JP4176430B2 - 車外監視装置、及び、この車外監視装置を備えた走行制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステレオカメラ、単眼カメラ、ミリ波レーダ等で自車両前方の走行環境を認識し、正確な先行車の離脱判定を行って制御に供する車外監視装置、及び、この車外監視装置を備えた走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車載したカメラ等により前方の走行環境を検出し、この走行環境データから自車進行路を推定し、この推定した自車進行路を基に先行車を検出して、この先行車に対する追従走行制御や、先行車との車間距離を一定以上に保つ走行制御装置が実用化されている。
【０００３】
こうした従来の走行制御装置としては、先行車のうち、ヨーレート等の自車の走行状態に基づいて推定される自車進行路上で最も近くに存在するものを先行車としてその動きを捕捉し、該先行車が自車進行路から逸脱したときはその捕捉を解除するように構成した車両の障害物検知装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−９１５９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような先行車を基に制御する技術においては、制御対象とする先行車の認識が重要であるが、この先行車は、他の立体物を避けるように運転したり、車線変更を行ったりして、先行車の入れ替わりも多い。そして、先行車が正確に捕捉できない場合、走行制御がドライバにとって不自然なものとなり、走行制御がドライバにとって却って利便性を欠く制御となってしまう虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定し、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行い、自然な感覚でドライバの意図した走行制御が安定して実行できる利便性の高い車外監視装置、及び、この車外監視装置を備えた走行制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明による車外監視装置は、自車両前方の少なくとも立体物情報を検出する前方情報検出手段と、上記立体物情報から先行車を認識する先行車認識手段と、自車進行路を推定する自車進行路推定手段と、上記先行車と上記自車進行路の位置に応じて上記先行車と上記自車両との相対的な離脱度合いを判定する離脱度合い判定手段とを有し、上記離脱度合い判定手段は、上記自車両の前方に前後方向の座標軸と上記自車進行路を中心とした左右方向の座標軸とを予め設定し、上記前後方向の座標軸と上記左右方向の座標軸とで形成される自車両前方の領域をそれぞれ固有の数値が割り当てられたを複数の所定領域に区分けし、上記複数の所定領域の何れか１つの所定領域に上記先行車が存在する場合、上記先行車の存在する所定領域に対応した上記固有の数値を累計し、上記固有の数値の累計値が所定の設定閾値を超えた場合に、上記先行車が上記自車両に対して離脱の可能性があると判定することを特徴としている。
【０００９】
更に、請求項２記載の本発明による車外監視装置は、請求項１記載の車外監視装置において、上記離脱度合い判定手段は、上記前方情報検出手段から上記先行車以外の立体物が検出された場合、上記所定の累計値を増加方向に補正することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３記載の本発明による車外監視装置は、請求項１又は請求項２記載の車外監視装置において、上記離脱度合い判定手段は、上記先行車が上記前後方向において予め設定された座標以上の位置に存在する場合には、上記数値の累計値をクリアにすることを特徴としている。
【００１１】
更に、請求項４記載の本発明による車外監視装置は、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車外監視装置において、上記複数の所定領域は、上記自車進行路を中心に左右方向の所定の幅を有する第１領域と、上記第１領域より外側に設定される第２領域と、上記第２領域よりさらに外側に設定される第３領域とをそれぞれ有し、上記第１領域では上記数値は０に設定され、上記第２領域では上記数値は負に設定され、上記第３領域では上記数値は正に設定されることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５記載の本発明による走行制御装置は、上記請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の車外監視装置を備え、該車外監視装置での上記先行車の離脱可能性の情報を上記先行車情報の一つとして用い走行制御することを特徴としている。
【００１５】
すなわち、上記請求項１記載の車外監視装置は、前方情報検出手段で自車両前方の少なくとも立体物情報を検出し、先行車認識手段で立体物情報から先行車を認識し、自車進行路推定手段で自車進行路を推定する。そして、離脱度合い判定手段で先行車と自車進行路の位置に応じて先行車と自車両との相対的な離脱度合いを判定する。この際、離脱度合い判定手段は、自車両の前方に前後方向の座標軸と自車進行路を中心とした左右方向の座標軸とを予め設定し、前後方向の座標軸と左右方向の座標軸とで形成される自車両前方の領域をそれぞれ固有の数値が割り当てられた複数の所定領域に区分けし、上記複数の所定領域の何れか１つの所定領域に上記先行車が存在する場合、上記先行車の存在する所定領域に対応した上記固有の数値を累計し、上記固有の数値の累計値が所定の設定閾値を超えた場合に、上記先行車が上記自車両に対して離脱の可能性があると判定する。こうして制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定することにより、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行うことができる。
【００１７】
更に、請求項１記載の車外監視装置においては、請求項２記載のように、上記離脱度合い判定手段は、上記前方情報検出手段から上記先行車以外の立体物が検出された場合、上記所定の累計値を増加方向に補正する。
【００１８】
また、請求項１又は請求項２記載の車外監視装置においては、請求項３記載のように、上記離脱度合い判定手段は、上記先行車が上記前後方向において予め設定された座標以上の位置に存在する場合には、上記数値の累計値をクリアにする。
【００１９】
更に、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車外監視装置においては、請求項４記載のように、上記複数の所定領域は、上記自車進行路を中心に左右方向の所定の幅を有する第１領域と、上記第１領域より外側に設定される第２領域と、上記第２領域よりさらに外側に設定される第３領域とをそれぞれ有し、上記第１領域では上記数値は０に設定され、上記第２領域では上記数値は負に設定され、上記第３領域では上記数値は正に設定される。
【００２２】
そして、走行制御装置は、請求項５記載のように、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の車外監視装置を備え、該車外監視装置での先行車の離脱可能性の情報を先行車情報の一つとして用い走行制御するようにすれば、制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定し、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行うことができ、自然な感覚でドライバの意図した走行制御が安定して実行できる利便性の高い走行制御装置となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図６は本発明の実施の一形態を示し、図１は車外監視装置を有する走行制御装置の概略構成図、図２は車外監視プログラムのフローチャート、図３は自車進行路推定ルーチンのフローチャート、図４は自車進行路Ｃを用いた離脱可能性の判定処理ルーチンのフローチャート、図５は新たな自車進行路を算出する際の説明図、図６は自車前方の各領域と判定用カウンタの関係を示す説明図である。
【００２４】
図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）で、この車両１には、走行制御装置の一例としての車間距離自動維持運転システム（ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）システム）２が搭載されている。このＡＣＣシステム２は、主として、走行制御ユニット３、ステレオカメラ４、車外監視装置５とで構成され、定速走行制御状態のときは運転者が設定した車速を保持した状態で走行し、追従走行制御状態のときは目標車速を先行車の車速に設定し、自車両前方の立体物の位置情報に応じ、先行車に対して一定車間距離を保持した状態で走行する。
【００２５】
ステレオカメラ４は、前方情報検出手段を構成するもので、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラで構成され、これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、車外監視装置５に入力する。
【００２６】
また、自車両１には、車速を検出する車速センサ６が設けられており、この車速は走行制御ユニット３と車外監視装置５とに入力される。更に、自車両１には、ハンドル角を検出するハンドル角センサ７、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ８が設けられており、これらハンドル角の信号とヨーレートの信号は車外監視装置５に入力される。また、ターンシグナルスイッチ９からの信号も車外監視装置５に入力されるようになっており、ドライバの旋回、車線変更意志が検出される。
【００２７】
車外監視装置５は、ステレオカメラ４からの画像、車速、ハンドル角、ヨーレート、及びターンシグナルの各信号が入力され、ステレオカメラ４からの画像に基づき自車両１前方の立体物データと側壁データと白線データの前方情報を検出し、これら前方情報や自車両１の運転状態から、後述のフローチャートに従って、自車両１の進行路（自車進行路）を各種推定し、これら各自車進行路から最終的な自車進行路を推定する。そして、この最終的な自車進行路を基に立体物に応じて走行領域Ａを設定し、また、走行領域Ａと走行路情報の少なくともどちらかを基に立体物に応じて走行領域Ｂを設定し、走行領域Ａと走行領域Ｂに対する立体物の存在状態に応じて、立体物が先行車と準先行車とその他の何れかかを判定して自車両１前方の先行車を抽出し、この結果を走行制御ユニット３に出力する。
【００２８】
ここで、上述の自車進行路を推定する際の処理を簡単に説明すると、白線や側壁から得られる自車進行路Ａ（すなわち、第１の自車進行路）と、自車両１のヨーレートに基づく自車進行路Ｂ（すなわち、第２の自車進行路）とから新たな自車進行路Ｃを算出する。そして、後述の図４に示すフローチャートに従って先行車と自車両１との相対的な離脱の可能性を判定して、自車進行路Ｃと先行車及び先行車近傍の立体物との関係から先行車離脱の可能性が無く、自車ターンシグナルスイッチがＯＦＦで、ハンドル角の絶対値が設定値未満の場合は自車進行路Ｃと先行車軌跡とから新たな自車進行路Ｅを算出し、自車進行路Ｅと前回の自車進行路から今回の自車進行路を算出する。一方、上述の条件が満足できない場合は、自車進行路Ｃと前回の自車進行路から今回の自車進行路を算出する。すなわち、車外監視装置５は、前方情報検出手段、先行車認識手段、自車進行路推定手段、離脱度合い判定手段の機能を含んで構成されている。
【００２９】
車外監視装置５における、ステレオカメラ４からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ４のＣＣＤカメラで撮像した自車両の進入方向の環境の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成する。そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。こうして抽出された白線データ、側壁データ、立体物データは、それぞれのデータ毎に異なったナンバーが割り当てられる。また、更に立体物データに関しては、自車両１からの距離の相対的な変化量と自車両１の車速の関係から、自車両１に向かって移動する逆方向移動物と、停止している停止物と、自車両と略同方向に移動する順方向移動物の３種類に分類されて出力される。
【００３０】
走行制御ユニット３は、運転者の操作入力によって設定される走行速度を維持するよう定速走行制御を行なう定速走行制御の機能、及び自車両と先行車の車間距離を一定に保持した状態で走行する追従走行制御の機能を実現するもので、ステアリングコラムの側部等に設けられた定速走行操作レバーに連結される複数のスイッチ類で構成された定速走行スイッチ１０、車外監視装置５、車速センサ６等が接続されている。
【００３１】
定速走行スイッチ１０は、定速走行時の目標車速を設定する車速セットスイッチ、主に目標車速を下降側へ変更設定するコーストスイッチ、主に目標車速を上昇側へ変更設定するリジュームスイッチ等で構成されている。更に、この定速走行操作レバーの近傍には、走行制御のＯＮ／ＯＦＦを行うメインスイッチ（図示せず）が配設されている。
【００３２】
運転者が図示しないメインスイッチをＯＮし、定速走行操作レバーにより、希望する速度をセットすると、定速走行スイッチ１０からの信号が走行制御ユニット３に入力され、車速センサ６で検出した車速が、運転者のセットした設定車速に収束するように、スロットルアクチュエータ１１を駆動させてスロットル弁１２の開度をフィードバック制御し、自車両を自動的に定速状態で走行させる。
【００３３】
又、走行制御ユニット３は、定速走行制御を行っている際に、車外監視装置５にて先行車を認識し、先行車の速度が自車両の設定した目標速度以下の場合には、先行車に対して一定の車間距離を保持した状態で走行する追従走行制御へ自動的に切換えられる。
【００３４】
車両の走行制御が追従走行制御へ移行すると、車外監視装置５で求めた自車両１と先行車との車間距離及び先行車速と、車速センサ６で検出した自車速とに基づき適切な車間距離の目標値を設定する。そして、車間距離が目標値になるように、スロットルアクチュエータ１１へ駆動信号を出力して、スロットル弁１２の開度をフィードバック制御し、先行車に対して一定車間距離を保持した状態で追従走行させる。
【００３５】
次に、車外監視装置５における車外監視プログラムを図２に示すフローチャートで説明する。尚、本実施の形態においては、実空間の３次元の座標系を、自車両１固定の座標系とし、自車両１の左右（幅）方向をＸ座標、自車両１の上下方向をＹ座標、自車両１の前後方向をＺ座標で示す。そして、ステレオカメラ４を成す２台のＣＣＤカメラの中央の真下の道路面を原点として、自車両１の右側をＸ軸の＋側、自車両１の上方をＹ軸の＋側、自車両１の前方をＺ軸の＋側として設定する。
【００３６】
図２に示すルーチンは所定時間（例えば５０msec）毎に起動され、先ず、ステップ（以下「Ｓ」と略称）１０１で、ステレオカメラ４で撮影した画像を基に、立体物データと、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データと、白線データを認識する。尚、立体物データに関しては、上述の如く逆方向移動物、停止物、順方向移動物の３種類に分類されて認識される。
【００３７】
次いで、Ｓ１０２に進み、自車進行路の推定を、後述の図３に示すフローチャートに従って、実行する。まず、Ｓ２０１では、現在得られている自車進行路Ｘpr(n)[i]を前回の自車進行路Ｘpr(n-1)[i]として保管する。ここで、［ｉ］は、自車両１から前方に延出する自車進行路に記されるノード番号（区分番号）を示し、本実施の形態では、自車進行路は、前方に２４区分の長さを持ち、各区分間を直線で結んだ形状をとる。従って、区分ｉのＺ座標は、本実施の形態では、例えば、以下のように設定される。
区分ｉのＺ座標＝１０．２４ｍ＋ｉ・４．０９６ｍ（ここで、ｉ＝０〜２３）
【００３８】
次いで、Ｓ２０２に進むと、第１の自車進行路としての自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）を以下の「ａ」、或いは、「ｂ」により算出する。
ａ．白線に基づく自車進行路推定…左右両方、若しくは、左右どちらか片側の白線データが得られており、これら白線データから自車両１が走行している車線の形状が推定できる場合、自車進行路は、自車両１の幅や、自車両１の現在の車線内の位置を考慮して、白線と並行して形成される。
【００３９】
ｂ．ガードレール、縁石等の側壁データに基づく自車進行路推定…左右両方、若しくは、左右どちらか片側の側壁データが得られており、これら側壁データから自車両１が走行している車線の形状が推定できる場合、自車進行路は、自車両１の幅や、自車両１の現在の車線内の位置を考慮して、側壁と並行して形成される。
【００４０】
尚、上述の「ａ」、「ｂ」の何れによっても自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）が設定できない場合は、以下の「ｃ」、或いは、「ｄ」により算出する。
ｃ．先行車軌跡に基づく自車進行路推定…立体物データの中から抽出した先行車の過去の走行軌跡を基に、自車進行路を算出する。
【００４１】
ｄ．自車両１の走行軌跡に基づく自車走行路推定…自車両１の運転状態（例えば、ヨーレートγ、車速Ｖ、ハンドル角θH）を基に自車進行路を算出する。
【００４２】
次いで、Ｓ２０３に進み、以下の手順に従って、ヨーレートγを基に第２の自車進行路としての自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）を算出する。
Ｘprb[i]＝γ・ｚ２・１０００（mm）
ここで、ｚ＝４０９６・ｉ＋１０２４０（mm）
【００４３】
こうして得られた自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）は、ハンドル角θHの状態で判定する、ステアリング状態、すなわち、直進走行中か、カーブ走行中か、カーブから直線へ移行中かの各状態で補正される。この補正係数をαとし、
Ｘprb[i]＝Ｘprb[i]・α
すなわち、補正係数αは、０〜１．０（≠０）までの値をとり、直線走行中、若しくは、カーブから直線へ移行したときは小さくして進行路の曲率を小さくし、カーブ走行中のときはα＝１．０としてヨーレートγによる曲率をそのまま用いる。
【００４４】
そして、Ｓ２０４に進むと、自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）と自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）に基づき以下のようにして自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を算出する（図５（ａ））。
Ｘprc[i]＝（Ｘpra[i]・λ＋Ｘprb[i]・μ）／（λ＋μ）
ここで、λとμは、道路幅等の環境認識結果によって変化し、環境認識が良好のときは、自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）を用いる比率を大きくする。
【００４５】
このように、自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）と自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）に基づき以下のようにして自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を算出するようにすれば、例えば、図５（ｂ）に示すように、白線や側壁の誤認識によって自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）の精度が悪化する場合があるが、自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）を用いることで、自車進行路の認識の精度低下を防止することが可能となる。
【００４６】
次いで、Ｓ２０５に進み、先行車が検出されているか否か判定し、先行車が検出されているのであれば、Ｓ２０６に進んで、先行車のＺ座標の区分ｋｐｏを、以下のように設定する。
【００４７】
ｋｐｏ＝（先行車Ｚ座標−１０．２４）／４．０９６
【００４８】
次いで、Ｓ２０７に進み、Ｓ２０４で算出した自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を用いた離脱可能性の判定処理を、図４に示すフローチャートに従って実行する。
【００４９】
この図４に示す、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を用いた離脱可能性の判定処理ルーチンでは、まず、Ｓ３０１で先行車有りか否か判定し、先行車が無ければＳ３０２に進み、離脱度合いを数値化して表す判定用カウンタｔｉｍｅをクリア（ｔｉｍｅ＝０）し、Ｓ３０３に進んで、先行車無し（本実施の形態では先行車離脱の可能性有りと同じ符号）として判定しルーチンを抜ける。
【００５０】
一方、Ｓ３０１で先行車有りと判定した場合は、Ｓ３０４に進み、先行車Ｘ座標ｋｐｘと先行車Ｚ座標における自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）のＸ座標ｘｐｘとの差ｃａｌの絶対値を演算する。すなわち、ｃａｌ＝｜ｋｐｘ−ｘｐｘ｜。
【００５１】
以下、Ｓ３０５〜Ｓ３１１までの処理は、図６を参照しながら説明する。
まず、Ｓ３０５では、先行車のＺ座標の区分ｋｐｏが１７以上（ｋｐｏ≧１７）、すなわち、約８０ｍ以上前方か否か判定し、ｋｐｏ≧１７であればＳ３０６に進み、判定用カウンタｔｉｍｅをクリア（ｔｉｍｅ＝０）し、Ｓ３０７に進んで、先行車離脱の可能性無しと判定してルーチンを抜ける。ここで、先行車離脱の可能性無しと判定するのは、遠方での離脱判定は、精度的に誤差が多くなるため正確な離脱判定ができないことを考慮してのものである。
【００５２】
また、Ｓ３０５の判定で、先行車のＺ座標の区分ｋｐｏが１７未満（ｋｐｏ＜１７）、すなわち、約８０ｍ未満と判定した場合はＳ３０８に進み、先行車位置による判定用カウンタｔｉｍｅの操作を行う（すなわち、離脱度合い判定手段としての機能）。この判定用カウンタｔｉｍｅの操作は、例えば、以下のように実行する。
・ｃａｌ≦５００mm（図６中の領域Ｉ：自車進行路近傍の領域）の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝０
・ｃａｌ＞５００mmの場合
ｋｐｏが１０以上（ｋｐｏ≧１０）、すなわち、約５０ｍ以上前方（且つ約８０ｍ未満）の遠距離区間の場合
２０００≦ｃａｌ≦３０００mm（図６中の領域ＩＩ）の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ＋５
それ以外の場合（特に領域ＩＩの外側では先行車のカーブ走行を考慮）
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ−５
ｋｐｏが５以上（ｋｐｏ≧５）、すなわち、約３０ｍ以上前方（且つ約５０ｍ未満）の中距離区間の場合
１５００≦ｃａｌ≦２５００mm（図６中の領域ＩＩＩ）の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ＋１０
それ以外の場合（特に領域ＩＩＩの外側では先行車のカーブ走行を考慮）
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ−１０
ｋｐｏが５未満（ｋｐｏ＜５）、すなわち、約３０ｍ未満までの近距離区間の場合
１０００≦ｃａｌ（図６中の領域ＩＶ）の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ＋３０
それ以外の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ−１０
【００５３】
次いで、Ｓ３０９に進み、先行車以外の立体物による判定用カウンタｔｉｍｅの操作を実行する（すなわち、離脱度合い判定手段としての機能）。これは、例えば、先行車以外の、順方向に移動する立体物が、ｋｐｏ±１の走行領域内に進入している場合、Ｓ３０８のカウンタ操作に加え、更に判定用カウンタｔｉｍｅを、判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ＋１０とする。
【００５４】
そして、Ｓ３１０に進み、ｔｉｍｅが閾値（例えば、１００）以上か否か判定し、１００に満たないのであればＳ３０７に進んで、先行車離脱の可能性無しと判定してルーチンを抜ける。また、Ｓ３１０の判定でｔｉｍｅ≧１００であればＳ３１１に進み、先行車離脱の可能性有りと判定し、ルーチンを抜ける。このように、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と先行車の存在する位置で正確に先行車の離脱判定を行うようになっているので、例え、白線がみえないようなときであっても先行車の離脱判定が正確に行うことができる。また、正確な先行車の離脱判定が行えるので、ＡＣＣシステム２により必要以上に先行車に追従走行することも防止できるようになっている。
【００５５】
そして、この離脱判定処理を採用することにより、先行車位置、自車進行路、先行車近傍の立体物からの情報を得て制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定することができるので、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行い、自然な感覚でドライバの意図した走行制御が利便性良く安定して実行できる。
【００５６】
こうして、Ｓ２０７で自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を用いた離脱可能性の判定処理を実行した後は、Ｓ２０８に進み、Ｓ２０７の判定の結果、離脱可能性有りか否か判定する。
【００５７】
この判定の結果、離脱可能性が無いと判定した場合は、Ｓ２０９に進み、自車ターンシグナルスイッチ９がＯＮか否か判定し、自車ターンシグナルスイッチ９がＯＦＦの場合はＳ２１０に進み、ハンドル角の絶対値が設定値以上か否か判定する。そして、ハンドル角の絶対値が設定値（例えば、９０度）より小さければ、Ｓ２１１に進み、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と先行車軌跡（自車進行路Ｄ（Ｘprd[i]、ｉ＝０〜２３）：尚、後述の如く本実施の形態では、自車進行路Ｄは、先行車のＺ座標の区分ｋｐｏにおけるＸ座標ｘｐｏのみ用いるものとする）に基づき新たな自車進行路として自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）を、例えば以下のように算出する。
Ｘpre[i]＝Ｘprc[i]
…但し、ｉ＝０〜（ｋｐｏ−２），（ｋｐｏ＋１）〜２３
Ｘpre[i]＝（Ｘprc[i]＋ｘｐｏ・κ）／（１．０＋κ）
…但し、ｉ＝ｋｐｏ−１，ｋｐｏ
ここで、κは環境認識によって変化し、環境認識が不良のときは、先行車位置による修正率を大きくする。すなわち、このＳ２１１においては、図５（ｃ）に示すように、先行車が車線変更をした場合等を考慮して、先行車近傍のみを先行車に対して修正し、ＡＣＣシステム２が精度良く作動するようにする。
【００５８】
そして、Ｓ２１２に進み、今回新たに算出した自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）とＳ２０１で保管した前回の自車進行路（Ｘpr(n-1)[i]、ｉ＝０〜２３）とから今回の自車進行路（Ｘpr(n)[i]、ｉ＝０〜２３）を、例えば、以下のように算出する。
Ｘpr(n)[i]＝Ｘpr(n-1)[i]・ψ−Ｘpre[i]・（１．０−ψ）
ここで、ψは自車走行状況によって設定され、例えば、カーブから直進へ移行する時は今回新たに算出した自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）、そうでないときは前回の自車進行路（Ｘpr(n-1)[i]、ｉ＝０〜２３）を用いる比率を大きくすることで、走行状況に応じた応答性の向上を図るようにしている。
【００５９】
一方、Ｓ２０５の判定で先行車無し、或いは、Ｓ２０８の判定で離脱可能性有り、或いは、Ｓ２０９の判定で自車ターンシグナルスイッチ９がＯＮ、或いは、Ｓ２１０でハンドル角の絶対値が設定値以上の何れかの判定が行われた場合は、Ｓ２１３へと進む。
【００６０】
そして、このＳ２１３では、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を今回新たに算出した自車進行路として、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）とＳ２０１で保管した前回の自車進行路（Ｘpr(n-1)[i]、ｉ＝０〜２３）とから今回の自車進行路（Ｘpr(n)[i]、ｉ＝０〜２３）を、例えば、以下のように算出する。
Ｘpr(n)[i]＝Ｘpr(n-1)[i]・ψ−Ｘprc[i]・（１．０−ψ）
以上のように、自車進行路を推定した後は、Ｓ１０３へと進み、先行車を抽出して、プログラムを抜ける。
【００６１】
ここで、Ｓ１０３の先行車の抽出は、例えば、以下のようにして行う。まず、自車進行路を基に立体物に応じて走行領域Ａを設定し、また、走行領域Ａと走行路情報（白線や側壁等から推定される道路形状）の少なくともどちらかを基に立体物に応じて走行領域Ｂを設定する。そして、検出した立体物が、走行領域Ａ内に存在し、且つ、走行領域Ａと走行領域Ｂのどちらかに存在する時間が設定時間以上で、且つ、順方向移動物で、且つ、自車両１に最も近い物体を先行車として抽出する。
【００６２】
このように、本実施の形態によれば、白線や側壁から得られる自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）と、自車両１のヨーレートに基づいて設定した自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）と、先行車軌跡に基づく自車進行路Ｄ（Ｘprd[i]、ｉ＝０〜２３）を基に最終的な自車進行路を演算するので、自車進行路の推定を精度良く安定して確実に行うことができ、この自車進行路を用いた走行制御も精度良く安定して確実に実行することが可能となる。
【００６３】
また、自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）と自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）とから自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を算出し、この自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と先行車軌跡に基づく自車進行路Ｄ（Ｘprd[i]、ｉ＝０〜２３）を用いて新たな自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）を算出する際は、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を用いた正確な離脱可能性の判定処理を実行し、この判定結果に応じて自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）との合成を行うので、先行車の動向により不要な演算がなされることが有効に防止され、正確な自車進行路の算出を行うことができる。
【００６４】
また、ターンシグナルスイッチ９のＯＮ−ＯＦＦやハンドル角の値も最終的な自車進行路を算出する際の条件に組み込むことにより、ドライバの意志が的確に反映され、最終的な自車進行路が正確に且つ自然な形状で得ることが可能である。
【００６５】
更に、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と先行車軌跡に基づく自車進行路Ｄ（Ｘprd[i]、ｉ＝０〜２３）を用いて新たな自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）を算出する際は、自車進行路に対して先行車のみならず、先行車近傍の先行車以外の立体物の挙動に応じても離脱の可能性が判定されるため、精度の良い離脱判定結果を得ることができる。
【００６６】
尚、本実施の形態では、ステレオカメラ４からの画像情報を基に、自車両前方の立体物情報と走行路情報を得るようにしているが、単眼カメラとミリ波レーダ或いはレーザレーダまた或いは赤外線レーダ装置とを組み合わせたシステム等の他のシステムから自車両前方の立体物情報と走行路情報を得るようにしても本発明は適用できることは云うまでもない。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定することができるので、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行い、自然な感覚でドライバの意図した走行制御が利便性良く安定して実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車外監視装置を有する走行制御装置の概略構成図
【図２】車外監視プログラムのフローチャート
【図３】自車進行路推定ルーチンのフローチャート
【図４】自車進行路Ｃを用いた離脱可能性の判定処理ルーチンのフローチャート
【図５】新たな自車進行路を算出する際の説明図
【図６】自車前方の各領域と判定用カウンタの関係を示す説明図
【符号の説明】
１ 自車両
２ ＡＣＣシステム（走行制御装置）
３ 走行制御ユニット
４ ステレオカメラ（前方情報検出手段）
５ 車外監視装置（前方情報検出手段、先行車認識手段、自車進行路推定手段、離脱度合い判定手段）
６ 車速センサ
７ ハンドル角センサ
８ ヨーレートセンサ
９ ターンシグナルスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステレオカメラ、単眼カメラ、ミリ波レーダ等で自車両前方の走行環境を認識し、正確な先行車の離脱判定を行って制御に供する車外監視装置、及び、この車外監視装置を備えた走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車載したカメラ等により前方の走行環境を検出し、この走行環境データから自車進行路を推定し、この推定した自車進行路を基に先行車を検出して、この先行車に対する追従走行制御や、先行車との車間距離を一定以上に保つ走行制御装置が実用化されている。
【０００３】
こうした従来の走行制御装置としては、先行車のうち、ヨーレート等の自車の走行状態に基づいて推定される自車進行路上で最も近くに存在するものを先行車としてその動きを捕捉し、該先行車が自車進行路から逸脱したときはその捕捉を解除するように構成した車両の障害物検知装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−９１５９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような先行車を基に制御する技術においては、制御対象とする先行車の認識が重要であるが、この先行車は、他の立体物を避けるように運転したり、車線変更を行ったりして、先行車の入れ替わりも多い。そして、先行車が正確に捕捉できない場合、走行制御がドライバにとって不自然なものとなり、走行制御がドライバにとって却って利便性を欠く制御となってしまう虞がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定し、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行い、自然な感覚でドライバの意図した走行制御が安定して実行できる利便性の高い車外監視装置、及び、この車外監視装置を備えた走行制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の本発明による車外監視装置は、自車両前方の少なくとも立体物情報を検出する前方情報検出手段と、上記立体物情報から先行車を認識する先行車認識手段と、自車進行路を推定する自車進行路推定手段と、上記先行車と上記自車進行路の位置に応じて上記先行車と上記自車両との相対的な離脱度合いを判定する離脱度合い判定手段とを有し、上記離脱度合い判定手段は、上記自車両の前方に前後方向の座標軸と上記自車進行路を中心とした左右方向の座標軸とを予め設定し、上記前後方向の座標軸と上記左右方向の座標軸とで形成される自車両前方の領域をそれぞれ固有の数値が割り当てられたを複数の所定領域に区分けし、上記複数の所定領域の何れか１つの所定領域に上記先行車が存在する場合、上記先行車の存在する所定領域に対応した上記固有の数値を累計し、上記固有の数値の累計値が所定の設定閾値を超えた場合に、上記先行車が上記自車両に対して離脱の可能性があると判定することを特徴としている。
【０００９】
更に、請求項２記載の本発明による車外監視装置は、請求項１記載の車外監視装置において、上記離脱度合い判定手段は、上記前方情報検出手段から上記先行車以外の立体物が検出された場合、上記所定の累計値を増加方向に補正することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３記載の本発明による車外監視装置は、請求項１又は請求項２記載の車外監視装置において、上記離脱度合い判定手段は、上記先行車が上記前後方向において予め設定された座標以上の位置に存在する場合には、上記数値の累計値をクリアにすることを特徴としている。
【００１１】
更に、請求項４記載の本発明による車外監視装置は、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車外監視装置において、上記複数の所定領域は、上記自車進行路を中心に左右方向の所定の幅を有する第１領域と、上記第１領域より外側に設定される第２領域と、上記第２領域よりさらに外側に設定される第３領域とをそれぞれ有し、上記第１領域では上記数値は０に設定され、上記第２領域では上記数値は負に設定され、上記第３領域では上記数値は正に設定されることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５記載の本発明による走行制御装置は、上記請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の車外監視装置を備え、該車外監視装置での上記先行車の離脱可能性の情報を上記先行車情報の一つとして用い走行制御することを特徴としている。
【００１５】
すなわち、上記請求項１記載の車外監視装置は、前方情報検出手段で自車両前方の少なくとも立体物情報を検出し、先行車認識手段で立体物情報から先行車を認識し、自車進行路推定手段で自車進行路を推定する。そして、離脱度合い判定手段で先行車と自車進行路の位置に応じて先行車と自車両との相対的な離脱度合いを判定する。この際、離脱度合い判定手段は、自車両の前方に前後方向の座標軸と自車進行路を中心とした左右方向の座標軸とを予め設定し、前後方向の座標軸と左右方向の座標軸とで形成される自車両前方の領域をそれぞれ固有の数値が割り当てられた複数の所定領域に区分けし、上記複数の所定領域の何れか１つの所定領域に上記先行車が存在する場合、上記先行車の存在する所定領域に対応した上記固有の数値を累計し、上記固有の数値の累計値が所定の設定閾値を超えた場合に、上記先行車が上記自車両に対して離脱の可能性があると判定する。こうして制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定することにより、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行うことができる。
【００１７】
更に、請求項１記載の車外監視装置においては、請求項２記載のように、上記離脱度合い判定手段は、上記前方情報検出手段から上記先行車以外の立体物が検出された場合、上記所定の累計値を増加方向に補正する。
【００１８】
また、請求項１又は請求項２記載の車外監視装置においては、請求項３記載のように、上記離脱度合い判定手段は、上記先行車が上記前後方向において予め設定された座標以上の位置に存在する場合には、上記数値の累計値をクリアにする。
【００１９】
更に、請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車外監視装置においては、請求項４記載のように、上記複数の所定領域は、上記自車進行路を中心に左右方向の所定の幅を有する第１領域と、上記第１領域より外側に設定される第２領域と、上記第２領域よりさらに外側に設定される第３領域とをそれぞれ有し、上記第１領域では上記数値は０に設定され、上記第２領域では上記数値は負に設定され、上記第３領域では上記数値は正に設定される。
【００２２】
そして、走行制御装置は、請求項５記載のように、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の車外監視装置を備え、該車外監視装置での先行車の離脱可能性の情報を先行車情報の一つとして用い走行制御するようにすれば、制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定し、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行うことができ、自然な感覚でドライバの意図した走行制御が安定して実行できる利便性の高い走行制御装置となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図６は本発明の実施の一形態を示し、図１は車外監視装置を有する走行制御装置の概略構成図、図２は車外監視プログラムのフローチャート、図３は自車進行路推定ルーチンのフローチャート、図４は自車進行路Ｃを用いた離脱可能性の判定処理ルーチンのフローチャート、図５は新たな自車進行路を算出する際の説明図、図６は自車前方の各領域と判定用カウンタの関係を示す説明図である。
【００２４】
図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）で、この車両１には、走行制御装置の一例としての車間距離自動維持運転システム（ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）システム）２が搭載されている。このＡＣＣシステム２は、主として、走行制御ユニット３、ステレオカメラ４、車外監視装置５とで構成され、定速走行制御状態のときは運転者が設定した車速を保持した状態で走行し、追従走行制御状態のときは目標車速を先行車の車速に設定し、自車両前方の立体物の位置情報に応じ、先行車に対して一定車間距離を保持した状態で走行する。
【００２５】
ステレオカメラ４は、前方情報検出手段を構成するもので、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラで構成され、これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、車外監視装置５に入力する。
【００２６】
また、自車両１には、車速を検出する車速センサ６が設けられており、この車速は走行制御ユニット３と車外監視装置５とに入力される。更に、自車両１には、ハンドル角を検出するハンドル角センサ７、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ８が設けられており、これらハンドル角の信号とヨーレートの信号は車外監視装置５に入力される。また、ターンシグナルスイッチ９からの信号も車外監視装置５に入力されるようになっており、ドライバの旋回、車線変更意志が検出される。
【００２７】
車外監視装置５は、ステレオカメラ４からの画像、車速、ハンドル角、ヨーレート、及びターンシグナルの各信号が入力され、ステレオカメラ４からの画像に基づき自車両１前方の立体物データと側壁データと白線データの前方情報を検出し、これら前方情報や自車両１の運転状態から、後述のフローチャートに従って、自車両１の進行路（自車進行路）を各種推定し、これら各自車進行路から最終的な自車進行路を推定する。そして、この最終的な自車進行路を基に立体物に応じて走行領域Ａを設定し、また、走行領域Ａと走行路情報の少なくともどちらかを基に立体物に応じて走行領域Ｂを設定し、走行領域Ａと走行領域Ｂに対する立体物の存在状態に応じて、立体物が先行車と準先行車とその他の何れかかを判定して自車両１前方の先行車を抽出し、この結果を走行制御ユニット３に出力する。
【００２８】
ここで、上述の自車進行路を推定する際の処理を簡単に説明すると、白線や側壁から得られる自車進行路Ａ（すなわち、第１の自車進行路）と、自車両１のヨーレートに基づく自車進行路Ｂ（すなわち、第２の自車進行路）とから新たな自車進行路Ｃを算出する。そして、後述の図４に示すフローチャートに従って先行車と自車両１との相対的な離脱の可能性を判定して、自車進行路Ｃと先行車及び先行車近傍の立体物との関係から先行車離脱の可能性が無く、自車ターンシグナルスイッチがＯＦＦで、ハンドル角の絶対値が設定値未満の場合は自車進行路Ｃと先行車軌跡とから新たな自車進行路Ｅを算出し、自車進行路Ｅと前回の自車進行路から今回の自車進行路を算出する。一方、上述の条件が満足できない場合は、自車進行路Ｃと前回の自車進行路から今回の自車進行路を算出する。すなわち、車外監視装置５は、前方情報検出手段、先行車認識手段、自車進行路推定手段、離脱度合い判定手段の機能を含んで構成されている。
【００２９】
車外監視装置５における、ステレオカメラ４からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ４のＣＣＤカメラで撮像した自車両の進入方向の環境の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成する。そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。こうして抽出された白線データ、側壁データ、立体物データは、それぞれのデータ毎に異なったナンバーが割り当てられる。また、更に立体物データに関しては、自車両１からの距離の相対的な変化量と自車両１の車速の関係から、自車両１に向かって移動する逆方向移動物と、停止している停止物と、自車両と略同方向に移動する順方向移動物の３種類に分類されて出力される。
【００３０】
走行制御ユニット３は、運転者の操作入力によって設定される走行速度を維持するよう定速走行制御を行なう定速走行制御の機能、及び自車両と先行車の車間距離を一定に保持した状態で走行する追従走行制御の機能を実現するもので、ステアリングコラムの側部等に設けられた定速走行操作レバーに連結される複数のスイッチ類で構成された定速走行スイッチ１０、車外監視装置５、車速センサ６等が接続されている。
【００３１】
定速走行スイッチ１０は、定速走行時の目標車速を設定する車速セットスイッチ、主に目標車速を下降側へ変更設定するコーストスイッチ、主に目標車速を上昇側へ変更設定するリジュームスイッチ等で構成されている。更に、この定速走行操作レバーの近傍には、走行制御のＯＮ／ＯＦＦを行うメインスイッチ（図示せず）が配設されている。
【００３２】
運転者が図示しないメインスイッチをＯＮし、定速走行操作レバーにより、希望する速度をセットすると、定速走行スイッチ１０からの信号が走行制御ユニット３に入力され、車速センサ６で検出した車速が、運転者のセットした設定車速に収束するように、スロットルアクチュエータ１１を駆動させてスロットル弁１２の開度をフィードバック制御し、自車両を自動的に定速状態で走行させる。
【００３３】
又、走行制御ユニット３は、定速走行制御を行っている際に、車外監視装置５にて先行車を認識し、先行車の速度が自車両の設定した目標速度以下の場合には、先行車に対して一定の車間距離を保持した状態で走行する追従走行制御へ自動的に切換えられる。
【００３４】
車両の走行制御が追従走行制御へ移行すると、車外監視装置５で求めた自車両１と先行車との車間距離及び先行車速と、車速センサ６で検出した自車速とに基づき適切な車間距離の目標値を設定する。そして、車間距離が目標値になるように、スロットルアクチュエータ１１へ駆動信号を出力して、スロットル弁１２の開度をフィードバック制御し、先行車に対して一定車間距離を保持した状態で追従走行させる。
【００３５】
次に、車外監視装置５における車外監視プログラムを図２に示すフローチャートで説明する。尚、本実施の形態においては、実空間の３次元の座標系を、自車両１固定の座標系とし、自車両１の左右（幅）方向をＸ座標、自車両１の上下方向をＹ座標、自車両１の前後方向をＺ座標で示す。そして、ステレオカメラ４を成す２台のＣＣＤカメラの中央の真下の道路面を原点として、自車両１の右側をＸ軸の＋側、自車両１の上方をＹ軸の＋側、自車両１の前方をＺ軸の＋側として設定する。
【００３６】
図２に示すルーチンは所定時間（例えば５０msec）毎に起動され、先ず、ステップ（以下「Ｓ」と略称）１０１で、ステレオカメラ４で撮影した画像を基に、立体物データと、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データと、白線データを認識する。尚、立体物データに関しては、上述の如く逆方向移動物、停止物、順方向移動物の３種類に分類されて認識される。
【００３７】
次いで、Ｓ１０２に進み、自車進行路の推定を、後述の図３に示すフローチャートに従って、実行する。まず、Ｓ２０１では、現在得られている自車進行路Ｘpr(n)[i]を前回の自車進行路Ｘpr(n-1)[i]として保管する。ここで、［ｉ］は、自車両１から前方に延出する自車進行路に記されるノード番号（区分番号）を示し、本実施の形態では、自車進行路は、前方に２４区分の長さを持ち、各区分間を直線で結んだ形状をとる。従って、区分ｉのＺ座標は、本実施の形態では、例えば、以下のように設定される。
区分ｉのＺ座標＝１０．２４ｍ＋ｉ・４．０９６ｍ（ここで、ｉ＝０〜２３）
【００３８】
次いで、Ｓ２０２に進むと、第１の自車進行路としての自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）を以下の「ａ」、或いは、「ｂ」により算出する。
ａ．白線に基づく自車進行路推定…左右両方、若しくは、左右どちらか片側の白線データが得られており、これら白線データから自車両１が走行している車線の形状が推定できる場合、自車進行路は、自車両１の幅や、自車両１の現在の車線内の位置を考慮して、白線と並行して形成される。
【００３９】
ｂ．ガードレール、縁石等の側壁データに基づく自車進行路推定…左右両方、若しくは、左右どちらか片側の側壁データが得られており、これら側壁データから自車両１が走行している車線の形状が推定できる場合、自車進行路は、自車両１の幅や、自車両１の現在の車線内の位置を考慮して、側壁と並行して形成される。
【００４０】
尚、上述の「ａ」、「ｂ」の何れによっても自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）が設定できない場合は、以下の「ｃ」、或いは、「ｄ」により算出する。
ｃ．先行車軌跡に基づく自車進行路推定…立体物データの中から抽出した先行車の過去の走行軌跡を基に、自車進行路を算出する。
【００４１】
ｄ．自車両１の走行軌跡に基づく自車走行路推定…自車両１の運転状態（例えば、ヨーレートγ、車速Ｖ、ハンドル角θH）を基に自車進行路を算出する。
【００４２】
次いで、Ｓ２０３に進み、以下の手順に従って、ヨーレートγを基に第２の自車進行路としての自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）を算出する。
Ｘprb[i]＝γ・ｚ２・１０００（mm）
ここで、ｚ＝４０９６・ｉ＋１０２４０（mm）
【００４３】
こうして得られた自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）は、ハンドル角θHの状態で判定する、ステアリング状態、すなわち、直進走行中か、カーブ走行中か、カーブから直線へ移行中かの各状態で補正される。この補正係数をαとし、
Ｘprb[i]＝Ｘprb[i]・α
すなわち、補正係数αは、０〜１．０（≠０）までの値をとり、直線走行中、若しくは、カーブから直線へ移行したときは小さくして進行路の曲率を小さくし、カーブ走行中のときはα＝１．０としてヨーレートγによる曲率をそのまま用いる。
【００４４】
そして、Ｓ２０４に進むと、自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）と自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）に基づき以下のようにして自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を算出する（図５（ａ））。
Ｘprc[i]＝（Ｘpra[i]・λ＋Ｘprb[i]・μ）／（λ＋μ）
ここで、λとμは、道路幅等の環境認識結果によって変化し、環境認識が良好のときは、自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）を用いる比率を大きくする。
【００４５】
このように、自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）と自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）に基づき以下のようにして自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を算出するようにすれば、例えば、図５（ｂ）に示すように、白線や側壁の誤認識によって自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）の精度が悪化する場合があるが、自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）を用いることで、自車進行路の認識の精度低下を防止することが可能となる。
【００４６】
次いで、Ｓ２０５に進み、先行車が検出されているか否か判定し、先行車が検出されているのであれば、Ｓ２０６に進んで、先行車のＺ座標の区分ｋｐｏを、以下のように設定する。
【００４７】
ｋｐｏ＝（先行車Ｚ座標−１０．２４）／４．０９６
【００４８】
次いで、Ｓ２０７に進み、Ｓ２０４で算出した自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を用いた離脱可能性の判定処理を、図４に示すフローチャートに従って実行する。
【００４９】
この図４に示す、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を用いた離脱可能性の判定処理ルーチンでは、まず、Ｓ３０１で先行車有りか否か判定し、先行車が無ければＳ３０２に進み、離脱度合いを数値化して表す判定用カウンタｔｉｍｅをクリア（ｔｉｍｅ＝０）し、Ｓ３０３に進んで、先行車無し（本実施の形態では先行車離脱の可能性有りと同じ符号）として判定しルーチンを抜ける。
【００５０】
一方、Ｓ３０１で先行車有りと判定した場合は、Ｓ３０４に進み、先行車Ｘ座標ｋｐｘと先行車Ｚ座標における自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）のＸ座標ｘｐｘとの差ｃａｌの絶対値を演算する。すなわち、ｃａｌ＝｜ｋｐｘ−ｘｐｘ｜。
【００５１】
以下、Ｓ３０５〜Ｓ３１１までの処理は、図６を参照しながら説明する。
まず、Ｓ３０５では、先行車のＺ座標の区分ｋｐｏが１７以上（ｋｐｏ≧１７）、すなわち、約８０ｍ以上前方か否か判定し、ｋｐｏ≧１７であればＳ３０６に進み、判定用カウンタｔｉｍｅをクリア（ｔｉｍｅ＝０）し、Ｓ３０７に進んで、先行車離脱の可能性無しと判定してルーチンを抜ける。ここで、先行車離脱の可能性無しと判定するのは、遠方での離脱判定は、精度的に誤差が多くなるため正確な離脱判定ができないことを考慮してのものである。
【００５２】
また、Ｓ３０５の判定で、先行車のＺ座標の区分ｋｐｏが１７未満（ｋｐｏ＜１７）、すなわち、約８０ｍ未満と判定した場合はＳ３０８に進み、先行車位置による判定用カウンタｔｉｍｅの操作を行う（すなわち、離脱度合い判定手段としての機能）。この判定用カウンタｔｉｍｅの操作は、例えば、以下のように実行する。
・ｃａｌ≦５００mm（図６中の領域Ｉ：自車進行路近傍の領域）の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝０
・ｃａｌ＞５００mmの場合
ｋｐｏが１０以上（ｋｐｏ≧１０）、すなわち、約５０ｍ以上前方（且つ約８０ｍ未満）の遠距離区間の場合
２０００≦ｃａｌ≦３０００mm（図６中の領域ＩＩ）の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ＋５
それ以外の場合（特に領域ＩＩの外側では先行車のカーブ走行を考慮）
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ−５
ｋｐｏが５以上（ｋｐｏ≧５）、すなわち、約３０ｍ以上前方（且つ約５０ｍ未満）の中距離区間の場合
１５００≦ｃａｌ≦２５００mm（図６中の領域ＩＩＩ）の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ＋１０
それ以外の場合（特に領域ＩＩＩの外側では先行車のカーブ走行を考慮）
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ−１０
ｋｐｏが５未満（ｋｐｏ＜５）、すなわち、約３０ｍ未満までの近距離区間の場合
１０００≦ｃａｌ（図６中の領域ＩＶ）の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ＋３０
それ以外の場合
判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ−１０
【００５３】
次いで、Ｓ３０９に進み、先行車以外の立体物による判定用カウンタｔｉｍｅの操作を実行する（すなわち、離脱度合い判定手段としての機能）。これは、例えば、先行車以外の、順方向に移動する立体物が、ｋｐｏ±１の走行領域内に進入している場合、Ｓ３０８のカウンタ操作に加え、更に判定用カウンタｔｉｍｅを、判定用カウンタｔｉｍｅ＝ｔｉｍｅ＋１０とする。
【００５４】
そして、Ｓ３１０に進み、ｔｉｍｅが閾値（例えば、１００）以上か否か判定し、１００に満たないのであればＳ３０７に進んで、先行車離脱の可能性無しと判定してルーチンを抜ける。また、Ｓ３１０の判定でｔｉｍｅ≧１００であればＳ３１１に進み、先行車離脱の可能性有りと判定し、ルーチンを抜ける。このように、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と先行車の存在する位置で正確に先行車の離脱判定を行うようになっているので、例え、白線がみえないようなときであっても先行車の離脱判定が正確に行うことができる。また、正確な先行車の離脱判定が行えるので、ＡＣＣシステム２により必要以上に先行車に追従走行することも防止できるようになっている。
【００５５】
そして、この離脱判定処理を採用することにより、先行車位置、自車進行路、先行車近傍の立体物からの情報を得て制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定することができるので、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行い、自然な感覚でドライバの意図した走行制御が利便性良く安定して実行できる。
【００５６】
こうして、Ｓ２０７で自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を用いた離脱可能性の判定処理を実行した後は、Ｓ２０８に進み、Ｓ２０７の判定の結果、離脱可能性有りか否か判定する。
【００５７】
この判定の結果、離脱可能性が無いと判定した場合は、Ｓ２０９に進み、自車ターンシグナルスイッチ９がＯＮか否か判定し、自車ターンシグナルスイッチ９がＯＦＦの場合はＳ２１０に進み、ハンドル角の絶対値が設定値以上か否か判定する。そして、ハンドル角の絶対値が設定値（例えば、９０度）より小さければ、Ｓ２１１に進み、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と先行車軌跡（自車進行路Ｄ（Ｘprd[i]、ｉ＝０〜２３）：尚、後述の如く本実施の形態では、自車進行路Ｄは、先行車のＺ座標の区分ｋｐｏにおけるＸ座標ｘｐｏのみ用いるものとする）に基づき新たな自車進行路として自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）を、例えば以下のように算出する。
Ｘpre[i]＝Ｘprc[i]
…但し、ｉ＝０〜（ｋｐｏ−２），（ｋｐｏ＋１）〜２３
Ｘpre[i]＝（Ｘprc[i]＋ｘｐｏ・κ）／（１．０＋κ）
…但し、ｉ＝ｋｐｏ−１，ｋｐｏ
ここで、κは環境認識によって変化し、環境認識が不良のときは、先行車位置による修正率を大きくする。すなわち、このＳ２１１においては、図５（ｃ）に示すように、先行車が車線変更をした場合等を考慮して、先行車近傍のみを先行車に対して修正し、ＡＣＣシステム２が精度良く作動するようにする。
【００５８】
そして、Ｓ２１２に進み、今回新たに算出した自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）とＳ２０１で保管した前回の自車進行路（Ｘpr(n-1)[i]、ｉ＝０〜２３）とから今回の自車進行路（Ｘpr(n)[i]、ｉ＝０〜２３）を、例えば、以下のように算出する。
Ｘpr(n)[i]＝Ｘpr(n-1)[i]・ψ−Ｘpre[i]・（１．０−ψ）
ここで、ψは自車走行状況によって設定され、例えば、カーブから直進へ移行する時は今回新たに算出した自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）、そうでないときは前回の自車進行路（Ｘpr(n-1)[i]、ｉ＝０〜２３）を用いる比率を大きくすることで、走行状況に応じた応答性の向上を図るようにしている。
【００５９】
一方、Ｓ２０５の判定で先行車無し、或いは、Ｓ２０８の判定で離脱可能性有り、或いは、Ｓ２０９の判定で自車ターンシグナルスイッチ９がＯＮ、或いは、Ｓ２１０でハンドル角の絶対値が設定値以上の何れかの判定が行われた場合は、Ｓ２１３へと進む。
【００６０】
そして、このＳ２１３では、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を今回新たに算出した自車進行路として、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）とＳ２０１で保管した前回の自車進行路（Ｘpr(n-1)[i]、ｉ＝０〜２３）とから今回の自車進行路（Ｘpr(n)[i]、ｉ＝０〜２３）を、例えば、以下のように算出する。
Ｘpr(n)[i]＝Ｘpr(n-1)[i]・ψ−Ｘprc[i]・（１．０−ψ）
以上のように、自車進行路を推定した後は、Ｓ１０３へと進み、先行車を抽出して、プログラムを抜ける。
【００６１】
ここで、Ｓ１０３の先行車の抽出は、例えば、以下のようにして行う。まず、自車進行路を基に立体物に応じて走行領域Ａを設定し、また、走行領域Ａと走行路情報（白線や側壁等から推定される道路形状）の少なくともどちらかを基に立体物に応じて走行領域Ｂを設定する。そして、検出した立体物が、走行領域Ａ内に存在し、且つ、走行領域Ａと走行領域Ｂのどちらかに存在する時間が設定時間以上で、且つ、順方向移動物で、且つ、自車両１に最も近い物体を先行車として抽出する。
【００６２】
このように、本実施の形態によれば、白線や側壁から得られる自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）と、自車両１のヨーレートに基づいて設定した自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）と、先行車軌跡に基づく自車進行路Ｄ（Ｘprd[i]、ｉ＝０〜２３）を基に最終的な自車進行路を演算するので、自車進行路の推定を精度良く安定して確実に行うことができ、この自車進行路を用いた走行制御も精度良く安定して確実に実行することが可能となる。
【００６３】
また、自車進行路Ａ（Ｘpra[i]、ｉ＝０〜２３）と自車進行路Ｂ（Ｘprb[i]、ｉ＝０〜２３）とから自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を算出し、この自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と先行車軌跡に基づく自車進行路Ｄ（Ｘprd[i]、ｉ＝０〜２３）を用いて新たな自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）を算出する際は、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）を用いた正確な離脱可能性の判定処理を実行し、この判定結果に応じて自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）との合成を行うので、先行車の動向により不要な演算がなされることが有効に防止され、正確な自車進行路の算出を行うことができる。
【００６４】
また、ターンシグナルスイッチ９のＯＮ−ＯＦＦやハンドル角の値も最終的な自車進行路を算出する際の条件に組み込むことにより、ドライバの意志が的確に反映され、最終的な自車進行路が正確に且つ自然な形状で得ることが可能である。
【００６５】
更に、自車進行路Ｃ（Ｘprc[i]、ｉ＝０〜２３）と先行車軌跡に基づく自車進行路Ｄ（Ｘprd[i]、ｉ＝０〜２３）を用いて新たな自車進行路Ｅ（Ｘpre[i]、ｉ＝０〜２３）を算出する際は、自車進行路に対して先行車のみならず、先行車近傍の先行車以外の立体物の挙動に応じても離脱の可能性が判定されるため、精度の良い離脱判定結果を得ることができる。
【００６６】
尚、本実施の形態では、ステレオカメラ４からの画像情報を基に、自車両前方の立体物情報と走行路情報を得るようにしているが、単眼カメラとミリ波レーダ或いはレーザレーダまた或いは赤外線レーダ装置とを組み合わせたシステム等の他のシステムから自車両前方の立体物情報と走行路情報を得るようにしても本発明は適用できることは云うまでもない。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、制御対象となる先行車の離脱の可能性を正確に判定することができるので、先行車の入れ替わりや制御対象としての先行車の捕捉の継続をレスポンス良く且つ精度良く行い、自然な感覚でドライバの意図した走行制御が利便性良く安定して実行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車外監視装置を有する走行制御装置の概略構成図
【図２】車外監視プログラムのフローチャート
【図３】自車進行路推定ルーチンのフローチャート
【図４】自車進行路Ｃを用いた離脱可能性の判定処理ルーチンのフローチャート
【図５】新たな自車進行路を算出する際の説明図
【図６】自車前方の各領域と判定用カウンタの関係を示す説明図
【符号の説明】
１ 自車両
２ ＡＣＣシステム（走行制御装置）
３ 走行制御ユニット
４ ステレオカメラ（前方情報検出手段）
５ 車外監視装置（前方情報検出手段、先行車認識手段、自車進行路推定手段、離脱度合い判定手段）
６ 車速センサ
７ ハンドル角センサ
８ ヨーレートセンサ
９ ターンシグナルスイッチ
Claims (5)
- 自車両前方の少なくとも立体物情報を検出する前方情報検出手段と、
上記立体物情報から先行車を認識する先行車認識手段と、
自車進行路を推定する自車進行路推定手段と、
上記先行車と上記自車進行路の位置に応じて上記先行車と上記自車両との相対的な離脱度合いを判定する離脱度合い判定手段とを有し、
上記離脱度合い判定手段は、上記自車両の前方に前後方向の座標軸と上記自車進行路を中心とした左右方向の座標軸とを予め設定し、上記前後方向の座標軸と上記左右方向の座標軸とで形成される自車両前方の領域をそれぞれ固有の数値が割り当てられた複数の所定領域に区分けし、上記複数の所定領域の何れか１つの所定領域に上記先行車が存在する場合、上記先行車の存在する所定領域に対応した上記固有の数値を累計し、上記固有の数値の累計値が所定の設定閾値を超えた場合に、上記先行車が上記自車両に対して離脱の可能性があると判定することを特徴とする車外監視装置。 - 上記離脱度合い判定手段は、上記前方情報検出手段から上記先行車以外の立体物が検出された場合、上記所定の累計値を増加方向に補正することを特徴とする請求項１記載の車外監視装置。
- 上記離脱度合い判定手段は、上記先行車が上記前後方向において予め設定された座標以上の位置に存在する場合には、上記数値の累計値をクリアにすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車外監視装置。
- 上記複数の所定領域は、上記自車進行路を中心に左右方向の所定の幅を有する第１領域と、上記第１領域より外側に設定される第２領域と、上記第２領域よりさらに外側に設定される第３領域とをそれぞれ有し、上記第１領域では上記数値は０に設定され、上記第２領域では上記数値は負に設定され、上記第３領域では上記数値は正に設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車外監視装置。
- 上記請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の車外監視装置を備え、該車外監視装置での上記先行車の離脱可能性の情報を上記先行車情報の一つとして用い走行制御することを特徴とする走行制御装置。
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