JP3246428B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
車線逸脱防止装置Info
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Description
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。
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。
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。
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7
−104850号公報)も提案されている。
の車線逸脱防止装置では、自動車が走行車線から逸脱し
そうになっているか否かの判定は、走行中の自動車(以
下、自車両という)の位置が走行車線の基準位置(一般
には、車線中心線)から左右どちら側にどの程度横ずれ
しているかに基づいて判定するものが一般的である。即
ち、横ずれ量が一定値を越えて大きくなったときにドラ
イバに警告を発したり、付与する操舵用制御トルクをこ
の横ずれ量が大きいほど大きくして、横ずれ量を減少す
る方向に操舵制御を行なったりするものである。
いる車線において走行車線の基準位置からの横ずれ量が
増加するほど付与する操舵用制御トルクを大きくする
と、車両が例え走行車線に沿って走行している場合で
も、走行車線の基準位置から横ずれしている限りは操舵
用制御トルクが付与されることになり、ドライバに違和
感を与えることがある。
バによって異なり、車線中央よりも右側或いは左側を走
行することを好むドライバも存在する。特に、カーブ路
では、車線中心線よりも旋回内側に車両を偏倚させた状
態で走行する習慣があったり、逆に、旋回外側に車両を
偏倚させた状態で走行する習慣があったりするドライバ
が数多く存在する。このような場合、ドライバは車両の
走行位置を車線中心線等の走行車線内の基準位置からず
れた位置ながらも車線内に保持するように運転してお
り、車線中心線等の走行車線内の基準位置に向けて操舵
用制御トルクを与えることで車線逸脱の防止を行なおう
とすると、ドライバにとっては、違和感や抵抗感を大き
く感じることになる。
車線上の一定位置を走行することを好まず、例えば先行
車両により先行車両前方の道路状況が見にくい時に自車
両を先行車両よりもやや左右にずらした位置で走行して
前方を見通せるようにするなど、道路状況に応じて走行
位置を選びながら走行しようとすることがある。このよ
うなとき、走行位置を変えるたびごとに車線逸脱装置が
走行車線からの逸脱と判断し、その動きを妨げるように
操舵用制御トルクが付与されることになると、ドライバ
は違和感やストレスを感じることになる。
ので、車両が走行車線から逸脱する虞が低い場合はドラ
イバの自由な操舵操作を妨げることなくドライバに違和
感やストレスを与えることなく的確に走行車線からの逸
脱の防止を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。
の本発明の車線逸脱防止装置では、ヨー角算出手段が、
走行車線に対して車両の進行方向がなすヨー角を算出
し、制御トルク算出手段が、ヨー角算出手段で算出され
たヨー角に基づいて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算出する。
段で設定された制御トルクがヨー角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、車両の進行方向が走行車線に沿うようにドライ
バの操舵操作を促すことになり、車線逸脱の防止が案内
される。請求項2記載の本発明の車線逸脱防止装置で
は、横ずれ量算出手段により走行車線の基準位置からの
車両の走行位置の横ずれ量を算出して、車両がこの横ず
れ量を減らす方向に操舵操作された場合には制御ゲイン
を低減し、これにより、ドライバに走行車線の基準位置
付近での走行を間接的に促し、走行車線からの逸脱を未
然に防止する。
では、横ずれ量算出手段で算出された横ずれ量が大きい
ほど大きくなるように操舵用制御トルクの制御ゲインを
設定し、これにより、制御ゲインが低く設定される走行
車線の基準位置付近ではドライバの自由な操舵操作を可
能とし、制御ゲインが高く設定される走行車線の基準位
置から遠い位置では操舵用制御トルクの付与により的確
に車両の車線逸脱の防止案内を行なう。
の形態について説明すると、図1〜図11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。
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。
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
画像情報から車両進行方向の走行レーン(走行車線)に
対するヨー角(対レーンヨー角)βを予測して算出する
ヨー角算出手段4Aと、車両の走行車線の基準位置に対
する所定時間後における横ずれ量ΔYと走行車線の車線
幅Wを算出する横ずれ量算出手段4Bとをそなえてい
る。
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、ヨー角算出手段4A及び横
ずれ量算出手段4B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、ヨー角算出手段4Aにより算出されたヨ
ー角(対レーンヨー角)βと、横ずれ量算出手段4Bに
より算出された横ずれ量(横偏差)ΔY,車線幅Wとに
基づいて、操舵用制御トルクTc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がヨー角βを減らす方向に発生するよ
うに操舵アクチュエータ21を制御する制御手段(コン
トローラ)6とをそなえている。
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。
定手段4(ヨー角算出手段4A,横ずれ量算出手段4
B),制御トルク算出手段5,コントローラ6は、CP
U,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。また、操舵
アクチュエータ21は、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、図1
1に示すように、ステアリングシャフト40の図示しな
い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41により構成しても
よい。
ャフト40へのトルク伝達は、ウォーム42aとウォー
ムホイール42bとからなるウォームギヤ42を介して
行なうが、ウォームホイール42bとステアリングシャ
フト40との間にはトルクリミッタ43を介装する。こ
のトルクリミッタ43により、万が一モータ41が固着
した場合でもドライバーは容易にハンドル20の操作を
行なうことができる。また、モータ41は最大トルクを
必要最小限に設定されており、例えコントローラ6に故
障が生じてもドライバーに過剰な制御トルクが伝達され
ないようになっている。
がなす角度、即ち、自車両のヨー角(対レーンヨー角)
βの算出について説明する。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3Aを
取り込み、この原画像3A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3Bに変換する。
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。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〜30m)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。
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5
0画素〔dot〕)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。
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。
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。
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。
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。
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。
Rの認識についも、これと同様に行なわれる。走行レー
ン推定手段4では、このように各認識周期で認識された
原画像3A上の白線12R,12Lを平面視画像3Bに
変換して、走行レーン左端の白線12Lから推定しうる
車線中心線LCL と走行レーン右端の白線12Rから推
定しうる車線中心線LCR とに基づいて、車線中心線L
Cの推定を行なうようになっている。そして、この車線
中心線LCに基づいて、ヨー角算出手段4Aによりヨー
角βを算出する。
車線中心線LCの接線方向(この接線は自車両よりも前
方の地点における接線)と車両進行方向とがなす角であ
り、車線中心線LCの接線方向は、カメラ画像で得られ
る画像情報のうち車両に最も近い検出レベルである第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から所定距離だけ
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。また、車両
進行方向は、現在の車両位置情報と、現在の操舵角を維
持したときに所定距離だけ離れた時点における車両位置
情報とから算出することができる。
(LC1)から所定時間t後に到達すると予測できる地
点(LC2)、つまり、第1検出点から現時点での車速
Vに所定時間tを乗じて得られる距離L(=Vt)だけ
離れた地点として取り、所定時間t後に到達すると予測
できる車両位置、つまり現在の車両位置(P1)から距
離Lだけ離れた地点における車両位置(P2)を、操舵
角センサ27で検出された操舵角αをもとに算出する。
そして、これらの第1検出点(LC1)と第2検出点
(LC2)とを結んだ直線と、車両1の進行方向線(P
1P2)とがなす角をヨー角βとして算出する。なお、
所定時間tは運転手の一般的なハンドル20の操作速度
や、画像情報処理手段3等による道路状況の認識速度を
考慮して適宜の時間に設定されている。また、車速Vに
応じて可変にしてもよく、第1検出点から第2検出点ま
での距離Lが一定となるように所定時間tを設定しても
よい。
横ずれ量ΔYと走行車線の車線幅Wとの算出について説
明する。まず、横ずれ量ΔYは、所定時間後において車
両が走行車線の基準位置からどれだけずれているかを示
すパラメータであり、図4における第2検出点(LC
2)に対する車両位置(P2)の横ずれ量に対応する。
横ずれ量算出手段4Bは、まず、現時点における車両の
横ずれ量ΔY0 を算出する。この例では、車両に最も近
い地点である第1検出点における自車両中心線(点P1
参照)と車線中心線LC(点LC1参照)との横方向距
離(道路幅方向,即ちカメラ画像の横方向の距離)を現
時点における横ずれ量(現時点横偏差)ΔY0 として算
出する。
により算出されたヨー角βに車速センサ32で検出され
た車両の車速Vと所定時間tとを乗算して所定時間t
後、即ち現時点における車両位置(P1)から距離Lだ
け進んだ地点(P2)における横ずれ変化量Δy(Δy
=β×V×t)を算出し、これに現時点における横ずれ
量(横偏差)ΔY0 を加算して予測横ずれ量(以下、単
に横ずれ量という)ΔY(=ΔY0 +β×V×t)を算
出するようになっている。
している走行車線の幅であり、この例では、所定時間t
後、即ち現時点における車両位置(P1)から距離Lだ
け進んだ車両位置(P2)に対応する走行レーン左端の
白線12Lから右端の白線12Rまでの距離を車線幅W
として算出するようになっている。なお、この場合、車
線中心線LCから左端の白線12Lまで、及び車線中心
線LCから右端の白線12Rまでの距離は共にW/2と
なる。
て算出される走行車線に対して車両進行方向がなすヨー
角βと、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ΔY及び車線幅Wとに基づいて操舵用
制御トルクTcを設定するが、本装置では、この操舵用
制御トルクの設定に特徴がある。まず、この操舵用制御
トルクTcは、車両が走行車線に沿って、つまり走行車
線と平行を保ちながら走行するように付与されるもので
あるが、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。
内を走行している場合は、例え車両が走行車線から逸れ
る方向に操舵されたとしてもこの操舵用制御トルクTc
は付与されず、車両が所定の範囲を越えそうになったと
きにのみ付与されるようになっている。また、車両が所
定の範囲を越えた場合には、車両が走行車線から逸脱す
る場合のみ操舵用制御トルクTcが付与され、車線中心
線方向へ戻ろうとする操舵に対しては付与されないよう
になっている。これにより、車両の走行車線からの逸脱
の虞がない範囲内でのドライバの自由な操舵操作と、車
両が走行車線から逸脱する虞が高い場合の的確な逸脱の
防止の案内とが両立するようになっている。
ク算出手段5は、車両が走行車線と平行を保ちながら走
行するよう促す操舵用制御トルクTcを算出するヨー角
対応制御トルク設定手段5Bとともに、車両の車線中心
線LCからの横ずれ量ΔY,車線幅W及び車両の進行方
向に基づいて制御ゲインKa,Kb,Kcを設定する制
御ゲイン設定手段5Aをそなえている。
明すると、制御トルク算出手段5にそなえられたヨー角
対応制御トルク設定手段5Bは、図5に示すように、ヨ
ー角(対レーンヨー角)β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、ヨー角βに関す
る横座標は、右方向が車両進行方向の走行車線に対する
右方向への傾きを、左方向が車両進行方向の走行車線に
対する左方向への傾きを示しており、操舵用制御トルク
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。
向が走行車線に対して右方向へ向いていれば、この走行
車線に対するヨー角βに応じて車両を左側へ旋回させる
左操舵の操舵用制御トルクTcを設定し、車両の進行方
向が走行車線に対して左方向へ向いていれば、このヨー
角βに応じて車両を右側へ旋回させる右操舵の操舵用制
御トルクTcを設定する。ただし、いずれも、操舵用制
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、ヨー角βの大きさがβ1となったら横ずれ防
止トルクTcの大きさを一定値Tcmに制限している。
これは、操舵用制御トルクTc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しているのであ
る。
ヨー角βに応じて設定された操舵用制御トルクTcに乗
算すべき適宜の制御ゲインKa,Kb,Kcを設定する
ようになっているが、まず、制御ゲインKaの設定につ
いて説明する。制御ゲイン設定手段5Aは、車両の車線
中心線LCからの横ずれ量ΔYと車線幅Wとに基づいて
制御ゲインKaを設定するようになっている。つまり、
図7に示すように、車線幅Wに対して走行車線の左端及
び右端から一定範囲Wsを走行車線から逸脱する虞の高
い逸脱注意範囲とし、車両がこの逸脱注意範囲Ws内に
入ったとき、即ち、横ずれ量ΔYの大きさが(W/2−
Ws)以上になったとき制御ゲインKaを1.0に設定
し、横ずれ量ΔYの大きさが(W/2−Ws)未満の場
合には制御ゲインKaは0に設定するようになってい
る。
ば、図7に示すように、車両の車線中心線LCから所定
の範囲内での走行、即ち、横ずれ量ΔYが(W/2−W
s)未満での走行に対しては、操舵用制御トルクTcは
付与されず、この範囲内ではドライバは自由な操舵操作
と走行位置の移動が可能である。一方、車両が走行車線
の左端又は右端から逸脱注意範囲Ws内に進入したと
き、即ち、横ずれ量ΔYの大きさが(W/2−Ws)以
上になったときには、ヨー角βに応じて操舵アクチュエ
ータ21から操舵用制御トルクTcが付与され、これに
よりそれ以上の車線中心線LCからの横ずれが防止され
て車両の走行車線からの逸脱が防止されることになる。
すると、制御ゲイン設定手段5Aは、ドライバがハンド
ル20を操舵するときの操舵トルクTaと、車両の車線
中心線LCからの横ずれ量ΔYとに基づいて制御ゲイン
Kbを設定するようになっている。つまり、車両が車線
中心線LCに対して右側にある場合、即ち、横ずれ量Δ
Yが正の場合は、左旋回の操舵トルクTaが付与された
とき制御ゲインKbを0に設定し、それ以外の場合には
1.0に設定する。一方、車両が車線中心線LCに対し
て左側にある場合、即ち、横ずれ量ΔYが負の場合は、
右旋回の操舵トルクTaが付与されたとき制御ゲインK
bを0に設定し、それ以外の場合には1.0に設定す
る。なお、ドライバがハンドル20を操舵する際の操舵
トルクTaは、ステアリングシャフト40にそなえられ
た操舵トルクセンサ28により検出するようになってい
る。
ば、例えば、車両が車線中心線LCに対して左側にずれ
て走行している際に、ドライバがハンドル20を操舵し
て左旋回の操舵トルクTaを加えさらに車両を車線のさ
らに左側にずらそうとする操作に対しては、その操作を
妨げるようにヨー角βに応じた操舵用制御トルクTcが
付与される。一方、車両が車線内の左側にずれて走行し
ている際に、右旋回の操舵トルクTaを加え車両を車線
中心線LC側に戻そうとする操作に対しては、ヨー角β
に関わらず操舵アクチュエータ21からの操舵用制御ト
ルクTcの付与が停止され、車線中心線LC側への操作
は何ら抵抗なく行なえる。車両が車線中心線LCに対し
て右側にずれて走行している場合も同様である。
すると、制御ゲイン設定手段5Aは、ドライバがハンド
ル20を操舵するときの操舵トルクTaと、ウインカ
(方向指示器)30による指示とに基づいて制御ゲイン
Kcを設定するようになっている。つまり、ウインカ3
0が左方向を指示している場合は、左旋回の操舵トルク
Taが付与されたとき制御ゲインKcを0に設定し、そ
れ以外の場合には1.0に設定する。一方、ウインカ3
0が右方向を指示している場合は、右旋回の操舵トルク
Taが付与されたとき制御ゲインKcを0に設定し、そ
れ以外の場合には1.0に設定する。
作して操舵操作を行なう場合、ウインカ30による指示
方向と操舵方向とが一致する場合には、操舵用制御トル
クTcの付与が停止されるようになっている。そして、
これらの制御ゲインKa,Kb,Kcをともに操舵用制
御トルクTcに乗じることにより、車両が車線中心線L
Cから所定の範囲内で走行している場合、即ち、横ずれ
量ΔYが(W/2−Ws)未満で走行している場合は、
ヨー角βの如何に関わらず操舵用制御トルクTcは付与
されず、ドライバの自由な操舵操作が許容されるように
なっている。
逸脱注意範囲Ws内に進入したとき、即ち、横ずれ量Δ
Yの大きさが(W/2−Ws)以上になったときには、
ヨー角βに応じて操舵アクチュエータ21から操舵用制
御トルクTcが付与され、車線の逸脱が防止されるよう
になっている。ただし、この逸脱注意範囲Ws内であっ
ても、ドライバがハンドル20を操舵して車線中心線L
C方向への操舵トルクTaを加えた場合は、ヨー角βに
関わらず操舵アクチュエータ21からの操舵用制御トル
クTcの付与が停止され、車線中心線LC側への移動が
許容される。また、ドライバがウインカ30により進行
方向を指示し、その指示方向に操舵トルクTaを加えた
場合には、逸脱注意範囲Ws内であってもヨー角βに関
わらず操舵アクチュエータ21からの操舵用制御トルク
Tcの付与が停止され、その方向への移動が許容される
ようになっているのである。
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。
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、画像情報処理手段3で認識され
た道路白線情報をもとに、ヨー角算出手段4Aにより車
線中心線LCの接線方向と車両の進行方向とがなすヨー
角βを算出し、横ずれ量算出手段4Bにより所定時間後
における車線中心線LCからの横ずれ量ΔYと車線幅W
とを算出する(ステップS20)。そして、算出された
ヨー角βに応じて制御トルク算出手段5はヨー角対応制
御トルク設定手段5Bにより操舵用制御トルクTcを算
出する(ステップS30)。
舵用制御トルクTcの制御ゲインKa,Kb,Kcを設
定する。最初に制御ゲインKaの設定を行なう。まず、
車両が逸脱注意範囲Ws内に位置しているかどうか、即
ち、横ずれ量ΔYが(W/2−Ws)以上かどうかを判
定する(ステップS40)。そして、車両が逸脱注意範
囲Ws外であればゲインKaを0に設定し(ステップS
50)、車両が逸脱注意範囲Ws内に位置している場合
は、まず、ゲインKaを1に設定し(ステップS6
0)、次にゲインKb,Kcの設定を行なう。
トルクTaが左右どちらの旋回方向に加えられているか
を判定する(ステップS70)。右旋回の操舵トルクT
aが加えられていると判定された場合、車両が車線中心
線LCよりも左側にずれて走行しているとき、即ち、横
ずれ量ΔYが負の場合には(ステップS80)、ゲイン
Kbを0に設定する(ステップS90)。逆に、横ずれ
量ΔYが正の場合には、ゲインKbを1に設定する(ス
テップS100)。
横ずれ量ΔYが正の場合に右旋回の操舵トルクTaが加
えられたときは、ウインカ30の指示方向を判定し(ス
テップS110)、これに基づきゲインKcを設定す
る。即ち、ウインカ30が右方向を指示しているときは
ゲインKcを0に設定し(ステップS120)、それ以
外は1に設定する(ステップS130)。
舵トルクTaが加えられていると判定された場合、車両
が車線中心線LCよりも右側にずれて走行していると
き、即ち、横ずれ量ΔYが正の場合には(ステップS1
40)、ゲインKbを0に設定する(ステップS15
0)。逆に、横ずれ量ΔYが負の場合には、ゲインKb
を1に設定する(ステップS160)。
横ずれ量ΔYが負の場合に左旋回の操舵トルクTaが加
えられたときは、ウインカ30の指示方向を判定し(ス
テップS140)、ウインカ30が左方向を指示してい
るときはゲインKcを0に設定する(ステップS18
0)。それ以外は1に設定する(ステップS190)。
このように各制御ゲインKa,Kb,Kcの設定がおこ
なわれると、コントローラ6を通じて、各制御ゲインK
a,Kb,Kcを乗じられた操舵用制御トルクTc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
S200)。
いてドライバ側の動作を対応させて説明すれば、ドライ
バ側では、走行車線に対して、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、車線中心線LCの接線方
向と車両の進行方向とがなすヨー角βと、車両の車線の
基準位置(ここでは、車線中心線LC)からの所定時間
後における横ずれ量ΔYと、その位置における車線幅W
を算出する。そして、ヨー角βに基づいて操舵用制御ト
ルクTcを算出し、次いで、横ずれ量ΔYと車線幅Wと
に基づいて制御ゲインKaを設定する。さらに、ドライ
バがハンドル20を操作する際の操舵トルクTaの方向
と車両の横ずれ方向とに基づき制御ゲインKbを設定
し、ドライバのウインカ30の操作によるウインカ信号
とその時の操舵トルクTaの方向に基づく制御ゲインK
cとを設定し、こうして各制御ゲインKa,Kb,Kc
を乗じて得られた操舵用制御トルクTcに基づいて操舵
アクチュエータ21を作動させる。
操舵アクチュエータ21による操舵用制御トルクTc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、車両が車線を逸脱
しそうな度合いに関する指標であるヨー角β,横ずれ量
ΔY,車線幅Wを算出する必要がある。本装置では、ま
ず、走行レーン推定手段4により、画像情報処理手段3
で得られた道路白線情報にもとづき走行車線(走行レー
ン)の車線中心線LCを推定し、ヨー角算出手段4A
は、この車線中心線LCの接線方向に対する車両の進行
方向のなすヨー角βを算出する。
づいて、車両から所定距離だけ離れた第1検出点におけ
る基準線位置情報と、この近地点よりもさらに車両1か
ら距離Lだけ離れた第2検出点における基準線位置情報
とから、屈曲した車線中心線LCの接線方向を算出し、
また、現在の車両位置情報と、現在の操舵角を維持して
距離Lだけ離れた時点における車両位置情報とから車両
進行方向を算出して、この車両進行方向と車線中心線L
Cの接線方向とがな角として算出する。
(LC2)を、第1検出点(LC1)から所定時間t後
に到達すると予測できる地点、つまり、第1検出点(L
C1)から現時点での車速Vに所定時間tを乗じて得ら
れる距離Lにある地点として、これらの第1検出点(L
C1)と第2検出点(LC2)とを結んだ直線と、車両
1の進行方向線とがなす角をヨー角βとして算出する。
行レーン推定手段4により推定された車線中心線LCに
対する車両の相対位置に基づいて現時点での横ずれ量Δ
Y0を算出する。ここでは、カメラ2による画像情報に
基づいて、車両に最も近い地点(第1検出点)における
自車両中心線と車線中心線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)
ΔY0 として算出する。そして、さらに、ヨー角算出手
段4Aにより算出されたヨー角βに車速センサ32で検
出された車両の車速Vと所定時間tとを乗じて横ずれ変
化量Δy(Δy=β×V×t)を算出し、これに現時点
における横ずれ量(横偏差)ΔY0 を加算して所定時間
t後における予測横ずれ量ΔY(=ΔY0 +β×V×
t)を算出する。
t後における予測横ずれ量ΔYを算出するとともに、所
定時間t後に車両が位置している走行車線の車線幅Wを
算出する。この例では、所定時間t後、即ち現時点にお
ける車両位置(P1)から距離Lだけ進んだ車両位置
(P2)に対応する走行レーン左端の白線12Lから右
端の白線12Rまでの距離を車線幅Wとして算出する。
と車線幅Wとが算出されると、制御トルク算出手段5
は、まず、ヨー角βに基づいて、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操舵用制御トルクTc
を算出する。操舵用制御トルクTcは、ヨー角β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、車両が走行車線に対して右方向へ走
行しようとすれば、この走行車線に対するヨー角βに応
じて車両を左側へ旋回させる左操舵の操舵用制御トルク
Tcを設定し、車両が走行車線に対して左方向へ走行し
ようとすれば、このヨー角βに応じて車両を右側へ旋回
させる右操舵の操舵用制御トルクTcを設定するが、い
ずれも、操舵用制御トルクTcの大きさは一定値Tcm
で制限される。
ることで、操舵用制御トルクTcが過大になることはな
く、操舵用制御トルク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(車線中心線からの外れ)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。
時点における車両の車線中心線LCに対する傾きではな
く、現在の操舵角を維持したときの所定時間t後におけ
る車両位置から算出される車両の進行方向と、所定時間
t後に車両が達する位置までの車線中心線LCの接線方
向とから得られるヨー角βをもとに決定されるため、車
両が逸脱しようとしている度合いを前もって推定して制
御遅れが生じないように車両の逸脱防止の制御を行なう
ことができ、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。
制御トルクTcの算出は、ヨー角βに対して図5に示す
ような特性に限定されない。つまり、操舵用制御トルク
Tcは、ヨー角β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、例えば図6に示すよう
に、ヨー角β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)よりもヨー角βの大きさ
が大きくなれば、操舵用制御トルクTcをヨー角β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をヨー角βに対して図6に示すように線型に
増加させてもよく、また、ステップ状に増加させてもよ
い。
さが大きくなれば、ヨー角βが減少する方向に一定の大
きさの操舵用制御トルクTcを設定するようにしてもよ
い。次いで、制御トルク算出手段5は、制御ゲイン設定
手段5Aにより、ヨー角βに応じて設定された操舵用制
御トルクTcの制御ゲインKa,Kb,Kcの設定によ
り、種々の利点が得られる。
ず、車両の車線中心線LCからの横ずれ量ΔYと車線幅
Wとに基づいて制御ゲインKaを設定する。つまり、図
7に示すように、車両が走行車線の左端又は右端の逸脱
注意範囲Ws内に入ったとき、即ち、横ずれ量ΔYの大
きさが(W/2−Ws)以上になったとき制御ゲインK
aを1.0に設定し、横ずれ量ΔYの大きさが(W/2
−Ws)未満の場合には制御ゲインKaを0に設定す
る。
両の車線中心線LCから所定の範囲内での走行、即ち、
横ずれ量ΔYが(W/2−Ws)未満での走行に対して
は操舵用制御トルクTcは付与されないので、この範囲
内ではドライバは自由に操舵操作が行なえ好みの走行位
置を選択することができ、ストレスなく運転することが
できる。
たとき、即ち、横ずれ量ΔYの大きさが(W/2−W
s)以上になったときには、ヨー角βに応じて操舵アク
チュエータ21から操舵用制御トルクTcが付与される
ので、ドライバに車両が車線中心線LCから外れすぎて
いる、即ち、走行車線から逸脱しようとしていることを
察知させることができ、危険を察知したドライバの操舵
操作により車線からの逸脱を未然に防止することができ
る。また、この操舵用制御トルクTc自体によっても車
両の進行方向を走行車線に沿った方向に修正することが
できる。
Wsに進入した車両が、操舵用制御トルクTcの付与に
よるドライバの操舵制御によって、この範囲Ws内で進
行方向を修正できるのに十分な幅であればよく、車線幅
Wと無関係に固定幅でもよく、車線幅Wに応じて変化す
るようにしてもよい。また、走行車線からの逸脱の度合
いは車両の車速Vとも関係するので、車速Vに応じて、
つまり、車速Vが大きい程逸脱注意範囲Wsの幅が広く
なるように設定してもよい。
たときに突然操舵用制御トルクTcが付与されることに
対してドライバが違和感を感じるときは、図8に示すよ
うに、逸脱注意範囲Ws1に対して遷移範囲Ws2を設
定し、この遷移範囲Ws2において0から1.0まで徐
々にゲインKaを高くしていってもよい。なお、特に逸
脱注意範囲WsのみゲインKaを1.0に設定するので
はなく、車線幅Wの全領域に亘ってゲインKaを1.0
に設定することももちろん可能である。
ルクセンサ28により検出されたドライバがハンドル2
0を操舵するときの操舵トルクTaと、車両の車線中心
線LCからの横ずれ量ΔYとに基づいて制御ゲインKb
を設定する。つまり、車両が車線中心線LCに対して右
側にある場合、即ち、横ずれ量ΔYが正の場合は、左旋
回の操舵トルクTaが付与されたとき制御ゲインKbを
0に設定し、それ以外の場合には1.0に設定する。一
方、車両が車線中心線LCに対して左側にある場合、即
ち、横ずれ量ΔYが負の場合は、右旋回の操舵トルクT
aが付与されたとき制御ゲインKbを0に設定し、それ
以外の場合には1.0に設定する。
えば、車両が車線中心線LCに対して左側にずれて走行
している場合、ドライバがハンドル20を操舵して左旋
回の操舵トルクTaを加えさらに左側にずれようとする
動きに対しては、その動きを妨げるようにヨー角βに応
じた操舵用制御トルクTcが付与されるので、ドライバ
の操舵操作が走行車線から逸脱するような操作であるこ
とを察知させることができ、車両の走行車線からの逸脱
を未然に防止することができる効果がある。
中心線LC側に戻ろうとする動きに対しては、ヨー角β
に関わらず操舵アクチュエータ21からの操舵用制御ト
ルクTcの付与が停止されるので、車線中心線LC側へ
の移動が許容され、これによりドライバは速やかに走行
車線からの逸脱を回避することができる効果がある。つ
まり、上述のゲインKbの設定によれば、車線中心線L
Cに対する横ずれ量ΔYが拡大するようなドライバの操
舵操作のみに操舵用制御トルクTcが付与されるので、
ドライバは自然に車線中心線LCに沿って走行するよう
になり、走行車線からの逸脱が防止されるのである。
トルクセンサ28により検出されたドライバがハンドル
20を操舵するときの操舵トルクTaと、ウインカ30
による指示とに基づいて制御ゲインKcを設定する。つ
まり、ウインカ30が左方向を指示している場合は、左
旋回の操舵トルクTaが付与されたとき制御ゲインKc
を0に設定し、それ以外の場合には1.0に設定する。
一方、ウインカ30が右方向を指示している場合は、右
旋回の操舵トルクTaが付与されたとき制御ゲインKc
を0に設定し、それ以外の場合には1.0に設定する。
ライバがウインカ30により旋回方向又は車線移動方向
(ハンドル操作方向)を指示し、かつその指示方向に操
舵トルクTaを加えた場合は、操舵アクチュエータ21
からの操舵用制御トルクTcの付与が停止されるので、
ドライバは何ら抵抗感を感じることなく速やかに意図す
る方向への移動を行なうことができる効果がある。
Kcをともに操舵用制御トルクTcに乗じることによ
り、車両が車線中心線LCから所定の範囲内で走行して
いる場合、即ち、横ずれ量ΔYが(W/2−Ws)未満
で走行している場合は、ヨー角βの如何に関わらず操舵
用制御トルクTcは付与されず、ドライバは自由に操舵
操作を行なうことができ、また、好みの走行位置を選択
することができるのである。
ば、車線中心線LCに対するヨー角βに応じて設定され
る操舵用制御トルクTcの制御ゲインKa,Kb,Kc
を、それぞれ車線中心線LCからの横ずれ量ΔYと車線
幅Wと、操舵トルクTaとウインカ30の指示情報とに
基づいて設定するので、走行車線からの逸脱の可能性が
高い場合にはドライバに的確に逸脱の防止を案内できる
とともに、逸脱の虞が低い場合にはドライバは自由な操
舵操作が可能であり、これにより、ドライバは車線逸脱
防止のための操舵制御を施されながらも違和感を感じる
ことなく運転することができ、このようにドライバに違
和感を与えない操舵制御により、ドライバへの車線逸脱
防止の案内をより円滑に有効に行なうことができるので
ある。
25により、操舵用制御トルクTc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、本発明は上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。
の制御ゲインKa,Kb,Kcの設定機能をそなえたも
のでなくてもよく、必要に応じて一部のゲインの設定機
能のみをそなえたものであってもよい。また、予め全て
のゲインの設定機能をそなえておき、ドライバが必要が
ないと判断したときは強制的に1.0に設定するように
してもよい。
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、しかも、操舵用制御トルクは車両の走
行車線上の位置とは無関係に車両の進行方向が走行車線
となすヨー角に応じた大きさに設定されるので、走行車
線に沿って走行している限りは操舵用制御トルクに干渉
されることなく走行車線上の任意の位置を走行すること
ができるとともに、走行車線から逸れようとした場合
は、その度合いに応じて適切な大きさの操舵用制御トル
クが付与されて的確に車線逸脱防止の案内を行なうこと
ができる。
によれば、走行車線の基準位置からの横ずれ量が拡大す
る方向へのドライバの操舵操作のみに操舵用制御トルク
が付与され、走行車線の基準位置からの横ずれ量が減少
する方向、即ち、車線逸脱を回避する方向へのドライバ
の操舵操作には操舵用制御トルクの制御ゲインが低減さ
れるので、ドライバに走行車線の基準位置付近での走行
を間接的に促すことができ、走行車線からの逸脱の防止
に寄与することができる。
によれば、制御ゲインは走行車線の基準位置からの横ず
れ量の大きさに応じて設定されるので、制御ゲインが低
く設定される走行車線の基準位置付近ではドライバは自
由に操舵操作を行ない好みの走行位置を選択してストレ
スなく運転することができ、逆に、制御ゲインが高く設
定される走行車線の右端または左端側では、ヨー角に応
じて操舵アクチュエータから操舵用制御トルクが付与さ
れるので、ドライバに走行車線から逸脱しようとしてい
ることを察知させることができ、走行車線からの逸脱防
止を的確に案内することができる。
の構成を模式的に示すブロック図である。
ための画像処理を説明する図である。
(a)〜(f)の順で説明する模式図である。
る。
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。
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。
にかかる制御ゲインKaの設定マップの一例を示す図で
ある。
にかかる制御ゲインKaの設定マップの他の例を示す図
である。
の動作を説明するフローチャートである。
置の作用を説明するブロック図である。
置にそなえられる操舵アクチュエータの構成の一例を示
す図である。
Claims (3)
- 【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、 該走行車線に対して該車両の進行方向がなすヨー角を算
出するヨー角算出手段と、 該ヨー角算出手段で算出された該ヨー角に基づいて該操
舵用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操舵用制御トルク
が該ヨー角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たことを特徴と
する、車線逸脱防止装置。 - 【請求項2】 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がそなえ
られえるとともに、 該制御トルク算出手段に、該ヨー角に基づいて算出され
た該操舵用制御トルクの制御ゲインを設定する制御ゲイ
ン設定手段が設けられ、 該制御ゲイン設定手段は、該車両が該横ずれ量算出手段
で算出された該横ずれ量を減らす方向に進行する場合
は、該制御ゲインの値を低減することを特徴とする、請
求項1記載の車線逸脱防止装置。 - 【請求項3】 該制御ゲイン設定手段は、該横ずれ量算
出手段で算出された該横ずれ量が大きいほど大きくなる
ように該ヨー角に基づいた該操舵用制御トルクの該制御
ゲインを設定することを特徴とする、請求項2記載の車
線逸脱防止装置。
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