JP4952530B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が走行中の区間における制限速度を認識して車両制御を行なう車両用制御装置に関する。

従来、ユーザーにより設定された設定速度で車両が走行できるようにエンジンやブレーキを自動制御する（定速走行制御）走行制御装置や、速度が速度設定に達したときに速度を抑制するようにエンジンの燃料カット制御等を行なう（速度制限制御）走行制御装置が実用化されている。

係る装置において、ユーザーにより設定された速度が、車両が走行中の区間における制限速度（法定速度）を超えるような場面も想定される。この点に鑑み、車載カメラ等によって撮像された画像において路面標識を認識し、路面標識として描画されている制限速度を読み取って種々の制御を行なう発明が種々開示されている。制限速度を認識する手法としては、上記カメラによる手法の他、車外設備から無線通信によって取得する手法も存在する。

なお、制限速度を認識して車両制御を行なう装置は、定速走行制御や速度制限制御を行なう装置を必ずしも前提としない。

特許文献１には、車載カメラにて路面標識を認識し、自車が制限速度を超えている場合に警報を発して減速制御を行なう技術について記載されている。

特許文献２には、オートクルーズ装置において、車載カメラにて路面標識を認識し、路面標識から認識した速度を現在道路における制限速度として設定する技術について記載されている（段落「００５９」）。

特許文献３には、前方カメラと後方カメラを備え、前方カメラにより路面標示の存在を検知して、後方カメラが路面標示を撮像するタイミングを算出する技術について記載されている。
特開２００５−１２８７９０号公報 特開平０５−１６６０９８号公報 特開２００７−４７８８６号公報

ところで、車両が走行中の区間における制限速度を認識する際には、誤認識の可能性が排除できない。例えば、路面標示のかすれや撮像条件（天候、時間帯等）に起因して画像認識にエラーが生じた場合、ＧＰＳ（Global Positioning System）の誤差や通信エラー等に起因して車両が走行している区間ではない区間の制限速度を認識してしまった場合等が想定される。しかしながら、上記各特許文献に記載の技術では、こうした問題について考慮されていないため、不要な減速制御等が行なわれて運転者が煩わしさを感じる場合が生じ得る。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、制限速度を認識して車両制御を行なう車両用制御装置において、適度な制御を行なって安全運転に寄与することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車両が走行中の区間における制限速度を認識する複数の制限速度認識手段と、
車両の走行に係る駆動力及び制動力を出力する制駆動力出力手段と、
車両制御を行なう制御手段と、を備える車両用制御装置であって、
前記制御手段は、
前記複数の制限速度認識手段のうち二以上の制限速度認識手段により制限速度が認識されており、且つ二以上の制限速度認識手段により認識された制限速度が一致する場合には、該一致した該一致した制限速度以下の速度で車両が走行するように前記制駆動力出力手段を制御する認識一致時の制御を行なうことを特徴とする、
車両用制御装置である。

この本発明の一態様によれば、二以上の制限速度認識手段により制限速度が認識されており、且つ二以上の制限速度認識手段により認識された制限速度が一致する場合に、一致した制限速度以下の速度で車両が走行するように制駆動力出力手段を制御するため、制限速度を認識して車両制御を行なう車両用制御装置において、適度な制御を行なうことができる。

本発明の一態様において、
前記制御手段は、
前記複数の制限速度認識手段のうち一の制限速度認識手段のみにより制限速度が認識されている場合には、前記認識一致時の制御に比して緩やかな単独認識時の制御を行なうことを特徴とするものとしてもよい。

この場合、
自車両の速度を検出する速度検出手段を備え、
前記制御手段は、
前記単独認識時の制御において、
前記速度検出手段により検出された速度が前記複数の制限速度認識手段のうち一の制限速度認識手段のみにより認識された速度を上回る場合に、前記速度検出手段により検出された速度と、前記複数の制限速度認識手段のうち一の制限速度認識手段のみにより認識された速度と、の間の所定速度以下の速度で車両が走行するように前記制駆動力出力手段を制御する手段であるものとすると、好適である。

また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、
前記認識一致時の制御において、
前記速度検出手段により検出された速度が前記一致した制限速度を上回る場合に、前記速度検出手段により検出された速度と前記一致した制限速度との差分に対して所定のゲインを乗じた値に基づき前記制駆動力出力手段を用いた減速制御を行ない、
前記単独認識時の制御において、
前記速度検出手段により検出された速度が前記複数の制限速度認識手段のうち一の制限速度認識手段のみにより認識された速度を上回る場合に、前記速度検出手段により検出された速度と前記複数の制限速度認識手段のうち一の制限速度認識手段のみにより認識された速度との差分に対して前記認識一致時における所定のゲインに比して小さいゲインを乗じた値に基づき前記制駆動力出力手段を用いた減速制御を行なう手段であるものとしてもよい。

本発明によれば、制限速度を認識して車両制御を行なう車両用制御装置において、適度な制御を行なって安全運転に寄与することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る車両用制御装置１について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る車両用制御装置１の全体構成の一例を示す図である。車両用制御装置１は、主要な構成として、前方カメラ１０と、前方画像認識装置１５と、後方カメラ２０と、後方画像認識装置２５と、通信装置３０と、ナビゲーションＥＣＵ（Electronic Control Unit）３５と、車速センサー４０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）５０と、マスターＥＣＵ６０と、を備える。マスターＥＣＵ６０には、制御対象であるエンジンＥＣＵ７０、エンジンユニット７５、ブレーキＥＣＵ８０、ブレーキ装置８５が接続される。図中矢印は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）やＢＥＡＮ、ＡＶＣ−ＬＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ等の適切な通信プロトコルを用いて行なわれる車両内の情報通信の流れを示す。なお、ブレーキ装置８５は、例えばブレーキペダル操作と独立して所望の制動力を出力可能な電子制御式ブレーキ装置である。

前方カメラ１０は、例えば、ウインドシールド中央上部に配設されたＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を利用したカメラであり、車両前方の斜め下方に向いた光軸を有し、車両前方の路面を撮像する。前方カメラ１０の撮像画像は、例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）等のインターレース方式に従った画像信号として画像解析装置２０に送信される。

前方画像認識装置１５は、前方カメラが撮像した画像に基づいて２値化処理や特徴点抽出処理、パターンマッチング処理等を行うことにより、路面標識その他の速度制限を標示する標識を認識する。なお、この他にも、種々の手法により路面標識等を認識することが可能である。前方画像認識装置１５は、係る認識の結果、制限速度を認識すると、これをマスターＥＣＵ６０に出力する。

後方カメラ２０は、例えば、車体後部のバンパーやナンバープレート周辺等に配設され、広角レンズとＣＣＤカメラによって構成される。後方カメラ２０は、車両後方の斜め下方に向いた光軸を有し、車両後方を撮像する。後方カメラ２０の撮像画像は、例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）等のインターレース方式に従った画像信号として画像解析装置２０に送信される。

後方画像認識装置２５は、前方画像認識装置１５と同様の処理により、路面標識その他の速度制限を標示する標識を認識する。後方画像認識装置２５は、係る認識の結果、制限速度を認識すると、これをマスターＥＣＵ６０に出力する。

なお、これらのカメラ及び画像認識装置は、道路区画線認識によって車線維持制御を行なう制御システムや、後方画像を車室内に表示して駐車支援を行なう制御システムとの共用に係るものであってよい。

通信装置３０は、例えば、ビーコン受信機やＦＭ多重放送受信機を含む。また、携帯電話網、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）網、無線ＬＡＮ、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、衛星電話等の電波ネットワークを利用して送受信可能な通信アンテナ及び通信モジュールから構成される装置を含んでもよい。通信装置３０は、車両が現在走行している区間における制限速度を、車外設備（ＶＩＣＳセンターその他の公共サービス設備、自動車メーカーの情報サービス設備等をいう）から取得する。この際に、自車両の現在位置を送信する必要がある場合は、ナビゲーションＥＣＵ３５から、係る情報を取得してこれを送信する。

ナビゲーションＥＣＵ３５は、ＧＰＳ受信機、地図データを記憶した記憶装置、液晶表示画面、音声入出力装置、入力スイッチ部等を有するナビゲーション装置の制御を行なうコンピューターユニットである。ナビゲーションＥＣＵ３５は、通信装置３０が制限速度を取得した際に、これをマスターＥＣＵ６０に出力する。

車速センサー４０は、例えば、各輪に取り付けられた車輪速センサーとスキッドコントロールコンピューターからなり、車輪速センサーが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピューターが車速矩形波パルス信号（車速信号）に変換してマスターＥＣＵ６０その他の機器に出力する。

ＨＭＩ５０は、ユーザーと本装置の間の入出力インターフェースとなる機器群であり、例えば、画像表示を行なうと共に、タッチパネルとしてユーザーによる種々の入力操作を可能に構成されたディスプレイ装置や、音声入出力のためのマイク、スピーカー、ブザー、専用スイッチ等からなる。なお、ＨＭＩ５０は一部又は全部がナビゲーション装置との共用に係るものであってよい。

マスターＥＣＵ６０は、例えば、ＣＰＵを中心としてＲＯＭやＲＡＭ等がバスを介して相互に接続されたコンピューターユニットであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記憶媒体やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

また、マスターＥＣＵ６０は、定速走行制御や速度制限制御、車間距離制御等を行なう制御コンピューターである（或いは係る制御コンピューターと通信を行なって協調制御を行なう）と好適である。以下、定速走行制御や速度制限制御について説明する。

定速走行制御とは、ユーザーにより設定された設定速度を維持して走行するようにエンジンＥＣＵ７０を介してエンジンユニット７５を制御することをいう。定速走行制御は、車速センサー４０から入力される車速と上記設定速度との差に基づいて、主にエンジンユニット７５が有するスロットルモータの回転角を調節することにより実行される。また、必要に応じてブレーキＥＣＵ８０を介したブレーキ制御が行なわれてよい。定速走行制御は、ＨＭＩ５０に所定の操作がされた場合に、所定のシフト位置であることを確認した上で開始される。設定速度は、車両の停止時はもとより、車両の走行時（運転中）においても、ＨＭＩ５０に対する操作により所定の範囲内で（例えば、４０［ｋｍ／ｈ］〜１００［ｋｍ／ｈ］等）増減することが可能である。また、定速走行制御の作動中にアクセルペダル操作がなされたときには、アクセルペダル操作が優先される。すなわち、定速走行制御に係るスロットルモータの制御が一時的に停止され、設定速度を超えて車両が加速することとなる。

速度制限制御とは、予め設定された上限速度を超えないようにエンジンユニット７５を制御することをいう。具体的には、車速センサー４０から入力される車速を周期毎に観察し、車速が上限速度を超えた場合に、一時的に燃料カット制御を行なって加速を抑制する。なお。エンジンＥＣＵ７０、エンジンユニット７５、ブレーキＥＣＵ８０、ブレーキ装置８５の構成については、当業者にとって周知であるため詳細な説明を省略する。

なお、これらの制御はエンジン車両に限らず、ハイブリッド車両や燃料電池車両等、モータを駆動源とする車両においても同様に行なうことができる。従って、本発明の適用はエンジン車両に限定されない。

以下、車両用制御装置１が行なう特徴的な処理について説明する。図２は、本発明の一実施例に係る車両用制御装置１が実行する特徴的な処理の内容を示すフローチャートである。

まず、現在走行している区間において、前方カメラ１０の撮像画像認識、後方カメラ２０の撮像画像認識、通信装置３０による情報取得のうち二以上の手段によって、車両が走行している区間における制限速度が認識されているか否かを判定する（Ｓ１００）。

ここで、区間とは、制限速度が一定の区間をいい、ナビゲーションＥＣＵ３５がＧＰＳ信号や地図データを参照して認識する。具体的には、交差点と交差点の間、高速道路であれば制限速度が同一の区間、等と予め定められ、地図データに付随して記憶されている。ナビゲーションＥＣＵ３５は、車両が区間を跨いだ時点でその旨をマスターＥＣＵ６０に通知し、マスターＥＣＵ６０は通知を受け取ると、既にいずれかの機器により認識されていた制限速度をリセットする。

二以上の手段によって制限速度が認識されている場合は、それらが一致するか否かを判定する（Ｓ１０２）。一致しない場合とは、例えば前方カメラ１０の撮像画像認識では制限速度が５０［ｋｍ／ｈ］であると認識しているにも拘わらず、通信装置３０による情報取得では制限速度が６０［ｋｍ／ｈ］であると認識しているような場合である。この場合、いずれが正しいか判断するのは困難であるため、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。

制限速度が一致する場合は、車速センサー４０から入力された車速が当該一致した制限速度を上回るか否かを判定する（Ｓ１０４）。車速が制限速度以下である場合は、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。

車速が制限速度を上回る場合は、ＨＭＩ５０による警告（ブザー吹鳴、音声出力、警告表示等）を行なうと共に、車速が制限速度まで低下するように減速制御を行なう（Ｓ１０６）。減速制御では、例えば、車速が制限速度の関数により必要な制動力を算出し、現時点で出力可能なエンジンブレーキ出力を算出してこれが出力されるようにエンジンＥＣＵ７０に指示すると共に、エンジンブレーキ出力では不足な場合には、ブレーキ装置８５を作動させるようにブレーキＥＣＵ８０に指示する。エンジンＥＣＵ７０では、エンジンユニット７５に対して燃料カット制御等を行ない、ブレーキＥＣＵ８０では、ブレーキ装置８５が有するブレーキアクチュエーターへの指示を行なう。

これにより、カメラや通信等のうち複数により認識され、且つ複数の手段で一致した信頼度の高い制限速度が認識されている場合には、制限速度以下の速度で車両を走行させることとなり、安全運転に寄与することができる。

そして、定速走行制御や速度制限制御の制御中であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。制御中でなければ、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。

定速走行制御や速度制限制御の制御中である場合は、二以上の手段により認識し、且つ一致した制限速度を、これらの制御における設定速度として設定する（Ｓ１１０）。

これにより、ユーザーにより制限速度以上の速度が設定されていた場合には、これを制限速度まで下げることができる。従って、ユーザーの再設定の手間を省くことができ、ユーザーに便宜を図ることができる。また、安全運転に寄与することができる。

一方、Ｓ１００において、二以上の手段によって制限速度が認識されていないと判定された場合は、前方カメラ１０の撮像画像認識、後方カメラ２０の撮像画像認識、通信装置３０による情報取得のうちいずれか一つの手段のみによって、車両が走行している区間における制限速度が認識されているか否かを判定する（Ｓ１１２）。いずれの手段によっても制限速度が認識されていない場合は、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。

いずれかの手段によって制限速度が認識されている場合は、車速センサー４０から入力された車速が当該認識された制限速度を上回るか否かを判定する（Ｓ１１４）。車速が制限速度以下である場合は、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。

車速が制限速度を上回る場合は、ＨＭＩ５０による警告行なうと共に、車速が所定速度まで低下するように減速制御を行なう（Ｓ１１６）。ここで、所定速度とは、例えば、次式（１）で算出される車速と制限速度との間の値である。式中、Ｗは適合値であり、予め車種等により一定値に定められてもよいし、走行中の道路区分によって可変としてもよい。例えば、繁華街等の歩行者が多い場所やカーブ路等ではＷを大きくする（従って、減速度を大きくする）等してよい。

（所定速度）＝（車速）−｛（車速）−（制限速度）｝×Ｗ …（１）

これにより、車速を認識された制限速度までは低下させないが、有る程度の減速制御が行なわれることとなる。係る制御は、路面標示のかすれや撮像条件（天候、時間帯等）に起因して画像認識にエラーが生じる場合や、ＧＰＳの誤差や通信エラー等に起因して車両が走行している区間ではない区間の制限速度を認識してしまった場合等が想定されるため、単独の手段のみによって認識された制限速度の信頼度が高いとはいえないことに基づいている。従って、過度の減速制御等によってユーザーが煩わしさを感じることを抑制することができる。

なお、Ｓ１１６の各制御は、Ｓ１０６の制御に比して緩やかなものであればよく、例えば警告のみに留めるものとしてもよい。また、Ｓ１０６において、減速制御の具体的手法として、例えば車速と制限速度の差分に所定のゲインＫ１を乗じた値に基づいて必要な制動力を算出する場合（次式（２）参照）、Ｓ１１６においては、上記所定のゲインＫ１よりも小さいゲインＫ２を用いて制動力を算出するものとしてもよい。こうすれば、Ｓ１１６における減速制御は、Ｓ１０６の減速制御に比して更に緩やかなものとなる。

（必要な制動力）＝Ｆ［｛（車速）−（制限速度）｝×Ｋ１］ …（２）

また、単独認識の場合であっても、Ｓ１０８及びＳ１１０の処理を実行しても構わない。

以上説明した如く、制限速度を認識して車両制御を行なう車両用制御装置１においては、適度な制御を行なって安全運転に寄与することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

本発明の一実施例に係る車両用制御装置１の全体構成の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係る車両用制御装置１が実行する特徴的な処理の内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 車両用制御装置
１０ 前方カメラ
１５ 前方画像認識装置
２０ 後方カメラ
２５ 後方画像認識装置
３０ 通信装置
３５ ナビゲーションＥＣＵ
４０ 車速センサー
５０ ＨＭＩ
６０ マスターＥＣＵ
７０ エンジンＥＣＵ
７５ エンジンユニット
８０ ブレーキＥＣＵ
８５ ブレーキ装置

Claims (3)

1. 車両が走行中の区間における制限速度を認識する複数の制限速度認識手段と、
   車両の走行に係る駆動力及び制動力を出力する制駆動力出力手段と、
   車両制御を行なう制御手段と、を備える車両用制御装置であって、
   前記制御手段は、
   前記複数の制限速度認識手段のうち二以上の制限速度認識手段により制限速度が認識されており、且つ二以上の制限速度認識手段により認識された制限速度が一致する認識一致時には、該一致した制限速度以下の速度で車両が走行するように前記制駆動力出力手段を制御し、
   前記複数の制限速度認識手段のうち一の制限速度認識手段のみにより制限速度が認識されている単独認識時には、速度検出手段により検出された速度と、前記複数の制限速度認識手段のうち一の制限速度認識手段のみにより認識された速度と、の間の所定速度以下の速度で車両が走行するように前記制駆動力出力手段を制御する手段であり、前記所定速度の決定規則を、車両が走行中の区間の道路区分によって変更することを特徴とする、
   車両用制御装置。
2. 車両が走行中の区間における制限速度を認識する複数の制限速度認識手段と、
   車両の走行に係る駆動力及び制動力を出力する制駆動力出力手段と、
   車両制御を行なう制御手段と、を備える車両用制御装置であって、
   前記制御手段は、
   前記複数の制限速度認識手段のうち二以上の制限速度認識手段により制限速度が認識されており、且つ二以上の制限速度認識手段により認識された制限速度が一致する認識一致時には、速度検出手段により検出された速度が前記一致した制限速度を上回る場合に、前記速度検出手段により検出された速度と前記一致した制限速度との差分に対して第１のゲインを乗じた値に基づき前記制駆動力出力手段を用いた減速制御を行ない、
   前記複数の制限速度認識手段のうち一の制限速度認識手段のみにより制限速度が認識されている単独認識時には、前記速度検出手段により検出された速度が前記一致した制限速度を上回る場合に、前記速度検出手段により検出された速度と前記一致した制限速度との差分に対して前記第１のゲインに比して小さい第２のゲインを乗じた値に基づき前記制駆動力出力手段を用いた減速制御を行なう手段である、
   車両用制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用制御装置であって、
   前記複数の制限速度認識手段のうち二以上の制限速度認識手段により制限速度が認識されており、且つ二以上の制限速度認識手段により認識された制限速度が一致しない認識非一致時には、前記制駆動力出力手段の制御を行わないことを特徴とする、
   車両用制御装置。

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