JP6965739B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

車両の操舵制御を行う車両制御装置に関する。

特許文献１には、自車線の形状を示す曲率を推定し、推定した曲率に基づいて、自車の操舵制御を行う装置が開示されている。ここで、自車線の曲率の推定方法として、自車前方を撮像した撮像画像から区画線を検出し、検出した区画線を用いて自車線の曲率を推定する方法が知られている。

特許第４２１７９００号公報

道路状況と自車の向きとにより自車線の曲率を正しく推定できず、ひいては操舵制御に悪影響を及ぼす場合がある。例えば、自車前方の道路途中で下り勾配が生じていると、撮像画像内の区画線に歪みが生じる。また、自車が、このような下り勾配が生じている道路を走行中に、左右いずれかに向きを変えたことで自車が左右いずれかの片側区画線に近づく場合、撮像画像内において、各片側区画線の歪み度合に差が生じる。そのため、各片側区画線の歪み度合の差により、自車に対して不要に操舵量が付与されてしまう場合がある。

本発明は上記課題に鑑みたものであり、道路勾配の変化がある道路を自車が走行する場合に、自車に対して不要に操舵量が付与されるのを防止する車両制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る車両制御装置は、撮像装置により撮像された自車前方の撮像画像に基づいて、自車線を区画する区画線を検出する区画線検出部と、前記区画線検出部により検出された左右の両区画線に基づいて、自車前方の前記自車線の曲率を推定する曲率推定部と、前記曲率推定部により推定された前記自車線の曲率に基づいて、自車の操舵制御を実施する制御部と、を備える。また、車両制御装置は、前記自車線の延びる方向を基準として自車の向きが変化したか否かを判定する向き変化判定部と、自車前方において道路勾配が変化していることを判定する勾配判定部と、を備えている。そして、前記制御部は、前記向き変化判定部により自車の向きが変化したと判定され、かつ自車前方において道路勾配が変化していると判定された場合に、前記自車線の曲率に基づく操舵制御に制限を付与する。

道路勾配の変化がある道路を自車が走行中に、自車の向きが変化して自車が左右いずれかの片側区画線に近づくことで、撮像画像内では、自車の向きと反対側の片側区画線が、自車の向きの片側区画線よりも道幅方向で歪み変形する。このため、撮像画像内での片側区画線の歪み度合の差の影響を受けて、推定される道路の曲率に誤差が生じ、自車の操舵量が不要に付与されてしまう場合がある。この点、上記構成では、自車線の延びる方向を基準とする自車の向きが変化したか否かを判定し、また自車前方において道路勾配が変化していることを判定する。そして、自車の向きが変化したと判定され、かつ自車前方において道路勾配が変化していると判定された場合に、自車線の曲率に基づく操舵制御に制限を付与することとした。この場合、撮像画像内での左右の各片側区画線の歪み度合の差により、自車に対して不要に操舵量が付与されてしまうことを防止することができる。

操舵制御システムの構成図。 ＥＣＵにより設定される操舵量を説明する図。 道路勾配の変化がある道路を走行する自車を示す図。 撮像画像を説明する図。 操舵量を設定する手順を示すフローチャート。 ＥＣＵにより設定される操舵変化率を説明する図。 ＥＣＵにより設定される操舵変化率を説明する図。 曲線道路を自車が走行する場合の自車位置の推移を示す図。 道路勾配が増減している場合の撮像画像の違いを説明する図。 第２実施形態に係る操舵制御値を設定する手順を示すフローチャート。 第３実施形態の原理を説明する図。 第４実施形態に係るＥＣＵにより設定される目標操舵量を説明する図。

（第１実施形態）
図１を参照して、車両に適用される操舵制御システム１００を説明する。操舵制御システム１００は、ＥＣＵ１０と、撮像装置１１と、操舵装置１３と、ヨー角センサ１４と、を備えている。本実施形態では、ＥＣＵ１０が車両制御装置に相当する。

撮像装置１１は、自車両の車幅方向中央の所定高さに取り付けられることで、自車両前方へ向けて所定角度範囲で広がる領域を俯瞰視点から撮像し、撮像した撮像画像をＥＣＵ１０に出力する。撮像装置１１は、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳイメージセンサ、近赤外線カメラである。なお、本実施形態では、撮像装置１１は、単眼カメラであるが、ステレオカメラであってもよい。

操舵装置１３は、ステアリング１３ｂと、操舵用電動機１３ａとを備えている。操舵用電動機１３ａは、自車両が備える駆動輪を操舵するための操舵トルクを発生させる。この操舵トルクが大きいほど、自車の操舵量が大きくなる。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータであり、ＣＰＵが、ＲＯＭにインストールされているプログラムを実施することで、車両に対する操舵制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ１０は、自車線を区画する区画線に従って、自車を走行させるＬＫＡ（Ｌａｎｅ Ｋｅｅｐ Ａｓｓｉｓｔ）制御を実施する。ＬＫＡ制御では、ＥＣＵ１０は、撮像画像内で検出した区画線を用いて自車線の道路曲率を推定し、推定した道路曲率に基づいて、操舵装置１３の操舵量を制御する。

ＥＣＵ１０は、撮像画像内の輝度等の特徴量に基づいて区画線を検出する。具体的には、撮像画像から区画線のエッジ点を抽出し、抽出した複数のエッジ点にハフ変換を施して、区画線の候補となる複数のエッジ点の連なりを取得する。そして、複数の区画線の候補のそれぞれについて、区画線としての特徴を備えている度合いを算出し、特徴を備えている度合いが最も大きい候補を、区画線として検出する。本実施形態では、ＥＣＵ１０が区画線検出部に相当する。

ＥＣＵ１０は、撮像画像を用いて検出した区画線のうち、所定区間に含まれる区画線に基づいて、自車線の道路曲率を推定する。本実施形態では、ＥＣＵ１０は、車両手前側から車両遠方側に向けて、左右の両区画線の中心点を所定間隔で検出する。検出した中心点を結んだ線分の近似式を算出し、算出した近似式に基づいて、道路曲率を算出する。ＥＣＵ１０は、自車前方の区画線に基づく道路曲率の推定を所定周期で実施する。そして、ＥＣＵ１０は、今回の周期で算出した道路曲率をなまし処理した値を、道路曲率の今回値として推定する。例えば、なまし処理として、周期毎に算出した道路曲率の加重平均や、移動平均を用いることができる。

また、ＥＣＵ１０は、撮像画像から左右片側の区画線のみを検出した場合に、左右片側の区画線に基づく道路曲率を推定する。例えば、ＥＣＵ１０は、検出した左右片側の区画線を近似する近似式を算出し、算出した近似式を用いて道路曲率を推定する。ＥＣＵ１０が曲率推定部に相当する。

ＥＣＵ１０は、推定した道路曲率に基づいて、目標操舵量Ｔａと、操舵量の変化率を示す操舵変化率Ｒと、を設定する。本実施形態では、自車の現在位置から所定時間後に到達する自車線上の位置までの区間での道路曲率を用いて、目標操舵量Ｔａと、操舵変化率Ｒとを設定する。以下では、目標操舵量Ｔａ及び操舵変化率Ｒの設定に用いられる道路曲率のうち、左右両方の区画線に基づいて推定された道路曲率を第１曲率ρ１と称し、左右片側の区画線に基づいて推定された道路曲率を第２曲率ρ２と称する。

図２は、縦軸を操舵量Ｔとするタイミングチャートである。図２に示すように、目標操舵量Ｔａは、今回の操舵に要する操舵量の最大値を示し、本実施形態では、道路曲率に所定のゲインＫ１を積算した値により設定される。操舵変化率Ｒは、単位時間当たりの操舵量Ｔの変化率を示し、操舵量Ｔが目標操舵量Ｔａまで増加する場合、及び操舵量Ｔが目標操舵量Ｔａから減少する場合の操舵量の各変化率である。

なお、ＥＣＵ１０は、目標操舵量Ｔａとして、道路曲率にゲインＫ１を積算した値と、横偏差ΔｙにゲインＫ２を積算した値との和を、目標操舵量Ｔａとして設定するものであってもよい。横偏差Δｙは、車幅方向における、自車線の中心と、現在の自車位置との差を示す値である。

図３は、自車が自車前方に道路勾配の変化が存在する道路を走行している状態を自車の横方向から示す図である。図３において、自車前方に勾配変化地点Ｐがあり、この勾配変化地点Ｐから車両遠方側Ａ２にかけて道路勾配が減少している。なお、本実施形態では、勾配変化地点Ｐから車両遠方側Ａ２での道路勾配が、勾配変化地点Ｐから車両近傍側Ａ１での道路勾配よりも下方向に傾斜している場合を、道路勾配が減少していると称する。一方、勾配変化地点Ｐから車両遠方側Ａ２での道路勾配が、勾配変化地点Ｐから車両近傍側Ａ１での道路勾配よりも上方向に傾斜している場合を、道路勾配が増加していると称する。なお、道路勾配が減少する場合として、例えば、道路が平坦路から下り坂に切り替わる場合が想定される。道路勾配が増加する場合として、例えば、道路が平坦路から上り坂に切り替わる場合が想定される。

自車が走行する道路上に道路勾配の変化があると、撮像軸Ｂから路面までの高さ方向の距離が勾配変化地点Ｐの前後で変化し、撮像画像内において区画線に道幅方向での歪みが生じる場合がある。また、自車がこのような道路を走行中に、向きを変化させたことで左右いずれかの片側区画線に近づく場合、撮像画像内において、各片側区画線の歪み度合に差が生じる。

図４（ａ）は、自車が、道路勾配の変化がない直線道路を走行する場合の、撮像画像を示す。図４（ｂ）は、自車が、図３に示す道路勾配の変化がある直線道路を走行し、かつ右方向に向きを変えた場合の撮像画像を示す。図４（ａ），（ｂ）では、自車の進路を矢印により示している。本実施形態では、道路勾配の変化があるとは、道路勾配の変化が所定値以上ある場合であり、道路勾配の変化がないとは、道路勾配の変化が所定値未満である場合である。

自車が道路勾配の変化がない直線道路を走行する場合、図４（ａ）に示すように、左右の両区画線Ｃ１，Ｃ２が、車両近傍側から消失点ＦＯＥに向けて直線状に延びている。一方、自車が道路勾配の変化が存在する直線道路を走行中に、右方向に向きを変化させた場合、図４（ｂ）に示すように、勾配変化地点Ｐから車両近傍側では左右の両区画線Ｃ３，Ｃ４は、消失点ＦＯＥに向けて直線状に延びている。なお、図４（ｂ）では、説明の便宜上、ＦＯＥの位置を省略している。一方、勾配変化地点Ｐよりも車両遠方側では、左側区画線Ｃ３は、消失点ＦＯＥに向けて延びておらず、右側区画線Ｃ４よりも道幅方向で内側に歪んでいる。

ＥＣＵ１０が、左右の両区画線を用いて道路曲率を推定する場合、撮像画像内の左右の区画線の歪みの差の影響により、道路曲率を、実際の道路曲率よりも小さな値に推定し、自車に対して不要に操舵量を付与してしまう場合がある。例えば、自車が道路勾配の変化がある直進路を走行中に、道路曲率が実際の道路曲率よりも小さな値に推定されることで、左右方向のいずれかの操舵量により、自車が直進路に沿って走行できないおそれがある。図４（ｂ）の破線で示す進路は、歪みがない区画線により推定した道路曲率を用いて操舵制御を実施した場合の自車の想定進路である。図４（ｂ）では、自車に対して右方向への操舵量が付与されることで、破線で示される想定進路に対して、自車の進路が右方向に寄っている。

そこで、ＥＣＵ１０は、自車前方の道路勾配の変化があることを判定しており、かつ自車の向きの変化を検出している状態では、操舵制御に制限を付与することとした。具体的には、ＥＣＵ１０は、操舵量を増加させる際の操舵変化率Ｒを基準となる値よりも低い値とすることで、操舵制御に制限を付与する。

道路勾配の変化があることの判定として、本実施形態では、周知のオプティカルフローを用いて判定を行う。オプティカルフローは、撮像画像内において物体を構成する画素の移動ベクトルを示す。道路勾配の変化がない平坦路では、撮像画像内において静止物は、消失点ＦＯＥから出現し、静止物のオプティカルフローは、車両遠方側から車両近傍側へ向かうに従い、車幅方向に広がる線分として認識される。一方、自車前方に道路勾配の変化がある場合、静止物は消失点ＦＯＥから出現せず、静止物のオプティカルフローが直線状とならない。例えば、勾配変化地点Pよりも車両遠方側で道路勾配が減少している場合、撮像画像内において、静止物はＦＯＥよりも下側から出現する。また、勾配変化地点Pよりも車両遠方側で道路勾配が増加している場合、撮像画像内において、静止物はＦＯＥよりも上側から出現する。そのため、ＥＣＵ１０は、撮像画像内において、電柱、標識、信号、街路樹等の静止物を、辞書情報を用いた周知のパターンマッチングにより検出し、検出した静止物におけるＦＯＥ付近でのオプティカルフローの変化を算出する。そして、算出したオプティカルフローの変化により、道路勾配の変化があることを判定する。

次に、操舵制御を実施する手順を図５のフローチャートを用いて説明する。図５に示すフローチャートはＥＣＵ１０により所定周期で繰り返し実施される。

ステップＳ１０では、ヨー角センサ１４により検出された自車のヨー角φを取得する。本実施形態では、ステップＳ１０がヨー角取得部に相当する。

ステップＳ１１では、撮像画像内で左右の両区画線を検出しているか否かを判定する。ステップＳ１１において、左右の両区画線を検出していると判定した場合、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、自車線が延びる向きを基準として、自車の向きの変化の有無を判定する。本実施形態では、ヨー角センサ１４により検出されたヨー角φが閾値ＴＨ１以上である場合に、自車の向きが変化していると判定する。ステップＳ１２が向き変化判定部に相当する。

ステップＳ１２において、自車の向きが変化していないと判定した場合、ステップＳ１５に進み、ステップＳ２１で示す各操舵制御値Ｔａ，Ｒ３を用いた操舵制御から所定時間を経過しているか否かを判定する。ここでは、ステップＳ２１の操舵制御から所定時間が経過していないとして、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９に進む場合、左右の両区画線を用いて推定している第１曲率ρ１に基づいて、目標操舵量Ｔａと、第１操舵変化率Ｒ１とを設定する。例えば、第１曲率ρ１に応じた、目標操舵量Ｔａ及び第１操舵変化率Ｒ１の対応関係を定めるマップを保持しておく。そして、このマップを参照することで、第１曲率ρ１に対応する各操舵制御値Ｔａ，Ｒ１を設定する。

ステップＳ２３では、ステップＳ１９で設定された各操舵制御値Ｔａ，Ｒ１を用いて操舵制御を実施する。

ステップＳ１２に戻り、自車の向きの変化があることを判定すると、ステップＳ１３に進み、自車先方に道路勾配の変化があるか否かを判定する。自車前方に道路勾配の変化がないことを判定すると、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１３が勾配判定部に相当する。

一方、ステップＳ１２において、自車前方に道路勾配の変化があると判定すると、ステップＳ１４に進む。撮像画像内における左右の区画線の歪みの差は、道路勾配の変化量ＧＡと、自車の向きとに基づいて変化する。具体的には、道路勾配の変化が大きいほど、撮像画像内において、勾配変化地点Pよりも車両遠方側において区画線の道幅方向での歪みが大きくなる。また、自車から検出されたヨー角が大きいほど、左右の区画線間での歪みの差が大きくなる。そのため、ステップＳ１４では、まず、道路勾配の変化量ＧＡを取得する。

道路勾配の変化量ＧＡは、勾配変化地点Ｐを基準として車両近傍側と、車両遠方側との間での路面の相対的な勾配角度の変化量である。例えば、ステップＳ１３において、道路勾配の変化があることの判定に用いたオプティカルフローの向きと、道路勾配の変化量ＧＡとの対応関係を規定する勾配変化量マップを保持しておく。そして、ステップＳ１３の判定に用いたオプティカルフローの向きに対応する変化量ＧＡを勾配変化量マップから取得すればよい。ステップＳ１４が変化量取得部に相当する。

ステップＳ１７では、第１曲率ρに基づいて目標操舵量Ｔａと、第３操舵変化率Ｒ３とを設定する。このとき、ヨー角φと、変化量ＧＡとに応じて、第３操舵変化率Ｒ３を設定する。図６に示すように、道路曲率が同じであれば、第３操舵変化率Ｒ３は、第１操舵変化率Ｒ１よりも小さな値に定められている。

本実施形態では、図７に示すように、ヨー角φと変化量ＧＡとが大きくなるほど、第３操舵変化率Ｒ３の値を小さな値に設定する。例えば、第１曲率ρ１、ヨー角φ及び変化量ＧＡの組み合わせと、目標操舵量Ｔａと第３操舵変化率Ｒ３の組み合わせの対応関係を定める操舵量マップを保持しておく。そして、この操舵量マップを参照することで、目標操舵量Ｔａ及び第３操舵変化率Ｒ３を設定すればよい。なお、ヨー角φ及び変化量ＧＡに応じて設定される第３操舵変化率Ｒ３の最大値は、第１操舵変化率Ｒ１よりも小さい値となる。

図５に戻り、ステップＳ２１では、ステップＳ１７で設定した各操舵制御値Ｔａ，Ｒ３を用いて、操舵制御を実施する。そのため、ステップＳ２１の操舵制御では、ステップＳ２３の操舵制御を実施する場合よりも操舵変化率に制限が付与されることとなる。本実施形態では、各操舵制御値Ｔａ，Ｒ３を用いて操舵制御を実施することが第１制限に相当する。

ステップＳ１５に戻り、ステップＳ２１での操舵制御から継続時間ＤＴ内であると判定すると、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、第１曲率ρ１に基づいて目標操舵量Ｔａと、第２操舵変化率Ｒ２とを設定する。

ステップＳ１８において第２操舵変化率Ｒ２を設定する理由を説明する。図８は、勾配変化地点Ｐが途中にある曲線道路を自車が走行する場合の自車位置の推移を示す図である。図８（ａ）〜図８（ｄ）に推移することで、時刻がｔ１〜ｔ４に経過している。

図８（ａ）に示す時刻ｔ１では、区間Ｄでの左右の両区画線により道路曲率が推定される。その後、時刻ｔ２では、自車が区間Ｄを走行する際に、時刻ｔ１で推定された道路曲率を用いた操舵制御が実施される。同様に、時刻ｔ２では、区間Ｄでの左右の両区画線により道路曲率が推定される。その後、時刻ｔ３では、自車が区間Ｄを走行する際に、時刻ｔ２で推定された道路曲率を用いた操舵制御が実施される。

ここで、ＥＣＵ１０は、所定周期で算出される道路曲率のまなし処理を実施することで、道路曲率の今回値を推定している。そのため、図８（ｄ）に示すように、自車が勾配変化地点Ｐを通過した直後では、自車の進路の向きには、自車進行方向において、歪み度合の差が生じている左右の両区画線を用いて推定された道路曲率の影響を受けていると考えられる。

そこで、本実施形態では、勾配変化地点Ｐよりも自車近傍側の走行区間と自車遠方側の走行区間とで、操舵制御に継続的に制限を付与している。例えば、図８において、自車が、勾配変化地点Ｐよりも自車に近い側の走行区間ＫＡを走行する場合に加えて、勾配変化地点Ｐよりも自車に遠い側の走行区間ＫＢを走行する場合に、操舵制御に制限を付与している。本実施形態では、各走行区間ＫＡ，ＫＢは、図８に示される各区間Ｄと異なる区間として設定しているが、同じ区間に設定してもよい。また、図８では、走行区間ＫＢを走行区間ＫＡよりも長くしているが、各区間ＫＡ，ＫＢの長さは、操舵制御に付与される制限に応じて適宜設定すればよい。走行区間ＫＡが第１走行区間に相当し、走行区間ＫＢが第２走行区間に相当する。

ステップＳ１５において判定される継続時間ＤＴは、自車が勾配変化地点Ｐを通過してから走行区間ＫＢを通過するまでに要する時間であり、例えば、自車速に応じてその値を変更するものであってもよい。本実施形態では、図６に示すように、ステップＳ１８で設定される第２操舵変化率Ｒ２は、第３操舵変化率Ｒ３よりも大きく、第１操舵変化率Ｒ１よりも小さな値に定められている。

ステップＳ２２では、ステップＳ１８で設定した目標操舵量Ｔａと第２操舵変化率Ｒ２を用いた操舵制御を行う。そのため、ステップＳ２１の操舵制御が終了してから継続時間ＤＴ内では、操舵制御に対する制限が継続されることとなる。本実施形態では、各操舵制御値Ｔａ，Ｒ２を用いて操舵制御を実施することが第２制限に相当する。

一方、ステップＳ１１に戻り、左右の両区画線を検出していないと判定した場合、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、左右片側の区画線を検出しているか否かを判定する。

ステップＳ１６において左右片側の区画線を検出していると判定した場合、ステップＳ２０では、左右片側の区画線を用いて推定している第２曲率ρ２に基づいて、目標操舵量Ｔａと、第４操舵変化率Ｒ４とを設定する。例えば、第２曲率ρ２に応じた、目標操舵量Ｔａ及び第４操舵変化率Ｒ４の対応関係を定めるマップを保持しておく。そして、このマップを参照することで、第２曲率ρ２に対応する目標操舵量Ｔａ及び第４操舵変化率Ｒ４を設定する。

本実施形態では、図６に示すように、第４操舵変化率Ｒ４を、第１〜第３操舵変化率Ｒ１〜Ｒ３よりも低い値としている。これは、左右の両区画線を用いて推定した第１曲率ρ１の方が、左右片側の区画線を用いて推定した第２曲率ρ２よりも道路曲率の推定精度が高いためである。

ステップＳ２４では、ステップＳ２０で設定した各操舵制御値Ｔａ，Ｒ４を用いて操舵制御を行う。なお、ステップＳ１６において、左右片側の区画線を検出していないと判定した場合、図５の処理を一旦終了する。

本実施形態では、ステップＳ１７〜Ｓ２４が制御部に相当する。ステップＳ２１〜２４の処理を終了すると、図５の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態では、以下の効果を奏する。

・ＥＣＵ１０は、自車線の延びる方向を基準として自車の向きが変化したか否かを判定し、また自車前方において道路勾配が変化していることを判定する。そして、自車の向きが変化したと判定し、かつ自車前方において道路勾配が変化していると判定した場合に、第１曲率ρ１に基づく操舵制御に制限を付与することとした。この場合、撮像画像内での左右の各区画線の歪み度合の差により、自車に対して不要に操舵量が付与されてしまうことを防止することができる。

・道路曲率の推定誤差に影響を与える左右の区画線の歪み度合の差は、道路勾配の変化量ＧＡと、自車の向きの変化に伴うヨー角φとに応じた値となる。そこで、ＥＣＵ１０は、ヨー角φと道路勾配の変化量ＧＡとに基づいて、操舵制御に対する制限の度合いを可変に設定することとした。この場合、歪み度合の差に応じて制限を可変に設定することで、操舵制御に対して不要に制限が付与されるのを抑制することができる。

・ＥＣＵ１０は、自車の向きが変化し、かつ道路勾配が変化していると判定した場合に、勾配変化地点Ｐよりも自車に近い側の走行区間と遠い側の走行区間とで、操舵制御に継続的に制限を付与することとした。この場合、自車が勾配変化地点Ｐを通過後も、操舵制御に対する撮像画像内の左右の区画線の歪みの差の影響が低減され、自車の進路が左右いずれかの区画線に寄り過ぎるのを防止することができる。

・ＥＣＵ１０は、自車が勾配変化地点Ｐよりも自車近傍側の区間を走行する場合に、操舵制御に対して第１制限を付与し、自車が勾配変化地点Ｐよりも自車遠方側の区間を走行する場合に、操舵制御に対して第１制限よりも制限の度合いが弱い第２制限を付与することとした。この場合、自車が勾配変化地点Ｐを通過した後に操舵制御に不要に制限が付与されるのを防止することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。なお、同一の符号を付した箇所は同一の部位を示しその説明は繰り返さない。

第２実施形態では道路勾配の変化として、道路勾配が増加している場合と、道路勾配が減少している場合とを区別し、道路勾配が減少している場合の操舵変化率を道路勾配が増加している場合の操舵変化率よりも低くしている。道路勾配が減少している場合の一例として、道路が平坦路から下り坂に変化する場合である。

図９（ａ）は、直線道路において、自車前方の道路勾配が減少している場合の撮像画像を示し、図９（ｂ）は、同じく直線道路において、自車前方の道路勾配が増加している場合の撮像画像を示す。

ＬＫＡ制御等により操舵制御を行う場合、自車を区画線に沿って走行させるように操舵量を制御する。ここで、図９（ａ）に示すように、道路勾配が減少している場合には、撮像画像内において、左右の両区画線Ｃ１１，Ｃ１１は勾配変化地点Ｐよりも遠方側で内側に向けて歪み変形することで消失する場合がある。一方、図９（ｂ）に示すように、道路勾配が増加している場合には、撮像画像内において、左右の両区画線Ｃ１２，Ｃ１２は、勾配変化地点Ｐよりも遠方側で外側に向けて歪み変形するが、消失していない。そのため、例えば、道路勾配が減少する場合と、道路勾配が増加する場合とを比べた場合、前者は道路曲率の推定に用いる区画線が過小となることで道路曲率の推定精度が低下し、操舵制御に支障が及ぶおそれがある。

そこで、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、道路勾配の変化が減少していると判定した場合に、操舵制御に付与する制限を道路勾配の変化が増加していると判定した場合よりも強めることとした。

第２実施形態に係る、操舵制御の手順を、図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０に示すフローチャートはＥＣＵ１０により所定周期で繰り返し実施される。

ステップＳ１３において、道路勾配の変化があると判定した場合、ステップＳ１４に進み、道路勾配の変化量ＧＡを取得する。

ステップＳ３１では、道路勾配の増減判定を行う。道路勾配の増減判定は、道路勾配の変化があることの判定に用いたオプティカルフローを用いて判定すればよい。この場合において、撮像画像内において消失点ＦＯＥよりも上側から静止物が表れるようにオプティカルフローが形成されている場合、自車前方の道路勾配が増加していると判定することができる。一方、撮像画像内において消失点ＦＯＥよりも下側から静止物が表れるようにオプティカルフローが形成されている場合、自車前方の道路勾配が減少していると判定することができる。ステップＳ３１が増減判定部に相当する。

一方、ステップＳ３２において、増減判定により道路勾配が増加していると判定している場合、ステップＳ３４に進み、第１曲率ρ１に基づいて、目標操舵量Ｔａと、第５操舵変化率Ｒ５とを取得する。ステップＳ３６では、ステップＳ３４で設定した目標操舵量Ｔａ及び第５操舵変化率Ｒ５に基づいて、操舵制御を実施する。

一方、ステップＳ３２において、増減判定により道路勾配が減少していると判定している場合、ステップＳ３３に進み、第１曲率ρ１に基づいて、目標操舵量Ｔａと、第６操舵変化率Ｒ６とを設定する。第６操舵変化率Ｒ６は、道路勾配が減少している判定された場合に設定される値であるため、同じ道路曲率及び変化量ＧＡであれば、第６操舵変化率Ｒ６は、第５操舵変化率Ｒ５よりも低い値に設定される。

ステップＳ３５では、ステップＳ３３で設定した目標操舵量Ｔａ及び第６操舵変化率Ｒ６に基づいて、操舵制御を実施する。

ステップＳ２２〜２４，Ｓ３５，Ｓ３６の処理が終了した場合、図１０の処理を一旦終了する。

・以上説明した本実施形態では、ＥＣＵ１０は、道路勾配が変化していることを判定した場合に、道路勾配の増減を判定する。そして、道路勾配が減少していると判定した場合、操舵制御に付与する制限を、道路勾配が増加していると判定した場合よりも強めることとした。この場合、勾配変化が生じている道路のうち、道路曲率の推定精度を悪化させる道路勾配の変化の向きに対して、操舵制御を安全側に制限することができる。

（第３実施形態）
３実施形態では、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。なお、同一の符号を付した箇所は同一の部位を示しその説明は繰り返さない。

図１１は、第３実施形態の原理を説明する図である。自車が自車線の中心に対して左右いずれかの片側区画線に寄って走行する場合、撮像画像内において、自車から遠い方の片側区画線Ｃ２１が、自車から近い方の片側区画線Ｃ２２よりも歪みが大きくなる。また、左右の区画線Ｃ２１，Ｃ２２の歪み度合の差は、自車位置Ｍ２が自車線の中心Ｍ１から車幅方向に遠ざかるほど大きくなる。

そこで、本実施形態では、第１実施形態と異なり、車幅方向における自車線の中心Ｍ１から自車位置Ｍ２までの偏差ΔＷを算出し、算出した偏差ΔＷが大きいほど、操舵制御に付与する制限の度合いを強めている。この場合、ステップＳ１７での第３操舵変化率Ｒ３の設定において、例えば、撮像画像内の左右の両区画線を用いて自車線の中心Ｍ１を算出する。そして、算出した自車線の中心Ｍ１から自車位置Ｍ２までの距離を偏差ΔＷとして算出する。

例えば、撮像画像内において、撮像軸の位置を示す車幅方向の中心を自車位置Ｍ２として用いても良い。また、第１曲率ρ１、ヨー角φ、変化量ＧＡ及び偏差ΔＷの組み合わせと、第３操舵変化率Ｒ３の対応関係を定める操舵量マップを保持しておく。そして、この操舵量マップを参照することで、第３操舵変化率Ｒ３を設定すればよい。本実施形態では、ＥＣＵ１０が、偏差算出部に相当する。

・以上説明した本実施形態では、ＥＣＵ１０は、車幅方向における自車線の中心を基準とする自車位置の偏差ΔＷを算出し、算出した偏差ΔＷが大きいほど、操舵制御に付与する制限の度合いを強めることとした。この場合、自車位置に伴う不要な操舵量を抑制することができる。

（第４実施形態）
道路勾配の変化があることを判定している場合に、操舵変化率Ｒに代えて目標操舵量Ｔａを制限してもよい。図１２は、第４実施形態に係るＥＣＵ１０により設定される操舵量を説明する図である。

この場合、ステップＳ１７，Ｓ１８において、第１曲率ρ１、及び道路勾配の変化量ＧＡに応じて、目標操舵量Ｔａを設定する。具体的には、ステップＳ１７で設定される目標操舵量Ｔａは、同じ道路曲率であれば、道路勾配の変化量ＧＡが大きいほど小さな値に設定される。また、ステップＳ１７で設定される目標操舵量Ｔａの上限値は、ステップＳ１９で設定される目標操舵量Ｔａ以下の値に定められていればよい。

（第４実施形態の変形例１）
道路勾配の変化があることを判定した場合、ＥＣＵ１０は、操舵角の制限値を変更することで、操舵制御に制限を付与するものであってもよい。この場合、ステップＳ１７，Ｓ１８において、目標操舵量Ｔａ及び操舵変化率Ｒの設定と共に、操舵角の制限値を設定すればよい。また、ステップＳ１７で設定される操舵角の制限値は、道路勾配の変化量ＧＡが大きいほど操舵角の上限が小さな値に制限されるようその値が設定される。

（第４実施形態の変形例２）
ＥＣＵ１０は、目標操舵量Ｔａ、操舵変化率Ｒ、及び操舵角の制限値のそれぞれを変更することで、操舵制御に対して制限を付与してもよい。例えば、ＥＣＵ１０は、道路勾配の変化があることを判定した場合に、道路勾配の変化がないことを判定した場合よりも、操舵制御に対する制限を強めるよう目標操舵量Ｔａ、操舵変化率Ｒ、及び操舵角の制限値の各値を設定すればよい。

（その他の実施形態）
・道路勾配の変化があると判定した場合に、各操舵制御値Ｔａ，Ｒ３を道路勾配の変化量ＧＡに応じて変更することに代えて、各操舵制御値Ｔａ，Ｒ３を固定値としてもよい。この場合、図５のステップＳ１３で、道路勾配の変化があることを判定した場合、ステップＳ１７に進み、各操舵制御値Ｔａ，Ｒ３を設定する。

・ＥＣＵ１０は、ステップＳ１４で取得する道路勾配の変化量ＧＡが、操舵制御が可能な値として予め定められた制御可能閾値よりも大きな値となる場合に、操舵制御を実施しないようにしてもよい。

・ステップＳ１５において、ステップＳ２１での操舵制御に対する制限の付与の後、自車が所定の走行距離を走行するまでの間、ステップＳ１８に進むものであってもよい。

・ＥＣＵ１０は、ＬＫＡ制御に代えて、自車が区画線を逸脱する場合に運転者に対して警報を通知する車線逸脱防止制御を実施するものであってもよい。この場合においても、ＥＣＵ１０は、自車の向きの変化があることを判定しており、かつ道路勾配の変化があることを判定した場合、操舵制御に制限を付与すればよい。

・操舵制御システム１００が地図情報を記憶するナビゲーション装置を備えている場合、地図情報を構成する道路上の絶対座標、及び道路上の各区間の勾配角度から道路勾配の変化があることを判定してもよい。この場合、ステップＳ１３において、地図情報を用いて、道路上の勾配角度の変化がある地点を検出することで、道路勾配の変化があることを判定すればよい。

・操舵制御システム１００がナビゲーション装置を備えている場合、地図情報を用いて、ステップＳ１３での道路勾配の変化量ＧＡの取得や、ステップＳ３１での道路勾配の増減判定を行ってもよい。

１０…ＥＣＵ、１１…撮像装置、１３…操舵装置、１００…操舵制御システム。

Claims (6)

1. 撮像装置（１１）により撮像された自車前方の撮像画像に基づいて、自車線を区画する区画線を検出する区画線検出部と、
   前記区画線検出部により検出された左右の両区画線に基づいて、自車前方の前記自車線の曲率を推定する曲率推定部と、
   前記曲率推定部により推定された前記自車線の曲率に基づいて、自車の操舵制御を実施する制御部と、を備える車両制御装置（１０）であって、
   前記自車線の延びる方向を基準として自車の向きが変化したか否かを判定する向き変化判定部と、
   自車前方において道路勾配が変化していることを判定する勾配判定部と、を備え、
   前記制御部は、前記向き変化判定部により自車の向きが変化したと判定され、かつ自車前方において道路勾配が変化していると判定された場合に、前記自車線の曲率に基づく操舵制御に制限を付与する車両制御装置。
2. 自車の向きの変化に伴うヨー角を取得するヨー角取得部と、
   前記勾配判定部により前記道路勾配が変化していると判定された場合に、前記道路勾配の変化量を取得する変化量取得部と、を備え、
   前記制御部は、前記ヨー角取得部により取得された前記ヨー角と、前記変化量取得部により取得された前記変化量とに基づいて、前記制限の度合いを可変に設定する請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記曲率推定部は、所定周期で前記左右の両区画線に基づいて前記曲率を算出するとともに、その所定周期で算出された前記曲率のなまし処理により、当該曲率の今回値を推定し、
   前記制御部は、前記曲率の今回値に基づき前記操舵制御を実施するものであり、前記自車の向きが変化し、かつ前記道路勾配が変化していると判定された場合に、前記道路勾配の変化点よりも自車に近い側の第１走行区間と遠い側の第２走行区間とで、前記操舵制御に継続的に制限を付与する請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 前記制御部は、自車が前記第１走行区間を走行する場合に、前記操舵制御に対して第１制限を付与し、自車が前記第２走行区間を走行する場合に、前記操舵制御に対して前記第１制限よりも前記制限の度合いが弱い第２制限を付与する請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記道路勾配が変化していると判定された場合に、前記道路勾配の増減を判定する増減判定部を備え、
   前記制御部は、前記増減判定部により前記道路勾配が減少していると判定された場合に、前記操舵制御に付与する制限を、前記道路勾配が増加していると判定された場合よりも強める請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両制御装置。
6. 車幅方向における、自車線の中心から自車位置までの偏差を算出する偏差算出部を備え、
   前記制御部は、前記偏差算出部により算出された前記偏差が大きいほど、前記制限の度合いを強める請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両制御装置。

Images