JP6729262B2

JP6729262B2 - 車線逸脱警報システム

Info

Publication number: JP6729262B2
Application number: JP2016197406A
Authority: JP
Inventors: 木田　正吾; 正吾木田; 茂小笠原; 洋浦部; 太一長谷川
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2036-10-05
Also published as: FR3056957A1; CN107914712B; CN107914712A; DE102017120628A1; JP2018060368A; FR3056957B1

Description

本発明は、運転者に走行車線からの逸脱を警報する車線逸脱警報システムに関する。

従来、走行車線からの逸脱を運転者に警報する種々の装置が提案されている。特許文献１では、車両のステアリング機構に設けたアクチュエータによって当該ステアリング機構を振動させ、これによって発生するステアリングホイールの振動により、運転者に警報する装置において、ステアリング機構に外部から伝わる振動に応じて、警報としてステアリング機構に発生させる振動を調整することが提案されている。

特開２００１−１６３１３１号公報

車両の運転中、運転者は常にステアリングホイールを把持しているため、ステアリングホイールを振動させる警報は、警告灯や警告表示の場合のように、視界前方を注視している運転者に看過され難い利点がある。しかしながら、ステアリングホイールを操作してカーブを走行中にステアリング振動警報が発生すると、ステアリングホイールを旋回させている方向、すなわち、曲がろうとしているカーブの中心方向にステアリングホイールを強く引っ張られ、いわゆる「ハンドルを取られる」感覚を生じる。

この現象は、カーブを曲がるためにステアリングホイールを旋回させた状態では、運転者は上体および上肢を用いてステアリングホイールに力を掛けており、これらの筋が緊張状態にあるため関節に緩みが無い状態であることに加えて、操舵機構にも遊びが無い状態であることによって、振動の伝達効率が高くなることにあると考えられる。

これはあくまでも感覚であって、実際に「ハンドルを取られる」ことはないが、直線走行中に比べて意識の集中度が高まっているカーブ走行中に、ステアリング振動警報によって、上記のような感覚を生じると、必要以上に緊張を強いられたり、意識の集中が乱されたりして、不要な操舵を誘発することも懸念され、改善が望まれることとなった。

本発明は、上記のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、カーブ走行中においても直線走行中と同様のステアリング振動警報が得られる車線逸脱警報システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、
車両の走行車線からの逸脱を検出する逸脱検出手段（１１，１２，２０）と、
前記逸脱検出手段に前記車両の車線逸脱が検出された場合に、前記車両のステアリングホイール（１）に車線逸脱警報として振動を与える加振手段（９，１４）と、
を備える車線逸脱警報システムにおいて、
前記車両の旋回を検出する旋回検出手段（１３）をさらに備え、
前記旋回検出手段（１３）に前記車両の旋回が検出されない状態で、前記逸脱検出手段（１２）に車線逸脱が検出された場合には、前記加振手段（９，１４）により第１の振動強度（Ａ１）で振動が与えられ、
前記旋回検出手段（１３）に前記車両の旋回が検出され、かつ、前記逸脱検出手段（１２）に車線逸脱が検出された場合には、前記加振手段（９，１４）により、前記第１の振動強度（Ａ１）より小さい第２の振動強度（Ａ２）で振動が与えられるように構成されていることを特徴とする車線逸脱警報システムにある。

本発明に係る車線逸脱警報システムによれば、車両の旋回が検出された場合には、旋回が検出されない場合よりも小さい振動強度の振動が与えられるので、カーブ走行中における振動警報により、カーブ中心方向にステアリングホイールを引かれる感覚を生じ難くなり、実質的に直線走行中と同様のレベルの振動警報が得られ、安全かつ快適な運転に寄与できる。

本発明が実施されるステアリング機構の概略を示す斜視図である。本発明実施形態に係る車線逸脱警報システムを示すブロック図である。車線逸脱警報システムの基本動作を示すフローチャートである。本発明実施形態に係る振動警報制御部を示す制御ブロック図である。本発明第１実施形態に係る車線逸脱警報システムの動作を示すフローチャートである。本発明第１実施形態に係る車線逸脱警報の直線走行中における振動波形（ａ）およびカーブ走行中における振動波形（ｂ）の例を示す図である。本発明第２実施形態に係る車線逸脱警報システムの動作を示すフローチャートである。本発明第２実施形態に係る車線逸脱警報のカーブ走行中における振動波形の例を示す図である。走行速度−振動強度テーブルを示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車線逸脱警報システムが実施されるステアリング機構を示している。以下の実施形態では、ステアリングコラム２に搭載されたＥＰＳモータ９（電動パワーステアリングモータ）をステアリングホイール１に振動警報を与える加振手段として利用する場合について述べる。

ステアリングホイール１は、ステアリングコラム２内に回動可能に支持されているステアリングシャフトの上端に取付けられ、ステアリングシャフトの下端は、ユニバーサルジョイントを介して中間シャフト３、ピニオンシャフト４に連結されており、ステアリングシャフトの回転がステアリングギヤボックス５内のラックアンドピニオンを介してタイロッド６の横移動に変換され、ナックルアーム７を介して車輪８が操舵される。

ＥＰＳモータ９は減速ギヤを介してステアリングシャフトに接続され、ステアリングシャフトに駆動力を伝達可能である。一方、ステアリングシャフトには操舵角センサおよび操舵トルクセンサが付設されており、これらの検出信号がコントロールユニット１０に送られ、それに応じてＥＰＳモータ９が駆動されることにより、ステアリングシャフトに操舵アシスト力が付与される。

図２は、ＥＰＳモータ９を振動警報に利用する車線逸脱警報システムを示すブロック図であり、図２において、車線逸脱警報システムは、車両の車線からの逸脱を検出する車線逸脱検出システム（サブシステム）と、その検出結果および車両の走行状態に適合する警報出力を行う振動警報システムから構成される。

（車線逸脱検出システム）
先ず、車線逸脱検出システムは、道路区画線（車道外側線または車線境界線、主に白線）を含む車両周囲路面を撮像するカメラ２０、撮像された画像から区画線を検出するための画像処理部１１、車線からの逸脱を判定する車線逸脱判定部１２から主に構成される。

カメラ２０は、ＣＭＯＳ，ＣＭＤ，ＣＣＤなどの固体撮像素子を用い、車両後部または前部あるいは車体側部に取付けられ、車体から地表面を含み近景から遠景までを画角に収める広角レンズを備えたデジタルカメラが好適である。

画像処理部１１および車線逸脱判定部１２は、それぞれの機能を実行するように動作可能なプログラムを格納するＲＯＭ（フラッシュメモリ）、演算処理を行うＣＰＵ、前記プログラムが読み出され前記ＣＰＵの作業領域および演算結果の一時記憶領域となるＲＡＭ、および入出力インターフェースなどを備えたコンピュータであるコントロールユニット１０（ＥＣＵ）として実装される。

画像処理部１１および車線逸脱判定部１２は図３に示すようなプロセスを実行する。
先ず、画像処理部１１は、カメラ２０に所定のフレームレートで撮像された入力画像に適宜の画像処理や座標変換などの前処理を行い、エッジ検出や二値化等により区画線を検出する（ステップ１１０）。

次に、車線逸脱判定部１２は、検出された区画線と自車両の位置関係を推定し（ステップ１１１）、自車両が区画線を跨ぎ、予め設定した逸脱量を超えたか否かを判定し（ステップ１１２）、逸脱量を超えた場合には車線逸脱警報（ＬＤＷ）を発生する（ステップ１１３）。逸脱量を超えない場合は、次のフレームに移動し処理を継続する。

車線逸脱警報（ＬＤＷ）が発生した場合には、後述する振動警報制御部１４に振動開始指令が出され（ステップ１１４）、車両状態に適合したステアリング振動警報が発動される（ステップ１１６）。これと同時に警告灯点灯指令が出され（ステップ１１５）、警告灯１５が点灯する（ステップ１１７）。

（振動警報システム）
次に、振動警報システムは、図２に示すように、車両状態（旋回方向および車速）に適合したステアリング振動警報を発生させる振動警報制御部１４、車両の旋回方向を判定する旋回判定部１３、旋回方向の判定基準となる車両情報を提供する操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、ヨーレートセンサ２３、車速情報を提供する車速センサ２４、および、ステアリングホイール１の加振手段としてのＥＰＳモータ９から構成される。

図４は、振動警報制御部１４の構成を示す制御ブロック図であり、振動警報制御部１４は、矩形波生成部４１、ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部４２、旋回感応ゲイン演算部４３、車速感応ゲイン演算部４４、および、各信号にゲインを重畳する乗算回路などから構成されている。

矩形波生成部４１は、振動警報の基礎となる周波数帯域の矩形波を生成するパルスジェネレータである。ＥＰＳモータ９をステアリングホイール１に振動警報を与える加振手段として利用する場合、車両走行に伴い路面からステアリング機構に入ってくる振動と異なる周波数帯域にてステアリングホイール１を振動させる必要がある。低い周波数では操舵に影響を及ぼす虞がある。一方、過度に高い周波数では、ＥＰＳのイナーシャが比較的大きいため、ステアリングホイールまでの応答が追い付かないので、これらを考慮して周波数帯域や大きさを決定する必要がある。

ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部４２は、矩形波生成部４１で生成された連続的な矩形波をＯＮ／ＯＦＦさせて間欠的な矩形波に整形する。これにより、車両走行に伴う他の振動とパターン的に明確に区別できることに加えて、断続的に振動警報によって、運転者に対する高い注意喚起効果が期待できる。

車速感応ゲイン演算部４４は、ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部４２で整形された間欠的な矩形波の振動強度を、車速センサ２４に取得される車速に応じた振動強度に調整する。車両走行に伴い路面からステアリング機構に入ってくる振動や床面からの振動（外部振動）は変化し、一般的に走行速度が大きいほど外部振動も大きくなる。そのため、同じ強度のステアリング振動警報であっても、走行速度が大きい場合には、運転者は相対的に弱い振動警報と感じる傾向がある。そこで、図９に示されるような走行速度−振動強度テーブルを参照してゲインを調整し、走行速度が大きくなるに従って振動強度を大きくすることによって、外部振動の影響を排除し、運転者が車両の走行速度に依らず同程度の振動警報と知覚できるようにしている。

旋回感応ゲイン演算部４３は、上記のように車速感応ゲイン演算部４４でゲイン調整された間欠的な矩形波の振動強度を、車両が旋回走行中である場合に、直進走行中の場合に比べて小さくなるように更に調整してＥＰＳモータ９に出力する。ここで、旋回感応ゲイン演算部４３におけるゲイン調整には、（ｉ）旋回方向とは無関係に一律にゲイン調整する第１実施形態と、（ｉｉ）旋回方向に応じて非対称にゲイン調整する第２実施形態が存在する。以下、それぞれの実施形態について説明する。

（第１実施形態の旋回感応ゲイン調整）
図２および図５に示すように、車両の旋回方向の判定基準となる操舵角、操舵トルク、ヨーレートが、操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、ヨーレートセンサ２３に取得される（ステップ１２１，１２２，１２３）。

旋回判定部１３は、操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、ヨーレートセンサ２３の検出値が所定値を超えた場合、すなわち、予め設定した操舵角を越えた場合（ステップ１３１）、予め設定した操舵トルクを越えた場合（ステップ１３２）、予め設定したヨーレートを越えた場合（ステップ１３３）に、車両が旋回走行中であると判定する（ステップ１３４）。

旋回判定部１３に車両が旋回走行中であると判定された場合は、振動警報制御部１４の旋回感応ゲイン演算部４３に旋回判定信号が送られ（ステップ１４１）、旋回感応ゲイン演算部４３では、車速感応ゲイン演算部４４でゲイン調整された、図６（ａ）に示す直進走行中の振動強度Ａ１の間欠的な矩形波（振動警報）に対して、その振動強度を、図６（ｂ）に示すように一律に下げるゲイン調整を行い（ステップ１４３，１４４）、振動強度Ａ２（振幅、加速度）の間欠的な矩形波からなる振動警報がＥＰＳモータ９の制御信号に重畳される（ステップ１４６）。

このように、車両の旋回が検出された場合には、直進走行中の場合の振動強度Ａ１よりも小さい振動強度Ａ２の振動がステアリングホイールに与えられることで、カーブ走行中における振動警報により、カーブ中心方向にステアリングホイールを引かれる感覚を生じ難くなり、実質的に直線走行中と同様のレベルの振動警報が得られる。

上記において、旋回判定部１３は、操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、ヨーレートセンサ２３の検出値に応じた旋回判定信号を旋回感応ゲイン演算部４３に送り、旋回感応ゲイン演算部４３ではその旋回判定信号の強度に応じて異なるレベル（０〜１）で（２段階ないしは多段階で）ゲイン調整することもできる。

（第２実施形態の旋回感応非対称ゲイン調整）
図２および図７に示すように、車両の旋回方向の判定基準となる操舵角、操舵トルク、ヨーレートが、操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、ヨーレートセンサ２３に取得され（ステップ１２１，１２２，１２３）、旋回判定部１３が、操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、ヨーレートセンサ２３の検出値が所定値を超えた場合（ステップ１３１，１３２，１３３）に車両が旋回走行中であると判定する（ステップ１３４）。

次いで、旋回判定部１３に車両が旋回走行中であると判定された場合は、振動警報制御部１４の旋回感応ゲイン演算部４３に旋回判定信号が送られ（ステップ１４１）、旋回感応ゲイン演算部４３では、車速感応ゲイン演算部４４でゲイン調整された振動強度Ａ１の間欠的な矩形波（振動警報）に対してゲイン調整を行う。

ここで、旋回感応ゲイン演算部４３は、操舵角センサ２１に検出される操舵方向に応じて、図８に示すように、操舵方向（旋回方向、カーブ方向）と同方向の振動強度（振幅）のみを下げるゲイン調整を行い（ステップ１４３，１４５）、カーブ方向の振幅（振動強度Ａ２）が逆カーブ方向の振幅（振動強度Ａ１）より小さい非対称の間欠的な矩形波からなる振動警報がＥＰＳモータ９の制御信号に重畳される（ステップ１４６）。

このように、車両の旋回が検出された場合には、旋回方向の振幅Ａ２が、反旋回方向の振幅Ａ１より小さい非対称の振動がステアリングホイールに与えられることで、ステアリングホイールの振動警報により、カーブ中心方向にステアリングホイールを引かれる感覚を生じ難くなり、実質的に直線走行中と同様のレベルの振動警報が得られる。

上記においても、旋回判定部１３は、操舵角センサ２１、操舵トルクセンサ２２、ヨーレートセンサ２３の検出値に応じた旋回判定信号を旋回感応ゲイン演算部４３に送り、旋回感応ゲイン演算部４３ではその旋回判定信号の強度に応じて異なるレベルで（２段階ないしは多段階で）ゲイン調整することもでき、その場合、旋回方向の振幅Ａ２が、反旋回方向の振幅Ａ１より小さくなる範囲内において、反旋回方向の振幅Ａ１も直線走行中の振幅（Ａ１）より小さくなるようにゲイン調整するようにしても良い。

なお、上記各実施形態では、ＥＰＳモータ９を振動警報の加振手段に利用する場合について述べたが、ステアリングホイール１にＥＰＳモータ９とは別の加振手段（バイブレータ）を埋設し、直進走行時と旋回時とで、あるいは旋回方向に応じて、レベルの異なる振動警報や非対称の振動警報を発生させる場合にも、上記実施形態に準じた効果を得ることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について述べたが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能であることを付言する。

１ステアリングホイール
２ステアリングコラム
９ＥＰＳモータ（加振手段）
１０コントローラ（ＥＣＵ）
１１画像処理部
１２車線逸脱判定部（逸脱検出手段）
１３旋回判定部（旋回検出手段）
１４振動警報制御部
２０カメラ（撮像手段）
２１操舵角センサ
２２操舵トルクセンサ
２３ヨーレートセンサ
２４車速センサ

Claims

車線逸脱警報システムであって、
車両の走行車線からの逸脱を検出する逸脱検出手段と、
前記逸脱検出手段に前記車両の逸脱が検出された場合に、前記車両のステアリングホイールに車線逸脱警報として振動を与える加振手段と、を備えるものにおいて、
前記車両の旋回を検出する旋回検出手段をさらに備え、
前記旋回検出手段に前記車両の旋回が検出されない状態で、前記逸脱検出手段に車線逸脱が検出された場合には、前記加振手段により第１の振動強度で振動が与えられ、
前記旋回検出手段に前記車両の旋回が検出され、かつ、前記逸脱検出手段に車線逸脱が検出された場合には、前記加振手段により、前記第１の振動強度より小さい第２の振動強度で振動が与えられるように構成されていることを特徴とする、車線逸脱警報システム。
前記加振手段は、前記ステアリングホイールの回動方向への振動を与えるものであり、
前記旋回検出手段に前記車両の旋回が検出され、かつ、前記逸脱検出手段に車線逸脱が検出された場合に、前記加振手段により、前記車両の旋回方向と同方向の振動強度が反対方向の振動強度よりも小さい非対称の振動が与えられるように構成されていることを特徴とする、請求項１記載の車線逸脱警報システム。
前記加振手段は、電動パワーステアリングシステムを構成するモータを含むことを特徴とする、請求項１または２記載の車線逸脱警報システム。