JP5150958B2 - 車両走行支援装置、車両、車両走行支援プログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行を支援する装置等に関する。

車両がその位置から注視点距離だけ前方に離れた目標位置を通過するようにこの操舵制御される場合、ドライバビリティ向上等の観点から車両が走行している道路の曲率半径が小さいほど前方注視点距離を短く変更する技術が提案されている（特許文献１参照）。
特許第３２５５０５２号公報

曲率半径の大小に応じて前方視点距離の長短が調節される場合、図４（ａ）に示されているような緩やかなＳ字カーブ等においては曲率半径が大きいので、前方注視点距離が長く調節されうる。しかるに、図４（ａ）に示されているように時刻ｔ₀において目標位置ｐ（ｔ₀）を通過するように設定された目標経路Ｒ（ｔ₀）は一対の線で画定された走行領域に収まっている一方、時刻ｔ₀より後の時刻ｔ_iにおいて目標位置ｐ（ｔ_i）を通過するように設定された目標経路Ｒ（ｔ_i）が走行領域から外れる可能性がある。したがって、時刻ｔ_iにおける目標経路Ｒ（ｔ_i）にしたがって車両の操舵量が制御されると、車両が走行領域から逸脱してしまう可能性がある。

そこで、本発明は、道路が複雑な形状であっても、車両が道路から逸脱しない観点から適当に車両の目標経路を補正することができる装置等を提供することを解決課題とする。

第１発明の車両走行支援装置は、車両に搭載されている操舵装置の動作を制御することにより、目標経路にしたがった前記車両の走行を支援する装置であって、前記車両が走行している道路の内側で前記道路に沿って延びる基準経路を認識する基準経路認識要素と、前記基準経路認識要素により認識された前記基準経路において、前記車両からその前方に所定距離だけ離れた位置を目標位置として設定し、かつ、前記車両の位置および前記目標位置を通過する曲率が一定の経路を前記目標経路として設定する目標経路設定要素と、前記基準経路に対する前記目標経路の乖離度を評価し、前記乖離度が閾値以上であることを要件として、前記所定距離よりも短い距離離れた位置を前記目標位置として設定しなおすことにより前記目標経路を補正する目標経路補正要素とを備えていることを特徴とする。

第１発明の車両走行支援装置によれば、基準経路と目標経路との乖離度が閾値以上であることを要件として目標経路が補正される。これにより、道路が複雑な形状であっても、車両が道路から逸脱しない観点から適当に車両の目標経路が補正されうる。そして、補正後の目標経路にしたがった車両の走行が支援されるように操舵装置等の動作が制御されることにより、車両が走行中に道路から逸脱してしまう事態が回避されうる。

第２発明の車両走行支援装置は、第１発明の車両走行支援装置において、前記目標経路補正要素が、前記車両からその前方に同一距離だけ離れている位置における前記基準経路の曲率と、前記目標経路の曲率との偏差の絶対値の、前記車両の位置を基準として前記所定距離にわたる積分値を前記乖離度として算出することを特徴とする。

第２発明の車両走行支援装置によれば、車両位置から目標位置までの基準経路および目標経路のそれぞれの曲率変化態様が著しく異なっている場合、当該曲率変化態様が近似するように目標経路が補正される。

第３発明の車両走行支援装置は、第１発明の車両走行支援装置において、前記目標経路補正要素が、前記車両からその前方に同一距離だけ離れている位置における前記基準経路の曲率と、前記目標経路の曲率との偏差の絶対値を前記乖離度として算出することを特徴とする。

第３発明の車両走行支援装置によれば、車両位置から目標位置までの途中の位置における基準経路および目標経路のそれぞれの曲率が著しく異なっている場合、当該曲率が近似するように目標経路が補正される。

第４発明の車両走行支援装置は、第１〜第３発明のうちいずれか１つの車両走行支援装置において、前記目標経路補正要素が、前記車両の位置から前記目標位置までの間で前記基準経路の曲率中心の位置が前記基準経路を基準として反転することをさらなる要件として前記目標経路を補正することを特徴とする。

第４発明の車両走行支援装置によれば、車両がＳ字カーブや蛇行道路のように曲率中心の位置が左右で反転するような形状の道路を走行する場合でも、車両が走行中に道路から逸脱しない観点から適当に目標経路が補正されうる。

第５発明の車両は、第１発明の車両走行支援装置を備えていることを特徴とする。

第５発明の車両によれば、目標経路が適宜補正され、当該補正後の目標経路にしたがった車両の走行が支援されるように操舵装置等の動作が制御されることにより、車両が走行領域から逸脱する事態が回避されうる。

第６発明の車両走行支援プログラムは、車両に搭載されているコンピュータを第１発明の車両走行支援装置として機能させることを特徴とする。

第６発明の車両走行支援プログラムによれば、車載のコンピュータを、道路が複雑な形状であっても、車両が道路から逸脱しない観点から適当に車両の目標経路を補正する車両走行支援装置として機能させることができる。

本発明の車両走行支援装置等の実施形態について図面を用いて説明する。

図１および図２に示されている車両（四輪自動車）１には、ＣＣＤカメラ等のカメラ（撮像装置）１２と、車両走行支援装置１００とが搭載されている。車両１には図２に示されているように操舵装置１４と、制動装置１６とがさらに搭載されている。カメラ１２は車両１の前方の様子をフロントウィンドウ越しに撮像するように車内空間に取り付けられている。なお、カメラ１２は車両１のフロント部分に取り付けられる等、適宜配置が変更されてもよい。また、車両１には、そのヨーレート、速度およびブレーキの状態等、車両１の諸状態に応じた信号を出力する種々のセンサが搭載されている。

車両走行支援装置１００はコンピュータまたはＥＣＵ（電子制御ユニット）（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭならびにＩ／Ｏ回路およびＡ／Ｄ変換回路等の電子回路等により構成されている。）により構成されている。車両支援走行支援装置１００は操舵装置１４等の動作を制御することにより目標経路にしたがった車両１の走行を支援する。たとえば、車両１の走行経路を目標経路に一致させるためにヨーレート（または操舵角）の補正量が算出され、当該算出補正量だけヨーレートが補正されるように操舵装置１４および制動装置１６のうち一方または両方の動作が制御される。なお、操舵装置１４の動作に応じて前輪の操舵角に代えてまたは加えて後輪の操舵角が制御されてもよい。また、車両１を目標経路にしたがって走行させるため、操舵装置１４に加えて制動装置１６またはエンジン等の車載機器の動作が制御されてもよい。車両走行支援装置１００にはカメラ１２や前記センサ等からの出力信号が入力される。当該入力信号に基づき、メモリに格納されている「車両走行支援プログラム」にしたがって、車両１の走行領域の認識処理および目標経路の設定処理等が当該コンピュータにより実行される。なお、プログラムは任意のタイミングでサーバからネットワークや衛星を介して車両１に配信または放送され、車載コンピュータのＲＡＭ等の記憶装置に格納されてもよい。車両走行支援装置１００は一のＥＣＵにより構成されていてもよいが、分散制御システムを構成する複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。

車両走行支援装置１００は図２に示されているように基準経路認識要素１１０と、目標経路設定要素１２０と、目標経路補正要素１３０とを備えている。基準経路認識要素１１０は車両１が走行している道路の内側でこの道路に沿って延びる経路を「基準経路」として認識する。目標経路設定要素１２０は基準経路認識要素１１０により認識された基準経路において、車両１からその前方に所定距離だけ離れた位置を「目標位置」として設定し、かつ、車両１の位置および目標位置を通過する曲率が一定の経路を「目標経路」として設定する。目標経路補正要素１３０は基準経路に対する目標経路の「乖離度」を評価し、この乖離度が閾値以上となることを要件として目標経路を補正する。

前記構成の車両１および車両走行支援装置１００の機能について説明する。

まず、基準経路認識要素１１０により車両１が走行している道路の内側でこの道路に沿って延びる経路が基準経路Ｓ（ｔ）（ｔ：時刻）として認識される（図３／Ｓ００２）。具体的には、カメラ１２を通じて得られた車両１の前方の様子を表わす画像に基づき、車両１が走行している道路のレーンマークが認識される。連続線、断続線および道路鋲（ボッツドット）などがレーンマークとして認識される。レーンマークの認識または検出手法としては、特開２００６−３０９６０５号公報または特開２００６−３３１１９７号公報に開示されている手法等、公知の手法が採用されてもよい。また、レーンマークまたはその集合によって左右が画定された領域が走行領域として認識され、その中央に沿って延びる経路が基準経路Ｓ（ｔ）として認識される。カメラ１２を通じて得られた画像に基づき認識されたレーンマークの位置は、公知手法により車両１を基準とする実空間座標系における位置として認識される。これにより、たとえば図４（ａ）（ｂ）に示されている破線で示されている経路が基準経路Ｓ（ｔ）として認識される。なお、ＧＰＳ機能等により測定されるグローバル座標系における車両１の位置（緯度および経度）と、車両走行支援装置１００の記憶装置に格納されている道路の位置および形状を座標列で表わすマップデータとに基づき、基準経路Ｓ（ｔ）が認識されてもよい。

また、目標経路設定要素１２０により車両１の目標経路Ｒ（ｔ）が設定される（図３／Ｓ００４）。具体的には、速度センサの出力信号に基づいて車両１の速度ｖ（ｔ）が算出され、この速度ｖ（ｔ）とあらかじめ設定されている時定数τとの積が、注視点距離（所定距離）Ｌｍ（ｔ）として算出される。そして、基準経路設定要素１１０により認識された基準経路Ｓ（ｔ）において、車両１からその前方に注視点距離Ｌｍ（ｔ）だけ離れた位置が目標位置ｐ（ｔ）として設定される。これにより、たとえば図４（ａ）に示されているように時刻ｔ₀においては車両１からその前方に注視点距離Ｌｍ（ｔ₀）だけ離れた位置に目標位置ｐ（ｔ₀）が設定され、時刻ｔ₀より後の時刻ｔ_iにおいては車両１からその前方に注視点距離Ｌｍ（ｔ_i）だけ離れた位置に目標位置ｐ（ｔ_i）が設定される。なお、目標位置ｐ（ｔ）は走行領域から逸脱しない範囲で基準経路から離れて設定されてもよい。さらに、車両１の位置および目標位置ｐ（ｔ）を通る曲率が一定の経路が目標経路Ｒ（ｔ）として設定される。これにより、たとえば時刻ｔ₀においては図４（ａ）に一点鎖線で示されている目標経路Ｒ（ｔ₀）が設定され、時刻ｔ_iにおいては図４（ａ）に実線で示されている目標経路Ｒ（ｔ_i）が設定される。

さらに、目標経路補正要素１３０により、基準経路Ｓ（ｔ）に対する目標経路Ｒ（ｔ）の乖離度が評価される（図３／Ｓ００６）。具体的には、車両１からその前方への距離が同じ位置における基準経路Ｓ（ｔ）の曲率と目標経路Ｒ（ｔ）の曲率との偏差絶対値が、車両１の位置から注視点距離Ｌｍ（ｔ）にわたって積分されることにより乖離度が算出される。これにより、たとえば図５（ａ）において一点鎖線で示されているように車両前方距離に応じて基準経路Ｓ（ｔ）の曲率が変化し、実線で示されているように目標経路Ｒ（ｔ）の曲率が設定されている場合、各経路の曲率変化態様を表わす曲線および直線により囲まれている領域（斜線部分）の面積が乖離度として算出される。図５（ａ）（ｂ）において、経路の曲率は当該経路の右側に曲率中心がある場合には正に定義される一方、当該経路の左側に曲率中心がある場合には負に定義されている。なお、車両１からその前方への距離が同じ一の位置における曲率偏差または複数の断続的な位置における曲率偏差の和が乖離度として算出されてもよい。また、目標経路補正要素１３０により補正要件が満足されているか否かが判定される（図３／Ｓ００８）。補正要件とは乖離度が閾値以上であることを意味する。なお、車両位置から目標位置ｐまでの間で基準経路の曲率中心が、基準経路Ｓ（ｔ）を基準として反転したことがさらなる補正要件とされてもよい。たとえば、車両１が図４（ｂ）に示されているような緩やかなＳ字カーブを走行する場合、破線で示されている基準経路Ｓ（ｔ）の曲率中心は基準経路Ｓ（ｔ）の右側から左側に反転しているので、当該付加的な補正要件が満たされることになる。付加的な補正要件の充足性は、図５（ａ）（ｂ）において一点鎖線で示されている基準経路Ｓ（ｔ）の曲率が正から負に変化していることによって判定される。そして、補正要件が満足されていると判定されたことを要件として（図３／Ｓ００８‥ＹＥＳ）、目標経路補正要素１３０により目標経路Ｒが補正される（図３／Ｓ０１０）。これにより、たとえば図４（ｂ）に二点鎖線で示されているように走行領域から逸脱している目標経路Ｒ（ｔ）が、図４（ｂ）に実線で示されているように走行領域から逸脱しない目標経路Ｒ（ｔ）に補正される。具体的には、図５（ｂ）に示されている注視点距離Ｌｍ（ｔ）が、図５（ａ）に示されている注視点距離Ｌｍ（ｔ）よりも短縮されている。また、図５（ｂ）に示されている補正後の目標経路Ｒ（ｔ）の曲率（実線）は、図５（ａ）に示されている補正前の目標経路Ｒ（ｔ）の曲率よりも正側に大きくされている。注視点距離Ｌｍ（ｔ）の短縮および曲率の正側への増大により、図５（ｂ）に示されている、各経路の曲率変化態様を表わす曲線および直線に挟まれた領域（斜線部分）の面積が、図５（ａ）に示されている当該面積より小さくなっていること、すなわち、乖離度が低くなっている。一方、補正要件が満たされていないと判定された場合（図３／Ｓ００８‥ＮＯ）、目標経路Ｒは補正されない。そして、車両走行支援装置１００により、目標経路Ｒにしたがった車両１の走行を支援する観点から適当にヨーレート（または前後方向および左右方向の加速度）が補正されるように操舵装置１４および制動装置１６のうち一方または両方の動作が制御される（図３／Ｓ０１２）。

前記機能を発揮する車両走行支援装置１００によれば、基準経路Ｓ（ｔ）と目標経路Ｒ（ｔ）との乖離度が閾値以上であることを要件として目標経路Ｒ（ｔ）が補正される（図３／Ｓ００８，Ｓ０１０、図４および図５参照）。すなわち、車両１の位置から目標位置までの基準経路Ｓ（ｔ）および目標経路Ｒ（ｔ）のそれぞれの曲率変化態様が著しく異なっている場合、当該態様が近似するように目標経路Ｒ（ｔ）が補正される（図５（ａ）（ｂ）参照）。これにより、道路が複雑な形状であっても、車両１が道路から逸脱しない観点から適当に車両１の目標経路Ｒ（ｔ）が補正されうる（図４（ｂ）参照）。そして、補正後の目標経路Ｒ（ｔ）にしたがった車両１の走行が支援されるように操舵装置１４等の動作が制御されることにより、車両１が走行中に道路から逸脱してしまう事態が回避されうる。

さらに、車両１の位置から目標位置ｐ（ｔ）までの間で基準経路Ｓ（ｔ）の曲率中心の位置が基準経路Ｓ（ｔ）を基準として反転することが目標経路Ｒ（ｔ）の付加的な補正要件とされている。このため、車両１がＳ字カーブや蛇行道路のように曲率中心の位置が左右で反転するような形状の道路を走行する場合でも、車両１が走行中に道路から逸脱しない観点から適当に目標経路Ｒ（ｔ）が補正されうる（図４（ｂ）参照）。

なお、前記実施形態では車両１からその前方に同一距離だけ離れている位置における基準経路Ｓ（ｔ）の曲率と、目標経路Ｒ（ｔ）の曲率との偏差の絶対値の、車両１の位置を基準として注視点距離（所定距離）Ｌｍ（ｔ）にわたる積分値が乖離度として算出されたが（図３／Ｓ００６，図４（ａ）（ｂ），図５（ａ）（ｂ）参照）、車両１からその前方に同一距離（たとえば注視点距離Ｌｍ（ｔ））だけ離れている位置における基準経路Ｓ（ｔ）の曲率と、目標経路Ｒ（ｔ）の曲率との偏差の絶対値が乖離度として算出されてもよい。当該構成によれば、車両１の位置から目標位置までの途中の位置における基準経路Ｓ（ｔ）および目標経路Ｒ（ｔ）のそれぞれの曲率が著しく異なっている場合、当該曲率が近似するように目標経路Ｒ（ｔ）が補正されうる。また、車両１からその前方に同一距離だけ離れている位置における基準経路Ｓ（ｔ）の曲率と目標経路Ｒ（ｔ）の曲率との偏差の絶対値と、この絶対値の注視点距離Ｌｍ（ｔ）にわたる積分値とのそれぞれの増加関数が乖離度として算出されてもよい。

本発明の車両の構成説明図 本発明の車両走行支援装置の構成説明図 本発明の車両走行支援装置の機能を示すフローチャート 目標経路の補正方法に関する説明図 基準経路および目標経路のそれぞれの曲率に関する説明図

符号の説明

１‥車両、１２‥カメラ（撮像装置）、１４‥操舵装置、１００‥車両走行支援装置

Claims (6)

1. 車両に搭載されている操舵装置の動作を制御することにより、目標経路にしたがった前記車両の走行を支援する装置であって、
   前記車両が走行している道路の内側で前記道路に沿って延びる基準経路を認識する基準経路認識要素と、
   前記基準経路認識要素により認識された前記基準経路において、前記車両からその前方に所定距離だけ離れた位置を目標位置として設定し、かつ、前記車両の位置および前記目標位置を通過する曲率が一定の経路を前記目標経路として設定する目標経路設定要素と、
   前記基準経路に対する前記目標経路の乖離度を評価し、前記乖離度が閾値以上であることを要件として、前記所定距離よりも短い距離離れた位置を前記目標位置として設定しなおすことにより前記目標経路を補正する目標経路補正要素とを備えていることを特徴とする車両走行支援装置。
2. 請求項１記載の車両走行支援装置において、
   前記目標経路補正要素が、前記車両からその前方に同一距離だけ離れている位置における前記基準経路の曲率と、前記目標経路の曲率との偏差の絶対値の、前記車両の位置を基準として前記所定距離にわたる積分値を前記乖離度として算出することを特徴とする車両走行支援装置。
3. 請求項１記載の車両走行支援装置において、
   前記目標経路補正要素が、前記車両からその前方に同一距離だけ離れている位置における前記基準経路の曲率と、前記目標経路の曲率との偏差の絶対値を前記乖離度として算出することを特徴とする車両走行支援装置。
4. 請求項１〜３のうち１つに記載の車両走行支援装置において、
   前記目標経路補正要素が、前記車両の位置から前記目標位置までの間で前記基準経路の曲率中心の位置が前記基準経路を基準として反転することをさらなる要件として前記目標経路を補正することを特徴とする車両走行支援装置。
5. 請求項１記載の車両走行支援装置を備えていることを特徴とする車両。
6. 車両に搭載されているコンピュータを請求項１記載の車両走行支援装置として機能させることを特徴とする車両走行支援プログラム。

Images