JP6377942B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が走行していた車線から隣接する車線に車線変更させるための操舵制御を行う運転支援装置に関する。

車線変更を行う場合、車両が走行していた車線から隣接する車線に車線変更させるための目標位置を設定し、車両の位置が目標位置に向かうように操舵制御を行う。目標位置を設定する場合、通常、カメラやレーザレーダ等を利用して車線を構成する左右の区画線を検出し、その左右の区画線の各位置から目標位置を設定する。例えば、特許文献１には、カメラで撮像した前方画像から車線のレーンマーク（区画線）を抽出し、そのレーンマークから目標ラインを設定し、目標ラインと車両の走行ラインとの車幅方向の車線偏差量を演算し、車線変更時には車線偏差量が大きいほどゲインを増大させる通常走行時制御ゲインから車線変更方向側にゲインの増大を抑えた車線変更時制御ゲインに変更し、その車線変更時制御ゲインを用いて操舵アクチュエータによる自動操舵を行う車線追従装置が開示されている。

特開２００５−１６２０１４号公報

車線変更用の目標位置を設定する場合、車両が走行していた走行車線の左右の区画線の位置と車線変更対象の車線の左右の区画線の位置が必要になる。しかし、カメラを利用した区画線の検出では、車両前方の解像度を高めるために視野角が制限されているので、２本の車線分の左右の区画線（計３本の区画線）を高精度に検出することができない。したがって、車線変更時に、走行車線の左右の区画線から車線変更対象車線の左右の区画線に検出対象の区画線を変更する必要がある。この検出対象の区画線の変更は、走行車線の左右の区画線のうちの車線変更側の区画線を車両が跨ぐタイミングで行われる。しかし、車両の高車速や車線変更対象車線への進入角度等により、カメラを利用した区画線の検出では、区画線を跨ぐタイミング以降で車線変更対象車線の左右の区画線を見失ったりあるいは左右の区画線を取り違えたりする場合がある。この場合、車線変更用の目標位置を適切に設定できない。特許文献１に開示の技術でも、カメラを利用してレーンマークを抽出して目標ラインを設定しているので、このような問題が発生する。なお、レーダ等の他の検出手段を利用した場合も、同様の問題が発生する可能性がある。

そこで、本技術分野においては、車線変更開始から終了まで車線変更を行うための目標位置を適切に設定できる運転支援装置が要請されている。

本発明の一側面に係る運転支援装置は、車両が走行していた車線から隣接する車線に車線変更させるための操舵制御を行う運転支援装置であって、車線の左右の区画線を検出する区画線検出部と、区画線検出部で検出した区画線を用いて車両を車線変更させるための目標位置を設定する目標位置設定部と、車両が目標位置設定部で設定した目標位置に向かうように車両の操舵制御を行う操舵制御部と、車線変更開始と判断した場合に、区画線検出部での検出対象の区画線を切り替えさせる検出区画線切替部と、を備え、検出区画線切替部は、車線変更開始と判断した場合に、走行していた車線の左右の区画線のうちの車線変更する側の１本の区画線を特定し、特定された１本の区画線を示す検出区画線指令を区画線検出部に送信し、区画線検出部での検出を１本の区画線のみの検出に切り替え、目標位置設定部は区画線検出部で検出した１本の区画線の位置を用いて目標位置を設定し、検出区画線切替部は、車線変更終了と判断した場合に、車線変更終了指令を区画線検出部に送信する。

この運転支援装置は、区画線検出部で車線の左右の区画線を検出する。車線は、左右一対の区画線によって構成される。区画線には、車線と車線との間の車線境界線、車線と路肩との間の車道外側線がある。区画線検出部では、通常は検出対象の車線が変わらないので車線の左右の区画線を検出できるが、車線変更時には検出対象の車線が変わるので車線の左右（２本）の区画線を検出できない場合がある。そこで、運転支援装置では、車線変更を行う場合、区画線検出部での検出を走行していた車線の左右の区画線のうちの車線変更する側の１本の区画線（車線変更中に車両が跨ぐ区画線）のみの検出に切り替える。走行していた車線と車線変更対象の車線とで共通の区画線である１本の区画線のみを検出対象とするので、区画線検出部ではその１本の区画線を見失ったりあるいは他の区画線と取り違えたりするようなことを抑制できる。そして、運転支援装置では、目標位置設定部でその検出された１本の区画線の位置（走行していた車線の端部かつ車線変更対象の車線の端部）を用いて目標位置を設定し、操舵制御部でその目標位置になるように車両の操舵制御を行う。このように、運転支援装置では、走行していた車線の左右の区画線のうちの車線変更する側の１本の区画線のみを検出するようにすることにより、その１本の区画線を用いて車線変更開始から終了まで車線変更を行うための目標位置を適切に設定できる。その結果、車線変更を継続して行うことができる。

一形態の運転支援装置では、目標位置設定部は、１本の区画線と車線の車線幅を用いて目標位置を設定する。車線は、左右の区画線のうちの一方の区画線から車線幅分離れた位置に他方の区画線が位置している。したがって、一方の区画線の位置（車線の端部）と車線幅から他方の区画線の位置を推定できるので、一方の区画線に対して車線幅を用いることにより車線変更を行うための目標位置を設定できる。このように、運転支援装置では、１本の区画線と車線の車線幅を用いることにより、簡単に適切な目標位置を設定することができる。

一形態の運転支援装置では、目標位置設定部は、車線変更の開始時の車両の予測位置と区画線検出部で検出した１本の区画線の位置との間の第１距離を取得するとともに第１距離と車線幅の半分の距離とを加算した第２距離を取得し、車線変更中に区画線検出部で検出した１本の区画線の位置と第１距離及び第２距離を用いて目標位置を設定する。

この運転支援装置の目標位置設定部では、車線変更の開始時の車両の予測位置と区画線検出部で検出した１本の区画線の位置との間の第１距離を取得する。この第１距離は、車線変更開始時における車両から車線変更する側の区画線までの左右方向の距離である。さらに、目標位置設定部では、第１距離に車線幅の半分の距離を加算した第２距離を取得する。第２距離は、車線変更開始時における車両から最終的な目標位置までの左右方向の距離であり、車線変更開始時から終了時までに車両が移動する左右方向の距離である。そして、目標位置設定部では、車線変更中に検出される１本の区画線の位置と第１距離及び第２距離を用いて目標位置を設定する。このように、運転支援装置は、車線変更中に変化する１本の区画線の位置及び車線変更開始時に取得される車両から１本の区画線までの第１距離と車両から最終的な目的地までの第２距離を用いることにより、適切な目標位置を設定することができる。

一形態の運転支援装置では、目標位置設定部は、１本の区画線と車両の車幅を用いて目標位置を設定する。車線の車線幅は、車両の車幅に基づいて設定されており、車幅よりも広い。したがって、一方の区画線に対して車幅を用いても、車線変更を行うための目標位置を設定できる。このように、運転支援装置では、１本の区画線と車幅を用いることにより、簡単に適切な目標位置を設定することができる。

本発明によれば、走行していた車線の左右の区画線のうちの車線変更する側の１本の区画線のみを検出するようにすることにより、その１本の区画線を用いて車線変更開始から終了まで車線変更を行うための目標位置を適切に設定できる。

本実施の形態に係る運転支援装置の概略構成図である。 車線変更中に左右の区画線が正常に検出されている場合の区画線の検出位置の時間変化の例である。 車線変更中に左右の区画線が正常に検出されていない場合の区画線の検出位置の時間変化の例であり、（ａ）が区画線を見失って一定の検出位置が出力される場合であり、（ｂ）が区画線を見失って異常の検出位置が出力される場合である。 図１の区画線検出部で車線変更中に車線変更側の１本の区画線のみが検出されている場合の区画線の検出位置の時間変化の例である。 図１の目標位置設定部での設定方法の説明図であり、（ａ）が車線変更開始時であり、（ｂ）が車線変更中である。 図１の運転支援装置の動作の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る運転支援装置の実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施の形態では、本発明に係る運転支援装置を、車両に搭載され、車線変更支援機能を含む運転支援装置に適用する。本実施の形態に係る運転支援装置は、車線の区画線を検出（認識）し、その検出した区画線を用いて車両を車線変更させるための目標位置を設定し、車両の位置が目標位置に向かうように操舵制御を行う。区画線は、車線を区画するための白線等の所定の幅を有する線であり、車線と車線との間の区画線が車線境界線であり、路肩と車線との間の区画線が車道外側線である。本実施の形態では、車線変更前に車両が走行していた車線を「走行車線」とし、走行車線に隣接する車線であり、車線変更後に車両が走行する車両を「車線変更対象車線」とする。

なお、本実施の形態に係る運転支援装置は、車両側で自動で作動される。例えば、運転者の居眠り、急病、意識を失う等の運転者が正常に運転操作を行えない状態になっているか否かを車両側で判定し、そのような状態になっていると判定した場合に運転支援装置（自動運転装置）が作動される。この運転支援装置が作動された場合、最初に、車線維持支援を行い、車線維持走行中に車両を安全に車線変更させて車両を安全に停止させることが可能な場所（例えば、路肩）を検出し、その場所に車両を移動させるための車線変更支援を行い、最後に、その場所に停止させる自動停止支援を行う。本実施の形態では、この際の車線変更支援について詳細に説明する。

図１〜図６を参照して、本実施の形態に係る運転支援装置１について説明する。図１は、本実施の形態に係る運転支援装置１の概略構成図である。図２は、車線変更中に左右の区画線が正常に検出されている場合の区画線の検出位置の時間変化の例である。図３は、車線変更中に左右の区画線が正常に検出されていない場合の区画線の検出位置の時間変化の例である。図４は、図１の区画線検出部で車線変更中に車線変更側の１本の区画線のみが検出されている場合の区画線の検出位置の時間変化の例である。図５は、図１の目標位置設定部での設定方法の説明図である。

運転支援装置１は、車線変更を行う場合、区画線検出において走行車線の左右の区画線のうちの車線変更する側の１本の区画線のみの検出に切り替え、その１本の区画線の位置と走行車線の車線幅を用いて車両を車線変更させるための目標位置を設定する。なお、運転支援装置１は、この車線変更前に車線維持支援を行っており、この車線維持支援中に車線幅を求めて、車線幅を記憶しておく。

そのために、運転支援装置１は、操舵角センサ１０、車速センサ１１、ヨーレートセンサ１２、区画線検出部１３、周辺監視部１４、操舵アクチュエータ２０、ＥＣＵ[Electronic Control Unit]３０（車線幅算出部３１、車線幅記憶部３２、検出区画線切替部３３、目標位置設定部３４、推定位置算出部３５、操舵制御部３６）を備えている。本実施の形態では、区画線検出部１３が特許請求の範囲に記載する区画線検出部に相当し、目標位置設定部３４が特許請求の範囲に記載する目標位置設定部に相当し、操舵制御部３６及び操舵アクチュエータ２０が特許請求の範囲に記載する操舵制御部に相当する。

なお、運転支援装置１で用いられる各位置は、基準位置（原点）からの相対的な座標系における位置で取り扱われる。例えば、車両の左右方向の中心かつ前後方向の中心の位置を基準位置として、車両の左右方向（幅方向）においては左側をマイナス値とし、右側をプラス値とし、車両の前後方向（進行方向）においては前側をプラス値とし、後側をマイナス値とする。さらに、区画線や目標位置の位置については、基準位置から車両の進行方向の一定距離前方に注視点が設定され、注視点からの相対的な左右方向の位置で取り扱われる。

運転支援装置１の構成要素について具体的に説明する前に、図２及び図３を参照して、車線変更時に車線変更対象車線の左右の区画線を正常に検出できない場合について説明しておく。図２、図３には、車両Ｖが走行車線ＭＬから左側に隣接する車線変更対象車線ＣＬに車線変更する場合に検出された各区画線の時間変化を示しており、横軸が時間（秒）であり、縦軸が区画線の左右方向の位置（ｍ）であり、その下側には走行中の車両Ｖを模式的に示している。この例では、車線変更の開始タイミングＳから車両Ｖが車線変更側の区画線Ｌ２を跨ぐタイミングＣまでは走行車線ＭＬの右側の区画線Ｌ１と左側の区画線Ｌ２が検出対象となり、跨ぐタイミングＣから車線変更の終了タイミングＥまでは車線変更対象車線ＣＬの右側の区画線Ｌ２と左側の区画線Ｌ３が検出対象となる。このように、車線変更する場合、車線変更側の区画線Ｌ２を車両Ｖが跨ぐ（乗り越える）タイミングＣで、検出対象の車線を変更し、検出対象の左右の区画線を変更する必要がある。特に、車両Ｖに跨がれる区画線Ｌ２は、跨ぐタイミングＣまでは走行車線ＭＬの左側の区画線であり、跨ぐタイミングＣ以降は車線変更対象車線ＣＬの右側の区画線となる。

図２には、車線変更の開始タイミングＳから跨ぐタイミングＣまでに検出された走行車線ＭＬの右側の区画線の位置の時間変化Ｌ１_ＳＣ（ｔ）と左側の区画線の位置の時間変化Ｌ２_ＳＣ（ｔ）が示され、跨ぐタイミングＣから車線変更の終了タイミングＥまでに検出された車線変更対象車線ＣＬの右側の区画線の位置の時間変化Ｌ２_ＣＥ（ｔ）と左側の区画線の位置の時間変化Ｌ３_ＣＥ（ｔ）が示されている。この例の場合、跨ぐタイミングＣで検出対象の左右の区画線が変更された後も、車線変更対象車線ＣＬの右側の区画線Ｌ２と左側の区画線Ｌ３が正常に検出されている。

図３（ａ）には、車線変更の開始タイミングＳから跨ぐタイミングＣまでに検出された走行車線ＭＬの右側の区画線の位置の時間変化Ｌ１_ＳＣ（ｔ）’と左側の区画線の位置の時間変化Ｌ２_ＳＣ（ｔ）’が示され、跨ぐタイミングＣから車線変更の終了タイミングＥまでに検出された車線変更対象車線ＣＬの右側の区画線の位置の時間変化Ｌ２_ＣＥ（ｔ）’と左側の区画線の位置の時間変化Ｌ３_ＣＥ（ｔ）’が示されている。この例の場合、跨ぐタイミングＣで検出対象の左右の区画線が変更された後に、車線変更対象車線ＣＬの右側の区画線Ｌ２と左側の区画線Ｌ３が見失われ、区画線Ｌ２，Ｌ３の各位置として一定値が出力されている。また、図３（ｂ）には、車線変更の開始タイミングＳから跨ぐタイミングＣまでに検出された走行車線ＭＬの右側の区画線の位置の時間変化Ｌ１_ＳＣ（ｔ）”と左側の区画線の位置の時間変化Ｌ２_ＳＣ（ｔ）”が示され、跨ぐタイミングＣから車線変更の終了タイミングＥまでに検出された車線変更対象車線ＣＬの右側の区画線の位置の時間変化Ｌ２_ＣＥ（ｔ）”と左側の区画線の位置の時間変化Ｌ３_ＣＥ（ｔ）”が示されている。この例の場合、跨ぐタイミングＣで検出対象の左右の区画線が変更された後に、車線変更対象車線ＣＬの右側の区画線Ｌ２と左側の区画線Ｌ３とを一時的に取り違えるなどの誤検出がみられる。

このように、車速変更時には、車両の高車速や車線変更対象車線への進入角度等により、車両が区画線を跨ぐときや跨いだ後に車線変更対象車線の左右の区画線を見失ったりあるいは左右の区画線を取り違えたりする場合がある。そこで、運転支援装置１では、このような誤検出を行わないように、車線変更する際に走行車線における車線変更する側の１本の区画線（車両に跨がれる区画線であり、走行車線と車線変更対象車線との共通の車線）のみを検出する。それでは、運転支援装置１の構成要素について具体的に説明する。

操舵角センサ１０は、車両の操舵角（タイヤの転舵角）を検出するセンサである。操舵角センサ１０は、一定時間毎に操舵角を検出し、その検出した操舵角をＥＣＵ３０に送信する。

車速センサ１１は、車両の車速を検出するセンサである。車速センサ１１では、一定時間毎に車速を検出し、その検出した車速をＥＣＵ３０に送信する。

ヨーレートセンサ１２は、車両に発生しているヨーレートを検出するセンサである。ヨーレートセンサ１２では、一定時間毎にヨーレートを検出し、その検出したヨーレートをＥＣＵ３０に送信する。

区画線検出部１３は、車線を構成する左右の区画線を検出するものである。区画線検出部１３は、通常（車線維持支援中等）、一定時間毎に車線の左右の区画線を検出（認識）し、区画線を検出できた場合にはその区画線の位置等を算出し、その左右の区画線毎の情報をＥＣＵ３０に送信する。この情報としては、区画線を検出できたか否かの情報、区画線の位置（特に、左右方向の位置）等を含む。区画線の位置（左右方向）は、上記した座標系における位置（特に、注視点からの相対的な位置）である。

区画線検出部１３としては、例えば、カメラと画像処理装置からなる検出部でもよいし、レーザレーダ等のレーダセンサからなる検出部でもよい。カメラやレーダセンサは、車両の前方部（例えば、前端）における左右方向の中心位置に取り付けられる。カメラと画像処理装置からなる区画線検出部１３の場合、車線の左右の区画線を十分に撮像可能な視野角を有するカメラであり、カメラで車両の前方を撮像し、画像処理装置で撮像画像に対して画像処理（エッジ処理等）を行って区画線を抽出し、抽出できた区画線の座標位置（特に、左右方向の座標位置）等を算出する。レーダセンサからなる区画線検出部１３の場合、車線の左右の区画線を十分に検知可能な走査型のレーダセンサであり、レーダセンサによる左右方向の検出点（反射点）によって区画線を検出し、検出できた区画線の座標位置等を算出する。検出される区画線の位置は、車両から一定距離（例えば、数１０ｍ）前方の位置である。この一定距離は、カメラ等が車両に取り付けられる高さや取付け角度等に応じて変わり、上記した座標系の注視点が設定される一定距離に相当する。以下の説明では、カメラと画像処理装置からなる区画線検出部１３とする。

特に、区画線検出部１３は、車線変更開始時に、ＥＣＵ３０から検出区画線指令を受信すると、その検出区画線指令が示す車線変更する側の１本の区画線のみの検出に切り替え、その１本の区画線の位置等を算出し、その１本の区画線の情報をＥＣＵ３０に送信する。この情報としては、区画線の位置（特に、左右方向の位置）等を含む。そして、区画線検出部１３では、車線変更終了時に、ＥＣＵ３０から車線変更終了指令を受信すると、上記の通常の検出に戻す。

カメラと画像処理装置からなる区画線検出部１３において１本の区画線のみを検出する方法の例を説明する。走行車線の左右の２本の区画線うちの１本の区画線が指定されると、一定時間毎に、前回検出されている１本の区画線の位置に対して左右方向に所定範囲を設定し、その左右方向の所定範囲内に画像処理によって今回検出された区画線の位置が含まれるか否かを判定し、その所定範囲内に含まれる区画線を抽出し、その抽出した区画線を今回の区画線として検出する。あるいは、走行車線の左右の２本の区画線うちの１本の区画線が指定されると、一定時間毎に、画像処理によって今回検出された各区画線の位置と前回検出された１本の区画線の位置とをそれぞれ比較し、前回検出された１本の区画線の位置に最も近い区画線を今回の区画線として検出する。このように、１本の区画線を連続的に追跡するので、その１本の区画線を見失うようなことはなく、車線変更の開始から終了まで１本の区画線を正常に検出できる。

図４には、車線変更の開始タイミングＳから跨ぐタイミングＣを経て車線変更の終了タイミングＥまでに、区画線検出部１３で検出された走行車線ＭＬの車線変更側の１本の区画線Ｌ２の位置の時間変化Ｌ２_ＳＥ（ｔ）が示されている。このように、車線変更中は、走行車線ＭＬと車線変更対象車線ＣＬとの共通の区画線（車線境界線）Ｌ２のみが検出対象となり、区画線検出部１３で正常に検出される。なお、車線変更の開始タイミングＳ以前は走行車線ＭＬの右側の区画線Ｌ１と左側の区画線Ｌ２が検出されており、車線変更の終了タイミングＥ以降は車線変更対象車線ＣＬの右側の区画線Ｌ２と左側の区画線Ｌ３が検出されている。

周辺監視部１４は、車両の周囲（前方、側方、後方等）を監視するものである。周辺監視部１４では、一定時間毎に車両の周辺の物体等を検出（認識）し、物体を検出できた場合にはその物体の情報を取得し、その情報をＥＣＵ３０に送信する。この情報としては、周辺に物体（例えば、車両、自動二輪車、自転車、歩行者、縁石、ガードレール）が存在するか否かの情報、物体が存在する場合には物体の位置、移動方向、移動速度等の情報を含む。物体の位置は、上記した座標系における位置である。周辺監視部１４としては、例えば、カメラと画像処理装置からなる検出部、レーザレーダ等のレーダセンサからなる検出部がある。

操舵アクチュエータ２０は、モータによる回転駆動力を減速機構を介してステアリング機構に伝達し、ステアリング機構に操舵トルクを付与するアクチュエータである。操舵アクチュエータ２０では、ＥＣＵ３０から操舵制御指令を受信すると、操舵制御指令に応じてモータを作動し、モータを回転駆動して操舵トルクを発生させる。この発生させた操舵トルクに応じてステアリング機構が作動して、車両のタイヤが転舵する。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]や各種メモリ等からなり、運転支援装置１を統括制御する。ＥＣＵ３０では、メモリに格納されている各アプリケーションプログラムをロードし、ＣＰＵで実行することによって車線幅算出部３１、検出区画線切替部３３、目標位置設定部３４、推定位置算出部３５、操舵制御部３６が構成される。また、ＥＣＵ３０には、読み出し／書き込み可能なメモリの所定領域に車線幅記憶部３２が構成される。ＥＣＵ３０では、各センサ１０，１１，１２及び区画線検出部１３や周辺監視部１４から各情報をそれぞれ受信する。そして、ＥＣＵ３０では、受信したこれらの各情報に基づいて各部３１，３３，３４，３５，３６での処理を行い、必要に応じて操舵制御指令を操舵アクチュエータ２０に送信する。なお、ＥＣＵ３０の各部３１，３２，３３，３４，３５，３６は車線変更支援に必要なものだけを示しており、車線維持支援、自動停止支援等の他の支援に必要なものは省略している。

なお、車線幅算出部３１の処理については車線維持支援中に実施されるが、それ以外の各部３２，３３，３４，３５，３６の処理ついて車線変更支援に移行すると実施される。車線維持支援中に周辺監視部１４からの情報に基づいて車両を安全に車線変更させて安全に停止させる場所が検出されると、車線維持支援から車線変更支援に移行し、車線変更が開始する。

車線幅算出部３１は、車線維持支援中に、走行車線の車線幅を算出する機能を有する。車線幅算出部３１では、区画線検出部１３で検出されている走行車線の左右の区画線の各位置を用いて、その各位置の差から車線幅を算出する。

車線幅記憶部３２には、車線幅算出部３１で車線幅が算出されると、その車線幅が記憶される。車線幅記憶部３２は、最新の１個の車線幅のみを記憶するものでもよいし、あるいは、所定期間に算出された複数個の車線幅を記憶するものでもよい。

検出区画線切替部３３は、車線変更を行う場合の区画線検出部１３での検出対象の区画線を切り替えさせる機能を有する。車線維持走行中に周辺監視部１４からの情報に基づいて車両を安全に車線変更させて安全に停止させることが可能な場所が検出されると、検出区画線切替部３３では、車線変更開始と判断し、走行車線の左右の区画線にうちの車線変更する側の１本の区画線（車両が車線変更中に跨ぐ区画線）を特定し、その区画線を示す検出区画線指令を区画線検出部１３に送信する。また、車両の位置が車線変更の最終的な目標位置になると、検出区画線切替部３３では、車線変更終了と判断し、車線変更終了指令を区画線検出部１３に送信する。

目標位置設定部３４は、車両を車線変更させるための車両の将来の目標位置を設定する機能を有する。目標位置設定部３４では、車線変更中に区画線検出部１３で検出されている１本の区画線の位置と車線幅記憶部３２に記憶されている車線幅を用いて車両の将来の目標位置を設定する。道路上に複数の車線がある場合、その複数の車線の車線幅は同じ幅と考えられるので、車線維持支援中に求めた走行車線の車線幅を車線変更対象車線の車線幅として用いる。車両の将来の目標位置とは、例えば、所定時間後（例えば、３秒、５秒等の数秒後）の車両の目標位置であり、車両から一定距離（例えば、数１０ｍ）前方の注視点に対する位置となる。なお、区画線検出部１３では車両の一定距離前方の区画線の位置を検出しているので、この一定距離前方の区画線の位置を用いることにより車両の将来の目標位置を設定できる。

図５を参照して、１本の区画線の位置と車線幅を用いた目標位置の設定方法の一例を説明する。図５は直線道路を走行中に車両Ｖが走行していた走行車線ＭＬから左側に隣接する車線変更対象車線ＣＬに車線変更する場合であり、図５（ａ）は車線変更の開始時であり、図５（ｂ）は車線変更中である。この設定方法では、車線変更対象車線ＣＬの左右の区画線Ｌ２，Ｌ３の中央の位置（区画線検出部１３で検出される１本の区画線Ｌ２から左側に車線幅Ｗの半分の距離Ｗ／２を加味した位置）を車線変更の最終的な目標位置ＧＰとする。そして、車線変更開始時の車両Ｖの位置（注視点ＢＰ）から目標位置ＧＰまでを４分割し、その４分割した各位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４（ＧＰ）を車線変更中の各段階の目標位置とする。

図５（ａ）に示すように、車線変更開始時に、目標位置設定部３４では、区画線Ｌ２の位置ＬＰと車線幅Ｗを用いて最終的な目標位置ＧＰを算出する。ここでは、まず、区画線Ｌ２の位置ＬＰと車両Ｖの一定距離前方の注視点ＢＰとの間の距離Ｄ１が取得され、この距離Ｄ１に車線幅Ｗの半分の距離Ｗ／２を加算した距離Ｄ２が取得され、注視点ＢＰから左側に距離Ｄ２分離れた位置である目標位置ＧＰが求められる。この距離Ｄ２は、車線変更開始時における車両Ｖ（注視点ＢＰ）から最終的な目標位置ＧＰまでの左右方向の距離であり、車線変更開始時から車線変更終了時までに車両Ｖが移動する左右方向の距離である。この距離Ｄ２が４分割されて、各段階の目標位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が設定される。なお、距離Ｄ１が特許請求の範囲に記載する第１距離に相当し、距離Ｄ２が特許請求の範囲に記載する第２距離に相当する。

図５（ｂ）に示すように、車線変更中、区画線検出部１３で検出される１本の区画線Ｌ２の位置ＬＰ’が更新され、目標位置設定部３４では、車線変更開始時に求めた距離Ｄ１と距離Ｄ２及び更新される区画線Ｌ２の位置ＬＰ’（特に、位置ＬＰ’と注視点ＢＰ’との間の距離Ｄ１’）を用いて下記の式（１）、式（２）、式（３）、式（４）により各段階の目標位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を算出する。
目標位置Ｐ１＝Ｄ１’−Ｄ１＋Ｄ２×１／４・・・（１）
目標位置Ｐ２＝Ｄ１’−Ｄ１＋Ｄ２×２／４・・・（２）
目標位置Ｐ３＝Ｄ１’−Ｄ１＋Ｄ２×３／４・・・（３）
目標位置Ｐ４＝Ｄ１’−Ｄ１＋Ｄ２×４／４・・・（４）

なお、上記の設定方法は一例であり、この他にも１本の区画線の位置と車線幅を用いて目標位置を他の方法で設定してよい。例えば、最終的な目標位置ＧＰを１本の区画線から車線幅Ｗの半分の距離の位置から左側に所定距離（例えば、数ｃｍ、１０ｃｍ、２０ｃｍ）の位置に設定したりあるいは車線幅Ｗの半分の距離の位置から右側に所定距離の位置に設定してもよいし、また、距離Ｄ２を２分割、３分割あるいは５分割以上した各位置を各段階の目標位置としてもよいし、また、最終的な目標位置ＧＰだけを求めるようにしてもよい。

推定位置算出部３５は、車両の現在の走行状態に応じた車両の将来の位置を推定する機能を有する。車両の将来の位置とは、車両の将来の目標位置と同様に、所定時間後の車両の推定位置であり、車両から一定距離前方の注視点に対する位置となる。推定位置算出部３５では、車速センサ１１で検出されている車両の現在の車速とヨーレートセンサ１２で検出されている車両の現在のヨーレートを用いて、所定時間後の車両の推定位置を算出する。この車両の推定位置の算出方法としては、従来の周知の方法を適用する。

操舵制御部３６は、車両の位置が目標位置に向かうように操舵制御を行う機能を有する。操舵制御部３６では、目標位置設定部３４で設定されている車両の将来の目標位置と推定位置算出部３５で算出されている車両の将来の推定位置とのずれ量（差分）を算出し、このずれ量を零にするための目標操舵角を算出する。このずれ量に基づく目標操舵角の算出方法としては、従来の周知の方法を適用し、例えば、ＰＩ[Proportional Integral]制御を利用した算出方法がある。そして、操舵制御部３６では、目標操舵角と操舵角センサ１０で検出されている車両の現在の操舵角とのずれ量を算出し、このずれ量を零にするための操舵制御量を算出する。この操舵制御量は、操舵角度でもよいしあるいは操舵トルクでもよい。そして、操舵制御部３６では、その操舵制御量を示す操舵制御指令を操舵アクチュエータ２０に送信する。なお、この操舵制御は一例であり、車両の将来の目標位置と車両の将来の推定位置を用いた操舵制御については他の操舵制御を行ってもよい。

図１を参照して、運転支援装置１の動作について図６のフローチャートに沿って説明する。図６は、図１の運転支援装置１の動作の流れを示すフローチャートである。運転者が正常に運転できない状態と判定され、運転支援装置１が起動されると、まず、車線維持支援が実施される。

各センサ１０，１１，１２では、車両の各走行状態を検出し、その検出した各情報をＥＣＵ３０に送信する。ＥＣＵ３０では、この各検出情報を受信する。区画線検出部１３では、車線維持支援中、走行車線の左側の区画線と右側の区画線の検出を行い、検出できた左右の区画線の位置等の情報を取得し、各区画線についての情報をＥＣＵ３０に送信する。ＥＣＵ３０では、この左右の区画線の情報を受信する。また、周辺監視部１４では、車両の周辺を監視し、その監視で得られた各情報をＥＣＵ３０に送信する。ＥＣＵ３０では、この各監視情報を受信する。

車線維持支援中、ＥＣＵ３０では、左側の区画線の位置と右側の区画線の位置との差分を車線幅として算出し、その車線幅を車線幅記憶部３２に記憶させておく（Ｓ１）。また、ＥＣＵ３０では、周辺監視の情報に基づいて、走行車線から車線変更する側（安全に停止させる場所側）の車線を設定する（Ｓ２）。そして、その設定された側への車線変更を開始する（Ｓ３）。

ＥＣＵ３０では、車線変更開始時に、車線変更する側の１本の区画線（車両が車線変更中に跨ぐ区画線）を示す検出区画線指令を区画線検出部１３に送信する（Ｓ４）。区画線検出部１３では、検出区画線指令を受信すると、その検出区画線指令が示す１本の区画線のみの検出に切り替える（Ｓ４）。区画線検出部１３では、車線変更中、１本の区画線の検出を行い、検出できた１本の区画線の位置等の情報を取得し、１本の区画線についての情報をＥＣＵ３０に送信する（Ｓ４）。そして、ＥＣＵ３０では、車線変更中、この１本の区画線の情報を受信する。

ＥＣＵ３０では、車線変更開始時に、車線変更する側の１本の区画線の位置から距離Ｄ１を取得し、距離Ｄ１と車線幅記憶部３２に記憶されている車線幅Ｗから距離Ｄ２を取得しておく（Ｓ５）。そして、ＥＣＵ３０では、車線変更中、１本の区画線の位置と距離Ｄ１及び距離Ｄ２を用いて車両の将来の目標位置を設定する（Ｓ５）。

ＥＣＵ３０では、車両の現在の車速とヨーレートから車両の将来の推定位置を算出する（Ｓ６）。そして、ＥＣＵ３０では、目標位置と推定位置とのずれ量を算出する（Ｓ７）。さらに、ＥＣＵ３０では、そのずれ量を零にするための操舵制御量を算出し、その操舵制御量を示す操舵制御指令を操舵アクチュエータ２０に送信する（Ｓ８）。操舵アクチュエータ２０では、操舵制御指令を受信すると、操舵制御指令に応じて作動し、ステアリング機構に操舵トルクを付与する（Ｓ８）。これにより、車両のタイヤが転舵し、車両の位置が目標位置に向かい、車両が走行車線から車線変更対象車線に車線変更していく。

ＥＣＵ３０では、車両の位置が車線変更の最終的な目標位置になったか否かにより車線変更が終了したか否かを判定する（Ｓ９）。Ｓ９にて車線変更が終了していないと判定した場合、Ｓ４に戻り、Ｓ４〜Ｓ９の動作を繰り返す。Ｓ９にて車線変更が終了したと判定した場合、車線変更が終了し、車両の位置が車線変更の最終的な目標位置になる。この後、運転支援装置１では、自動停止支援等が実施される。

この運転支援装置１によれば、走行車線の左右の区画線のうちの車線変更する側の１本の区画線（車両が車線変更中に跨ぐ区画線）のみを検出するようにすることにより、その１本の区画線を用いて車線変更開始から終了まで車線変更を行うための目標位置を適切に設定できる。その結果、適切な車線変更を継続して行うことができる。

また、運転支援装置１によれば、１本の区画線と車線の車線幅を用いることにより、簡単に適切な目標位置を設定することができる。特に、運転支援装置１によれば、車線変更中に変化する１本の区画線及び車線変更開始時に取得される車両（注視点）から１本の区画線までの距離Ｄ１と車両（注視点）から最終的な目的地までの距離Ｄ２を用いることにより、適切な目標位置を設定することができる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態では自動運転装置の車線変更支援機能に適用したが、車線変更支援装置単体や車線変更支援機能を含む他の運転支援装置に適用してもよい。また、本実施の形態では運転者が正常に運転できない場合の自動運転で行う車線変更支援に適用したが、車両の運転者の意志で車線変更の指示操作を行った場合、車両の運転者の意志で自動運転の指示操作を行った場合等に適用してもよい。

また、本実施の形態では操舵アクチュエータを直接制御して操舵制御を行う構成としたが、操舵制御ＥＣＵ、電動パワーステアリング装置のＥＣＵ等の他のＥＣＵに目標位置等を出力し、他のＥＣＵで操舵制御を行う構成としてもよい。

また、本実施の形態では１本の区画線の位置に加えて車線幅から得られる距離（車線幅の半分等）を用いて目標位置を設定する構成としたが、１本の区画線の位置に加えて車両の車幅から得られる距離（車幅の半分、車幅の半分＋α（１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍ等）あるいは予め設定した一定値（例えば、１ｍ、１．５ｍ）等を用いて目標位置を設定する構成としてもよい。車幅や一定値を用いる場合、車線幅算出部等の処理が不要となるので、車線維持支援装置の構成を簡単化できる。また、車線幅についても左右の区画線の各位置を用いて車線幅を算出するのでなく、車両の現在位置を検出し、現在位置周辺の地図情報を用いて車両が走行中の車線の車線幅を地図情報から得るようにしてもよい。

また、本実施の形態では車両の将来の推定位置を算出し、目標位置と推定位置とのずれ量に基づく操舵制御を行う構成としたが、このような推定位置を算出せずに、車両の位置が目標位置に向かうための他の操舵制御を行ってもよい。

１…運転支援装置、１０…操舵角センサ、１１…車速センサ、１２…ヨーレートセンサ、１３…区画線検出部、１４…周辺監視部、２０…操舵アクチュエータ、３０…ＥＣＵ、３１…車線幅算出部、３２…車線幅記憶部、３３…検出区画線切替部、３４…目標位置設定部、３５…推定位置算出部、３６…操舵制御部。

Claims (4)

1. 車両が走行していた車線から隣接する車線に車線変更させるための操舵制御を行う運転支援装置であって、
   車線の左右の区画線を検出する区画線検出部と、
   前記区画線検出部で検出した区画線を用いて前記車両を車線変更させるための目標位置を設定する目標位置設定部と、
   前記車両が前記目標位置設定部で設定した目標位置に向かうように前記車両の操舵制御を行う操舵制御部と、
   車線変更開始と判断した場合に、前記区画線検出部での検出対象の区画線を切り替えさせる検出区画線切替部と、
   を備え、
   検出区画線切替部は、車線変更開始と判断した場合に、前記走行していた車線の左右の区画線のうちの車線変更する側の１本の区画線を特定し、特定された前記１本の区画線を示す検出区画線指令を前記区画線検出部に送信し、前記区画線検出部での検出を前記１本の区画線のみの検出に切り替え、
   前記目標位置設定部は前記区画線検出部で検出した前記１本の区画線の位置を用いて目標位置を設定し、
   前記検出区画線切替部は、車線変更終了と判断した場合に、車線変更終了指令を区画線検出部に送信する、運転支援装置。
2. 前記目標位置設定部は、前記１本の区画線と前記車線の車線幅を用いて目標位置を設定する、請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記目標位置設定部は、車線変更の開始時の前記車両の予測位置と前記区画線検出部で検出した前記１本の区画線の位置との間の第１距離を取得するとともに前記第１距離と前記車線幅の半分の距離とを加算した第２距離を取得し、車線変更中に前記区画線検出部で検出した前記１本の区画線の位置と前記第１距離及び前記第２距離を用いて目標位置を設定する、請求項２に記載の運転支援装置。
4. 前記目標位置設定部は、前記１本の区画線と前記車両の車幅を用いて目標位置を設定する、請求項１に記載の運転支援装置。

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