JP3637828B2

JP3637828B2 - 車線逸脱防止装置

Info

Publication number: JP3637828B2
Application number: JP2000018552A
Authority: JP
Inventors: 秀樹小林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2020-01-27
Also published as: JP2001206237A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両が走行車線から逸脱するのを防止する車線逸脱防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラで車両前方を撮像して車両前方の画像から道路の白線を検出するとともに、白線で区分された車線内の自車の横ずれ量を検出し、自車両が走行車線から逸脱するのを防止するために、横ずれ量に応じて逸脱方向と反対の方向に運転者が容易に打ち勝てる程度の操舵トルクをステアリングに加えるようにした車線逸脱防止装置が知られている（例えば、特開平１１−０７３５９６号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、道路区分線には重要度の高い車線を区分する連続線（以下、実線と呼ぶ）と、一般の車線を区分する破線とがある。実線は、例えば黄色の実線で追い越し禁止区間を表したり、白色の実線で交差点直前の直進路線と右左折路線とを区別したり、白色の実線で車道と歩道を区分するために用いられ、破線は、例えば白色の破線で片側２車線や３車線の道路の車線を区分するために用いられる。
【０００４】
通常、車線変更のために破線を横切る頻度は多いが、実線を横切るのは路側駐車場への出入りなどの場合に限られ、その頻度は少ない。したがって、運転者が気づかずに車線を逸脱するときには、実線を横切って車道から逸脱する方が、破線を横切って車線から逸脱するよりも重要度が大きい。
【０００５】
しかしながら、従来の車線逸脱防止装置では、道路区分線の種別に拘わらず、実線を横切っても破線を横切っても同一の操舵トルクをステアリングに加えているので、車両が実線を横切って車道から逸脱しても運転者にそれを強く認識させることができないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、道路区分線の種別に応じた操舵制御トルクを舵取り機構に加え、運転者に車道逸脱と車線逸脱とを認識させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明は、車両の舵取り機構に操舵制御トルクを加える操舵アクチュエーターと、車両の走行車線中心からの横ずれ方向と横ずれ量を検出する横ずれ検出手段と、車両の横ずれ方向の道路上の区分線の種類を識別する区分線識別手段と、操舵制御トルクを設定する操舵制御トルク設定手段とを備え、操舵制御トルク設定手段は、車両の走行車線中心からの横ずれ量が所定値以下のときは、車両の横ずれ方向と反対の方向に第１の操舵制御トルクを設定し、車両の走行車線中心からの横ずれ量が所定値を超えたときは、車両の横ずれ方向の道路上の区分線の種類に応じて、車両の横ずれ方向と反対の方向に第１の操舵制御トルクよりも大きな第２の操舵制御トルクか、または第１の操舵制御トルクよりも小さな第３の操舵制御トルクを設定する。
（２）請求項２の車線逸脱防止装置は、操舵制御トルク設定手段によって、車両の走行車線中心からの横ずれ量が所定値を超えたときに、車両の横ずれ方向の道路上の区分線が実線の場合は第２の操舵制御トルクを設定し、車両の横ずれ方向の道路上の区分線が波線の場合は第３の操舵制御トルクを設定するようにしたものである。
（３）請求項３の車線逸脱防止装置は、操舵制御トルク設定手段によって、車両の走行車線中心からの横ずれ量が大きいほど、第１〜第３の操舵制御トルクに大きな値を設定するようにしたものである。
【０００８】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、車両の走行車線中心からの横ずれ方向と横ずれ量を検出するとともに、車両の横ずれ方向の道路上の区分線の種類を識別し、車両の走行車線中心からの横ずれ量が所定値以下のときは、車両の横ずれ方向と反対の方向に第１の操舵制御トルクを設定し、車両の走行車線中心からの横ずれ量が所定値を超えたときは、車両の横ずれ方向の道路上の区分線の種類に応じて、車両の横ずれ方向と反対の方向に第１の操舵制御トルクよりも大きな第２の操舵制御トルクか、または第１の操舵制御トルクよりも小さな第３の操舵制御トルクを設定し、操舵アクチュエーターにより設定した操舵制御トルクを車両の舵取り機構に加えるようにしたので、運転者に車道逸脱と車線逸脱とを認識させることができる。
（２）請求項２の発明によれば、車両の走行車線中心からの横ずれ量が所定値を超えたときに、車両の横ずれ方向の道路上の区分線が実線の場合は第２の操舵制御トルクを設定し、車両の横ずれ方向の道路上の区分線が波線の場合は第３の操舵制御トルクを設定するようにしたので、破線を横切る車線変更時には、運転者のステアリング操作に対する無用な反抗トルク（＝操舵制御トルク）が弱くなって違和感を軽減でき、実線を横切る車道逸脱時には、車両を車線中央に戻そうとする操舵制御トルクが大きくなって車道からの逸脱を防止することができる。
（３）請求項３の発明によれば、車両の走行車線中心からの横ずれ量が大きいほど、第１〜第３の操舵制御トルクに大きな値を設定するようにしたので、横ずれ量が大きいほど車両を車線中心へ戻そうとする大きな操舵トルクが得られ、車線逸脱を確実に防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は一実施の形態の構成を示す図である。
ステアリングホイール１はステアリングシャフト２、ラック・ピニオン式などの舵取り機構３を介して車輪４に連結されている。ステアリングシャフト２には操舵モーター５とトルクセンサー６が連結されており、操舵モーター５は駆動回路７により駆動されてステアリングシャフト２に操舵制御トルクを加え、トルクセンサー６はステアリングシャフト２の操舵トルクを検出する。ステアリングシャフト２には、運転者のステアリング操作による操舵トルクＴoと、操舵モーター５による操舵制御トルクＴcとの合計操舵トルク（Ｔo＋Ｔc）が印加され、舵取り機構３が駆動される。
【００１１】
カメラ８は例えば車室内天井の前方中央に設置され、車両の前方を撮像する。画像処理回路９はカメラ８で撮像した車両前方の画像を一時記憶するとともに、画像を解析して白線などの道路区分線を検出し、自車との位置関係を演算する。
【００１２】
コントローラー１０はＣＰＵ１０ａとメモリ１０ｂなどの周辺部品から構成され、トルクセンサー６により検出した合計操舵トルク（Ｔo＋Ｔc）と、カメラ８および画像処理回路９により検出した道路区分線と自車との位置関係に基づいて、車線逸脱を防止するための操舵制御トルクＴcを決定し、駆動回路７および操舵モーター５によりステアリングシャフト２に印加して舵取り機構３を駆動する。コントローラー１０には、駆動回路７および画像処理回路９の他に、車両のヨーレートセンサー１１や横Ｇセンサー１２などが接続されている。
【００１３】
図２は、一実施の形態の車線逸脱制御プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
コントローラー１０のＣＰＵ１０ａは、車線逸脱防止装置の電源が投入されるとこの制御プログラムの実行を開始する。ステップ１において、カメラ８で撮像した車両前方画像を解析して自車が走行している車線を検出する。
【００１４】
車両前方の撮像画像の座標系ｘ−ｙに対して等間隔に複数の水平線を設定し、各水平線上の輝度変化が所定のパターンで変化する点を白線などの道路区分線の候補点として抽出する。そして、これらの道路区分線の候補点の画像座標系ｘ−ｙを道路平面に沿った車両の固定座標系Ｘ−Ｙに変換する。
【数１】
Ｘ＝−ｆ（Ｈ／ｙ），
Ｙ＝Ｈ（ｘ／ｙ）
ここで、ｆはカメラ８の焦点距離、Ｈはカメラ８の道路面からの高さである。
【００１５】
次に、車両固定座標系Ｘ−Ｙに変換した道路区分線の各候補点が道路の左右のどちら側の区分線であるかを識別し、道路幅Ｗの補正を行う。
【数２】
Ｙi←Ｙi＋ΔＹ，
ΔＹ＝−Ｗ／２（道路左側の区分線候補点に対して），
ΔＹ＝Ｗ／２（道路右側の区分線候補点に対して）
これらの補正した道路区分線の各候補点から、走行車線の中心線を最小二乗法を用いて一本の二次曲線、
【数３】
Ｙ＝ａＸ^２＋ｂＸ＋ｃ
で同定し、係数ａ、ｂ、ｃを求める。
【００１６】
次に、ステップ２で走行車線の中心線からの横ずれ方向と横ずれ量ΔＹを検出する。車両前方の所定距離Ｌに設定した注視点において、車両が走行している車線の中心線の横位置ＹLを求める。
【数４】
ＹL＝ａＬ^２＋ｂＬ＋ｃ
画像処理の間も自車は移動しているので、その間の自車の移動量ΔＹcを横Ｇセンサー１２の出力を積分して求める。そして、現在の自車の走行車線中心からの横ず量Ｙcを、自車の横移動量ΔＹcと注視点における走行車線中心線の位置ＹLとの差として求める。
【数５】
Ｙc＝ΔＹc−ＹL
この実施の形態では正の横ずれ量Ｙcを車線中心から右方向への横ずれ、負の横ずれ量Ｙcを車線中心から左方向への横ずれとする。
【００１７】
なお、車線の検出方法については、例えば特開平１０−０１１５８０号公報や特開平１１−１４７４８１号公報などにより公知であり、また、車線中心からの横ずれ量の検出方法については、例えば特開平１１−１４７４８１号公報などにより公知であるから、これらの検出方法の詳細な説明を省略する。
【００１８】
ステップ３において、車線変更か否かを判定する。この実施の形態では、走行車線中心からの横ずれ量Ｙcが所定値を越えたときに、運転者の意志か否かに拘わらず車線が変更されたと判定する。なお、運転者の意志により車線変更が行われるときは、運転者のステアリング操作による操舵トルクＴoが操舵モーター５の操舵制御トルクＴcに打ち勝ち、ステアリングシャフト２には車線を変更する方向に転舵するための合計操舵トルク（Ｔo＋Ｔc）が働くので、トルクセンサー６により検出された合計操舵トルク（Ｔo＋Ｔc）が所定値を越えたときに車線変更と判定してもよい。あるいは、横ずれ量Ｙcが所定値を越え、且つ合計操舵トルク（Ｔo＋Ｔc）が所定値を越えたときに車線変更と判定してもよい。車線変更と判定されたときはステップ５へ進み、そうでなければステップ４へ進む。
【００１９】
車線変更でないときは、ステップ４で操舵制御トルクＴcを”通常値”にして車線逸脱制御を行う。すなわち、図３の曲線▲１▼で示すように、車線中心からの横ずれ量Ｙcに応じた操舵制御トルクＴcを設定し、駆動回路７を制御して操舵モーター５からステアリングシャフト２に印加する。横ずれ量Ｙcが＋、つまり車線中心から右へ横ずれしている場合は、左側に転舵して車両を車線中心に戻すために、＋の操舵制御トルクＴc、つまり左操舵制御トルクＴcを発生させる。逆に、横ずれ量Ｙcが−、つまり車線中心から左へ横ずれしている場合は、右側に転舵して車両を車線中心に戻すために、−の操舵制御トルクＴc、つまり右操舵制御トルクＴcを発生させる。なお、運転者が容易に操舵制御トルクＴcに打ち勝ってステアリングホイール１を操作することができるように、操舵制御トルクＴcには制限Ｔcm、−Ｔcmを設ける。
【００２０】
このように、車両の車線中心からの横ずれ方向と横ずれ量Ｙcに応じて、車両を車線中心に戻すための操舵制御トルクＴcをステアリングシャフト２に印加するようにしたので、車両が車線から逸脱するのを確実に防止することができる。
【００２１】
ステップ３で車線変更と判定されたときは、ステップ５で車両が横切ろうとする道路区分線の種類を識別する。
【００２２】
具体的には、カメラ８で撮像する車両前方画面の左右下端部に所定の領域（以下、ウインドウと呼ぶ）を設定する。通常、車両が車線のほぼ中央を走行する限り、車両前方画面の左右下端部にはそれぞれ道路の左右の白線が撮像される。そこで、左右の各ウインドウにおいて、等間隔に複数の水平線を設定し、各水平線上の輝度変化が所定のパターンで変化する点（以下、エッジ点と呼ぶ）を抽出し、エッジ点の個数を計数する。このエッジ点計数処理を繰り返し、エッジ点の個数が周期的に変化する場合は、そのウインドウで捕捉している道路区分線は破線であると認識し、一方、エッジ点の個数がほとんど変化しない場合は、そのウインドウで捕捉している道路区分線は実線であると認識する。
【００２３】
なお、道路区分線の種類の識別方法については、例えば特開平０８−３２０９９７号公報により公知であり、詳細な説明を省略する。
【００２４】
ステップ６において、車両が横切ろうとする側の道路区分線が破線のときはステップ７へ進み、実線のときはステップ８へ進む。車両が横切ろうとする側に破線がある場合は、重要度の低い車線変更であると認識し、ステップ７で操舵制御トルクＴcを”弱トルク”とする。すなわち、図３に示すように、曲線▲１▼の通常の操舵制御トルクＴcよりも弱い、横ずれ方向と横ずれ量Ｙcに応じた曲線▲２▼で示す操舵制御トルクＴcを設定する。そして、駆動回路７を制御して操舵モーター５からステアリングシャフト２に設定操舵制御トルクＴcを印加し、舵取り機構３を駆動する。
【００２５】
一方、車両が横切ろうとする側に実線がある場合は、重要度の高い車道からの逸脱の可能性が高いとして、ステップ８で操舵制御トルクＴcを”強トルク”とする。すなわち、図３に示すように、曲線▲１▼の通常の操舵制御トルクＴcよりも強い、横ずれ方向と横ずれ量Ｙcに応じた曲線▲３▼で示す操舵制御トルクＴcを設定する。そして、駆動回路７を制御して操舵モーター５からステアリングシャフト２に設定操舵制御トルクＴcを印加し、舵取り機構３を駆動する。
【００２６】
なお、運転者が容易に操舵制御トルクＴcに打ち勝ってステアリングホイール１を操作することができるように、実線の場合でも破線の場合でも操舵制御トルクＴcが制限値Ｔcm、−Ｔcmを越えないようにする。
【００２７】
このように、車両の車線変更を検出し、そのときに車両が横切ろうとする側の道路区分線の種類を識別する。道路区分線が破線の場合は、車線に沿って走行している場合の操舵制御トルクよりも弱い操舵制御トルクＴcをステアリングシャフト２に印加し、道路区分線が実線の場合は、車線に沿って走行している場合の操舵制御トルクよりも強い操舵制御トルクＴcをステアリングシャフト２に印加するようにしたので、運転者に車道逸脱と車線逸脱とを認識させることができる。例えば破線を横切る車線変更時には、運転者のステアリング操作に対する無用な反抗トルク（＝操舵制御トルク）が弱くなって違和感を軽減でき、実線を横切る車道逸脱時には、車両を車線中央に戻そうとする操舵制御トルクが大きくなって車道からの逸脱を防止することができる。
【００２８】
以上の実施の形態の構成において、操舵モーター５および駆動回路７が操舵アクチュエーターを、カメラ８、画像処理回路９、コントローラー１０および横Ｇセンサー１２が横ずれ方向検出手段、横ずれ量検出手段および車線変更判定手段を、カメラ７、画像処理回路９およびコントローラー１０が区分線識別手段を、コントローラー１０が操舵制御トルク設定手段をそれぞれ構成する。
【００２９】
なお、上述した一実施の形態では、車線変更前は通常の操舵制御トルクを設定し、車線変更後、破線を横切っての車線変更時には通常の操舵制御トルクよりも弱い操舵制御トルクを設定し、実線を横切っての車道逸脱時には通常の操舵トルクよりも強い操舵トルクを設定するようにしたが、車線変更前と車線変更後の破線を横切る車線変更時とは同一の操作制御トルクを設定し、車線変更後の実線を横切る車道逸脱時にはそれよりも強い操舵制御トルクを設定するようにしてもよい。
【００３０】
また、上述した一実施の形態では車線中心からの横ずれ量に応じた操舵制御トルクを印加する例を示したが、車両が横切ろうとする道路区分線に応じた一定の操舵制御トルクを印加するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態の車線逸脱防止制御を示すフローチャートである。
【図３】車線中心からの横ずれ量に対する操舵制御トルクを示す図である。
【符号の説明】
１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３舵取り機構
４車輪
５操舵モーター
６トルクセンサー
７駆動回路
８カメラ
９画像処理回路
１０コントローラー
１０ａＣＰＵ
１０ｂメモリ
１１ヨーレートセンサー
１２横Ｇセンサー

Claims

車両の舵取り機構に操舵制御トルクを加える操舵アクチュエーターと、
車両の走行車線中心からの横ずれ方向と横ずれ量を検出する横ずれ検出手段と、
前記車両の横ずれ方向の道路上の区分線の種類を識別する区分線識別手段と、
前記操舵制御トルクを設定する操舵制御トルク設定手段とを備え、
前記操舵制御トルク設定手段は、前記車両の走行車線中心からの横ずれ量が所定値以下のときは、前記車両の横ずれ方向と反対の方向に第１の操舵制御トルクを設定し、前記車両の走行車線中心からの横ずれ量が前記所定値を超えたときは、前記車両の横ずれ方向の道路上の区分線の種類に応じて、前記車両の横ずれ方向と反対の方向に前記第１の操舵制御トルクよりも大きな第２の操舵制御トルクか、または前記第１の操舵制御トルクよりも小さな第３の操舵制御トルクを設定することを特徴とする車線逸脱防止装置。
請求項１に記載の車線逸脱防止装置において、
前記操舵制御トルク設定手段は、前記車両の走行車線中心からの横ずれ量が前記所定値を超えたときに、前記車両の横ずれ方向の道路上の区分線が実線の場合は前記第２の操舵制御トルクを設定し、前記車両の横ずれ方向の道路上の区分線が波線の場合は前記第３の操舵制御トルクを設定することを特徴とする車線逸脱防止装置。
請求項１または請求項２に記載の車線逸脱防止装置において、
前記操舵制御トルク設定手段は、前記車両の走行車線中心からの横ずれ量が大きいほど、前記第１〜第３の操舵制御トルクに大きな値を設定することを特徴とする斜線逸脱防止装置。