JP6152069B2 - 走行支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行車両に対して、車線からの逸脱を防止するための支援を行う走行支援装置に関する。

従来より、自車両が車線から逸脱することを防止するために、車線を区画する白線と自車両との位置関係を認識して、自車両が車線内を走行するように操舵制御を行う走行支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された走行支援装置においては、車線からの逸脱を防止するための操舵制御を開始する自車両と白線（車線の端部）間の距離の閾値を、自車両の横速度が高いほど大きく設定している。そして、これにより、自車両の横速度が高いほど、早めに逸脱防止のための措置が行われるようにしている。

特開２０１３−９１４９４号公報

車両が曲線路を走行している場合は、車両が直進していても車線の端部が車両に近づいてくるが、車両の横速度は増加しない。そのため、特許文献１に記載された走行支援装置による場合には、車線からの逸脱を防止するための措置を開始する時期が遅れるおそれがある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、車線からの逸脱を防止するための措置を開始する時期が遅れることを防止した走行支援装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明の走行支援装置は、
車両と該車両が走行している車線の端部との位置関係を認識する車線端部認識部と、
前記車線端部認識部の認識結果に基づいて前記車両と前記車線の端部との距離を算出し、該距離が所定の距離閾値以下になったときに、前記車両が車線から逸脱することを防止するための逸脱防止処理を行う逸脱防止部とを備える。

そして、本発明の走行支援装置の第１の態様は、
前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、
現在時点で前記車両を車線の中央部に向かわせるための操舵制御を行ったときに前記車両に発生すると想定される旋回加速度である予測旋回加速度を、前記車線端部認識部の認識結果と前記車両のヨーレートとに基づいて算出する予測旋回加速度算出部と、
前記予測旋回加速度が大きいほど、前記距離閾値を長く設定する距離閾値設定部とを備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記予測旋回加速度が大きいほど、前記車両を車線の中央部に向かわせるための前記操舵制御を行ったときの前記車両の挙動変化が大きくなる。そこで、前記距離閾値設定部は、前記逸脱防止処理の開始条件である前記距離閾値を、前記予測旋回加速度が大きいほど長く設定する。これにより、前記予測旋回加速度が大きくなって、前記車両の車線からの逸脱を回避するための操舵制御を行ったときの前記車両の挙動変化が大きくなると想定されるときに、前記逸脱防止処理が速やかに実行されるため、車線からの逸脱を防止するための措置を開始する時期が遅れることを防止することができる。

また、上記本発明の走行支援装置の第１の態様において、
前記車両の走行速度を検出する車速検出部を備え、
前記距離閾値設定部は、前記車両の走行速度が高いほど、前記距離閾値を長く設定することを特徴とする。

この構成によれば、前記車両の走行速度が高いほど前記車両の車線からの逸脱に対する余裕度が低下するため、前記距離閾値を長く設定することによって、車線からの逸脱を防止するための措置を開始する時期が遅れることを抑制することができる。
次に、本発明の走行支援装置の第２の態様は、
車両と該車両が走行している車線の端部との位置関係を認識する車線端部認識部と、
車両の操舵を行う操舵機構と、
前記車線端部認識部の認識結果に基づいて前記車両と前記車線の端部との距離を算出し、該距離が所定の距離閾値以下になったときに、前記操舵機構を作動させて車両を車線の中央方向に戻す操舵制御を行う逸脱防止部と、
車両が現在位置から直進した場合に到達する車両前方点と、前記操舵制御における到達目標点との距離が長いほど、前記距離閾値を長く設定する距離閾値設定部と
を備えたことを特徴とする。

次に、本発明の車両は、
自車両の前方を撮像するカメラと、
前記カメラによる撮像画像に基づいて、自車両と自車両が走行している車線の端部との位置関係を認識する車線端部認識部と、
前記車線端部認識部の認識結果に基づいて前記車両と前記車線の端部との距離を算出し、該距離が所定の距離閾値以下になったときに、前記車両が車線から逸脱することを防止するための逸脱防止処理を行う逸脱防止部と、
前記自車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、
現在時点で前記車両を車線の中央部に向かわせるための操舵制御を行ったときに前記車両に発生すると想定される旋回加速度である予測旋回加速度を、前記車線端部認識部の認識結果と前記車両のヨーレートとに基づいて算出する予測旋回加速度算出部と、
前記予測旋回加速度が大きいほど、前記距離閾値を長く設定する距離閾値設定部と
を備えたことを特徴とする。

かかる本発明の車両によれば、前記本発明の走行支援装置の第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。

次に、本発明の操舵支援方法は、
車両と該車両が走行している車線の端部との位置関係を認識する車線端部認識工程と、
前記車線端部認識工程の認識結果に基づいて前記車両と前記車線の端部との距離を算出し、該距離が所定の距離閾値以下になったときに、前記車両が車線から逸脱することを防止するための逸脱防止処理を行う逸脱防止工程と、
前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出工程と、
現在時点で前記車両を車線の中央部に向かわせるための操舵制御を行ったときに前記車両に発生すると想定される旋回加速度である予測旋回加速度を、前記車線端部認識工程の認識結果と前記車両のヨーレートとに基づいて算出する予測旋回加速度算出工程と、
前記予測旋回加速度が大きいほど、前記距離閾値を長く設定する距離閾値設定工程と
を含むことを特徴とする。

かかる本発明の走行支援方法を車両に適用して実施することにより、上述した本発明の走行支援装置の第１の態様と同様の作用効果を得ることができる。

走行支援装置の構成図。 走行支援処理のフローチャート。 距離閾値と進入角度による支援開始条件の説明図。 距離閾値と旋回加速度による支援開始条件の説明図。 旋回加速度に基づく進入角度の説明図。

本発明の走行支援装置の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

図１を参照して、走行支援装置１０は、カメラ２（カラーカメラ）、車線認識装置３、スピーカ５、表示器６、操舵機構７、制動機構８、車速センサ２０（本発明の車速検出部に相当する）、ヨーレートセンサ２１（本発明のヨーレート検出部に相当する）、舵角センサ２２、トルクセンサ２３、アクセルペダルセンサ２４、及びブレーキペダルセンサ２５を備えた車両１（本発明の車両に相当する）に搭載されている。

走行支援装置１０は、図示しないＣＰＵ、メモリ、各種インターフェース回路等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された車両１の走行支援用のプログラムをＣＰＵで実行することにより、車線端部認識部１１、進入角度検知部１２、予測旋回加速度算出部１３、距離閾値設定部１４、及び逸脱防止部１５として機能する。また、走行支援装置１０により、本発明の走行支援方法が実施される。

車線認識装置３は、カメラ２により撮像される車両１の前方の画像から、車両１が走行している道路の車線を区画するレーンマーク（白線等）を認識して、車線の端部位置を認識する。車線の端部位置のデータは走行支援装置１０に入力され、車線端部認識部１１は、このデータに基づいて車両１と車線の端部との位置関係を認識する。

走行支援装置１０には、車速センサ２０により検出される車両１の走行速度の検出信号、ヨーレートセンサ２１により検出される車両１のヨーレート（クルマの重心点を通る鉛直軸まわりの回転角速度）の検出信号等が入力され、走行支援装置１０は、これらの検出信号に基づいて車両１の挙動を認識する。

また、走行支援装置１０には、舵角センサ２２により検出されるステアリングホイール（図示しない）の操作角度の検出信号、トルクセンサ２３により検出されるステアリングホイールの操作トルクの検出信号、アクセルペダルセンサ２４により検出されるアクセルペダル開度の検出信号、ブレーキペダルセンサ２５により検出されるブレーキ踏力の検出信号等が入力され、走行支援装置１０は、これらの検出信号に基づいて運転者による運転操作の状況を認識する。

また、走行支援装置１０から出力される制御信号により、スピーカ５からの警報音の出力、表示器６への警報表示、操舵機構７による車両１の操舵、及び制動機構８による車両１の制動が制御される。

［第１実施形態］
以下、図２に示したフローチャートに従って、走行支援装置１０によって、車両１が車線から逸脱することを防止する処理の第１実施形態について説明する。走行支援装置１０は、所定の制御周期毎に図２のフローチャートを実行して、車両１が車線から逸脱することを防止する。

図２のＳＴＥＰ１は車線端部認識部１１による処理である。車線端部認識部１１は、車線認識装置３により認識された車線のレーンマークの位置に基づいて、車両１と車線の端部との位置関係（車両１と車線の端部との相対位置）を認識する。なお、ＳＴＥＰ１による処理は、本発明の走行支援方法における車線端部認識工程に相当する。

続くＳＴＥＰ２は進入角度検知部１２による処理である。進入角度検知部１２は、図３に示したように、車線端部認識部１１による認識結果に基づいて、車線の端部を示すレーンマーク（白線）５０に対する車両１の進入角度θｄを算出する。進入角度θｄは、車両１が車線と平行に走行しているとき（車線の向きと車両１の進行方向が一致しているとき）に０度となり、進入角度θｄが大きくなるに従って、車両１が急速に車線の端部に接近する状況となる。

続くＳＴＥＰ３〜ＳＴＥＰ４は距離閾値設定部１４による処理である。距離閾値設定部１４は、ＳＴＥＰ３で車両１の走行速度Ｖを車速センサ２０により検出し、ＳＴＥＰ４で、進入角度θｄと走行速度Ｖとに応じて、距離閾値ＣＥｗｔｈを設定する。距離閾値ＣＥwthは、後述するＳＴＥＰ６で、逸脱防止部１５による逸脱防止処理の要否を判断する際に用いられる。

なお、ＳＴＥＰ２による処理は、本発明の走行支援方法における進入角度検知工程に相当する。また、ＳＴＥＰ４による処理は、本発明の走行支援方法における距離閾値設定工程に相当する。

距離閾値設定部１４は、車両１の走行速度Ｖと進入角度θｄを、図４に示したマップに適用して、距離閾値ＣＥｗｔｈを設定する。図４に示したマップは、実際には車両１の走行速度毎（例えば、所定の速度範囲毎）に複数用意されており、距離閾値設定部１４は、走行速度Ｖに応じたマップを選択して、進入角度θｄを適用する。この複数のマップにおいては、車両１の走行速度が高いほど、距離閾値ＣＥｗｔｈが長くなるように設定されている。

図４は、縦軸を車両１（自車両）と車線端部間の距離ＣＥｗ（図３参照）とし、横軸を進入角度θｄとして、逸脱防止処理が行われる範囲を示したものである。

図４のマップでは、進入角度θｄがα以下である範囲で、進入角度θｄが大きくなるに従って、距離閾値ＣＥwth（斜線範囲の境界線）が長く設定される。そして、これにより、進入角度θｄが大きく、車両１が車線端部に接近し易くなっている場合に、早期に逸脱防止処理が行われるようにしている。

続くＳＴＥＰ５〜ＳＴＥＰ６及びＳＴＥＰ１０は逸脱防止部１５による処理である。逸脱防止部１５は、ＳＴＥＰ５で車両１と車線端部間の距離ＣＥｗを算出し、ＳＴＥＰ６でＣＥｗが距離閾値ＣＥｗｔｈ以下であるか短いか否かを判断する。

そして、ＣＥｗが距離閾値ＣＥｗｔｈ以下であるとき（車両１が車線端部に接近しているとき）はＳＴＥＰ１０に分岐し、逸脱防止部１５は、車両１が車線端部から逸脱することを防止するための逸脱防止処理を行う。

具体的には、逸脱防止部１５は、スピーカ５から警報音を出力すると共に表示器６に警報画面を表示して、運転者に車線端部に接近していることを報知する。また、これらの報知によっても、運転者が車線からの逸脱を回避するための操作を行わない場合には、逸脱防止部１５は、操舵機構７を作動させて車両１を車線の中央方向に戻す制御を行う。また、逸脱防止部１５は、必要に応じて制動機構８を作動させて、車両１を減速する。

なお、ＳＴＥＰ１０による処理は、本発明の走行支援方法における逸脱防止工程に相当する。

一方、車両１と車線端部間の距離ＣＥｗが距離閾値ＣＥｗｔｈよりも長いとき（車両１が車線端部から離れており、逸脱の可能性が低いとき）には、ＳＴＥＰ１に進み、この場合は逸脱防止部１５による逸脱防止処理は行われない。

［第２実施形態］
次に、主として図３，図５を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、距離閾値設定部１４による距離閾値ＣＥｗｔｈの設定方法が上記第１実施形態と異なり、他の構成は上記第１実施形態と同様である。そのため、ここでは、距離閾値設定部１４による距離閾値ＣＥｗｔｈの設定処理についてのみ説明する。

距離閾値設定部１４は、予測旋回加速度算出部１３により算出される車両１の予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}と、車両１の走行速度Ｖとに基づいて、距離閾値ＣＥｗｔｈを算出する。

予測旋回加速度算出部１３は、以下の式（１）により、現在時点における車両１の予測旋回加速度Ｇ_lateralを算出する。

但し、Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}：車両１（自車両）の旋回加速度（予測旋回加速度）（ｍ／ｓ^２）、Ｅ：車両前方点と到達目標点との距離、α：Ｅにより求められる予測ヨーレート係数）、Ｖ：車両１の走行速度（ｍ／ｓ）、γ：車両１のヨーレート。

ここで、図３を参照して、Ｐｆは車両前方点を示し、Ｐｅは予想到達点を示し、Ｐａは目標到達点を示している。車両前方点Ｐｆは、予め設定された予見時間分、車両１が現在位置から直進した場合に到達する位置である。予想到達点Ｐｅは、車両１のヨーレートから推定した車両１の今後の進路Ｒｒと、車両前方点Ｐｆを通る水平方向の直線Ｑとの交点である。また、到達目標点Ｐａは、車両１を車線端部から逸脱しないように車線の中央部方向に戻すための操舵制御を行ったと仮定したときの目標経路Ｒａと、直線Ｑとの交点である。

予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}は、車両１の現在の走行位置と走行状況で、車線端部からの逸脱を回避するための操舵制御を行ったときに、車両１に発生すると想定される旋回加速度である。

距離閾値設定部１４は、車両１の走行速度Ｖと予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}を、図５に示したマップに適用して、距離閾値ＣＥｗｔｈを設定する。図５に示したマップは、実際には車両１の走行速度ごと（例えば、所定の速度範囲毎）に複数用意されており、距離閾値設定部１４は、走行速度Ｖの応じたマップを選択して、予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}を適用する。この複数のマップにおいては、車両１の走行速度が高いほど、距離閾値ＣＥｗｔｈが長くなるように設定されている。

図５は、縦軸を車両１（自車両）と車線端部間の距離ＣＥｗ（図３参照）とし、横軸を予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}として、逸脱防止処理が行われる範囲を示したものである。

図５のマップでは、予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}がβ以下である範囲で、予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}が大きくなるに従って、距離閾値ＣＥwth（斜線範囲の境界線）が長く設定される。そして、これにより、予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}が大きく、逸脱防止のための操舵制御を行ったときの車両１の挙動が大きくなると想定される状況になっているときに、早期に逸脱防止処理が行われるようにしている。

［変形形態］
本実施形態において、距離閾値設定部１４は、図４，図５に示したマップを速度に応じて選択することにより、車両１の走行速度が高いほど距離閾値ＣＥｗｔｈが長くなるようにしたが、走行速度を考慮せずに進入角度θｄ又は予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}に応じて、距離閾値ＣＥｗｔｈを設定する場合にも、本発明の効果を得ることができる。

さらに、進入角度θｄと予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}の双方に基づいて、進入角度θｄが大きいほど、また、予測旋回加速度Ｇ_{ｌａｔｅｒａｌ}が大きいほど、距離設定閾値ＣＥｗｔｈを長く設定するようにしてもよい。

本実施形態においては、車両と車線端との間の距離ＣＥｗによって、車両の車線からの逸脱を判断したが、車両の重心と車線端との間の距離によって、車両の車線からの逸脱を判断するようにしてもよい。

１…車両（自車両）、２…カメラ、３…車線認識装置、７…操舵機構、８…制動機構、１０…車線認識装置、１１…車線端認識部、１２…進入角度検知部、１３…予測旋回加速度算出部、１４…距離閾値設定部、１５…逸脱防止部、２０…車速センサ、２１…ヨーレートセンサ。

Claims (5)

1. 車両と該車両が走行している車線の端部との位置関係を認識する車線端部認識部と、
   前記車線端部認識部の認識結果に基づいて前記車両と前記車線の端部との距離を算出し、該距離が所定の距離閾値以下になったときに、前記車両が車線から逸脱することを防止するための逸脱防止処理を行う逸脱防止部と、
   前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、
   現在時点で前記車両を車線の中央部に向かわせるための操舵制御を行ったときに前記車両に発生すると想定される旋回加速度である予測旋回加速度を、前記車線端部認識部の認識結果と前記車両のヨーレートとに基づいて算出する予測旋回加速度算出部と、
   前記予測旋回加速度が大きいほど、前記距離閾値を長く設定する距離閾値設定部とを備えたことを特徴とする走行支援装置。
2. 請求項１に記載の走行支援装置において、
   前記車両の走行速度を検出する車速検出部を備え、
   前記距離閾値設定部は、前記車両の走行速度が高いほど、前記距離閾値を長く設定することを特徴とする走行支援装置。
3. 自車両の前方を撮像するカメラと、
   前記カメラによる撮像画像に基づいて、自車両と自車両が走行している車線の端部との位置関係を認識する車線端部認識部と、
   前記車線端部認識部の認識結果に基づいて前記車両と前記車線の端部との距離を算出し、該距離が所定の距離閾値以下になったときに、前記車両が車線から逸脱することを防止するための逸脱防止処理を行う逸脱防止部と、
   前記自車両のヨーレートを検出するヨーレート検出部と、
   現在時点で前記車両を車線の中央部に向かわせるための操舵制御を行ったときに前記車両に発生すると想定される旋回加速度である予測旋回加速度を、前記車線端部認識部の認識結果と前記車両のヨーレートとに基づいて算出する予測旋回加速度算出部と、
   前記予測旋回加速度が大きいほど、前記距離閾値を長く設定する距離閾値設定部と
   を備えたことを特徴とする車両。
4. 車両と該車両が走行している車線の端部との位置関係を認識する車線端部認識工程と、
   前記車線端部認識工程の認識結果に基づいて前記車両と前記車線の端部との距離を算出し、該距離が所定の距離閾値以下になったときに、前記車両が車線から逸脱することを防止するための逸脱防止処理を行う逸脱防止工程と、
   前記車両のヨーレートを検出するヨーレート検出工程と、
   現在時点で前記車両を車線の中央部に向かわせるための操舵制御を行ったときに前記車両に発生すると想定される旋回加速度である予測旋回加速度を、前記車線端部認識工程の認識結果と前記車両のヨーレートとに基づいて算出する予測旋回加速度算出工程と、
   前記予測旋回加速度が大きいほど、前記距離閾値を長く設定する距離閾値設定工程と
   を含むことを特徴とする走行支援方法。
5. 車両と該車両が走行している車線の端部との位置関係を認識する車線端部認識部と、
   車両の操舵を行う操舵機構と、
   前記車線端部認識部の認識結果に基づいて前記車両と前記車線の端部との距離を算出し、該距離が所定の距離閾値以下になったときに、前記操舵機構を作動させて車両を車線の中央方向に戻す操舵制御を行う逸脱防止部と、
   車両が現在位置から直進した場合に到達する車両前方点と、前記操舵制御における到達目標点との距離が長いほど、前記距離閾値を長く設定する距離閾値設定部と
   を備えたことを特徴とする走行支援装置。