JP6241431B2 - 車線維持制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車線維持制御装置に関するものである。

車両、特に自動車にあっては、走行中での車線維持を支援するため、つまり車線逸脱を防止するために、車線を逸脱する方向とは反対方向（つまり車線中心位置に向かう方向）へ操舵を行うための車線維持用アシストトルクを付与するようにしたものが増加する傾向にある。この車線維持用アシストトルクを付与された方向への操舵力が軽くなるので、運転者は自然と、車線中心位置に戻るように促されることになる。勿論、車線維持用アシストトルクの大きさは、運転者が積極的に車線変更する際等に行なう操舵の妨げとならないように、運転者が打ち勝てる範囲の大きさに設定されることになる。また、簡易な車線維持制御として、車線を逸脱しそうなときに警報を行うことも行われている。

車線維持制御のために、自車両が走行している走行車線を規定する左右の白線位置をカメラ等によって検出する必要がある。特許文献１には、車線幅をあらかじめ記憶しておいて、車線幅を検出できないときには、記憶している車線幅を用いることが提案されている。特許文献２には、路側物から道路形状を推定することが提案されている。

特開２０１３−０２５５３５号公報 特開２０１０−０７２９７３号公報

ところで、最近では、全車速域に渡って前車両に追従しつつ定速走行を行う追従式の定速走行装置を搭載した車両が増大する傾向にある。この場合、一般道路でも定速走行を行う傾向が増大し、また車線維持制御を合わせて行うことも増大する傾向にある。

しかしながら、道路状況によっては、左右の白線のうち一方の白線は検出できるものの、他方の白線を検出できないという事態が応々にして生じやすいものとなる。特に、車線維持制御が行われる機会が今後増大すると考えられる一般道路においては、側方からの車両の出入りや二輪車の走行等によって、特に路肩側の白線が検出できない状況が生じやすいものとなる。このため、車線維持制御を希望するものの、車線維持制御を実行できないという事態が生じやすいものとなっている。

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、走行車線を規定する左右の白線のうち検出できない片側の白線の位置を知り得るようにして、車線維持制御を実行できる機会を増大できるようにした車線維持制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
白線検出手段によって検出される左右の白線によって規定される走行車線から自車両が逸脱するのを防止するようにした車線維持制御装置であって、
前記白線検出手段によって左右の白線のうちいずれか一方の白線が検出可能で他方の白線が検出できないときに、自車両の平均車速と自車両の周辺を走行している周辺車両の車速とに基づいて車線幅を推定する車線幅推定手段と、
前記車線幅推定手段によって推定された車線幅と前記一方の白線の位置とに基づいて、前記他方の白線の位置を推定する白線位置推定手段と、
を備え、
前記車線幅推定手段は、自車両の平均車速に基づいて推定した車線幅を、自車両の平均車速と周辺車両の車速との大小関係に応じて補正する、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、自車両の平均車速が高いときは低いときに比して、車線幅が相対的に大きいものと考えることができる。また、自車両の周辺を走行している周辺車両、例えば自車両の前方車両や後方車両さらに対向車両の車速が高いときは低いときに比して、車線幅が相対的に大きいものと考えることができる。したがって、自車両の平均車速と周辺車両の車速との両方に基づいて、自車両が走行している車線幅を精度よく推定することができる。一方、検出可能な白線の位置に対して、推定された車線幅だけオフセットされた位置が、検出できない他方の白線位置であるとすることができる。したがって、上述のようにして推定された車線幅を用いて、検出できない白線の位置を推定して、車線維持制御を行うことが可能となる。なお、車線幅は、一般的には２．７５ｍ〜３．５ｍの範囲となるように法定されているので（第１種〜第４種という種と第１級〜第５級という級とを用いた道路区分に関する道路構造令）されて、この法定に基づく設定範囲内でもって車線幅の推定を行えばよいものである。ちなみに、法定された車線幅のうちもっとも小さい車線幅（２．７５ｍ）を用いて検出できない白線の位置を推定することも考えられるが、この場合は、実際の車線幅よりも推定された車線幅がいたずらに小さくなってしまうことも生じやすく、この場合は不必要に車線維持制御を行ってしまうおそれもあるが、本発明ではこのような問題を回避することができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
平均車速と車線幅とを対応づけて記憶した記憶手段をさらに備え、
前記車線幅推定手段は、自車両の平均車速を前記記憶手段に照合して車線幅を推定すると共に、自車両の平均車速よりも前記周辺車両の車速の方が小さいときに、前記記憶手段への照合結果から得られる車線幅よりも小さい車線幅に補正する、
ようにしてある（請求項２対応）。この場合、あらかじめ作成、記憶された記憶手段を利用して、平均車速に応じた車線幅を簡単かつ精度のよいものに推定することができる。また、特に、自車両が早く走行しているときの車線幅の推定を精度よく行う上で好ましいものとなる。

平均車速と車線幅とを対応づけて記憶した記憶手段をさらに備え、
前記車線幅推定手段は、自車両の平均車速を前記記憶手段に照合して車線幅を推定すると共に、自車両の平均車速よりも前記周辺車両の車速の方が大きいときに、前記記憶手段への照合結果から得られる車線幅よりも大きい車線幅に補正する、
ようにしてある（請求項３対応）。この場合、あらかじめ作成、記憶された記憶手段を利用して、平均車速に応じた車線幅を簡単かつ精度のよいものに推定することができる。特に、自車両がゆっくりと走行しているときの車線幅の推定を精度よく行う上で好ましいものとなる。

平均車速と車線幅とを対応づけて記憶した記憶手段をさらに備え、
前記車線幅推定手段は、自車両の平均車速を前記記憶手段に照合して車線幅を推定すると共に、所定時間内に所定値以上の操舵角度での操舵が所定回数以上行われたときは、前前記記憶手段への照合結果から得られる車線幅よりも小さい車線幅に補正する、
ようにしてある（請求項４対応）。この場合、操舵状態に基づいて、山岳路のような急カーブが多くて狭い道路を走行していると判断されたときは、平地のような急カーブが少なくて広い道路を走行している場合に比して、記憶手段への照合結果から得られる車線幅よりも小さな車線幅となるように補正して、最終的に推定される車線幅をより精度のよいものとする上で好ましいものとなる。

前記周辺車両が、自車両の前方車両と自車両の後方車両と対向車両との少なくとも１つとされている，ようにしてある（請求項５対応）。この場合、周辺車両の具体的なものが提供される。特に、周辺車両として自車両の前方車両や後方車両を用いることにより、自車両が周辺車両に比して特にゆっくりとした運転や速度の出し過ぎである場合に的確に対応して車線幅を推定することができる。また、自車両が走行している車線とその対向車線とは、基本的に同一の車線幅に設定されているので、周辺車両として対向車両を利用することにより、自車両の前方あるいは後方に他車両が存在しない場合でも、車線幅を精度よく推定する上で好ましいものとなる。

本発明によれば、走行車線を規定する左右の白線のうち検出できない片側の白線の位置を知り得るようにして、車線維持制御を実行できる機会を増大することができる。

自車両が走行している走行車線とその対向車線とを示す説明図。 本発明の制御系統例をブロック図的に示す図。 平均車速に応じた車線幅の設定を示すマップ。 本発明の制御例示すフローチャート。

図１において、自車両Ｖが走行する走行車線が符号Ｌ１で示され、その対向車線が符号Ｌ２で示される。自車両Ｖの周辺車両として、自車両Ｖの前方において走行車線Ｌ１を走行している前方車両ＶＦ１と、対向車線Ｌ２を走行している対向車両ＶＴ１、ＶＴ２とが示される。

走行車線Ｌ１とＬ２との境界は、中央分離線を兼用した白線１によって仕切られている。走行車線Ｌ２は、白線１と白線２とによって規定されて、その間の距離が車線幅とされる。同様に、走行車線Ｌ１についても、白線１と白線３とによって車線幅が規定されるが、路肩側となる白線３はかすれや汚れ等によって、カメラ等では検出できない状態となっている。このため図１では、白線３の位置を仮想的に破線でもって示してある。

図２は、自車両Ｖに構成された車線維持制御のための制御系統例が示される。図２中、Ｕはマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラＵには、各種センサ等Ｓ１〜Ｓ５からの信号が入力される。Ｓ１は、車速を検出する車速センサである。Ｓ２は、前方の状態を撮像するカメラであり、特に左右の白線１や３を検出するためのものとなっている。Ｓ３は、前方距離を検出するレーダであり、特に前方障害物を検出するようになっている。Ｓ４は、ハンドル舵角を検出する舵角センサである。Ｓ５は、車線維持制御を実行するか否かを運転者がマニュアル選択するためのスイッチである。また、コントローラＵは、マニュアルスイッチＳ５がオンされていることを前提に、車線維持制御のために、ステアリング系にアシストトルクを付与するアクチュエータ１１と、ブザー、ランプ、振動付与機器器等の警報装置１２を制御するようになっている。

コントローラＵは、後述するように、平均車速とこれに応じた車線幅との関係をマップとして記憶した記憶手段２１と、その補正手段２２とを有する。コントローラＵによる車線維持制御は、カメラＳ２によって、車線幅を規定する白線１と３とが検出可能なときは、次のようにして行われる。すなわち、現在走行している走行車線Ｌ１の中央（左右の白線１と３との中間位置）に車体の左右中心が位置するように、アシストトルクを付与する。なお、このようなアシストトルクの付与については、従来から種々提案されている一方、この従来提案の技術をそのまま用いることができるので、その詳細については説明を省略する。また、自車両Ｖが走行車線Ｌ１から逸脱しそうなとき（左右いずれか一方の白線１あるいは３からはみ出すようなとき）は、警報装置１２を作動させて、運転者に注意を喚起する。

ここで、自車両Ｖは、走行車線Ｌ１を走行しているときに、例えば、カメラＳ２によって一方の白線（例えば中央側の白線１）が検出可能であるが、他方の白線（例えば路肩側の白線３）は検出できない場合においては、後述のようにして車線幅を推定して、この推定された車線幅と検出可能な白線１の位置とに基づいて、検出できない白線３の位置を推定する。そして、検出されている白線１の位置と推定された白線３の位置とによって走行車線Ｌ１（の左右位置）が規定されているものとして、前述した車線維持制御を実行する。

次に、検出できない白線３の位置を推定する手法について説明する。まず、図３に示すマップは、コントローラＵの記憶手段２１に記憶されているもので、平均車速に応じた車線幅の設定となっている。具体的には、平均車速が低速のとき（例えば３０ｋｍ／ｈ以下のとき）は、車線幅はもっとも小さい２．７５ｍとして設定（推定）される。また、平均車速が高速のとき（例えば８０ｋｍ／ｈ以上のとき）は、車線幅がもっとも大きい３．５ｍとして設定（推定）される。平均車速が中間車速のとき（例えば３０〜８０ｋｍ／ｈのとき）は、車線幅が３．２５ｍとして設定（推定）される。なお、上記マップにおける車線幅の最小値２．７５ｍと最大値３．５ｍは、道路構造令における「種」と「級」とに応じた車線幅の設定に基づいたものとなっている。そして、平均車速を図３のマップに照合して得られた車線幅は、周辺車両の車速に応じて適宜補正される。

図４は、車線幅（つまり検出できない白線３の位置）を、上記補正を含めて推定するための具体的な制御例をフローチャートであり、以下このフローチャートについて説明する。なお、以下の説明でＱはステップを示し、また図４の制御例は、一方の白線１のみが検出可能で、他方の白線３が検出不可能な場合を前提としたものとなっている。

まず、Ｑ１において、車線維持制御（ＬＡＳ制御）を実行することが選択されているか否かが、マニュアルスイッチＳ５の操作状態をみることにより検出される。このＱ１の判別でＮＯのとき、つまりマニュアルスイッチＳ５がオフされているときは、そのままリターンされる。

上記Ｑ１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２において、カメラＳ２等からの信号が入力された後、Ｑ３において、中央側の白線１のみが検出可能であるか否かが判別される。このＱ３の判別でＮＯのときは、そのままリターンされる。

上記Ｑ３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４において、平均車速が検出される。この後、Ｑ５において、平均車速が高速であるか否か（例えば８０ｋｍ／ｈ以上であるか否か）が判別される。このＱ５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ６において、車線幅がもっとも大きい値である３．５ｍに設定（推定）されて、中央の白線１に対して、車線幅３．５ｍ分だけ外側位置に路肩側の白線３（仮想線）が位置するものとされる。この後、Ｑ７において、走行車線Ｌ１が検出されている白線１と推定された白線３とによって規定されているものとして、車線維持制御が実行される。

前記Ｑ５の判別でＮＯのときは、Ｑ８において、平均車速が低速（例えば３０ｋｍ／ｈ以下）であるか否かが判別される。このＱ８の判別でＹＥＳのときは、Ｑ９において、他車両、特に自車両Ｖの直前方を走行している周辺車両としての前方車両ＶＦ１の車速が自車両Ｖの平均車速よりもかなり大きいか否（（例えば前方車両ＶＦ１の車速が５０ｋｍ／ｈ以上であるか否か）が判別される。このＱ９の判別でＮＯのときは、Ｑ１０において、車線幅が低速時に対応したもっとも小さい値である２．７５ｍに設定（推定）された後、Ｑ７に移行される。

上記Ｑ９の判別でＹＥＳのときは、自車両Ｖが、走行車線Ｌ１の車線幅に比して相対的にゆっくりとした運転状態（極端にはのろのろ運転状態）であると想定される。よって、このときは、車線幅が大きい可能性が高いときであることから、Ｑ１１において、車線幅がもっとも小さい値である２．７５ｃｍよりも大きい例えば３．０ｍに増大補正された後、Ｑ７に移行される。

前記Ｑ８の判別でＮＯのときは、平均車速が中間車速（例えば３０〜８０ｋｍ／ｈ）のときである。このときは、推定する車線幅について増減補正する可能性があるため、まず操舵状態が判断される。具体的には、Ｑ１２において、所定時間（例えば１０秒）の間に、例えば９０°以上という大きな操舵が所定回数（例えば３回）以上行われたか否かが判別される。このＱ１２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１３において，山岳路を走行していると判断される。この後、Ｑ１４において、車線幅が、図３のマップに照合した場合に得られる中間車速に対応した３．２５ｍよりも小さい３．０ｍに減少補正される。この後、Ｑ１５において、Ｑ１４で設定された車線幅に基づく車線維持制御が実行される（Ｑ７対応）。

前記Ｑ１２の判別でＮＯのときは、Ｑ１６において、平地部を走行していると判断される。この後、Ｑ１７において、周辺車両の車速が８０ｋｍ／ｈ以上であるか否かが判別される。このＱ１７における周辺車両としては、特に対向車両が想定される。このＱ１７の判別でＮＯのときは、Ｑ１８において、車線幅が図３に示すマップに照合して得られる中間車速についての基本値となる３．２５ｍに設定された後、Ｑ２０に移行される（推定された車線幅に基づく車線維持制御の実行で、Ｑ７、Ｑ１５対応）。一方、Ｑ１７の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１９において、車線幅が、中間車速に対応した基本値となる３．２５ｍよりも大きい値である３．５ｍとして増大補正される。この後、Ｑ２０に移行される。

対向車両の車速を利用して車線幅を補正することは、特に、通勤時間帯等において、上り走行車線と下り走行車線との間で大きく走行速度が相違する場合に好適となる。すなわち、自車両Ｖの走行車線Ｌ１が、その車線幅が十分に大きくて高車速で走行可能であるにもかかわらず、例えば渋滞でゆっくりとした走行を強いられる一方、その対向車線Ｌ２は空いていて、対向車両が高車速で走行されている場合がある。このような場合に、自車両Ｖの平均車速のみを用いて走行車線Ｌ１の車線幅を推定したのでは、実際の車線幅よりも逃走に小さい車線幅を推定してしまうことになる。しかしながら、対向車両の車速を考慮することにより、自車両Ｖの走行車線Ｌ１は、自車両Ｖの平均車速に対応した車線幅に比して大きい値となるように補正されて、最終的に推定される車線幅を実際の車線幅に近いものとすることができる。特に、複数の対向車両における車速の平均値を用いて車線幅の補正を行うのが好ましいのものとなる。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。車線維持制御としては、アシストトルクの付与と警報とのいずれか一方のみを行うようにしてもよい。車線幅の推定に利用される周辺車両としては、自車両Ｖの前方車両、自車両Ｖの後方車両、自車両Ｖの対向車両のいずれか１つあるいは任意の２以上を選択することができ、状況に応じてこの中から適宜選択することができる。特に、周辺車両の車速に応じた車線幅の推定は、自車両Ｖが車線幅に比して相対的にゆっくりと走行しているときの増大補正用として利用するのが好ましいが、自車両Ｖが車線幅に比して相対的に早く走行しているとき（例えばスピードの出し過ぎ時で、周辺車両の車速よりもかなり高いとき）は、自車両Ｖの平均車速に基づいて得られる車線幅を小さくする減少補正用として利用することもできる。

白線３が検出可能で白線１が検出できない場合であっても同様に適用し得る。自車両の平均車速と周辺車両の車速に応じた車線幅の推定は、例えば、車線幅を示すマップ値を、自車両の平均車速と周辺車両の車速との両方をパラメータとするマップにおいて設定して、このマップに現在の自車両の平均車速と周辺車両の車速とを照合することにより、一気に最終的な車線幅を設定（推定）する等、適宜の手法によりなし得る。舵状態に応じた補正を行わないようにすることもできる。操舵状態に応じた補正を、周辺車両の車速を加味した車線幅の補正用として用いることもできる。すなわち、図４のＱ１２の判別でＹＥＳのときに、自車両Ｖの平均車速に基づいて得られた車線幅を、周辺車両の車速に応じて補正する第１の補正を行った後に、図１４のＱ１４のような操舵状態に応じた第２の補正（減少補正）を行うこともできる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、車両の車線維持制御を実行する機会を増大させることができる。

Ｕ：コントローラ（制御手段）
Ｓ１：車速センサ
Ｓ２：カメラ
Ｓ３：レーダ
Ｓ４：舵角センサ
Ｓ５：マニュアルスイッチ
１１：アクチュエータ（アシストトルク付与）
１２：警報装置（車線逸脱の警報）
２１：マップ（平均車速に応じた車線幅の設定）
２２：補正手段（操舵状態や対向車両数に応じた車線幅の補正）

Claims (5)

1. 白線検出手段によって検出される左右の白線によって規定される走行車線から自車両が逸脱するのを防止するようにした車線維持制御装置であって、
   前記白線検出手段によって左右の白線のうちいずれか一方の白線が検出可能で他方の白線が検出できないときに、自車両の平均車速と自車両の周辺を走行している周辺車両の車速とに基づいて車線幅を推定する車線幅推定手段と、
   前記車線幅推定手段によって推定された車線幅と前記一方の白線の位置とに基づいて、前記他方の白線の位置を推定する白線位置推定手段と、
   を備え、
   前記車線幅推定手段は、自車両の平均車速に基づいて推定した車線幅を、自車両の平均車速と周辺車両の車速との大小関係に応じて補正する、
   ことを特徴とする車線維持制御装置。
2. 請求項１において、
   平均車速と車線幅とを対応づけて記憶した記憶手段をさらに備え、
   前記車線幅推定手段は、自車両の平均車速を前記記憶手段に照合して車線幅を推定すると共に、自車両の平均車速よりも前記周辺車両の車速の方が小さいときに、前記記憶手段への照合結果から得られる車線幅よりも小さい車線幅に補正する、
   ことを特徴とする車線維持制御装置。
3. 請求項１において、
   平均車速と車線幅とを対応づけて記憶した記憶手段をさらに備え、
   前記車線幅推定手段は、自車両の平均車速を前記記憶手段に照合して車線幅を推定すると共に、自車両の平均車速よりも前記周辺車両の車速の方が大きいときに、前記記憶手段への照合結果から得られる車線幅よりも大きい車線幅に補正する、
   ことを特徴とする車線維持制御装置。
4. 請求項１において、
   平均車速と車線幅とを対応づけて記憶した記憶手段をさらに備え、
   前記車線幅推定手段は、自車両の平均車速を前記記憶手段に照合して車線幅を推定すると共に、所定時間内に所定値以上の操舵角度での操舵が所定回数以上行われたときは、前前記記憶手段への照合結果から得られる車線幅よりも小さい車線幅に補正する、
   ことを特徴とする車線維持制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、
   前記周辺車両が、自車両の前方車両と自車両の後方車両と対向車両との少なくとも１つとされている，ことを特徴とする車線維持制御装置。
   

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