JP5350397B2 - 車線マークによって区切られている車線の維持に関する車両運転者支援システム及び方法 - Google Patents

車線マークによって区切られている車線の維持に関する車両運転者支援システム及び方法 Download PDF

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Description

本発明は、請求項1の前提部分に基づく運転者支援システム及び請求項9の前提部分に基づく、車線マークによって区切られている車線の維持に関する車両運転者支援方法に関し、これらは、例えば特許文献1から知られている。
特許文献1から、車線維持に関する車両運転者支援方法が公開されており、この場合、車線を区切っている車線マークを検出することによって、走行中の車線変化を検知し、車線マークの1つに車両側面が接近した場合には、ステアリングモーメントが車両のステアリング装置に加えられ、運転者は車線維持に関して支援される。その後、車線マークを乗り越えてしまった場合には、このことが、触覚及び音による警告によって運転者に伝えられる。この方法の場合、車両周辺が、追加的に、衝突の危険がある物体についてモニタされ、衝突の危険のある障害物がモニタによって確認された場合、車両の横方向への動きが防止されるか、又は妨げられる。
特許文献2から、車線維持に関して車両運転者を支援する方法が知られており、この場合は、車線マークによって規定されている規定車線からの車両ポジションの逸脱が予測的に算出され、特定の逸脱限界値を超過した場合には、車両を規定車線に戻す際に運転者を支援するステアリングモーメントが生じるようになっている。この場合、逸脱限界値は、車両の進行方向において、車両が走行している車線側方に検出される物体に応じて変更することができる。
独国特許出願公開第69402278T2号明細書 国際公開第2006/081936A1号パンフレット
本発明は、車線維持に関して車両運転者が支援される、冒頭に述べた種類の運転者支援システム及び方法を提供するという課題に基づいており、この場合、システム側の支援措置は、これが適切かつ邪魔にならないものと運転者に感じられるように行われる。
この課題は、独立請求項の特徴により解決される。有利な実施形態及び発展形態は、従属請求項に示されている。
本発明に基づく運転者支援システムは、車線を区切っている車線マークを使って、車両が走行している車線を検知する車線検知装置と、車線逸脱傾向が検知された場合に車線逸脱警告を車両運転者に発信する警告装置と、検知された車線の横にある側方の物体を検出する物体検知装置と、コースを修正する調整動作を実行する制御装置と、を含み、その際、車線検知装置は、車線マークの種類に基づいて、それぞれの車線マークの乗り越えによる車線逸脱が許容されているか、されていないかを検知するように設定されており、制御装置は、車線逸脱が許容されていないという条件又は車線逸脱が許容されている場合でも、検知された側方の物体が車両と衝突する危険があるという条件の下で、車線逸脱警告の出力に引き続き、調整動作が作動するように設定されている。
その後、運転者には、複数の段階で以下の支援が提供される。第1段階では、車線逸脱傾向を指摘する車線逸脱警告が出力され、続いて第2段階では、車線逸脱傾向に逆らって作用するコース修正調整動作が行われる。この場合、第2段階は、車線逸脱が許容されていないか、又は側方の物体と衝突する可能性があるため、車線逸脱が危険であるという条件の下でのみ作動する。すなわち、車線マークの乗り越えが許容されており、危険なく乗り越えることができるという状況では、第2段階は作動せず、従って、コース修正調整動作も実施されない。このような状況は、運転者が意識的に車線を逸脱する意思をもち、車線逸脱に逆らって作用する調整動作が、運転者には不適切かつ不要なシステム動作として感じられることを前提としており、運転者がそのように感じることが何度も生じる場合には、システムを受け入れ難く感じるであろう。
好ましいのは、物体検知装置が、側方の物体の他に、車線範囲内にある車両前方の物体も検知することができるように設定され、有利な場合には、検知された前方物体の1つが車両と衝突する危険があると判断された場合には、制御装置が調整動作を抑制するように設定されていることである。
この方法により、車両走行路にある障害物を避けようとする運転者の回避操作が、システム側で行われる調整動作によって阻害されたり、困難になったりすることを防ぐことができる。従って、運転者は、危険な状況において、障害物として検知された前方の物体を回避することができ、その際、車線の逸脱が許容されていないとしても、システム側の反発なく車線を逸脱することができる。
好ましいのは、ここで乗り越える車線マークが破線として実施されている場合、車線の逸脱が許容されるものと判定され、乗り越える車線マークが実線として実施されている場合は、車線の逸脱が許容されないものと判定されるように、車線検知装置が設定されていることである。
好ましいのは、車両の個々のホイールに、個別にブレーキをかけることによって調整動作を実行するように設定されていることである。
運転者支援システムの有利な実施形態では、車線逸脱警告がステアリングホイールの振動という形で運転者に伝えられるように、警告装置が設定されている。
運転者支援システムのもう1つの有利な実施形態では、静止している物体も、動いている物体も、両方が車線の範囲外で検知されるように、物体検知装置が設定されている。
好ましいのは、車線の逸脱が許容されている場合、車線の隣に車線変更に十分な広いスペースがある場合は調整動作を抑制するように、制御装置が設定されていることである。
好ましいのは、車線検知装置がビデオによる車線検知システムとして実施されていることである。
好ましいのは、物体検知装置がレーダーシステムとして実施されていることである。
車線マークによって制限されている車線維持に際しての本発明に基づく車両運転者支援方法の場合、車線マークと車両の位置とが車線の範囲内で検知され、衝突の危険のある物体が車線の側方にあることが車両周辺で検知され、車線逸脱時又は車線の逸脱が迫っている場合には、車線逸脱警告が運転者に発信され、車線逸脱に逆らって作用するコース修正調整動作が実施され、その際、時間的には車線逸脱警告の出力後に、コース修正調整動作が行われ、さらに、乗り越えようとする車線マークの種類に基づいて、車線逸脱が許容されている、又は許容されていないことが判定され、この場合、車線逸脱が許容されていると判定され、衝突の危険のある車線側方の物体が車線の横で検知されなかった場合は、コースを修正する調整動作が抑制される。
好ましくは、引き続き、車両前方の車線範囲内にある、衝突の危険がある前方の物体について車両周辺がモニタされ、このような衝突の危険のある物体が前方に存在すると検知された場合、コース修正の調整動作が抑制される。
従って、運転者が障害物として認識し、衝突の危険がある前方の物体を回避するために意識的に車線から離れたことを前提とできるような状況においては、調整動作が抑制される。
好ましいのは、この場合、車線を逸脱する際に乗り越える車線マークが、破線で実施されている場合、車線の逸脱が許容されるものと判断されることである。
好ましいのは、この場合、車線を逸脱する際に乗り越える車線マークが、実線で実施されている場合、車線の逸脱が許容されないものと判断されることである。
本方法の有利な発展形態においては、車線を逸脱する際に、衝突の危険がある側方の物体と車両との衝突の危険性がどのくらい高いかを予想し、その予想危険度に応じて、調整動作が実行される。
有利な発展形態においては、車線逸脱警告が、触覚警告として出力される。
もう1つの有利な発展形態では、コース修正の調整動作が、個々のホイールへのブレーキ動作として実行される。
以下に、本発明を、実施例に基づき、図を用いて詳しく説明する。
本発明に基づく運転者支援システムのブロック図。 2車線の道路上における典型的な交通状況。 対向車のある道路での典型的な交通状況。 車線変更が許容されない道路での典型的な交通状況。
互いに対応する要素は、全ての図の中で同一の記号が付されている。
図1は、車線検知装置10と、警告装置11と、物体検知装置12と、制御装置13と、車両の横方向の動きを制御する調整装置14と、車両の動く状態を検知する状態検知装置15と、を備える、車両の運転者支援システム1を示している。
車線検知システム10は、ビデオによる検知システムとして実施されており、このシステムは、車両前方の道路をビデオ画像に撮り、画像処理によって、車両が走行している道路に付けられている、車線を制限するための車線マークを検知し、その検知された車線マークに基づいて、車両が走行している車線の変化及び車線範囲内における車両の位置をモニタする。車線検知装置10は、さらに、どのような種類の車線マークが付けられているかに基づいて、車線マークを乗り越えることが許容されているか、許容されていないかを検知する。一般的に、車線マークが実線として実施されている場合、車線マークの乗り越えは許容されておらず、車線マークが破線として実施されている場合は、これが許容されている。二重線として実施されている車線マークの場合、内側の線の種類が、これらの線を乗り越えることが許容されているか、許容されていないかを決定する基準である。車線マークの変化と種類に関して、及び車線内の車両の位置に関してモニタされたインフォメーションは、車線インフォメーションSLとして、車線検知装置10によって制御装置13に転送される。
物体検知装置12はレーダーシステムとして実施され、このシステムは、車両に分散して配置されている複数のレーダーセンサを有し、これらのセンサは、車両の前方、後方及び側方へ向けられ、静止している、及び、動いている側方と前方の物体を検知するのに適しており、これらの物体は、車両が走行している車線の範囲外にあって、車両のすぐ隣、車両の斜め前方、車両の斜め後方にあるか、又は車両が走行している車線範囲内の、車両前方にある。従って、物体検知装置12は、走行車線の範囲外にある静止している障害物、とくにガードレール又はその他の建造物、植物及び駐車車両を検知することができ、しかしまた、隣接する対向車線の前方から近づいてくる車両又は隣接車線の後方から近づき、死角範囲に入っている車両も検知することができる。物体検知装置12は、同様に、車両が走行する車線の範囲内にあって、その車両の前方にある車両及び静止している障害物を検知することができる。
物体検知装置12は、側方又は前方物体の車両からの距離及び車両に対する速度を算出し、これらのインフォメーションを物体インフォメーションSOとして制御装置13に転送する。
状態検知装置15は、車速及び車両のステアリング角又はヨー角を算出するセンサを含み、これらのインフォメーションを状態インフォメーションSZとして制御装置13に転送する。
制御装置13は、車線インフォメーションSL、物体インフォメーションSO及び状態インフォメーションSZに基づいて、車線逸脱傾向があるかどうかを確定し、車線逸脱傾向が生じた場合は、警告シグナルSWを警告装置11に送信し、この警告装置11が、装置側で車線逸脱警告を車両の運転者に発信する。この警告装置11は、有利な場合、触覚による警告装置として実施され、この装置は、車線逸脱警告として運転者に感じられる振動をステアリングホイールに発生させる。さらに、その他の車線逸脱警告として、音による警告又は光による警告も運転者に発信することができる。
この制御装置は、さらに、車線インフォメーションSL、物体インフォメーションSO及び状態インフォメーションSZに基づいて、車線逸脱警告の出力後、規定の反応時間が過ぎても車線逸脱傾向が引き続き存在しているかどうかを確定する。運転者が車線逸脱警告に全く反応しないか、又は反応が十分でなかった場合には、これに応じて、調整シグナルSEが調整装置14に送信され、この装置が、車線逸脱傾向を低下させることを意図して、車両の横方向の動きを制御する。
調整装置14は、本実施例において、ブレーキ制御装置として実施されており、この装置は、個々のステアリングホイールへの適切なブレーキによって、車線逸脱傾向に逆らって作用するギヤモーメントを発生させる。この調整装置14は、追加的又は選択的に、車線逸脱傾向に逆らって作用するステアリングモーメントを車両のステアリング装置に加えるステアリング制御装置としても形成することができる。
制御装置13は、特定の動作停止条件が満たされた場合、調整シグナルSEを抑制するように設定されている。これに関する詳細は、図2及び3で詳しく説明する。
図2は、車線マークS1、S2、S3によって制限されている2つの車線Se、Snと、車線Se、Snの一方をそれぞれ走行する2つの車両F1、F2が描かれた道路を示している。外側の両方の車線マークS1、S3は、実線として実施され、中央の車線マークS2は、破線として実施されている。従って、外側の車線マークS1,S3の乗り越えは許容されておらず、中央の車線マークS2の乗り越えは許容されている。
車両F1は、本発明に基づく運転者支援システム1を装備した車両である。この車両は車線Se(以下、自車線と呼ぶ)の範囲内を走行し、仮想線S10、S20によって制限されている走行路Kの範囲内にある。走行路Kは、自車線Seの範囲内における車両F1の希望する走行範囲を表している。境界線S10、S20は、速度に応じて、及び/又は運転者の入力に応じてずらすことができ、特に、境界線が車線マークS1、S2の位置と一致するようにずらすことができる。車両F1は、矢印で示された速度v1で走行している。
車両F2は、走行中の自車線Seに隣接する車線Snにあり、車両F1に後方から接近している。車両F2の速度v2及び走行方向は、矢印によって示されている。車両F2は、物体検知装置12の検知範囲にあり、動いている側方の物体として、この装置により検出される。
自車線Seの隣には、静止している側方の物体として、物体検知装置12により検出されるガードレールO1がある。
図3は、同様に、車線マークS1、S2、S3によって制限されている2つの車線Se、Snと、車線Se、Snの一方をそれぞれ走行する2つの車両F1、F3が描かれた道路を示している。車両F3は、走行中の自車線Seに隣接する車線Snにあって、車両F1の前方にあり、矢印で示されている速度v3でこの車線Snを走行している。
図4は、同様に、車線マークS1、S2´、S3によって制限されている2つの車線Se、Snと、車線Seを走行する車両F1と、車両F1の前方にあって、車線Se内にある前方物体O2とが描かれた道路を示している。前方物体O2は、例えば、静止しているか、又はゆっくりと走行している車両であり、車両F1の障害物、すなわち、衝突の危険がある物体となっており、何の対抗措置も行われない場合、車両F1は、予測時間の範囲内に、この物体と衝突することが推測される。車両F1の運転者は、衝突の危険があるこの前方物体を回避しようとし、そのために車線マークS2´を乗り越えようとする。車線マークS2´は、実線として実施されており、従って、車両マークS2´を乗り越えることは許容されていない。しかし、このようなケースでは、車線逸脱警告のみが発信されるべきであり、回避操作に反する調整動作は抑制されなければならない。つまり、前方物体O2によって引き起こされる危険な状況に対処する全責任が運転者に委ねられる。
制御装置13は、提供される物体インフォメーションSOに基づいて状況評価を行い、検知された側方の物体F2、F3、O1又は前方の物体O2が、衝突の危険のある物体かどうかを確定する。すなわち、検知された側方の物体F2、F3、O1は、車両F1が自車線Seを逸脱する場合、衝突の危険があるものとなるかどうかを確定するか、又は前方の物体O2は、車両F1が自車線Seを逸脱しない場合、衝突の危険があるものとなるかどうか、を確定する。
例えば、車両F1の死角範囲に近づく車両F2が、車両F1の後方にあって、規定の車間距離の範囲内で、規定の限界値付近を車両F1の速度v1よりも速い速度v2で車両F1に近づいてくる場合、車両F2は衝突の危険のある物体として判定される。車両F1、F3の動きが変化せずに維持され、F1とF3とが同時に到達する位置において、予測的に算出されたF3の軌道と、同様に予測的に算出されたF1の軌道とが交わる場合、対向車F3は衝突の危険がある物体として判断される。これに対応して、ガードレールO2は、車両F1の軌道がガードレールO1と接触する場合、衝突の危険がある物体として判断される。
側方の物体F2、F3、O1のいずれかが、衝突の危険がある物体として判断された場合、制御装置13は、追加的に、衝突の確率又は衝突の強度がどの程度かを示す危険度を、それぞれの物体に対して特定することができる。
例えば、車両F1と検知された前方の物体O2との間の距離及び相対速度に基づいて、設定可能な時間内の衝突が予想され、車両F1の相対速度は変化せず、車両F1は車線Seに維持されるという状況評価が行われた場合、又は衝突回避措置、特にフルブレーキ又は回避操作を行うことによって衝突を避けるための処理時間として運転者に残されている時間が、最大でも、設定可能な時間限界値よりも小さいという状況評価が行われた場合は、検知された前方の物体O2は、衝突の危険がある物体として判定される。
制御装置13は、状況インフォメーションSZ、特に車両F1の速度v1及び車両F1のステアリング装置で調整されているステアリング角に基づいて、予測時間又は予測距離に対する車両F1の軌道を予測的に算出する。この場合に問題となるのは予測される移動軌跡であり、この移動軌跡に沿って、車両F1は予測時間内に移動するか、又は予測距離に到達するまで移動する。さらに、制御装置13は、車両F1が走行路Kを逸脱するのに要する予想時間、すなわち、車両F1が、走行路Kの境界線S20を踏み越える、点線で示された地点F1´に達するのにかかるTLC時間(線横断までの時間)を算出する。この時間は、以下に、車線逸脱時間TLCと呼ぶ。
制御装置13は、続いて、算出された車線逸脱時間TLCを、規定の時間限界値と比較する。車線逸脱時間TLCが、規定の時間限界値よりも小さい場合、制御装置13は、車両F1が車線逸脱傾向を示していると確定し、さらに第1段階で、警告装置11を介して車線逸脱警告を車両F1の運転者に発信する。制御装置13は、車線逸脱警告が出力された後、規定の反応時間内に車両逸脱傾向が引き続きあるかどうかをさらに確定する。車線逸脱傾向がある場合、第2段階において、調整装置14によって実施されるコース修正の調整動作により車両F1を走行路Kに戻すため、調整装置14に調整シグナルSEが送信される。
側方の物体のいずれかと衝突の危険が確定された場合、好ましくは、該当する物体に割り当てられている危険度に応じて、この危険度が高い場合には調整装置14によって実施される調整動作がより強力に行われ、及び/又は危険度が小さい場合よりも早期に開始されるように、調整シグナルSEが生成される。これによって、車線逸脱時に生じる交通状況の危険度に、調整動作を適合させることができる。
しかし、以下の動作停止条件が満たされた場合、調整シグナルSEの出力は抑制される。すなわち、
a)車線検知装置10によって、該当する車線マークS2の乗り越えが許容されている、すなわち、車線マークS2は、図2及び3に示されているように、破線として実施されているというインフォメーションを制御装置13が受信した場合、さらに、行われた状況評価に基づいて、検知されている側方の物体F2、F3、O1との衝突の危険が、車線逸脱時にないことを制御装置13があらかじめ確定した場合、又は、
b)行われた状況評価に基づいて、車両F1が車線Seを維持した場合に、検知されている前方の物体O2と衝突する危険のあることを制御装置13が確定した場合。
従って、第2段階を作動させる条件は、第1段階での車線逸脱警告の事前の出力と、ここで乗り越えようとしている車線マークS1、S2の種類によって、車線Seの逸脱が許容されていないことが確定していること、又は車線Seの逸脱が許容されるものであっても、検知されている側方の静止物体又は動いている物体F2、F3、O1のいずれかとの衝突の危険が排除できないことが確定している、さらに、検知されている前方の静止物体又は動いている物体O2との衝突の危険のないことが確定していることである。

Claims (16)

  1. 車線を区切っている車線マーク(S1、S2)を使って、車両(F1)が走行している車線(Se)を検知する車線検知装置(10)と、車線逸脱傾向が検知された場合に車線逸脱警告を車両(F1)の運転者に発信する警告装置(11)と、検知された前記車線(Se)の横にある側方の物体(F2、F3、O1)を検出する物体検知装置(12)と、走行コースを修正する調整動作を実行する制御装置(13)と、を備える、車両(F1)の運転者支援システム(1)であって、
    前記車線検知装置(10)は、車線マーク(S1、S2)の種類に基づいて、それぞれの車線マーク(S1、S2)の乗り越えによる前記車線(Se)の逸脱が許容されているか、されていないかを検知するように設定され、前記制御装置(13)は、車線逸脱警告の出力に引き続き、前記調整動作を作動するように設定され、前記車線検知装置(10)の検知により前記車線(Se)の逸脱が許容されていないこと、又は前記車線検知装置(10)の検知により前記車線(Se)の逸脱が許容されている場合でも、検知されている側方の物体(F2、F3、O1)と衝突する危険のあることが、前記調整動作の作動条件となっていることを特徴とする運転者支援システム(1)。
  2. 前記物体検知装置(12)が、前記車線(Se)の範囲内において前記車両(F1)の前方にある物体(O2)を前方の物体として検知することができるように設定され、検知された前記前方の物体(O2)の1つと衝突する危険があるという状況評価が生じた場合には、前記制御装置(13)が前記調整動作を抑制するように設定されていることを特徴とする、請求項1による運転者支援システム。
  3. 乗り越えた前記車線マーク(S2)が破線である場合、前記車線(Se)の逸脱が許容されるものと判定され、乗り越えた前記車線マーク(S1)が実線として実施されている場合は、前記車線(Se)の逸脱が許容されないものと判定されるように、前記車線検知装置(10)が設定されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の運転者支援システム。
  4. 前記制御装置(13)が、前記車両(F1)の個々のホイールに、個別にブレーキをかけることによって前記調整動作を実行するように設定されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の運転者支援システム。
  5. 前記車線逸脱警告が、ステアリングホイールの振動という形で運転者に伝えられるように、前記警告装置(11)が設定されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の運転者支援システム。
  6. 静止している物体と動いている物体(O1、F2、F3、O2)とが、前記車線(Se)の範囲外及び範囲内で検知されるように、前記物体検知装置(12)が設定されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の運転者支援システム。
  7. 前記車線(Se)の逸脱が許容されている場合に、前記車線(Se)の隣に車線変更に十分な広いスペースがある場合は前記調整動作が抑制されるように、前記制御装置(13)が設定されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の運転者支援システム。
  8. 前記車線検知装置(10)が、ビデオによる車線検知システムとして実施されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の運転者支援システム。
  9. 前記物体検知装置(12)が、レーダーシステムとして実施されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の運転者支援システム。
  10. 車線マーク(S1、S2)によって区切られている車線(Se)を維持する際、前記車線マーク(S1、S2)と車両(F1)の位置が前記車線(Se)の範囲内で検知され、衝突の危険のある物体(F2、F3、O1)が、前記車線(Se)の側方に存在することが前記車両周辺で検知され、前記車線(Se)の逸脱時又は前記車線(Se)の逸脱が迫っている場合には、車線逸脱警告が運転者に発信される、及び/又は車線逸脱に逆らって作用するコース修正調整動作が実施される、車両(F1)の運転者支援方法であって、
    前記車線(Se)の逸脱は、乗り越えようとする車線マーク(S2、S3)の種類に基づいて許容されている、又は許容されていないと判定され、時間的に前記車線逸脱警告の出力後に、前記コース修正調整動作が行われるものであり、前記車線(Se)の逸脱が前記車線マーク(S2、S3)の種類に基づいて許容されていると判定され、かつ衝突の危険がある物体(F1、F2)が前記車線(Se)の横にない場合には、前記コース修正調整動作が抑制されることを特徴とする方法。
  11. 前記車両(F1)の周辺が、前記車両(F1)の前方で、前記車線(Se)の範囲内において、衝突の危険のある物体(O2)について検知され、前記車両(F1)の前方の前記車線(Se)内に、衝突の危険がある物体(O2)がある場合は、前記コース修正調整動作が抑制されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
  12. 車線逸脱の際に乗り越えようとする前記車線マーク(S2)が、破線として実施されている場合、前記車線(Se)の逸脱が許容されるものと判定されることを特徴とする、請求項10又は11に記載の方法。
  13. 車線逸脱の際に乗り越えようとする前記車線マーク(S2)が、実線として実施されている場合、前記車線(Se)の逸脱が許容されないものと判断されることを特徴とする、請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 車線逸脱の際に、衝突の危険がある物体(F2、F3)の1つと前記車両(F1)との衝突の危険性がどのくらい高いかを予想し、予想された危険度に応じて、前記調整動作が実行されることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記車線逸脱警告が、触覚警告として出力されることを特徴とする、請求項10〜14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記コース修正調整動作が、個々のホイールへのブレーキ動作として実行されることを特徴とする、請求項10〜15のいずれか一項に記載の方法。
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