以下、図面を参照して、本発明の1または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
実施形態における運転支援装置は、車両(自車両)が目標走行ラインに沿って走行するようにステアリング機構に操舵トルクを付与することで、前記車両の運転操作を支援する装置であり、車両が走行する走行領域を区分するために前記走行領域に並置するように配設された複数のゲートにおけるゲート位置を表す位置情報を含む地図情報を記憶する地図情報記憶部と、前記走行領域での前記車両の車両位置を測定する位置測定部と、前記位置測定部で測定した車両位置が前記位置情報で表されたゲート位置から所定の距離以内である場合に、前記複数のゲートに対応する複数の車線を複数の仮想車線として仮想的に設定する仮想車線設定部と、前記仮想車線設定部で設定した複数の仮想車線のうち、前記車両の走行方向での先端側で前記車両と重なる仮想車線を重なり仮想車線とした場合に、前記重なり仮想車線に対する前記車両の進入角度、および、前記重なり仮想車線の車線幅に対する前記重なり仮想車線と前記車両との重なり幅の割合を求める重なり状況演算部と、前記位置情報で表されたゲート位置と前記位置測定部で測定した車両位置との間の距離、ならびに、前記重なり状況演算部で求めた前記車両の進入角度および前記割合、に応じて、前記操舵トルクを制御する操舵トルク制御部とを備える。このような運転支援装置について、以下、より具体的に説明する。
図1は、実施形態における運転支援装置の構成を示すブロック図である。図2は、車両に取り付けられた前記運転支援装置の撮像部を説明するための図である。図3は、前記運転支援装置によって実行される操舵トルクの演算方法を説明するための図である。
実施形態における運転支援装置DSは、例えば、図1に示すように、撮像部1と、位置測定部2と、制御処理部3と、記憶部4とを備え、さらに、本実施形態では、走行させるために、動力部5a、動力伝達部5b、制動部6および操舵部7を備え、所定の入力および出力を行うために、入力部8および表示部9を備える。
撮像部1は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って画像を生成する装置である。撮像部1は、例えば、被写体の光学像を所定の結像面上に結像する結像光学系、前記結像面に受光面を一致させて配置され、前記被写体の光学像を電気的な信号に変換するエリアイメージセンサ、および、エリアイメージセンサの出力を画像処理することで前記被写体の画像を表すデータである画像データを生成する画像処理部等を備えるデジタルカメラである。撮像部1は、区画線を検出するために、路面を含むように、車両の前方を撮像するように、前記車両に搭載される。例えば、撮像部1は、図2に示すように、車両VC内において、フロントガラス近傍の天井面(ルーフ内側面)に、路面を含むように、車両VCの前方を撮像するように、その撮影方向(光軸方向)を斜め下方に向けて配設される。これによって、撮像部1は、路面を含むように車両VCの前方を撮像することで前方画像(前方画像データ)を生成する。撮像部1は、前方画像(前方画像データ)を制御処理部3へ出力する。
位置測定部2は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、車両が走行する走行領域での車両の車両位置を測定する装置である。位置測定部2は、例えば、地球上の現在位置を測定するための衛星測位システムによって、車両位置を測定する装置、例えばGPS(Global Positioning System)受信装置であり、その測位結果(緯度X、経度Y、高度Z)を制御処理部3へ出力する。なお、GPS受信装置は、DGSP(Differential GSP)等の誤差を補正する補正機能を持ったGPS受信装置であっても良い。また、衛星測位システムの衛星は、準同期軌道を周回するいわゆるGPS衛星だけでなく、見かけ上一地域の上空に留まる準天頂衛星を含む。
動力部5aは、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って車両を駆動(移動)する動力を生成する装置である。動力部5aは、例えば、エンジン、モータおよびこれらのハイブリッド装置等の原動機およびその付属機器を備えて構成される。動力伝達部5bは、動力部5aが生成した動力を駆動輪に伝達する機構であり、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、車両の進行方向の切り換えや、変速比および減速比の切り換えを行うトランスミッションを含む。このように動力部5aが生成した動力は、動力伝達部5bを介して駆動輪に伝達され、駆動輪を回転させる。
制動部6は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って車両に制動力を与え、車両を減速する装置である。制動部6は、車両を減速した結果、停止させることもでき、車両の停止中に制動力を与え続けた結果、車両の停止を維持することもできる。制動部6は、例えば、ディスクブレーキおよび回生ブレーキ等のブレーキ装置およびその付属機器を備えて構成される。なお、制動部6は、いわゆるパーキングブレーキ装置の機能を含む。
操舵部7は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って車両の操舵を行う装置である。操舵部7は、操舵輪の方向を変えるステアリング機構72、制御処理部3に接続され制御処理部3の制御に従って操舵トルクをステアリング機構72に付与するアクチュエータ71およびこれらの付属機器を備えて構成される。アクチュエータ71は、例えば、前記操舵トルクとして駆動力を生成する電動モータである。ステアリング機構72は、例えば、ステアリングホイール(ハンドル)と、前記ステアリングホイールに固定的に一方端で連結された第1シャフトと、前記第1シャフトの他方端にユニバーサルジョイントを介して一方端で連結された第2シャフトと、前記第2シャフトの他方端にラック・ピニオン機構を介して連結され、車幅方向に延びるラック軸とを備える。一対の操舵輪は、前記ラック軸の両端それぞれに一対のタイロッドを介して連結される。前記第1シャフトには、前記ステアリングホイールに対する運転者による操舵操作の操作量を検出する操舵センサと、アクチュエータ71で生成した操舵トルクを減速機を介して前記第1シャフトに付与するように、前記アクチュエータ71とが取り付けられる。なお、前記操舵センサとアクチュエータ71とは、第2シャフトに取り付けられても良い。このような操舵部7では、運転者が前記ステアリングホールを操舵操作すると、その操舵操作の操作量が前記操舵センサで検出され、制御処理部3へ出力される。制御処理部3は、いわゆるパワーステアリングアシストするために、この検出した操舵操作の操作量に応じた操舵トルクを生じるようにアクチュエータ71を駆動する。アクチュエータ71で生成された操舵トルクは、前記減速機を介して前記第1シャフトに付与され、前記第1シャフトを回転させる。前記第1シャフトの回転は、前記ラック・ピニオンによってラック軸を往復方向の運動に変換され、前記一対のタイロッドを介して前記一対の操舵輪を転蛇させる。そして、ゲート付近では、制御処理部3は、前記パワーステアリングアシストのための操舵トルクに、後述のように決定された操舵トルクが加算され、この加算された操舵トルクを生じるようにアクチュエータ71を駆動する。
動力部5aおよび制動部6それぞれを制御することで、車両の加速度が調整され、車輪速および車両の速度(車速)が調整され、その際のギア比が、動力伝達部5bの前記トランスミッションを制御することで調整される。動力伝達部5bの前記トランスミッションを制御することで、車両の進行方向(前進、後退)が調整される。操舵部7を制御することで、車両の走行方向が調整される。
入力部8は、制御処理部3に接続され、例えば、定速走行の開始やその解除を指示するコマンドや、運転支援の開始やその解除を指示するコマンドや、自動運転の開始やその解除を指示するコマンドや、カーナビゲーションの開始やその解除を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば定速走行の設定速度や目的地等の各種データを運転支援装置DSに入力する機器であり、例えば、予め機能を割り付けた複数のスイッチ等である。表示部9は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って、入力部8から入力されたコマンドやデータ、および、カーナビゲーションにかかる情報(例えば地図、経路、走行上の注意や案内、および、現在位置等)等を表示する機器であり、例えば液晶ディスプレイ(LCD)および有機ELディスプレイ等の表示装置である。
本実施形態では、入力部8の一部および表示部9からタッチパネルが構成される。このタッチパネルを構成する場合において、入力部8は、その一部として、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置を含む。このタッチパネルでは、表示部9の表示面上に前記位置入力装置が設けられ、表示部9に入力可能な1または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、前記位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として運転支援装置DSに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い運転支援装置DSが提供される。
記憶部4は、制御処理部3に接続され、制御処理部3の制御に従って各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、運転支援装置DSの各部1、2、4~9を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、撮像部1で生成された前方画像から、走行領域に配置される車線を示す区画線を検出する区画線検出処理プログラムや、後述のように、複数のゲートに対応する複数の車線を複数の仮想車線として仮想的に設定する仮想車線設定プログラムや、前記仮想車線設定プログラムで設定した複数の仮想車線のうち、車両(自車両)の走行方向での先端側で前記車両と重なる仮想車線を重なり仮想車線とした場合に、前記重なり仮想車線に対する前記車両の進入角度、および、前記重なり仮想車線の車線幅に対する前記重なり仮想車線と前記車両との重なり幅の割合を求める重なり状況演算プログラムや、後述のように操舵トルクを制御し、前記車両の走行を制御する走行制御プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、走行領域を含む地図を表す地図情報等の、各プログラムを実行する上で必要なデータ等が含まれる。記憶部4は、例えば不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等を備える。そして、記憶部4は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部3のワーキングメモリとなるRAM(Random Access Memory)等を含む。なお、記憶部4は、比較的大きな記憶容量を持つハードディスク装置や、例えばDVD-ROM(Digital Versatile Disk Read Only Memory)等の記録媒体からデータを読み出すドライブ装置を備えても良い。そして、記憶部4は、地図情報記憶部41を機能的に備える。
地図情報記憶部41は、地図情報を記憶するものである。前記地図情報は、本実施形態では、車両が走行する走行領域を区分するために前記走行領域に並置するように配設された複数のゲートにおけるゲート位置を表す位置情報を含む。前記地図情報は、例えば車線や標識等の走行領域に付属する走行に関わる各種情報や、例えば地名およびその位置や建物名およびその位置等のカーナビゲーションに関わる各種情報等を含む。このような地図情報には、公知の地図情報が用いられて良く、いわゆるADASマップや高精度地図等と呼称される地図情報が好ましい。ADAS(Advanced Driver Assistance System、先進運転支援システム)は、自動運転の実現に向けた施策であり、ADASマップ(高精度地図)は、このADASに利用可能なデータであり、例えば、道路、路面標識、車線、道路標識、外灯、電柱、橋、トンネル、建物等の道路を走行する車両から観測可能な主要な対象物を表した3次元データであり、例えば、いわゆる地図メーカから提供されている。
例えば、前記走行領域は、道路であり、前記ゲートは、前記道路を有料道路と非有料道路とに区分するゲートである。また例えば、前記走行領域は、道路と区画領域とを含み、前記ゲートは、前記道路と前記区画領域との境界に配設されたゲートである。前記区画領域は、例えば、駐車場、テーマパークおよびサファリパーク等である。以下では、一例として、前記走行領域が道路であって、前記ゲートが前記有料道路の一例である高速道路と前記非有料道路の一例である一般道路とを区分する料金ゲートの場合について説明するが、前記走行領域および前記ゲートが上述の各場合であっても同様に説明できる。また、実施形態における運転支援装置DSは、有料道路に入るためにゲートを通過する場合でだけでなく、有料道路から出るためにゲートを通過する場合にも適用され、同様に、区画領域に入るためにゲートを通過する場合でだけでなく、区画領域から出るためにゲートを通過する場合にも適用される。
制御処理部3は、運転支援装置DSの各部1、2、4~9を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、ユーザの運転操作を支援するための回路である。制御処理部3は、例えば、CPU(Central Processing Unit)およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部3は、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部31、区画線検出処理部32、仮想車線設定部33、重なり状況演算部34および走行制御部35を機能的に備える。
制御部31は、運転支援装置DSの各部1、2、4~9を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、運転支援装置DSの全体制御を司るものである。
区画線検出処理部32は、撮像部1で生成された前方画像から、走行領域に配置される車線を示す区画線(ライン)を検出するものである。画像から区画線を検出する区画線検出処理には、公知の処理手法が用いられる。例えば、特開平11-167636号公報に開示されているように、予め白線(区画線の一例)を示すテンプレート画像を用意し、前記テンプレート画像とカメラで得られた画像とのマッチングを行って白線位置を検出するテンプレートマッチング法を用いて白線が求められる。あるいは、例えば、特開平7-85249号公報に開示されているように、白線探索エリア内で横方向に明度変化が探索され、明度変化の極めて少ない部分が道路部分であると判断され、明度変化の極めて少ない道路部分に隣接して該明度変化が大きい部分が白線であると判断される。あるいは、例えば、特開2007-220013号公報に開示されているように、走行路上の画像からエッジ検出により白線の候補となる構造物が検出され、前記白線の候補となる構造物の位置に対して所定の複数の相対位置にそれぞれ所定の構造物が存在するか否かが判定され、この判定結果に基づいて前記白線の候補となる構造物が白線であるか否かが判定される。ここで、前記所定の複数の相対位置および前記所定の構造物は、路上の複数の構造物が有する特有の相対位置関係を基に定められている。
仮想車線設定部33は、位置測定部2で測定した車両位置が前記地図情報の位置情報で表されたゲート位置から所定の距離以内である場合に、前記複数のゲートに対応する複数の車線を複数の仮想車線として仮想的に設定するものである。本実施形態では、ゲート手前の、車線を示す区画線の無い走行領域に、前記仮想車線を設定することから、仮想車線設定部33は、位置測定部2で測定した車両位置が前記地図情報の位置情報で表されたゲート位置から所定の距離以内である場合であって区画線検出処理部32によって前記区画線の終了を検出した場合に、前記複数のゲートに対応する複数の車線を複数の仮想車線として仮想的に設定する。前記所定の距離は、適宜に設定され、例えば、300mや、500m等に設定される。
より具体的には、仮想車線設定部33は、記憶部4の地図情報記憶部41に記憶されている、前記ゲート位置に対応する地図情報に基づいて、前記ゲート位置に配設されている複数のゲートに対応する複数の仮想車線を設定する。
より詳しくは、例えば、前記地図情報は、前記走行領域の形状を表す走行領域情報、および、前記ゲートに付随して配設されるアイランドの形状を表すアイランド情報を含む。そして、仮想車線設定部33は、前記ゲート位置に対応する地図情報における走行領域情報、および、前記ゲート位置に配設されている複数のゲートに対応する複数のアイランド情報に基づいて、各ゲートの各アイランドの各一方端(区分点)から、走行領域の延長方向(走行方向)に沿って平行に各区画線を各仮想区画線として仮想的に設定する。これによって各仮想区画線間に仮想車線が設定される。ここで、端側の仮想車線には、走行領域を区画する区画線が仮想区画線とみなされ、利用される。
例えば、図3に示すように、走行領域DAが、4個の第1ないし第4区画線LM1~LM4によって示される3個の第1ないし第3車線LN1、LN2、LN3を備える第1走行区間DA1と、区画線LMの無い、第1走行区間DA1の道路幅(幅員)より道路幅の拡幅されている、前記第1走行区間DA1に続く第2走行区間DA2と、第2走行区間DA2から互いに異なる方向(例えばA方面およびB方面等)に分岐して延びる、第2走行区間DA2に続く2個の第3および第4走行区間DA3、DA4とから成り、第2走行区間DA2における一方端側のゲート位置Pgtに5個の第1ないし第5ゲートGT1~GT5が、走行方向(延長方向)に対し直交する方向に並置して配置されている場合に、仮想車線設定部33は、前記ゲート位置Pgtに対応する地図情報における走行領域情報で表される形状の第2走行区間DA2に対し、前記ゲート位置Pgtに配設されている第1ないし第5ゲートGT1~GT5に対応する第1ないし第5アイランド情報IS1~IS5の各アイランド情報で表される各アイランドの各一方端Pis1~Pis5から、第2走行区間DA2の延長方向(走行方向)に沿って平行に各仮想区画線VLM1~VLM5を設定する。これによって、第1区画線LM1と第1仮想区画線VLM1との間に、第1ゲートGT1に対応した第1仮想車線VLN1が設定され、第1仮想区画線VLM1と第2仮想区画線VLM2との間に、第2ゲートGT2に対応した第2仮想車線VLN2が設定され、第2仮想区画線VLM2と第3仮想区画線VLM3との間に、第3ゲートGT3に対応した第3仮想車線VLN3が設定され、第3仮想区画線VLM3と第4仮想区画線VLM4との間に、第4ゲートGT4に対応した第4仮想車線VLN4が設定され、第4仮想区画線VLM4と第5仮想区画線VLM5との間に、第5ゲートGT5に対応した第5仮想車線VLN5が設定される。
また例えば、前記地図情報は、前記走行領域の形状を表す走行領域情報、および、車線幅を表す車線幅情報を含み、前記位置情報は、前記複数のゲートそれぞれにおける各ゲート位置を個別に表す個別位置情報を含む。なお、前記複数のゲートを一括に扱う場合、前記複数のゲートにおけるゲート位置は、複数の個別位置情報のうちのいずれか1つで代表させて良く、あるいは、別途、一括に扱われる前記複数のゲートにおけるゲート位置を代表的に表す代表位置情報が前記個別位置情報に加えて前記位置情報に含まれても良い。そして、仮想車線設定部33は、前記ゲート位置に対応する地図情報における走行領域情報、前記ゲート位置に配設されている複数のゲートに対応する位置情報の個別位置情報、および、車線幅情報に基づいて、各ゲートの各個別位置情報で表される各ゲート位置を起点に、走行領域の延長方向(走行方向)に沿って平行に前記車線幅情報で表される車線幅で各仮想車線を設定する。
例えば、図3に示すように、仮想車線設定部33は、前記ゲート位置Pgtに対応する地図情報における走行領域情報で表される形状の第2走行区間DA2に対し、第1ゲートGT1の個別位置情報で表されるゲート位置Pgt1を起点に車線幅LWで第2走行区間DA2の延長方向(走行方向)に沿って平行に、前記ゲート位置Pgtに配設されている第1ないし第5ゲートGT1~GT5の手前の第2走行区間DA2一杯に第1仮想車線VLN1を設定する。ここで、例えば、ゲート位置Pgt1が車線幅の中央位置で規定されている場合には、ゲート位置Pgt1が車線幅の中央位置に位置するように第1仮想車線が設定され(図3に示す例)、また例えば、ゲート位置Pgt1が車線幅の一方端位置で規定されている場合には、ゲート位置Pgt1が車線幅の一方端位置に位置するように第1仮想車線が設定される。すなわち、第1仮想車線は、車線幅に対する第1ゲート位置Pgt1の規定方法に応じて幅方向の位置を調整して設定される。第2ないし第5ゲートGT2~GT5それぞれについて、同様に、仮想車線設定部33は、前記ゲート位置Pgtに対応する地図情報における走行領域情報で表される形状の第2走行区間DA2に対し、第2ないし第5ゲートGT2~GT5の各個別位置情報で表される各ゲート位置Pgt2~Pgt5を起点に車線幅LWで第2走行区間DA2の延長方向(走行方向)に沿って平行に、第2走行区間DA2一杯に第2ないし第5仮想車線VLN2~VLN5を設定する。
重なり状況演算部34は、仮想車線設定部33で設定した複数の仮想車線のうち、車両(自車両)の走行方向での先端側で前記車両と重なる仮想車線を重なり仮想車線とした場合に、前記重なり仮想車線に対する前記車両の進入角度、および、前記重なり仮想車線の車線幅に対する前記重なり仮想車線と前記車両との重なり幅の割合を求めるものである。
例えば、図3に示すように、車両(自車両)VCが第2および第3仮想車線VLN2、VLN3上を、第2仮想車線VLN2から第3仮想車線VLN3へ向かって走行している場合、重なり状況演算部34は、まず、仮想車線設定部33で仮想的に設定した5個の第1ないし第5仮想車線VLN1~VLN5のうち、車両(自車両)VCの走行方向DRでの先端側で前記車両VCと重なる第3仮想車線VLN3を重なり仮想車線と判定する。重なり状況演算部34は、この重なり仮想車線の第3仮想車線VLN3の延長方向(この例では第2走行区間DA2の延長方向)を基準に、前記延長方向と前記車両VCの走行方向DRとのなす角θを前記進入角度θとして求める。例えば、今回および前回の各進入角度θを求める際に、位置測定部2で各車両位置が取得され、前回の車両位置を起点とし、今回の車両位置を終点とするベクトル(線分)が車両(自車両)VCの走行方向DRとして求められ、前記延長方向と前記車両VCの走行方向DRとのなす角θが前記進入角度θとして求められる。そして、重なり状況演算部34は、前記重なり仮想車線の第3仮想車線VLN3を表す第2および第3仮想区画線VLM2、VLM3のうち、前記車両VCと重なる第2仮想区画線VLM2から、この第2仮想区画線VLM2から最も離れた前記車両VCの先端までの距離LPWを前記重なり仮想車線と前記車両との重なり幅LPWとして求める。例えば、位置測定部2で取得される車両位置に対する、平面視した場合における車両(自車両)の輪郭形状を表す車両輪郭形状情報が前記各種データの1つとして記憶部4に予め記憶される。そして、図3に示すように、前記ゲート位置Pgtに対応する地図情報における走行領域情報で表される形状の第2走行区間DA2上に、位置測定部2で測定された車両位置Psに対して車両VCの輪郭形状が射影(投影、描画)され、この射影された車両VCと重なる第2仮想区画線VLM2から、この第2仮想区画線VLM2から最も離れた前記車両VCの先端までの距離LPWが重なり幅LPWとして求められる。そして、重なり状況演算部34は、前記重なり仮想車線の車線幅LWに対する前記重なり仮想車線と前記車両との重なり幅LPWの割合LPW/LWを求める。
走行制御部35は、車両の走行を制御するものである。本実施形態では、走行制御部35は、前記地図情報の位置情報で表されたゲート位置と位置測定部2で測定した車両位置との間の距離、ならびに、重なり状況演算部34で求めた前記車両の進入角度および前記割合、に応じて、前記操舵トルクを制御する操舵トルク制御部、および、前記複数のゲートの中から、重なり状況演算部34で求めた前記車両の進入角度に応じて目標ゲートを選定する目標ゲート選定部としても機能する。
この目標ゲート選定部として機能する走行制御部35は、より具体的には、現在の重なり仮想車線から、重なり状況演算部34で求めた前記車両の進入角度が大きい(深い)ほど、車両の進行方向でより離れた重なり仮想車線を選定し、前記選定した重なり仮想車線に対応するゲートを前記目標ゲートに選定し、前記選定した目標ゲートに前記車両を誘導するように、前記操舵トルクを制御する。本実施形態では、目標ゲート選定部として機能する走行制御部35は、重なり状況演算部34で求めた前記車両の進入角度が所定の角度閾値Thθ以下である場合には、現在の重なり仮想車線に対応するゲートを前記目標ゲートに選定し、重なり状況演算部34で求めた前記車両の進入角度が前記角度閾値Thθを超える場合には、現在の重なり仮想車線に、前記車両の走行方向で隣接する重なり仮想車線に対応するゲートを前記目標ゲートに選定し、前記選定した目標ゲートに前記車両を誘導するように、前記操舵トルクを制御する。前記角度閾値Thθは、予め適宜な値に設定される。例えば、図3に示す例では、現在の重なり仮想車線として上述のように第3仮想車線VLN3が選定され、前記車両の進入角度が所定の角度閾値Thθ以下である場合には、この第3仮想車線VLN3が選定され、これに対応する第3ゲートTG3が目標ゲートに選定され、前記車両の進入角度が前記角度閾値Thθを超える場合には、この第3仮想車線に、車両VCの走行方向DRで隣接する第4仮想車線VLN4が選定され、これに対応する第4ゲートGT4が目標ゲートに選定される。
この操舵トルク制御部として機能する走行制御部35は、重なり状況演算部34で求めた前記割合が大きいほど前記操舵トルクを大きくする。また、前記操舵トルク制御部として機能する走行制御部35は、前記位置情報で表されたゲート位置と前記位置測定部で測定した車両位置との間の距離が短いほど前記操舵トルクを大きくする。すなわち、車両がゲートに近づくに従って操舵トルクが徐々に強められる。
より具体的には、例えば、前記ゲート位置と前記車両位置との間の距離、重なり仮想車線に対する車両の進入角度、および、重なり仮想車線の車線幅に対する重なり仮想車線と車両との重なり幅の割合と、操舵トルクとの対応関係が、上述の各特性(各条件)を満たすように、予め適宜に設定され、前記対応関係を表す対応関係情報が、例えばテーブル形式や関係式等で、前記各種データの1つとして、記憶部4に記憶される。
仮想車線設定部33で仮想車線が設定されると、すなわち、位置測定部2で測定した車両位置が前記地図情報の位置情報で表されたゲート位置から所定の距離以内である場合であって区画線検出処理部32によって前記区画線の終了を検出した場合に、走行制御部35は、前記地図情報の位置情報で表されたゲート位置と位置測定部2で測定した車両位置との間の距離、ならびに、重なり状況演算部34で求めた前記車両の進入角度および前記割合に対応する操舵トルクを、記憶部4に記憶されている前記対応関係情報から求め、この求めた操舵トルクを、前記パワーステアリングアシストのための操舵トルクに加算し、この加算後の操舵トルクを生じるようにアクチュエータ71を駆動する。
そして、走行制御部35は、車両が目標ゲートに略正対すると、すなわち、車両が目標ゲートの仮想車線内であって前記車両の中央線が前記目標ゲートの仮想車線と略平行である場合に、前記目標ゲートの仮想車線内を走行するように、車両の走行を制御する。前記略平行とは、車両がいわゆるレーンキープアシスト制御によって前記目標ゲートの仮想車線内を走行できることである。より具体的には、車両の走行方向が目標ゲートの仮想車線における中央線から所定の角度以内であって、位置測定部2で測定された車両位置が前記目標ゲートの仮想車線における中央線から所定の距離以内である場合に、走行制御部35は、前記目標ゲートの仮想車線における中央線を目標走行ラインに設定し、前記車両を前記目標走行ラインに沿って走行させるように操舵トルクを制御する。
なお、本実施形態では、地図情報記憶部41は、車両が走行する走行領域を区分するために前記走行領域に並置するように配設された複数のゲートにおけるゲート位置を表す位置情報を含む地図情報を格納する地図情報格納部の一例に相当する。撮像部1および制御処理部3の区画線検出処理部32は、前記走行領域に配置される車線を示す区画線を検出する区画線検出部の一例に相当する。
次に、本実施形態の動作について説明する。図4は、前記運転支援装置の動作を示すフローチャートである。
このような運転支援装置DSは、車両が稼働を始めると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。その制御処理プログラムの実行によって、制御処理部3には、制御部31、区画線検出処理部32、仮想車線設定部33、重なり状況演算部34および走行制御部35が機能的に構成される。
図4において、まず、運転支援装置DSは、制御処理部3の制御部31によって、撮像部1から、その生成した前方画像を取得し、位置測定部2から、その測定結果の車両位置を取得する(S1)。
次に、運転支援装置DSは、制御処理部3の仮想車線設定部33によって、付近にゲートが存在するか否かを判定する(S2)。より具体的には、仮想車線設定部33は、処理S1で取得した車両位置に最も近く配置されているゲートのゲート位置を、地図情報記憶部41に記憶されている位置情報から選定(検索)し、この選定したゲート位置と処理S1で取得した車両位置とを比較し、処理S1で取得した車両位置が前記選定したゲート位置から前記所定の距離以内であるか否かを判定する。この判定の結果、前記車両位置が前記ゲート位置から前記所定の距離以内である場合には、運転支援装置DSは、付近にゲートが存在すると判定し(Yes)、次に、処理S3を実行する。一方、前記判定の結果、前記車両位置が前記ゲート位置から前記所定の距離以内ではない場合には、運転支援装置DSは、付近にゲートが存在しないと判定し(No)、処理を処理S1に戻す。したがって、自車両の付近にゲートが存在すると判定されるまで、処理S1および処理S2が繰り返し実行される。
この処理S3では、運転支援装置DSは、制御処理部3における区画線検出処理部32および仮想車線設定部33によって、区画線の終了を検出したか否かを判定する。より具体的には、まず、区画線検出処理部32は、処理S1で取得した前方画像から区画線を検出する。そして、仮想車線設定部33は、区画線検出処理部32で検出した区画線が終了しているか否かを判定する。この判定の結果、区画線検出処理部32で検出した区画線に終端が存在する場合には、仮想車線設定部33は、前記区画線が終了していると判定し(Yes)、前記区画線の終了位置を求めて記憶部4に記憶し、次に、処理S4を実行する。例えば、撮像部1の仕様(前記結像光学系の光学特性等)から、前方画像における下端から上端までの各画素ごとに、一画素当たりの実距離が求められるので、前方画像に写り込んでいる区画線の終了位置に対応する画素位置と前記前方画像と共に処理S1で取得した車両位置とから、前記区画線の終了位置が求められる。一方、前記判定の結果、区画線検出処理部32で検出した区画線に終端が存在しない場合(例えば、本線の道路から分岐した、ゲートの配置されている走行領域に続く道路ではない前記本線の道路を車両が走行している場合等)には、仮想車線設定部33は、前記区画線が終了していないと判定し(No)、処理を処理S1に戻す。
なお、上述では、処理S2の次に、処理S3を実行したが、逆に、処理S3を実行してから処理S2が実行されても良い。すなわち、ゲートの存在の判定と区画線の終了の判定とは、どちらを先に実行しても良い。
この処理S4では、運転支援装置DSは、制御部31によって位置測定部2から車両位置を取得し、仮想車線設定部33によって、車両位置が区画線の終了位置を通過したか否かを判定する。この判定の結果、前記車両位置が前記区画線の終了位置を通過していない場合(No)には、運転支援装置DSは、処理を本処理S4に戻す。一方、前記判定の結果、前記車両位置が前記区画線の終了位置を通過している場合(Yes)には、運転支援装置DSは、次に、処理S5を実行する。したがって、運転支援装置DSを搭載した自車両が前記区画線の終了位置を通過するまで、本処理S4が繰り返し実行される。
この処理S5では、運転支援装置DSは、制御部31によって、位置測定部2から、その測定結果の車両位置を取得し、この取得した車両位置を記憶部4に記憶し、次に、処理S6を実行する。
前記処理S5に続く処理S6では、運転支援装置DSは、制御処理部3の仮想車線設定部33によって、処理S2で判定されたゲートに対応する地図情報等を用いて、各ゲートそれぞれに対応する仮想車線を設定し、次に、処理S7を実行する。
前記処理S6に続く処理S7では、運転支援装置DSは、制御処理部3の重なり状況演算部34によって、今回の処理S5で取得した車両位置、前回の処理S5で取得した車両位置、および、処理S6で設定した仮想車線に基づいて、重なり仮想車線に対する車両の進入角度、および、前記重なり仮想車線の車線幅に対する前記重なり仮想車線と前記車両との重なり幅の割合を求め、次に、処理S8を実行する。
前記処理S7に続く処理S8では、運転支援装置DSは、制御処理部3の走行制御部35によって、目標ゲートを選定し、次に、処理S9を実行する。
前記処理S8に続く処理S9では、運転支援装置DSは、走行制御部35によって、操舵トルクを演算し、次に、処理S10を実行する。より具体的には、本実施形態では、走行制御部35は、処理S2で判定されたゲートに対応する地図情報の位置情報で表されたゲート位置と処理S5で位置測定部2から取得した車両位置との間の距離、ならびに、処理S7で重なり状況演算部34によって求めた前記車両の進入角度および前記割合に対応する操舵トルクを、記憶部4に記憶されている前記対応関係情報から求める。
前記処理S9に続く処理S10では、運転支援装置DSは、走行制御部35によって、ステアリングを制御し、次に、処理S11を実行する。より具体的には、本実施形態では、走行制御部35は、前記処理S10で求めた操舵トルクを、前記パワーステアリングアシストのための操舵トルクに加算し、この加算後の操舵トルクを生じるようにアクチュエータ71を駆動する。したがって、運転者がステアリング操作をした場合に、その操舵トルクに、前記距離、前記車両の進入角度および前記割合、に応じた前記操舵トルクが加算されるので、運転者の操舵意図に合わせて、軽いステアリング操作となるように、運転操作を支援できる。
前記処理S9に続く処理S10では、運転支援装置DSは、走行制御部35によって、車両が目標ゲートの仮想車線内であって前記車両の中央線が前記目標ゲートの仮想車線と略平行であるか否かを判定する。この判定の結果、車両が目標ゲートの仮想車線内ではない場合および前記車両の中央線が前記目標ゲートの仮想車線と略平行ではない場合のうちの少なくとも一方である場合(No)には、運転支援装置DSは、処理を処理S5に戻す。一方、前記判定の結果、車両が目標ゲートの仮想車線内であって前記車両の中央線が前記目標ゲートの仮想車線と略平行である場合(Yes)には、運転支援装置DSは、次に、処理S12を実行する。したがって、運転支援装置DSは、車両の中央線が目標ゲートの仮想車線と略平行となって前記車両が前記目標ゲートの仮想車線内になるまで、すなわち、前記車両が前記目標ゲートに略正対するまで、上述の処理S5ないし処理S11の各処理が繰り返し実行される。
この処理S12では、運転支援装置DSは、走行制御部35によって、前記目標ゲートの仮想車線に対し、いわゆるレーンキープアシスト制御し、次に、処理S13を実行する。より具体的には、本実施形態では、走行制御部35は、前記目標ゲートの仮想車線における中央線を目標走行ラインに設定し、車両を前記目標走行ラインに沿って走行させるように操舵トルクを制御する。好ましくは、走行制御部35は、アイランドの一方端(区分点)から目標ゲートまでのゲート区間で許容されている最高時速(例えばゲートがETCゲートである場合には20km/h)を目標車速として、前記アイランドの一方端に到達するまでに、車速を前記目標車速となるように、車速を制御しても良い。
この処理S13では、運転支援装置DSは、制御部31によって位置測定部2から車両位置を取得し、走行制御部35によって、車両位置が前記目標ゲートのゲート位置を通過したか否かを判定する。この判定の結果、前記車両位置が前記目標ゲートのゲート位置を通過していない場合(No)には、運転支援装置DSは、処理を処理S12に戻す。一方、前記判定の結果、前記車両位置が前記目標ゲートのゲート位置を通過している場合(Yes)には、運転支援装置DSは、本処理を終了する。したがって、運転支援装置DSを搭載した自車両が前記目標ゲートのゲート位置を通過するまで、前記目標ゲートの仮想車線に対し前記レーンキープアシスト制御が実行される。
以上説明したように、本実施形態における運転支援装置DSおよびこれに実装された運転支援方法は、運転者がステアリング操作をした場合に、前記距離、前記車両の進入角度および前記割合、に応じて、前記操舵トルクを制御するので、軽いステアリング操作で自己の選択した目標ゲートに向かって操舵できる。したがって、上記運転支援装置DSおよび運転支援方法は、運転者の操舵意図に合わせて運転操作を支援できる。
上記運転支援装置DSおよび運転支援方法は、車両の進入角度に応じて目標ゲートを選定するので、例えば、前記車両の進入角度が小さい(浅い)場合には、現在の重なり仮想車線に対応するゲートを目標ゲートに選定する一方、前記車両の進入角度が大きい(深い)場合には、現在の重なり仮想車線から、車両の進行方向でより離れた重なり仮想車線を選定して、この選定した重なり仮想車線に対応するゲートを目標ゲートに選定する等、現在の進行方向から滑らかに目標ゲートへ誘導するように、車両の運転操作を支援できる。
上記運転支援装置DSおよび運転支援方法は、重なり状況演算部34で求めた前記割合が大きいほど前記操舵トルクを大きくするので、現在の重なり仮想車線または現在の重なり仮想車線に進行方向で隣接する重なり仮想車線に対応するゲートへ誘導するように、車両の運転操作を支援できる。
上記運転支援装置DSおよび運転支援方法は、ゲートまでの前記距離が短いほど前記操舵トルクを大きくするので、現在の重なり仮想車線または現在の重なり仮想車線に進行方向で隣接する重なり仮想車線に対応するゲートへ誘導するように、車両の運転操作を支援できる。
なお、上述の実施形態では、前記地図情報を格納する地図情報格納部の一例として、地図情報記憶部41が用いられたが、これに限定されるものではなく、前記地図情報格納部は、他の形態であっても良い。例えば、前記地図情報格納部は、例えばDVD-ROMやUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の、前記地図情報を記録することで格納する記録媒体と、例えばDVDドライブ装置やUSBインターフェース等の、前記記録媒体から前記地図情報を読み出す読出装置とを備えても良い。また例えば、前記地図情報格納部は、例えば通信カード等の、前記地図情報を管理するサーバ装置からネットワークを介して受信する受信部と、前記受信部で受信した地図情報を記憶することで格納する記憶部とを備えても良い。
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。