度変化も小さい。これに対して、
白線１２は通常の路面に比較して輝度が非常に高いの
で、このように道路の明度を微分すると、通常の路面か
ら白線１２への境界点で輝度変化がプラス、白線１２か
ら通常の路面への境界点で輝度変化がマイナスとなるよ
うな微分データが得られる。このような微分データの一
例を図３（ｄ）に示す。

【００２６】そして、各水平線１１のデータそれぞれに
ついて、微分値のピークが左からプラス，マイナスの順
に並んで現れ、且つそれぞれのピークの間隔が白線１２
として妥当と思われる程度（プラスのピークからマイナ
スのピークまでの間隔が例えば３０ｄｏｔ以内）に納ま
っている組み合わせを白線候補として抽出し、通常は、
図３（ｅ）に示すように、その中点Ｍを白線候補点１５
として保存する。

【００２７】そして、これらの白線候補点１５のうち、
画面中心に最も近いもののみを最終候補点として残す。
これは、例えば車両１が左側通行の場合、探索エリア１
０の中の右側が通常輝度変化の少ない道路面であり、こ
の通常の道路面に最も近い白線候補点１５が白線１２と
判断できる。したがって白線１２よりもさらに左側に、
ノイズの原因となる物体（例えばガードレール１４等）
が存在する場合であっても、カメラ２により撮像された
画像情報から白線１２を確実に認識することができる。

【００２８】そして、図３（ｆ）に示すように、最後に
各水平線データにおける白線候補点１５の上下方向の連
続性を画面の下方から順次検証していく。まず、事前に
前画面での白線１２の上下端間の傾きを計算しておく。
そして、最下点１５Ａを白線１２とすると、一本だけ上
の水平線１１上の候補点１５Ｂが、前回の白線１２の傾
き分±５０ｄｏｔの範囲内に入っているかを検証する。

【００２９】候補点１５Ｂがこの範囲内に入っていれば
これを白線とし、入っていないときは候補点１５Ｂは却
下されて、上述の傾きから補間計算した座標が白線位置
としてみなされる。そして、この検出を各水平線につい
て同様の作業を行なうことにより、連続した白線１２を
認識することができるのである。このような白線認識の
作業は、所要の周期で継続して行なわれ、その都度白線
１２の認識が更新されるようになっている。

【００３０】走行レーン右端の路側線としての白線１２
Ｒの認識についも、これと同様に行なわれる。推定手段
４では、このように各認識周期で認識された原画像４１
上の白線１２Ｒ，１２Ｌを平面視画像４２に変換して、
走行レーン左端の白線１２Ｌから推定しうる道路中心線
ＬＣ_L と走行レーン右端の白線１２Ｒから推定しうる道
路中心線ＬＣ_R とに基づいて、道路中心線ＬＣの推定を
行なって、この道路中心線ＬＣに基づいて横ずれ量ΔＹ
及び偏角βを算出する。

【００３１】なお、偏角βとは、図４に示すように、屈
曲した道路中心線ＬＣの接線と車両中心線方向とがなす
角であり、車両から所定距離だけ離れた第１検出点（図
中には近地点と示す）における基準線位置情報と、この
近地点よりもさらに車両１から所定量だけ離れた第２検
出点（図中には遠地点と示す）における基準線位置情報
とから算出することができる。

【００３２】つまり、偏角βは、これらの第１検出点と
第２検出点とを結んだ直線と、車両１の中心線とがなす
角として算出するようになっている。このようにして算
出される偏角は、第１検出点と第２検出点との中間地点
（図中×印）における偏角であり、少なくとも車両１か
ら一定以上前方の地点の偏角である。そして、この例で
は、カメラ２による画像情報に基づく道路中心線ＬＣの
うち車両に最も近い地点を第１検出点としており、この
第１検出点における自車両中心線と道路中心線ＬＣとの
横方向距離（道路幅方向，カメラ画像の横方向距離）を
横ずれ量（横偏差）ΔＹとして算出する。また、算出さ
れた偏角βに基づいてカーブ半径Ｒを推定するようにな
っている。

【００３３】制御トルク算出手段５では、このようにし
て算出される走行車線の基準位置（道路幅中央位置）に
対する車両の横ずれ量に基づいて操舵用制御トルクＴｃ
を設定するが、本装置では、この操舵用制御トルクＴｃ
の設定に特徴がある。つまり、この操舵用制御トルクＴ
ｃは、自動操舵に用いる操舵トルクとは異なり、ドライ
バに警告することが主目的であって、車両の位置を修正
するのはドライバの操舵操作によるため、操舵用制御ト
ルクＴｃは、ドライバの操舵操作を妨げない程度の大き
さに、つまり、ドライバが容易に打ち勝てる程度の大き
さに制限されている。

【００３４】したがって、車線を逸脱しそうなときにこ
の逸脱を回避する方向に操舵用制御トルクＴｃを加えた
場合にも、ドライバが車線を逸脱する方向に操舵操作を
行なおうとすれば、十分にこれを行なえるようになって
いる。これにより、車両を走行車線外に退避させるため
の緊急操舵も容易に行なえ、また、レーンチェンジの際
に操舵用制御トルクＴｃが働いたとしても、レーンチェ
ンジの妨げにはならないようになっている。

【００３５】また、操舵用制御トルクＴｃは、車両の横
ずれ量ΔＹに応じた大きさに設定されるようになってい
る。つまり、制御トルク算出手段５では、図５に示すよ
うに、横ずれ量ΔＹに比例するように操舵用制御トルク
Ｔｃを設定する。なお、図５中、横ずれ量ΔＹに関する
横座標は、右方向が右側への横ずれを、左方向が左側へ
の横ずれを示しており、制御トルクＴｃに関する縦座標
は、上方向が車両を車線左側へ導く左操舵を、下方向が
車両を車線右側へ導く右操舵を示している。

【００３６】図５に示すように、車両が道路中心線から
右側へずれれば、この横ずれ量ΔＹに応じて車両を車線
左側へ導く左操舵の制御トルクＴｃを設定し、車両が道
路中心線から左側へずれれば、この横ずれ量ΔＹに応じ
て車両を車線右側へ導く右操舵の制御トルクＴｃを設定
する。ただし、いずれも、制御トルクＴｃの大きさは一
定値Ｔｃｍで制限している。ここでは、横ずれ量ΔＹの
大きさがＹ１となったら制御トルクＴｃの大きさを一定
値Ｔｃｍに制限している。これは、上述のように、ドラ
イバが容易に打ち勝てる程度の大きさに制限しているの
である。

【００３７】さらに、制御トルク算出手段５は、走行車
線の路面の横傾斜、即ち、カント情報に基づいて、横ず
れ量ΔＹから算出した操舵用制御トルクＴｃを補正する
制御トルク補正手段５Ａをそなえている。また、この制
御トルク補正手段５Ａにカント情報を入力するためにカ
ント情報検出手段７が設けられている。本実施形態のカ
ント情報検出手段７では、横加速度センサ（横Ｇセン
サ）３１，車速センサ３２，操舵角センサ３３からの検
出情報〔即ち、実横加速度（実横Ｇ），車速Ｖ，操舵角
θth〕に基づいて、カントに対応する値として、計算横
加速度（計算横Ｇ）と実横加速度（実横Ｇ）との偏差で
ある横加速度偏差（横Ｇ偏差）ΔＧｙを算出し、この横
Ｇ偏差ΔＧｙをカント情報として出力するようになって
いる。なお、実横Ｇは横Ｇセンサ３１の検出情報を用い
ることができ、横Ｇ偏差ΔＧｙ及び計算横Ｇは、次式で
算出される。

【００３８】 ΔＧｙ＝計算横Ｇ−実横Ｇ ・・・・・・（１） Ｇyc＝〔θth／（ｒ・ｇ）〕×〔（Ｖ² ／ＨＢ）／（１＋ＳＦ×Ｖ² ）〕 ・・・・・・（２） なお、Ｇyc：計算横Ｇ，θth：操舵角，ｒ：ステアリン
グギヤ比，ｇ：重力加速度，Ｖ：車速，ＨＢ：車両のホ
イールベース，ＳＦ：スタビリティファクタである。

【００３９】このように横Ｇ偏差ΔＧｙをカント情報と
しているのは、以下の理由による。つまり、車両が旋回
していると車両には横Ｇ（実横Ｇ）が生じる。この実横
Ｇは、タイヤが通常範囲以上の横滑りを生じないで路面
が平坦（カントが０）であれば、操舵角θthと車速Ｖと
から式（２）により求められる計算横Ｇは、この実横Ｇ
とほぼ等しくなる。しかし、路面にカントが設けられて
いると、同一曲率のカーブ路においても比較的小さな操
舵角で旋回を行なうことができる。したがって、カント
が設けられているとその分だけ計算横Ｇは小さくなり、
これに応じて横Ｇ偏差ΔＧｙが小さく（負の値）にな
る。

【００４０】また、ここでは、横Ｇ偏差ΔＧｙ，計算横
Ｇ，実横Ｇについては、いずれも旋回外方を正、旋回内
方を負としている（正負の設定はこれと逆でもよい）。
上述のように、カントのあるカーブを旋回しているとき
には、計算横Ｇの大きさは実横Ｇの大きさよりも小さい
ため、横Ｇ偏差ΔＧｙは負となる。また、一般の道路に
はほとんど有り得ないが、カントが逆に設けられていれ
ば横Ｇ偏差ΔＧｙは正となる。

【００４１】制御トルク補正手段５Ａでは、このように
算出された横Ｇ偏差ΔＧｙに対して、図７に示すような
特性Ｃ１，Ｃ２で、カント補正係数Ｋｃを設定して、横
ずれ量ΔＹから算出した操舵用制御トルクＴｃにこのカ
ント補正係数Ｋｃを乗じることで、操舵用制御トルクＴ
ｃをカント補正するようになっている。なお、図７にお
いて、横軸は横Ｇ偏差ΔＧｙを示し、縦軸はカント補正
係数Ｋｃを示しており、実線で示す特性Ｃ１は車両が道
路中心線ＬＣに対して旋回外側に横ずれしている場合の
ものであり、破線で示す特性Ｃ２は車両が道路中心線Ｌ
Ｃに対して旋回内側に横ずれしている場合のものであ
る。

【００４２】一般に、カントのあるカーブを走行してい
るときには、カントに応じて車両に作用する重力が旋回
を助ける方向に働くので、旋回内側への操舵用制御トル
クは小さくなり、旋回外側への操舵用制御トルクは大き
くなるように補正を行なっている。つまり、カントのあ
るカーブを走行しているときには、横Ｇ偏差ΔＧｙは負
になるので、このとき、車両が道路中心線ＬＣに対して
旋回外側に横ずれしていて車両の横方向位置を旋回内側
に調整しようとする場合、カント補正係数Ｋｃは、特性
Ｃ１で示すように横Ｇ偏差ΔＧｙの大きさに応じて１よ
りも小さい値に設定される。これにより、カント補正係
数Ｋｃを乗じられる操舵用制御トルクＴｃは減少補正さ
れる。

【００４３】また、カントのあるカーブを走行している
ときに、車両が道路中心線ＬＣに対して旋回内側に横ず
れしていて車両の横方向位置を旋回外側に調整しようと
する場合、カント補正係数Ｋｃは、特性Ｃ１で示すよう
に横Ｇ偏差ΔＧｙの大きさに応じて１よりも大きい値に
設定される。これにより、カント補正係数Ｋｃを乗じら
れる操舵用制御トルクＴｃは増加補正される。

【００４４】ところで、横Ｇ偏差ΔＧｙはカントのみな
らず、車両に加わる他の操舵影響要素も含んでいるた
め、ここで、カント補正と称している横Ｇ偏差ΔＧｙに
基づいた制御トルク補正は、車両に作用する種々の操舵
影響要素に対して補正することになる。また、操舵アク
チュエータ２１は、詳細には図示しないが、ステアリン
グシャフトにトルクを加えうるアクチュエータであれば
よく、例えばステアリングシャフトのトーションバーよ
りも下方（パワーステアリング側）に設置した小型電動
トルクモータにより構成してもよい。

【００４５】なお、制御トルク算出手段５とコントロー
ラ６との間には、実際に操舵アクチュエータ２１で発揮
される制御トルクが急変することなく滑らかに連続する
ように制御トルク算出情報の出力に対して平滑化処理す
るローパスフィルタ２５が介装されている。本発明の一
実施形態としての車線逸脱防止装置は、上述のように構
成されているので、車線逸脱防止の処理は、例えば図９
に示すように行なわれる。

【００４６】つまり、制御スイッチ２３がオンか否かが
判定され（ステップＳ１０）、制御スイッチ２３がオン
でなければ車線逸脱防止の処理は行なわないが、制御ス
イッチ２３がオンであれば、ステップＳ２０以降の処理
を行なう。即ち、まず、制御トルク算出手段５で横ずれ
量に応じた制御トルクを算出し（ステップＳ２０）、制
御トルク補正手段５Ａでこの制御トルクにカント補正を
施し（ステップＳ３０）、コントローラ６を通じて、こ
のカント補正を施された制御トルクに応じた制御量で操
舵アクチュエータ２１を作動させるとともに、作動表示
部２４に表示信号を出力する（ステップＳ４０）。

【００４７】このような処理を図１０のブロック図を用
いて説明すれば、走行車線に対して、ドライバ側ではこ
れを視覚により認知しながら適宜判断を行なって、操舵
操作を行なう。一方、本車線逸脱防止装置（レーンガイ
ダンスシステム）では、まずカメラ２を通じた画像認識
により走行車線に対するレーン認識を行なって、車両の
車線の基準位置（ここでは、道路中心線ＬＣ）からの横
ずれ量ΔＹを算出して、この横ずれ量ΔＹから操舵用制
御トルクＴｃを算出する。さらに、この操舵用制御トル
クＴｃをカント補正して、この補正した操舵用制御トル
クに基づいて操舵アクチュエータ２１を作動させる。

【００４８】これにより、ドライバの操舵トルクと操舵
アクチュエータ２１による操舵用制御トルクとが加算さ
れた状態となって、パワーステアリング装置を経て操舵
輪２２側へ伝達され、操舵輪２２を転舵するのである。
このような各処理について更に詳述すれば、制御トルク
を算出するにあたり、まず、車両が走行車線からどの程
度逸脱しているかの指標である、横ずれ量ΔＹを算出す
る必要がある。本装置では、走行レーン推定手段４によ
り、自車両に対する走行車線（走行レーン）の相対位置
を推定し、これに基づいて横ずれ量ΔＹを算出する。こ
こでは、カメラ２による画像情報に基づく道路中心線Ｌ
Ｃのうち車両に最も近い地点（第１検出点）における自
車両中心線と道路中心線ＬＣとの横方向距離（道路幅方
向，カメラ画像の横方向距離）を横ずれ量（横偏差）Δ
Ｙとして算出する。

【００４９】つまり、本装置では、走行レーン左端の白
線１２Ｌと、走行レーン右端の白線１２Ｒとに関して白
線認識を行ない、この白線認識から、車両の走行してい
る走行レーンが車両に対してどのような位置にあるか
（逆に言えば、車両が走行レーンに対してどのような位
置にあるか）を推定するが、まず、各白線１２Ｌ、１２
Ｒの認識について、左側の白線１２Ｌを例に説明する。

【００５０】まず、図３（ａ）に示すように、カメラ２
により平地において車両前方の範囲（例えば５ｍ〜３０
ｍ）の白黒画像情報を微小な制御周期毎に取り込み、各
周期毎に、この画面上で等間隔になるような複数の水平
線１１を設定する。そして、図３（ｂ）に示すように、
それぞれの水平線１１上において前回の画面での白線位
置の左右の所要の範囲（例えば左右５０画素〔ｄｏ
ｔ〕）を白線探査エリア（処理対象領域）１０として設
定する。なお、初期画面では、直線路における白線位置
を前回の画面データとして利用する。

【００５１】このような画像情報から、図３（ｃ）に示
すように、各水平線の明度をそれぞれ左から横方向に微
分して、このような各水平線の微分データ〔図３（ｄ）
参照〕から、微分値のピークが左からプラス，マイナス
の順に並んで現れ、且つそれぞれのピークの間隔が白線
１２として妥当と思われる程度（プラスのピークからマ
イナスのピークまでの間隔が例えば３０ｄｏｔ以内）に
納まっている組み合わせを白線候補として抽出し、その
中点を白線候補点１５として保存する〔図３（ｅ）参
照〕。

【００５２】そして、これらの白線候補点１５のうち、
画面中心に最も近いもののみを最終候補点として残す。
このように白線候補点１５を画面中心に最も近いものに
限定することにより、白線１２よりもさらに外側に、ノ
イズの原因となる物体（例えばガードレール１４や他の
走行レーンの車両等）が存在する場合であっても、カメ
ラ２による画像情報から白線１２を確実に認識すること
ができる。

【００５３】最後に、図３（ｆ）に示すように、各水平
線データにおける白線候補点１５の上下方向の連続性を
画面の下方から順次検証していく。まず、事前に前画面
での白線１２の上下端間の傾きを計算しておく。そし
て、最下点１５Ａを白線１２とすると、一本上の水平線
１１上の候補点１５Ｂが、前回の白線１２の傾き分±５
０ｄｏｔの範囲内に入っているかを比較して、候補点１
５Ｂがこの範囲内に入っていればこれを白線とし、入っ
ていないときは候補点１５Ｂは却下されて、上述の傾き
から補間計算した座標を白線位置とみなす。

【００５４】このような作業を各水平線について行なう
ことにより、連続した白線１２を認識することができ
る。このような白線認識の作業は、所要の周期で継続し
て行なわれ、その都度白線１２の認識を更新していく。
こうして、周期的に走行レーンの左右の白線１２Ｌ，１
２Ｒの認識を行なうが、これと同様に行なわれる。

【００５５】そして、推定手段４では、各道路中心線Ｌ
Ｃ_L ，ＬＣ_R を平均して道路中心線ＬＣ（＝ＬＣ_L ＋Ｌ
Ｃ_R ）を算出する。こうして推定された道路中心線ＬＣ
に基づいて、横ずれ量（横偏差）ΔＹ及び偏角βの算出
や走行レーンの曲率（道路曲率）の算出が行なわれる。
制御トルク算出手段５による操舵用制御トルクＴｃの算
出は、図５に示すようなマップやテーブル又は演算式を
用いて行なう。操舵用制御トルクＴｃは、横ずれ量ΔＹ
に比例し、且つ、その大きさを一定値で制限される。つ
まり、図５に示すように、車両が道路中心線から右側へ
ずれれば、この横ずれ量ΔＹに応じて車両を車線左側へ
導く左操舵の制御トルクＴｃを設定し、車両が道路中心
線から左側へずれれば、この横ずれ量ΔＹに応じて車両
を車線右側へ導く右操舵の制御トルクＴｃを設定する
が、いずれも、制御トルクＴｃの大きさは一定値Ｔｃｍ
で制限される。

【００５６】このように制御トルクＴｃを制限すること
で、制御トルクＴｃが過大になることはなく、制御トル
クＴｃの大きさはドライバが容易に打ち勝てる程度に保
たれることになる。したがって、この操舵用制御トルク
Ｔｃを付与されることで、ドライバは車線逸脱（道路中
心線からの外れ）とその修正方向をハンドル２０の保舵
感等から感じ取り、車両位置の修正が、ドライバの操舵
操作によって速やかに行なわれるようになる。この操舵
用制御トルクＴｃ自体もドライバへの警告の意味だけで
なく車両位置の修正のためにも有効となる。また、操舵
用制御トルクＴｃによる警告は、例えば脇見運転のドラ
イバに対しても有効であり、この場合、車線からの逸脱
を未然に防ぎながら、ドライバへ脇見運転の防止を促す
ことにもなる。

【００５７】さらに、制御トルク算出手段５では、制御
トルク補正手段５Ａにより、横Ｇ偏差ΔＧｙに基づいて
図７に示すような特性Ｃ１，Ｃ２で、カント補正係数Ｋ
ｃを設定してカント補正を施す。つまり、一般に、カン
トのあるカーブを走行しているときには、カントに応じ
て車両に作用する重力が旋回を助ける方向に働くので、
旋回内側への操舵用制御トルクは小さくして、旋回外側
への操舵用制御トルクは大きくするように補正を行なう
のである。これにより、道路のカント影響により操舵用
制御トルクＴｃが大きくなったり小さくなったりしてド
ライバに違和感を与えるような事態も解消される。

【００５８】また、ローパスフィルタ２５により、操舵
用制御トルクＴｃがが平滑化処理されて出力されるの
で、操舵アクチュエータ２１で発生する操舵用制御トル
クが急変することなく滑らかに連続するようになり、車
線逸脱防止の制御を安定させることができる利点もあ
る。なお、制御トルク算出手段５による操舵用制御トル
クＴｃの算出は、横ずれ量ΔＹに対して図５に示すよう
な特性に限定されない。

【００５９】つまり、操舵用制御トルクＴｃは、横ずれ
量ΔＹが大きくなればこれを小さくするように作用する
ものであればよく、特に、横ずれ量ΔＹが小さい領域で
は操舵用制御トルクＴｃを０として、この領域（不感
帯）よりも横ずれ量ΔＹの大きさが大きくなれば、操舵
用制御トルクＴｃを横ずれ量ΔＹに応じて設定するよう
にしてもよい。この場合、操舵用制御トルクＴｃを横ず
れ量ΔＹに対して線型に増加させてもよく、また、ステ
ップ状に増加させてもよい。

【００６０】さらに、図６に示すように、不感帯領域よ
りも横ずれ量ΔＹの大きさが大きくなれば、横ずれ量Δ
Ｙが減少する方向に一定の大きさの操舵用制御トルクＴ
ｃを設定するようにしてもよい。また、制御トルク補正
手段５Ａによるカント補正係数Ｋｃの算出も、横ずれ量
ΔＹに対して図７に示すような特性に限定されない。

【００６１】つまり、カント補正係数Ｋｃも、カント度
合い（ここでは、横Ｇ偏差ΔＧｙ）が大きいほどこの影
響を解消するような傾向のものであればよく、例えば、
図８に示すように、カント度合いが小さい領域ではカン
ト補正係数Ｋｃを１として、この領域（不感帯）よりも
カント度合いが大きくなれば、カント補正係数Ｋｃをカ
ント度合いに応じて設定するようにしてもよい。

【００６２】また、本実施形態では、車両に生じる横加
速度に着目して、横Ｇ偏差ΔＧｙとして、カント状態を
含んだ車両に加わる操舵影響要素を推定しているが、例
えば道路側に路面のカント情報を発する情報発信手段を
そなえ、車両側にこのカント情報を受信する情報受信手
段をそなえるようにして、路車間通信によりカント情報
を得て、カント補正を行なうようにしてもよい。

【００６３】この場合の情報の伝達は、電波によるもの
でもよいが、道路側の白線にカント情報を含ませてお
き、車両１側のカメラ２でとらえた画像情報の処理過程
で画像情報からこのカント情報を抽出しこうして得たカ
ント情報に基づいてカント補正を行なうようにしてもよ
い。さらに、道路側に磁気ネイルを備える場合には、こ
の磁気ネイルにカント情報を含ませておき、車両側の磁
気センサでとらえた磁気情報の処理過程で磁気情報から
このカント情報を抽出してカント補正を行なうようにし
てもよい。

【００６４】また、予め車両に道路の間と情報を含んだ
道路位置情報を記憶手段に記憶しておき、ＧＰＳや自律
航法により車両の位置情報を検出するようにして、検出
した車両の位置情報と記憶された道路位置情報とから走
行車線のカント情報を得るようにしてもよい。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の車線逸脱防止装置によれば、自車両が走行車線か
ら逸脱しそうになるとこれを防止する方向にドライバの
操舵力とは別にドライバが容易に打ち勝てる程度の操舵
用制御トルクが操舵アクチュエータにより付与されるた
め、ドライバの意思による操舵操作を妨げることなく、
操舵用制御トルクを付与による車線逸脱防止の案内を行
なうことができ、しかも、操舵用制御トルクは車両の横
ずれ量や路面のカント状況に応じた大きさに設定される
ので、車両が逸脱しようとしている度合いに応じて且つ
路面のカントを考慮しながら適切な大きさの操舵用制御
トルクを付与することができるようになり、車線逸脱防
止の案内を状況に応じて的確に行なうことができる。ま
た、請求項２記載の本発明の車線逸脱防止装置によれ
ば、自車両が走行車線から逸脱しそうになるとこれを防
止する方向にドライバの操舵力とは別にドライバが容易
に打ち勝てる程度の操舵用制御トルクが操舵アクチュエ
ータにより付与されるため、ドライバの意思による操舵
操作を妨げることなく、操舵用制御トルクを付与による
車線逸脱防止の案内を行なうことができ、しかも、操舵
用制御トルクは車両の横ずれ量や理論上の横加速度と実
際の横加速度との偏差に応じた大きさに設定されるの
で、車両が逸脱しようとしている度合いに応じて且つ路
面から受ける横力状況を考慮しながら適切な大きさの操
舵用制御トルクを付与することができるようになり、車
線逸脱防止の案内を状況に応じて的確に行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
の構成を模式的に示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる走行レーン認識の
ための画像処理を説明する図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる走行レーン認識を
（ａ）〜（ｆ）の順で説明する模式図である。

【図４】走行レーン認識を説明する模式的な平面図であ
る。

【図５】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
にかかる操舵用制御トルクの設定マップの一例を示す図
である。

【図６】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
にかかる操舵用制御トルクの設定マップの他の例を示す
図である。

【図７】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
にかかる操舵用制御トルクのカント補正マップの一例を
示す図である。

【図８】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
にかかる操舵用制御トルクのカント補正マップの他の例
を示す図である。

【図９】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
の動作を説明するフローチャートである。

【図１０】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装
置の作用を説明するブロック図である。

【符号の説明】

１ 車両 ２ カメラ ３ 画像情報処理手段 ４ 走行レーン推定手段 ４Ａ 横ずれ量算出手段 ５ 制御トルク算出手段 ５Ａ 制御トルク補正手段 ６ 制御手段（コントローラ） ７ カント情報検出手段 ２０ ステアリングホイール（ハンドル） ２１ 操舵アクチュエータ ２２ 操舵輪 ２３ スイッチ ２４ 作動表示部 ２５ ローパスフィルタ ３１ 横加速度センサ（横Ｇセンサ） ３２ 車速センサ ３３ 操舵角センサ ＬＣ 道路中心線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−255514（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−128699（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−207800（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−179140（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08G 1/09 B62D 6/00 G08G 1/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自車両が走行車線から逸脱しそうになる
   とこれを防止する方向にドライバの加える操舵トルクと
   は別にドライバが容易に打ち勝てる程度の操舵用制御ト
   ルクを該自車両の操舵アクチュエータにより付与させて
   該車両の車線逸脱の防止を案内する車線逸脱防止装置で
   あって、 該走行車線の基準位置からの該車両の走行位置の横ずれ
   量を算出する横ずれ量算出手段と、 該横ずれ量算出手段で算出された該横ずれ量に基づいて
   制御トルクを算出する制御トルク算出手段と、 該制御トルク算出手段で算出された該制御トルクが該横
   ずれ量を減らす方向に発生するように該操舵アクチュエ
   ータを制御する制御手段と、 該走行車線の路面のカント情報を検出するカント情報検
   出手段とをそなえ、 該制御トルク算出手段に、該横ずれ量に基づいた該制御
   トルクを該カント情報検出手段で検出されたカント情報
   に基づいて補正する制御トルク補正手段が設けられてい
   ることを特徴とする、車線逸脱防止装置。
2. 【請求項２】 自車両が走行車線から逸脱しそうになる
   とこれを防止する方向にドライバの加える操舵トルクと
   は別にドライバが容易に打ち勝てる程度の操舵用制御ト
   ルクを該自車両の操舵アクチュエータにより付与させて
   該車両の車線逸脱の防止を案内する車線逸脱防止装置で
   あって、 該走行車線の基準位置からの該車両の走行位置の横ずれ
   量を算出する横ずれ量算出手段と、 該横ずれ量算出手段で算出された該横ずれ量に基づいて
   制御トルクを算出する制御トルク算出手段と、 該制御トルク算出手段で算出された該制御トルクが該横
   ずれ量を減らす方向に発生するように該操舵アクチュエ
   ータを制御する制御手段とをそなえるとともに、 該車両に生じる実際の横加速度を検出する実横加速度検
   出手段と、 該車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、 該車両の車速を検出する車速検出手段と、 該操舵角検出手段及び該車速検出手段で検出された操舵
   角及び車速に基づいて該車両に生じる理論上の横加速度
   を算出する理論横加速度算出手段と、 該理論横加速度算出手段で算出された理論上の横加速度
   と該実横加速度検出手段で検出された実際の横加速度と
   の偏差を算出する偏差算出手段とをそなえ、 該制御トルク算出手段に、該横ずれ量に基づいた該制御
   トルクを該偏差算出手段で算出された偏差に基づいて補
   正する制御トルク補正手段が設けられていることを特徴
   とする、車線逸脱防止装置。