JP5310745B2

JP5310745B2 - 走行支援装置

Info

Publication number: JP5310745B2
Application number: JP2010544108A
Authority: JP
Inventors: 純佐久川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-04-21
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-04-21
Also published as: DE112009004683T5; CN102348592A; WO2010122639A1; CN102348592B; US20110137488A1; JPWO2010122639A1; DE112009004683B4; US8682500B2

Description

本発明は、設定された目標コースに沿って車両が走行するように車両を制御する走行支援装置に関するものである。

従来、設定された目標コースに沿って車両が走行するように制御する走行支援装置として、例えば特開２００７−３２６４４７号公報に記載されるように、ドライバによる操舵操作入力値としての操舵トルクを検出するセンサと、検出された操舵トルク値が基準値以上である場合に目標コースを修正するＥＣＵとを備えるものが知られている。この装置によれば、ドライバによる操舵入力の方向が隣接車線に存在する並走車から離れる方向である場合に、ＥＣＵが目標コースを並走車から離れる方向に修正することにより、ドライバに違和感を与えることを抑えることが可能となる。

特開２００７−３２６４４７号公報

しかしながら、従来の装置では、ドライバの操舵入力に基づいて目標コースの修正を行っているため、並走車に対するドライバの不安感を十分に低減できない問題点があった。

本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、ドライバの不安感を低減することができる走行支援装置を提供することを目的とする。

本発明に係る走行支援装置は、設定された目標コースに沿って車両が走行するように車両を制御する走行支援装置であって、隣接車線を走行する並走車の軌跡を予測する予測手段と、予測手段により予測される並走車の軌跡に基づいて、自車両の目標コースを修正する修正手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、隣接車線を走行する並走車の軌跡を予測し、その予測軌跡に基づいて自車両の目標コースを修正するので、並走車に対するドライバの不安感を十分に低減することができる。その結果、ドライバの不安感を低減する走行支援を実現することが可能となる。

本発明に係る走行支援装置において、修正手段は、並走車の横方向速度に基づいて自車両の目標コースを修正することが好適である。この場合、並走車に対するドライバの不安感を十分に低減することができる。

本発明に係る走行支援装置において、修正手段は、並走車の走行負荷に基づいて自車両の目標コースを修正することが好適である。この場合、並走車に対するドライバの不安感を十分に低減することができる。

本発明に係る走行支援装置において、走行負荷は、並走車前方の道路曲率の大きさ及び方向に基づいて求められるものであることが好適である。この場合、並走車に対するドライバの不安感を十分に低減することができる。

本発明に係る走行支援装置において、修正手段は、並走車の運動エネルギに基づいて自車両の目標コースを修正することが好適である。この場合、並走車に対するドライバの不安感を十分に低減することができる。

本発明に係る走行支援装置において、修正手段は、並走車が存在しない場合に、自車両のドライバの操舵入力に基づいて、自車両の目標コースを修正することが好適である。この場合、並走車が存在しない場合のドライバの感覚に基づいて目標コースを修正するので、ドライバの不安感を低減する走行支援を実現することができる。

本発明によれば、ドライバの不安感を低減することができる走行支援装置を提供することができる。

図１は本実施形態に係る走行支援装置の構成を示すブロック図である。図２は本実施形態に係る走行支援装置の動作を示すフローチャートである。図３は並走車の横速度ＶｙとDoffsetとの関係を示すグラフである。図４は並走車投影面積とＫｄとの関係を示すグラフである。図５はドライバの感覚目標ライン学習の処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る走行支援装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、走行支援装置１は、車両に搭載され、設定された目標コースに沿って車両が走行するように車両の走行支援を行うレーンキープ装置である。この走行支援装置１は、車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２、カメラ３、画像ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４、レーダ５、車速センサ６、操舵トルクセンサ７、及び横加速度（横Ｇ）センサ８を備えている。

車両制御ＥＣＵ２は、装置全体を制御するための電子制御ユニットであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェイスなどを備えて構成されている。

カメラ３は、例えば、ＣＭＯＳ（Complimentary Metal Oxide Semiconductor）カメラであり、走行支援装置１を搭載する車両の前方に取り付けられている。この際、カメラ３は、その光軸方向が車両の進行方向と一致するように取り付けられるのが好適である。カメラ３は、車両の前方の道路を撮像し、その撮像したカラー画像（例えば、ＲＧＢ（Red Green Blue）による画像）を取得する。

カメラ３は、その撮像画像のデータを撮像信号として画像ＥＣＵ４に送信する。このカメラ３は、左右方向に撮像範囲が広く、走行している車線を示す左右両側（一対）の白線を十分に撮像可能である。なお、カメラ３はカラーであるが、道路上の白線を認識できる画像を取得できればよいので、白黒のカメラでもよい。

画像ＥＣＵ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等からなる。画像ＥＣＵ４では、カメラ３からの撮像信号を取り入れ、撮像信号の撮像画像データから車両が走行している車線を示す一対の白線を認識する。そして、画像ＥＣＵ４は、認識した一対の白線から車線幅、一対の白線の中心を通る線（すなわち、車線の中心線）を演算する。また、この画像ＥＣＵ４は、車線の中心の半径（カーブ半径Ｒ）、白線に対するに対する車両の向き（ヨー角θ）、及び車両の横偏差Ｄを演算する。そして、画像ＥＣＵ４は、これら認識した一対の白線の情報や演算した各情報を画像信号として車両制御ＥＣＵ２に送信する。

レーダ５は、ミリ波帯の電波やレーザ光などの検出波を水平方向にスキャンしながら自車両の周囲へ発信し、並走車や対向車などを含む他車両の表面で反射された反射波を受信して、他車両との距離・方向及び速度等を検出するためのものである。他車両の方向は反射波の角度、距離は電波を発射してから反射波が帰ってくるまでの時間、他車両の速度は反射波の周波数変化（ドップラー効果）を利用して検出する。そして、レーダ５は、その検出した結果を車両制御ＥＣＵ２に送信する。

車速センサ６は、自車両の車速を検出し、検出した車速を車速信号として車両制御ＥＣＵ２に出力する機能を有している。この車速センサ５は、例えば４輪に各々設けられ、各車輪の回転速度を計測することにより車両の車速を検出するものである。操舵トルクセンサ７は、ドライバによる操舵操作時のトルクτを検出するものであり、横Ｇセンサ８は、自車両の横加速度を検出するものである。操舵トルクセンサ７及び横Ｇセンサ８は、それぞれ車両制御ＥＣＵ２に接続され、検出した結果を車両制御ＥＣＵ２に送信する。

また、走行支援装置１は、操舵トルク印加部９と、警報ブザー１０と、メータ装置１１とを備えている。操舵トルク印加部９は、自車両が車線から逸脱することを防止する操舵制御を行うものである。この操舵トルク印加部９は、例えば電動パワーステアリング装置であり、自車両が目標コースに沿って走行するように、車両制御ＥＣＵ２の制御によって車輪に操舵トルクを印加する。

警報ブザー１０は、自車両が車線から逸脱した場合、あるいは逸脱する可能性が高い場合に、その旨をドライバに報知するために鳴動する。メータ装置１１は、各種メータや警告灯の他に、マルチディスプレイ表示部（図示せず）を有する。このメータ装置１１は、車両制御ＥＣＵ２からの信号を受信し、その信号に応じた情報をマルチディスプレイ表示部に表示する。

車両制御ＥＣＵ２は、並走車軌跡予測部２１、演算部２２、及び目標コース修正部２３を備えている。並走車軌跡予測部２１は、カメラ３により撮像される道路に関する情報とレーダ５により検出される並走車の方向、速度などに基づいて、並走車軌跡の予測を行う。

演算部２２は、画像ＥＣＵ４、レーダ５及び各センサ６，７，８からの信号に基づいて、車両制御に関する各演算処理を行う。例えば、演算部２２は、レーダ５により検出される並走車の位置、方向、速度等に基づいて、並走車の横方向速度（以下、横速度という）Ｖｙを演算する。更に、この演算部２２は、並走車の速度と並走車の種別（例えば、車種と大きさ）に基づいて、並走車の運動エネルギを演算する。また、演算部２２では、車線中心に対する車両中心の位置Doffset、補正ゲインＫｄ、及び目標横加速度Ｇｙ^＊の演算が行われている。

目標コース修正部２３は、並走車軌跡予測部２１により予測した並走車の軌跡に基づいて自車両の目標コースを修正するものである。また、この目標コース修正部２３は、並走車が存在しない場合に、自車両のドライバの操舵入力に基づいて、自車両の目標コースを修正することが可能である。

図２は、本実施形態に係る走行支援装置の動作を示すフローチャートである。この制御処理は、例えばイグニッションオンされてから所定のタイミングで繰り返し実行される。初めに、Ｓ１１の処理では、カメラ情報の取得が行われる。このとき、車両制御ＥＣＵ２は、画像ＥＣＵ４により送信された画像信号からカーブＲ、ヨー角θ、横偏差Ｄなどの情報を取得する。

Ｓ１１の処理に続くＳ１２の処理では、並走車情報の取得が行われる。このとき、車両制御ＥＣＵ２は、レーダ５に検出された並走車の位置、方向及び速度等の情報を取得する。Ｓ１２の処理に続くＳ１３の処理では、操舵トルクτの検出が行われる。このとき、操舵トルクセンサ７が、自車両操舵トルクτを検出し、検出した操舵トルクτを車両制御ＥＣＵ２に送信する。

Ｓ１３の処理に続くＳ１４の処理では、並走車の有無の判定が行われる。このとき、車両制御ＥＣＵ２がＳ１２で取得した並走車の情報に基づいて、隣接車線に並走車が存在するか否かを判定する。並走車があると判定された場合、制御処理がＳ１５に進み、並走車の横速度Ｖｙの演算が行われる。このとき、演算部２２は、Ｓ１２で取得した並走車の位置、方向、速度等に基づいて、並走車の横速度Ｖｙを演算する。

Ｓ１５の処理に続くＳ１６の処理では、並走車の横速度Ｖｙが接近方向にあるか否かの判定が行われる。このとき、車両制御ＥＣＵ２は、Ｓ１５の処理で検出された並走車の横速度Ｖｙが自車両に接近する方向にあるか、あるいは自車両から離間する方向にあるかを判定する。そして、並走車の横速度Ｖｙが接近方向にあると判定された場合、車線中心に対する車両中心の位置Doffsetの演算が行われる（Ｓ１７）。

図３は、並走車の横速度ＶｙとDoffsetとの関係を示すグラフである。図３において、横軸を並走車の横速度Ｖｙとし、縦軸をDoffsetとしている。図３に示すように、自車両の旋回方向と並走車の横速度Ｖｙとが逆方向の場合、すなわち、並走車が旋回外側に横速度Ｖｙを発生させ、且つ自車両に接近する場合は、並走車の運転負荷が高い状態であり、無意識にこれを感じる自車両のドライバの不安感が大きいため、Doffsetが基準値より大きい。従って、目標修正量を増大する。一方、自車両の旋回方向と並走車の横速度Ｖｙとが同方向の場合は、Doffsetが基準値より小さい。従って、目標修正量が小さい。

Ｓ１７の処理に続くＳ１８の処理では、補正ゲインＫｄの演算が行われる。図４は、並走車投影面積とＫｄとの関係を示すグラフである。図４において、横軸を並走車の運動エネルギを表す並走車投影面積とし、縦軸を補正ゲインＫｄとしている。図４に示すように、並走車がトラックや乗用車等であって、車両の大きさ（運動エネルギ）が異なる場合、ドライバは不安感に差が生じると考えられるため、これに比例すると考えられる投影面積を用い、補正ゲインＫｄを変化させる。

Ｓ１８の処理に続くＳ１９の処理では、目標横加速度（目標横Ｇｙ^＊）の演算が行われる。目標横Ｇｙ^＊は、式（１）〜（４）で算出される。式（２）〜（４）において、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は係数であり、Ｖは車両の速度である。

Ｓ１９の処理に続くＳ２０の処理では、Ｓ１９で演算されたＧｙ^＊に基づき操舵制御が実施される。このとき。車両制御ＥＣＵ２は、演算された目標横Ｇｙ^＊に基づいて、操舵トルク印加部９に制御信号を送信する。操舵トルク印加部９は、制御信号を受け、その信号に応じた操舵制御を行う。そして、Ｓ２０を終えたら、一連の制御が終了とする。

一方、Ｓ１４の処理で並走車がないと判定された場合、制御処理がＳ２１に進み、ドライバの感覚目標ライン学習が行われる。このとき、車両制御ＥＣＵ２は、図５に示すような制御処理を行い、ドライバの感覚目標ライン学習を実行する。

Ｓ２１の処理に続くＳ２２の処理では、Doffsetを０とし、更にＳ２３の処理ではＫｄを１とする。そして、Ｓ２３の処理が終了すると、制御処理がＳ１９に移行し、目標横Ｇｙ^＊の演算が行われ、演算された目標横Ｇｙ^＊に基づいて操舵制御が実行される（Ｓ２０）。

図５は、ドライバの感覚目標ライン学習の処理を示すフローチャートである。以下、図５を参照してドライバの感覚目標ライン学習の制御処理を説明する。

初めに、Ｓ３１の処理では、ドライバの感覚目標ライン学習が行われる。このとき、車両制御ＥＣＵ２は、並走車が存在しない場合のドライバの感覚目標ラインを学習する。Ｓ３１の処理に続くＳ３２の処理では、自車両操舵トルクτが理論値τthより大きいか否かの判定が行われる。このとき、車両制御ＥＣＵ２は、操舵トルクセンサ７により検出された自車両操舵トルクτを理論値τthと比較する。

自車両操舵トルクτが理論値τth以下であると判定された場合、制御処理が終了する。一方、自車両操舵トルクτが理論値τthより大きいと判定された場合、制御処理がＳ３３に進み、Ｄｄｉ＝Ｄの処理が行われる。Ｓ３３の処理に続くＳ３４の処理では、Ｄｄ＝（ΣＤｄｉ）／ｎの演算が行われる。そして、Ｓ３４の処理を終えたら、一連の処理が終了とする。

このように並走車が存在しない場合、車両制御ＥＣＵ２は、ドライバの感覚で有する目標ラインを学習し、制御の基準となる走行レーン中央位置を補正するためのＤｄを学習する。そして、並走車が存在する場合の目標位置補正にその学習値を用いることで、ドライバの感覚に合った修正を行い、ドライバの不安感をより低減することができる。

以上のように構成された走行支援装置１によれば、隣接車線を走行する並走車の軌跡を予測し、その予測軌跡に基づいて自車両の目標コースを修正するので、並走車に対するドライバの不安感を十分に低減することができる。その結果、ドライバの不安感を低減する走行支援を実現することが可能となる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る走行支援装置の一例を示すものである。本発明に係る走行支援装置は上述の実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る走行支援装置は、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る走行支援装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上記の実施形態において、並走車の横速度Ｖｙ、及び並走車の運動エネルギに基づいて自車両の目標コースを修正することを説明したが、これに限らず、並走車の走行負荷に基づいて目標コースを修正してもよい。なお、走行負荷としては、例えば、並走車前方の道路曲率の大きさ及び方向に基づいて求められるものが好適である。

１走行支援装置
２車両制御ＥＣＵ
３カメラ
４画像ＥＣＵ
２１並走車軌跡予測部
２３目標コース修正部。

Claims

車線内を走行する車両が、設定された目標コースに沿って走行するように前記車両を制御する走行支援装置であって、
自車両が走行する前記車線に隣接する隣接車線を走行する並走車に関する情報を検出する手段と、
前記並走車の横方向速度を演算すると共に、前記検出された情報に基づいて前記並走車の前記横方向速度の方向を決定する演算手段と、
前記並走車の前記横方向速度の方向が接近方向であることに基づいて、前記自車両が前記並走車から離間するように前記自車両の目標コースを修正する修正手段と、
を備えることを特徴とする走行支援装置。
前記修正手段は、前記並走車の前記横方向速度及び前記横方向速度の方向に基づいて前記自車両の目標コースを修正することを特徴とする請求項１に記載の走行支援装置。
前記演算手段は、前記並走車の走行負荷を演算し、
前記修正手段は、前記並走車の前記走行負荷及び前記横方向速度の方向に基づいて前記自車両の目標コースを修正し、
前記走行負荷は、前記並走車前方の道路曲率の大きさ及び方向に基づいて求められるものであることを特徴とする請求項１に記載の走行支援装置。
前記演算手段は、前記並走車の運動エネルギを演算し、
前記修正手段は、前記並走車の前記運動エネルギ及び前記横方向速度の方向に基づいて前記自車両の目標コースを修正することを特徴とする請求項１に記載の走行支援装置。
前記修正手段は、前記並走車が存在しない場合に、前記自車両のドライバの操舵入力に基づいて、前記自車両の目標コースを修正することを特徴とする請求項１に記載の走行支援装置。
前記修正手段は、前記自車両の旋回方向が前記並走車の前記横方向速度と逆方向の場合に前記自車両が前記並走車から離間するように前記自車両の目標コースを修正することを特徴とする請求項１に記載の走行支援装置。
目標修正量は、前記自車両の前記旋回方向が前記並走車の前記横方向速度の方向と同じ場合よりも、前記自車両の前記旋回方向が前記並走車の前記横方向速度の方向と逆方向の場合の方が大きいことを特徴とする請求項６に記載の走行支援装置。
前記演算手段は、前記並走車の運動エネルギを演算し、
前記修正手段は、前記並走車の前記運動エネルギに比例する補正ゲインに基づいて前記自車両の目標コースを修正することを特徴とする請求項１に記載の走行支援装置。
前記演算手段は、前記自車両が含まれる前記車線の中心に対する前記自車両の中心の位置オフセットを演算することを特徴とする請求項１に記載の走行支援装置。
前記演算手段は、前記並走車の走行負荷及び運動エネルギを演算し、
前記修正手段は、前記走行負荷、前記自車両の中心の位置オフセットの量、及び、前記並走車の前記運動エネルギに比例する補正ゲインに基づいて、前記自車両の目標コースを修正することを特徴とする請求項９に記載の走行支援装置。
前記演算手段は、前記並走車の前記走行負荷、前記自車両の中心の位置オフセットの量、及び、前記補正ゲインに基づいて、目標横加速度を演算し、
前記修正手段は、前記目標横加速度及び前記並走車の前記横方向速度の方向に基づいて前記目標コースを修正することを特徴とする請求項１０に記載の走行支援装置。
車線内を走行する車両が、設定された目標コースに沿って走行するように前記車両を制御する制御方法であって、
自車両が走行する前記車線に隣接する隣接車線を走行する並走車に関する情報を検出するステップと、
前記並走車の横方向速度を演算するステップと、
前記検出された情報に基づいて、前記並走車の前記横方向速度の方向を決定するステップと、
前記並走車の前記横方向速度の方向が接近方向であることに基づいて、前記自車両が前記並走車から離間するように前記自車両の目標コースを修正するステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。