JP7264142B2 - 路面種類推定装置および車両制御システム - Google Patents

Description

本開示は、車両が走行する路面（以下、「走行路面」とも称す。）の種類を推定する装置、および、この推定の結果に基づいて車両の走行を制御するシステムに関する。

特開２０１９－１７５０２０号公報は、フロントカメラが撮像した画像に基づいて、走行路面の種類と、走行路面の状態と、を判定する装置を開示する。この従来の装置は、具体的に、撮像画像における色、反射光等に基づいて、走行路面が舗装されているか否かの判定（種類判定）を行う。また、この従来の装置は、撮像画像における色、反射光等に基づいて、走行路面が濡れているか否かの判定（状態判定）を行う。

従来の装置は、更に、種類判定と状態判定の結果に基づいて、車両が走行する領域の変更が可能な範囲を設定する。この変更可能範囲は、車両の幅方向の左右両側に設定される。例えば、走行路面が乾いた状態の舗装路であるとの判定結果が得られている場合、変更可能範囲が第１範囲に設定される。走行路面が濡れた状態の舗装路であるとの判定結果が得られている場合、変更可能範囲が第１領域よりも狭い第２領域に設定される。

特開２０１９－１７５０２０号公報 特開２０１６－０８４０８９号公報 特開２０１８－００１９０１号公報

従来の装置は、フロントカメラが走行路面を常に撮像し続けることを前提としている。しかしながら、上り坂の走行中は、その終点に向かうにつれてフロントカメラが捉える走行路面の情報量が減少する。特に、この上り坂の勾配が大きい場合には、撮像画像に含まれる路面特徴部の情報量が極端に減少する。そうすると、種類判定の結果が得られない可能性がある。したがって、このような場合においても、種類判定の結果を与えるための改良が求められる。

上記の改良に関し、判定結果が得られない場合に前回の種類判定の結果を流用する態様が考えられる。しかしながら、種類判定の結果が得られない原因がフロントカメラの光軸ずれを含む不具合である場合も想定される。したがって、前回の種類判定の結果を単純に流用することは、種類判定の精度を確保する観点から適切でない可能性がある。

本発明の１つの目的は、フロントカメラの撮像画像に基づいた走行路面の種類の判定結果が得られない場合においても、適切な判定結果を与えることのできる技術を提供することにある。本発明の別の目的は、フロントカメラの光軸ずれを含む不具合を検出することのできる技術を提供することにある。

本開示の第１の観点は、車両が走行する路面の種類を推定する路面種類推定装置であり、次の特徴を有する。
前記路面種類推定装置は、メモリと、プロセッサと、を備える。
前記メモリには、前記車両の前方の撮像データと、前記路面の勾配データと、が定期的に格納される。
前記プロセッサは、前記撮像データに基づいて、前記路面の種類を推定する推定処理を繰り返し行う。
前記プロセッサは、ｍ回目（ｍ≧１）の前記推定処理において、
前記ｍ回目の推定処理の直前に前記メモリに格納された前記勾配データを示す直前勾配データに基づいて、前記ｍ回目の推定処理による推定結果の保持期間を設定する。
ここで、前記直前勾配データにより示される前記路面の上り勾配が大きいほど、前記保持期間は長い期間に設定される。
前記プロセッサは、ｍ＋ｎ回目（ｍ＋ｎ≧２）の前記推定処理において、
前記撮像データから路面特徴部が認識されたか否かを判定し、
前記路面特徴部が認識されないと判定された場合、前記保持期間と、前記ｍ＋ｎ回目の推定処理から遡った過去において前記路面特徴部が認識されないと判定され続けた未認識継続期間とを比較し、
前記保持期間が前記未認識継続期間よりも長い場合、前記ｍ＋ｎ回目の推定処理による推定結果が、前記ｍ回目の推定処理によるそれと同じであると推定する
ように構成されている。

本開示の第２の観点は、第１の観点において更に次の特徴を有する。
前記メモリには、更に、前記車両の車輪速データが定期的に格納される。
前記プロセッサは、前記ｍ回目の推定処理において、
前記ｍ回目の推定処理の直前に前記メモリに格納された前記車輪速データにより示される前記車両の走行速度が高いほど、前記上り勾配に基づいて設定した前記保持期間を短い期間に変更する
ように構成されている。

本開示の第３の観点は、第１または第２の観点において更に次の特徴を有する。
前記路面種類推定装置は、前記撮像データを定期的に取得するフロントカメラを更に備える。
前記プロセッサは、前記ｍ＋ｎ回目の推定処理において、
前記保持期間が前記未認識継続期間よりも短い場合、前記フロントカメラの故障を判定する故障判定処理を行い、
前記プロセッサは、前記故障判定処理において、
前記ｍ＋ｎ回目の推定処理の直前から遡った所定期間において前記メモリに格納された前記勾配データの履歴に基づいて、前記路面の勾配の変化率を計算し、
前記変化率が閾値を下回る場合は、前記フロントカメラが故障していると判定する
ように構成されている。

本開示の第４の観点は、第１～第３の観点における路面種類推定装置を備える車両制御システムであり、次の特徴を有する。
前記車両制御システムは、前記車両の車輪に制動力を付与するブレーキ装置を更に備える。
前記プロセッサは、更に、
前記ｍ＋ｎ回目の推定処理による推定結果に応じて、前記ブレーキ装置の動作モードを事前に設定された複数の動作モードの間で切り替える
ように構成されている。

第１の観点によれば、ｍ回目（ｍ≧１）の推定処理による推定結果の有効期間としての保持期間が、当該ｍ回目の推定処理の直前にメモリに格納された勾配データ（直前勾配データ）に基づいて設定される。具体的に、保存期間は、直前勾配データにより示される路面の上り勾配が大きいほど長い期間に設定される。また、第１の観点によれば、ｍ＋ｎ回目（ｍ＋ｎ≧２）の推定処理において、撮像データから路面特徴部が認識されないと判定された場合、保持期間と未認識継続期間が比較される。未認識継続期間は、ｍ＋ｎ回目の推定処理から遡った過去において路面特徴部が認識されないと判定され続けた期間である。そして、保持期間が未認識継続期間よりも長い場合、ｍ＋ｎ回目の推定処理による推定結果が、ｍ回目の推定処理によるそれと同じであると推定される。よって、路面特徴部が認識されないと判定されるような場合においても、現在の走行路面の種類について適切な推定結果を与えることが可能となる。

第２の観点によれば、直前勾配データに基づいて設定された保持期間が、ｍ回目の推定処理の直前にメモリに格納された車輪速データに基づいて変更される。具体的に、保存期間は、車輪速データにより示される車両の走行速度が高いほど短い期間に変更される。車両が高速で走行しているときは、車両が低速で走行しているときに比べて、路面特徴部が認識されないと判定される状況が短時間で解消されるためである。よって、第２の観点によれば、現在の走行路面の種類についてより適切な推定結果を与えることが可能となる。

第３の観点によれば、ｍ＋ｎ回目の推定処理において未認識継続期間が保持期間よりも長いと判定された場合に、故障判定処理が行われる。故障判定処理によれば、ｍ＋ｎ回目の推定処理の直前から遡った所定期間における勾配データの履歴に基づいて、路面の勾配の変化率が計算される。そして、この変化率が閾値を下回る場合には、フロントカメラが故障していると判定される。よって、第３の観点によれば、路面特徴部が認識されない原因がフロントカメラの光軸ずれを含む不具合の発生であることを検出することが可能となる。

ｍ＋ｎ回目の推定処理による推定結果に応じてブレーキ装置の動作モードを設定する車両制御システムでは、路面特徴部が認識されないと判定された場合に本来設定されるべき動作モードとは異なる動作モードが設定される可能性がある。この点、上記第１の観点によれば、路面特徴部が認識されないと判定された場合においても現在の走行路面の種類について適切な推定結果を与えることが可能となる。よって、第１の観点を前提とする第４の観点によれば、本来とは異なる動作モードの設定が車両のドライバに違和感を与えるのを抑えることが可能となる。

第１実施形態に係る路面種類推定装置を含む車両制御システムの構成例を示す図である。 図１に示した制御装置の機能構成例を示す図である。 路面種類推定処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態の特徴を説明する図である。 勾配ΔＧと保持期間Ｔ１の関係の一例を示す図である。 走行速度Ｖｖと補正係数Ｃ１の関係の一例を示す図である。 路面種類推定処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る路面種類推定装置の機能構成例を示す図である。 第２実施形態の特徴を説明する図である。 故障判定処理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の実施形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化しまたは省略する。また、本開示は下記の実施形態に限定されるものではなく、様々な態様にて実施することが可能である。

１．第１実施形態
まず、図１～７を参照しながら本発明の第１実施形態を説明する。

１－１．車両制御システムの構成例
図１は、第１実施形態に係る路面種類推定装置および車両制御システムの構成例を示す図である。図１に示される車両制御システム１０は、車両ＶＨに搭載される。車両ＶＨは、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関を動力源とする自動車、電動機を動力源とする電気自動車、内燃機関と電動機を備えるハイブリッド自動車である。電動機は、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池などの電池により駆動される。

図１に示されるように、車両制御システム１０は、フロントカメラ１と、加速度センサ２と、車輪速センサ３と、ブレーキ装置４と、制御装置５と、を備えている。第１実施形態に係る路面種類推定装置は、ブレーキ装置４を除く要素（すなわち、フロントカメラ１、加速度センサ２、車輪速センサ３及び制御装置５）から構成される。

フロントカメラ１は、車両ＶＨの前方を撮影するデジタルカメラである。フロントカメラ１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＩＳ（CMOS Image Sensor）等の撮像素子を内蔵する。フロントカメラ１は、所定のフレームレートで動画データ（撮像画像データＩＭＡ）を生成する。フロントカメラ１は、広角レンズまたは魚眼レンズを有し、水平方向の所定範囲（例えば１４０°～２２０°の範囲）を撮影する。フロントカメラ１の光軸は、水平方向に設定されている。フロントカメラ１は、撮像画像データＩＭＡを制御装置５に供給する。

加速度センサ２は、車両ＶＨの加速度（例えば、横加速度、前後加速度および上下加速度）を検出する。加速度センサ２は、この加速度のデータを加速度データＡＣＣとして制御装置５に供給する。

車輪速センサ３は、車両ＶＨの各車輪（左前輪、右前輪、左後輪及び右後輪）の単位時間あたりの回転速度（車輪速Ｖｗ）を検出する。車輪速センサ３は、この回転速度のデータを車輪速データＷＳＰとして制御装置５に供給する。

ブレーキ装置４は、例えば、マスターシリンダと、各車輪に設けられたホイールシリンダと、ブレーキアクチュエータと、を備えている。ブレーキアクチュエータは、ホイールシリンダにマスターシリンダからブレーキ液を供給してブレーキ圧を発生させる。ブレーキアクチュエータは、ホイールシリンダごとにブレーキ圧を制御する機能も有している。ブレーキアクチュエータの動作は、制御装置５によって制御される。

制御装置５は、少なくともプロセッサ５１及びメモリ５２を備えている。プロセッサ５１は各種処理を実行する。メモリ５２としては、揮発性メモリ及び不揮発性メモリが例示される。メモリ５２には各種データが格納される。各種データには、フロントカメラ１からの撮像画像データＩＭＡ、加速度センサ２からの加速度データＡＣＣ及び車輪速センサ３からの車輪速データＷＳＰが含まれる。

各種データには、勾配データＧＲＡも含まれる。勾配データＧＲＡは、車両ＶＨが走行する路面（つまり、走行路面）の勾配ΔＧを示すデータである。勾配ΔＧは、車両ＶＨの進行方向における走行路面と水平面との間の角度である。勾配ΔＧは、平坦路ではゼロを示し、上り坂では正の値を示し、下り坂では負の値を示す。勾配ΔＧは、例えば、走行速度Ｖｖの微分値ｄＶｘと、前後加速度Ｇｘとの差として計算される（ΔＧ＝ｄＧｘ－Ｇｘ）。走行速度Ｖｖは、車両ＶＨの車輪のうち最も遅い車輪の回転速度でもよいし、全ての車輪の回転速度の平均値でもよい。前後加速度Ｇｘは、加速度データＡＣＣに含まれている。

プロセッサ５１がコンピュータプログラムである制御プログラムを実行することにより、プロセッサ５１（制御装置５）による各種処理が実現される。制御プログラムは、メモリ５２に格納され、または、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されている。各種処理には、走行路面の種類を推定する処理（路面種類推定処理）と、推定した走行路面の種類に応じてブレーキ装置４の動作モードを設定する処理（動作モード設定処理）と、が含まれる。以下、制御装置５が有する処理機能について説明する。

１－２．制御装置の構成例
図２は、図１に示した制御装置５の機能構成例を示す図である。図２に示される例では、制御装置５は、データ取得部５３と、路面種類推定部５４と、動作モード設定部５５と、を備えている。

データ取得部５３は、各種データを取得する。各種データには、撮像画像データＩＭＡ、加速度データＡＣＣ及び車輪速データＷＳＰが含まれる。各種データには、上述した微分値ｄＶｘのデータ、及び、これに基づいて計算された勾配データＧＲＡも含まれる。データ取得部５３は、取得した各種データをメモリ５２に格納する。

路面種類推定部５４は、路面種類推定処理を行う。図３は、路面種類推定処理の流れを示すフローチャートである。図３に示される処理ルーチンは、フロントカメラ１から供給された撮像画像データＩＭＡがメモリ５２に格納される都度実行される。なお、説明の便宜上、図３に示す処理ルーチンは、ｍ回目（ｍ≧１）の路面種類推定処理において行われるルーチンであるとする。

図３に示される処理ルーチンでは、まず、路面特徴部（Feature portion）ＦＰが抽出される（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の処理に際しては、例えば、直近の撮像画像データＩＭＡを構成する撮像画像ＰＣがパッチと呼ばれる小さな領域の画像に分割され、そのパッチ画像に対してニューラルネットワークが適用される。ここでいう「直近」とは、ステップＳ１１の処理の直前を意味する。つまり、直近の撮像画像データＩＭＡとは、今回のルーチンにおけるステップＳ１１の処理の直前においてデータ取得部５３が取得した撮像画像データＩＭＡを意味する。

ステップＳ１１の処理に続いて、路面特徴部ＦＰが認識されたか否かが判定される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の判定は、撮像画像ＰＣの全画素領域に対する路面特徴部ＦＰの画素領域の割合Ｒと、閾値Ｒ１との比較により行われる。割合Ｒが閾値Ｒ１（例えば、１０％）未満の場合、路面特徴部ＦＰが認識されなかったと判定され、ＵＮＤＥＦ（Undefined）信号が動作モード設定部５５に出力される（ステップＳ１３）。

割合Ｒが閾値Ｒ１以上の場合、路面特徴部ＦＰが認識されたと判定され、走行路面の種類が推定される（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の処理では、ステップＳ１１で認識された路面特徴部ＦＰを入力とする公知の機械学習が行われる。この結果、走行路面が事前に設定した何れかの路面の種類に分類される。

第１実施形態では、分類用の路面として、舗装路面及び未舗装路面が事前に準備されている。未舗装路面は、砂地路面（Sand）、泥濘路面（Mad）及びその他の悪路面（Other Bad）に細分化されている。ｍ回目の路面種類推定処理での推定結果ＥＲ（ｍ）を示す信号は、動作モード設定部５５に出力される（ステップＳ１５）。

図２に戻り、制御装置５の機能構成例の説明を続ける。動作モード設定部５５は、動作モード設定処理を行う。ここで、第１実施形態では、ブレーキペダルの操作によらずにブレーキ圧を自動的に変更する自動ブレーキ制御（ブレーキトラクションコントロール）が行われる。自動ブレーキ制御は、実スリップ率Ｓが閾値Ｓ１以上の場合に開始される。実スリップ率Ｓは、車輪速Ｖｗと走行速度Ｖｖ（例えば、車両ＶＨの車輪のうち最も遅い車輪の回転速度）に基づいて、車輪ごとに算出される。自動ブレーキ制御では、目標スリップ率ηが車輪ごとに計算され、この目標スリップ率ηに基づいてブレーキ圧が車輪ごとに制御される。

自動ブレーキ制御は、実スリップ率Ｓが閾値Ｓ２以下まで低下した場合に停止される。閾値Ｓ２は、閾値Ｓ１よりも小さな値である。つまり、自動ブレーキ制御では、制御開始用の閾値Ｓ１と、制御停止用の閾値Ｓ２とが異なる値に設定されている。動作モードは、閾値Ｓ１及び／又は閾値Ｓ２において異なる複数の動作モードを含んでいる。動作モード設定部５５は、路面種類推定部５４からの推定結果ＥＲ（ｍ）を示す信号に基づいて、複数の動作モードのうちの１つを選択する。

複数の動作モードは、舗装路面（Paved road surface）用の動作モードＭ１と、未舗装路面（Unpaved road surface）用の動作モードＭ２と、退避用の動作モードＭ３と、を含んでいる。動作モードＭ２は、砂地路面用の動作モードＭ２１と、泥濘路面用の動作モードＭ２２と、その他の悪路面用の動作モードＭ２３と、を含んでいる。動作モードＭ３は、路面特徴部ＦＰが認識されない場合の動作モードである。

例えば、動作モードＭ２１、Ｍ２２およびＭ２３の閾値Ｓ１は、動作モードＭ１のそれよりも大きな値に設定されている。そのため、未舗装路面の走行中は、舗装路面の走行中に比べて自動ブレーキ制御の実行が開始され難くなる。動作モードＭ３の閾値Ｓ１は、動作モードＭ１のそれと同じ値に設定されている。

例えば、動作モードＭ２１およびＭ２２の閾値Ｓ２は、動作モードＭ１のそれよりも小さな値に設定されている。そのため、砂地路面や泥濘路面の走行中は、舗装路面の走行中に比べて、自動ブレーキ制御の実行が継続され易くなる。動作モードＭ２１の閾値Ｓ２は、動作モードＭ２２のそれに比べて小さな値に設定されてもよい。動作モードＭ２３及び動作モードＭ３の閾値Ｓ２は、動作モードＭ１のそれと同じ値に設定されている。

動作モード設定処理では、路面種類推定部５４からの入力信号に基づいて動作モードが設定される。推定結果ＥＲ（ｍ）を示す信号が入力された場合、この推定結果ＥＲ（ｍ）の内容に応じた動作モード（つまり、動作モードＭ１、Ｍ２１、Ｍ２２またはＭ２３）が設定される。ＵＮＤＥＦ信号が入力された場合、これに応じた動作モード（つまり、動作モードＭ３）が設定される。推定結果ＥＲ（ｍ）を示す信号と、ＵＮＤＥＦ信号の両方が入力された場合、前者の内容に応じて動作モードが設定される。

１－３．第１実施形態の特徴
１－３－１．上り坂の走行中の問題点
既に説明したように、上り坂の走行中は、その終点に向かうにつれてフロントカメラが捉える走行路面の情報量が減少する。図４は、低所平坦路（ΔＧ≒０）を走行する車両ＶＨが、上り坂（ΔＧ＞０）を経由して高所平坦路（ΔＧ≒０）に到達するまでの間の撮像画像ＰＣの一例を示した図である。図４に示す例では、通過地点での撮像画像ＰＣ１～ＰＣ５が描かれている。なお、図４に示す撮像範囲ＳＲは、鉛直方向におけるフロントカメラ１の撮像範囲を示している。

撮像画像ＰＣ１は、上り坂から離れた低所平坦路面において撮像された画像例に相当する。一方、撮像画像ＰＣ２は、上り坂の手前の低所平坦路面において撮像された画像例に相当する。上り坂の手前では、上り坂の全体がフロントカメラ１によって捉えられる。故に、撮像画像ＰＣ１とＰＣ２を比べると、路面特徴部ＦＰ２の画素領域の面積が路面特徴部ＦＰ１のそれよりも広いことが分かる。つまり、撮像画像ＰＣ２から得られる走行路面の情報量は、撮像画像ＰＣ１から得られるそれよりも多いことが分かる。

撮像画像ＰＣ３は、上り坂の始点の先において撮像された画像例に相当する。一方、撮像画像ＰＣ４は、上り坂の終点の手前において撮像された画像例に相当する。車両ＶＨが上り坂を走行していくと、フロントカメラ１により捉えられる上り坂の終点が撮像画像の下方領域にシフトしていく。故に、撮像画像ＰＣ３とＰＣ４を比べると、路面特徴部ＦＰ４の画素領域の面積が路面特徴部ＦＰ３のそれよりも狭いことが分かる。つまり、撮像画像ＰＣ４から得られる走行路面の情報量は、撮像画像ＰＣ３から得られるそれよりも少ないことが分かる。

撮像画像ＰＣ５は、上り坂の終点の先の高所平坦路面の走行中に撮像された画像例に相当する。車両ＶＨが上り坂を登りきれば、フロントカメラ１により車両ＶＨの前方の路面が捉えられる。よって、撮像画像ＰＣ５から得られる走行路面の情報量は、撮像画像ＰＣ４から得られるそれよりも多くなることが分かる。

ここで問題となるのは、上り坂の終点を通過する前後において撮像画像ＰＣから得られる走行路面の情報量が変わることである。特に、上り坂の勾配ΔＧが大きい場合には、上り坂の終点に向かうにつれて減少する割合Ｒ（つまり、撮像画像ＰＣの全画素領域に対する路面特徴部ＦＰの画素領域の割合）が、閾値Ｒ１を下回る可能性がある。そして、この場合は、路面種類推定処理によって、上り坂の終点に向かう途中に路面特徴部ＦＰが認識されなかったと判定される。そうすると、動作モード設定処理によって、動作モードＭ３が設定される。

ここで、上り坂の路面と高所平坦路面の種類が未舗装路面に該当する場合を考える。この場合は、動作モード設定処理により、上り坂の終点に向かう途中で動作モードＭ２から動作モードＭ３に変更される。その後、車両ＶＨが上り坂を登りきることで、動作モードＭ３から動作モードＭ２に変更される。つまり、車両ＶＨが上り坂を登りきる直前において、動作モードＭ２が一時的に動作モードＭ３に切り替わる。そのため、動作モードの一連の切り替わりが車両ＶＨのドライバに違和感を与える可能性がある。

この問題への第１の対策として、動作モードＭ３の二種類の閾値Ｓ１およびＳ２を、動作モードＭ２のそれと同じ値に設定することが考えられる。しかしながら、動作モードＭ３の設定目的は、路面特徴部ＦＰが認識されないという例外的なケースに対処することにあることにある。そのため、この設定目的を考慮すると、例外的なケースであるにも関わらず、未舗装路面用の動作モードである動作モードＭ２が単純に設定されてしまうのは適切でない。

第２の対策として、この例外的なケースにおいて路面種類の前回の推定結果を流用する態様が考えられる。しかしながら、路面特徴部ＦＰが認識されない原因が、フロントカメラ１の光軸ずれを含む不具合であるケースも想定される。したがって、前回の推定結果を単純に流用するのは、路面種類の推定精度を確保する観点から適切とは言えない。

このような問題に鑑み、第１実施形態では、推定結果ＥＲ（ｍ）を保持する期間（以下、「保持期間」とも称す。）Ｔ１を、上り坂の勾配ΔＧに応じて設定する。図５は、勾配ΔＧと保持期間Ｔ１の関係の一例を示す図である。既に説明したように、勾配ΔＧは、平坦路ではゼロを示し、上り坂では正の値を示し、下り坂では負の値を示す。第１実施形態では、下り坂及び平坦路では、保持期間Ｔ１を基準値ＳＶに設定する。一方、上り坂では、その勾配ΔＧが大きくなるほど保持期間Ｔ１を長い期間に設定する。

このような保持期間Ｔ１が設定されることで、例外的なケースにおいて動作モードＭ２が一時的に動作モードＭ３に切り替わるのを未然に回避することが可能となる。また、保持期間Ｔ１は有限であることから、フロントカメラ１の光軸ずれを含む不具合であるケースにも関わらず、推定結果ＥＲ（ｍ）が流用されてしまうのを避けることも可能となる。

保持期間Ｔ１は、走行速度Ｖｖに応じて調整されることが望ましい。車両ＶＨが低速で走行しているときは、車両ＶＨが高速で走行しているときに比べて、例外的なケースが継続する状況が長期化するためである。図６は、走行速度Ｖｖと補正係数Ｃ１の関係の一例を示す図である。補正係数Ｃ１は、保持期間Ｔ１に乗算される係数である。図６に示される例では、極低速Ｖｖ１において最大値（図６の例では１）を取り、走行速度Ｖｖが高くなるほど減少するように補正係数Ｃ１が設定される。

１－３－２．具体的な処理の流れ
図７は、ｍ＋ｎ回目（ｍ＋ｎ≧２）の路面処理推定処理の流れを示すフローチャートである。図７に示されるルーチンの処理は、図３に示したルーチンのｍ＋ｎ回目の処理の実行と並行して行われる。なお、説明の便宜上、ｍ＋ｎ回目の処理の実行タイミングが、現在のタイミングであるとする。つまり、図３および７に示されるｍ＋ｎ回目の処理が実行されることで、現在の走行路面の種類が推定される。

図７に示される処理ルーチンでは、まず、勾配ΔＧが取得される（ステップＳ２１）。勾配ΔＧは、直近の勾配データＧＲＡである。ここでいう「直近」とは、ステップＳ２１の処理の直前を意味する。つまり、直近の勾配データＧＲＡとは、今回のルーチンにおけるステップＳ２１の処理の直前においてデータ取得部５３が取得した勾配データＧＲＡを意味する。

ステップＳ２１の処理に続いて、保持期間Ｔ１が設定される（ステップＳ２２）。保持期間Ｔ１の設定は、例えば、図５で説明した関係を示す制御マップに勾配ΔＧを適用することにより行われる。

なお、保持期間Ｔ１に走行速度Ｖｖを考慮する場合は、次の処理が行われる。すなわち、ステップＳ２２の処理の前に、直近の車輪速データＷＳＰから走行速度Ｖｖが計算される。ここでいう「直近」とは、ステップＳ２２の処理の直前を意味する。つまり、直近の車輪速データＷＳＰとは、今回のルーチンにおけるステップＳ２２の処理の直前においてデータ取得部５３が取得した車輪速データＷＳＰを意味する。続いて、図６で説明した関係を示す制御マップに走行速度Ｖｖが適用され、補正係数Ｃ１が設定される。そして、ステップＳ２２の処理の後に、保持期間Ｔ１に補正係数Ｃ１が乗算される。

ステップＳ２２の処理に続いて、ＵＮＤＥＦ信号が出力されたか否かが判定される（ステップＳ２３）。図３で説明したように、路面特徴部ＦＰが認識されなかった場合は、ＵＮＤＥＦ信号が出力される。ステップＳ２３の処理では、本処理ルーチンと並行して処理される図３のｍ＋ｎ回目の処理ルーチンにおいて、ＵＮＤＥＦ信号が出力されているか否かが判定される。

ステップＳ２３の判定結果が肯定的な場合、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２がカウントされる（ステップＳ２４）。ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２は、ＵＮＤＥＦ信号が出力されたと判定され続けた期間である。すなわち、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２は、ｍ＋ｎ回目の処理ルーチンでの処理を含むステップＳ２３の過去の処理において、ＵＮＤＥＦ信号が出力されたとの判定結果が出され続けた期間である。

ステップＳ２３の判定結果が否定的な場合、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２がリセットされる（ステップＳ２５）。ＵＮＤＥＦ信号が出力されるのは、路面特徴部ＦＰが認識されないと判定された場合である（図３のステップＳ１６参照）。そのため、ＵＮＤＥＦ信号が出力されなかったときには、走行路面の種類の推定が可能な状態にあると言える。故に、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２のカウントは不要であり、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２がリセットされる。

ステップＳ２４の処理に続いて、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２が保持期間Ｔ１よりも短いか否かが判定される（ステップＳ２６）。ステップＳ２６の判定結果が否定的な場合は、ＵＮＤＥＦ信号が出力された原因が、フロントカメラ１の光軸ずれを含む不具合であるケースが想定される。そのため、この場合は、ＵＮＤＥＦ信号に応じた動作モードＭ３の設定を許容すべく、ｍ＋ｎ回目の処理ルーチンを終了する。

ステップＳ２６の判定結果が肯定的な場合、現在の走行路面の種類が推定結果ＥＲ（ｍ）と同じであると推定される（ステップＳ２７）。既に説明したように、推定結果ＥＲ（ｍ）は、ｍ回目の路面種類推定処理において路面特徴部ＦＰが認識されているときに分類された走行路面の種類である。ステップＳ２７の処理が行われると、現在の走行路面が、推定結果ＥＲ（ｍ）としての舗装路面又は未舗装路面（砂地路面、泥濘路面又はその他の悪路面）に分類される。

１－４．効果
以上説明した第１実施形態によれば、推定結果ＥＲ（ｍ）の有効期間としての保持期間Ｔ１が設定される。また、ＵＮＤＥＦ信号が出力されたと判定され続けたＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２が設定される。そして、ｍ＋ｎ回目の路面種類推定処理において、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２が保持期間Ｔ１よりも短いと判定された場合には、現在の走行路面の種類が推定結果ＥＲ（ｍ）と同じであると推定される。したがって、ＵＮＤＥＦ信号が出力されるという例外的なケースにおいても、現在の走行路面の種類について適切な推定結果を与えることが可能となる。

２．第２実施形態
次に、図８～１０を参照しながら本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態の説明と重複する説明については適宜省略される。

２－１．制御装置の構成例
図８は、第２実施形態に係る路面種類推定装置の機能構成例を示す図である。図８に示される例では、制御装置５は、データ取得部５３と、路面種類推定部５４と、動作モード設定部５５と、故障判定部５６と、を備えている。故障判定部５６以外の機能構成については、図２で説明したとおりである。

故障判定部５６は、フロントカメラ１の故障判定処理を行う。フロントカメラ１の故障としては、上述した光軸ずれの他、レンズ部の汚れ、破損などのハードウェア関連の不具合が例示される。フロントカメラ１の故障としては、撮像画像にノイズが発生するといったソフトウェア関連の不具合も例示される。このような故障の発生を検出するための処理が故障判定処理である。故障の発生が検出された場合、故障判定部５６は、故障信号を動作モード設定部５５に出力する。故障判定部５６は、故障信号の出力時、故障信号に基づいた警告をドライバに通知してもよい。

第２実施形態の動作モード設定処理では、路面種類推定部５４及び故障判定部５６からの入力信号に基づいて動作モードが設定される。路面種類推定部５４からの入力信号に基づいた動作モードの設定手法については第１実施形態で説明したとおりである。故障判定部５６から故障信号が入力された場合、直近の走行路面の推定結果を示す信号に応じて動作モードが設定される。ここでいう「直近」とは、故障信号が入力される直前を意味する。つまり、直近の走行路面の推定結果を示す信号とは、故障信号が入力される直前において、路面種類推定部５４から動作モード設定部５５に入力された信号を意味する。直近の走行路面の推定結果を示す信号としては、推定結果ＥＲ（ｍ＋ｎ－１）を示す信号と、ＵＮＤＥＦ信号とが想定される。これらの信号の両方が直近の信号として入力された場合に前者を優先するのは第１実施形態と同じである。

２－２．故障判定処理
２－２－１．故障発生時の問題点
図９は、第２実施形態の特徴を説明する図である。第１実施形態同様、第２実施形態では路面種類認識処理が行われる。そのため、路面種類認識処理が実行されると、保持期間Ｔ１が設定され、必要に応じてＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２がカウントされる。

図９に示される例では、車両ＶＨが勾配ΔＧ≒０の平坦路面を走行している。撮像画像ＰＣ６～８は全て、この平坦路面において撮像された画像例に相当する。撮像画像ＰＣ６と、撮像画像ＰＣ７またはＰＣ８とを比べると、路面特徴部ＦＰ６の画素領域の面積が路面特徴部ＦＰ７または８のそれよりも狭いことが分かる。つまり、撮像画像ＰＣ７またはＰＣ８から得られる走行路面の情報量は、撮像画像ＰＣ６から得られるそれよりも少ないことが分かる。

ここで、平坦路面の種類が未舗装路面に該当する場合を考える。この場合は、動作モード設定処理により、動作モードＭ２が設定されるはずである。ところが、フロントカメラ１に故障が発生した結果、割合Ｒ（つまり、撮像画像ＰＣの全画素領域に対する路面特徴部ＦＰの画素領域の割合）が閾値Ｒ１を下回る可能性がある。一方、勾配ΔＧは略ゼロであることから、勾配ΔＧに応じて設定される保持期間Ｔ１は短い。そのため、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２との比較において、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２が保持期間Ｔ１よりも長いと判定される可能性がある。そうすると、動作モード設定処理において、退避用の動作モード（つまり、動作モードＭ３）が設定されてしまう。

第１実施形態は、フロントカメラ１に不具合が発生していないことを前提としている。そのため、上り坂の途中で割合Ｒが閾値Ｒ１を下回ったとしても、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２が保持期間Ｔ１よりも短いと判定されることで、本来の走行路面の種類に応じた動作モードが設定される。また、上り坂を登りきった後には、割合Ｒが閾値Ｒ１を超えることで、本来の走行路面の種類に応じた動作モードが設定される。つまり、第１実施形態では、本来の走行路面（未舗装路面）に見合った適切な自動ブレーキ制御が行われる。

しかし、フロントカメラ１の不具合の発生を考慮した場合には、割合Ｒが閾値Ｒ１を下回ったときに、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２が保持期間Ｔ１よりも長いと判定されることで、本来の走行路面の種類ではない種類に対応した動作モードが設定される可能性がある。そうすると、本来の走行路面が未舗装路面であるにも関わらず、舗装路面に応じた動作モード（動作モードＭ１）と実質的な内容が同じ動作モード（動作モードＭ３）で自動ブレーキ制御が行われてしまう。

このような状況を避けるため、第２実施形態では、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２が保持期間Ｔ１よりも長いと判定された場合には、その原因を絞り込むための処理として故障判定処理が行われる。

２－２－２．具体的な処理の流れ
図１０は、故障判定処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示されるルーチンの処理は、図７で説明したステップＳ２６の処理において、否定的な判定結果が出た場合に行われる。つまり、図１０に示されるルーチンの処理は、図７で説明したｍ＋ｎ回目の処理が行われる場合において、一定の条件が満たされたときに実行される。

図１０に示される処理ルーチンでは、まず、勾配データＧＲＡの履歴が取得される（ステップＳ３１）。勾配データＧＲＡの履歴は、図７で説明したｍ＋ｎ回目の処理の直前から遡った所定期間においてデータ取得部５３が取得した勾配ΔＧのデータ群を意味する。

ステップＳ３１の処理に続いて、勾配ΔＧの変化率ΔΔＧが計算される（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の処理では、ステップＳ３１の処理において取得された勾配ΔＧのデータ群の平均が計算される。そして、この平均値を所定期間で除すことによって変化率ΔΔＧが計算される。

ステップＳ３２の処理に続いて、変化率ΔΔＧが閾値Ｇ１よりも小さいか否かが判定される（ステップＳ３３）。閾値Ｇ１としては、５％程度の低い変化率が例示される。

ステップＳ３３の判定の結果が否定的な場合は、路面特徴部ＦＰが認識されない原因がフロントカメラ１の故障ではないと判断される。一方、ステップＳ３３の判定の結果が肯定的な場合、路面特徴部ＦＰが認識されない原因がフロントカメラ１の故障であると判断される。そのため、この場合は、故障信号が出力される（ステップＳ３４）。

２－３．効果
以上説明した第２実施形態によれば、ｍ＋ｎ回目の路面種類推定処理において、ＵＮＤＥＦ継続期間Ｔ２が保持期間Ｔ１よりも長いと判定された場合に、路面特徴部ＦＰが認識されない原因がフロントカメラ１の光軸ずれを含む不具合の発生であることを検出することが可能となる。また、直近の走行路面の推定結果を示す信号に応じて動作モードを設定することも可能となる。よって、フロントカメラ１の故障を検出しつつ、これが原因でＵＮＤＥＦ信号が出力される状況下においても現在の走行路面の種類について適切な走行路面の推定結果を与えることが可能となる。

１ フロントカメラ
２ 加速度センサ
３ 車輪速センサ
４ ブレーキ装置
５ 制御装置
１０ 車両制御システム
５１ プロセッサ
５２ メモリ
５３ データ取得部
５４ 路面種類推定部
５５ 動作モード設定部
５６ 故障判定部
Ｃ１ 補正係数
Ｇ１，Ｒ１，Ｓ１，Ｓ２ 閾値
Ｔ１ 保持期間
Ｔ２ ＵＮＤＥＦ継続期間
ＦＰ１～ＦＰ８ 路面特徴部
ＰＣ１～ＰＣ８ 撮像画像
ＳＲ 撮像範囲
ＳＶ 基準値
ＶＨ 車両
Ｖｖ 走行速度
Ｖｗ 車輪速
ΔＧ 勾配
ΔΔＧ 勾配変化率
ＩＭＡ 撮像画像データ
ＡＣＣ 加速度データ
ＷＳＰ 車輪速データ
ＧＲＡ 勾配データ

Claims (4)

1. 車両が走行する路面の種類を推定する路面種類推定装置であって、
   前記車両の前方の撮像データと、前記路面の勾配データと、が定期的に格納されるメモリと、
   前記撮像データに基づいて、前記路面の種類を推定する推定処理を繰り返し行うプロセッサと、
   を備え、
   前記プロセッサは、ｍ回目（ｍ≧１）の前記推定処理において、
   前記ｍ回目の推定処理の直前に前記メモリに格納された前記勾配データを示す直前勾配データに基づいて、前記ｍ回目の推定処理による推定結果の保持期間を設定し、
   前記直前勾配データにより示される前記路面の上り勾配が大きいほど、前記保持期間は長い期間に設定され、
   前記プロセッサは、ｍ＋ｎ回目（ｍ＋ｎ≧２）の前記推定処理において、
   前記撮像データから路面特徴部が認識されたか否かを判定し、
   前記路面特徴部が認識されないと判定された場合、前記保持期間と、前記ｍ＋ｎ回目の推定処理から遡った過去において前記路面特徴部が認識されないと判定され続けた未認識継続期間とを比較し、
   前記保持期間が前記未認識継続期間よりも長い場合、前記ｍ＋ｎ回目の推定処理による推定結果が、前記ｍ回目の推定処理によるそれと同じであると推定する
   ように構成されていることを特徴とする路面種類推定装置。
2. 請求項１に記載の路面種類推定装置であって、
   前記メモリには、更に、前記車両の車輪速データが定期的に格納され、
   前記プロセッサは、前記ｍ回目の推定処理において、
   前記ｍ回目の推定処理の直前に前記メモリに格納された前記車輪速データにより示される前記車両の走行速度が高いほど、前記上り勾配に基づいて設定した前記保持期間を短い期間に変更する
   ように構成されていることを特徴とする路面種類推定装置。
3. 請求項１または２に記載の路面種類推定装置であって、
   前記撮像データを定期的に取得するフロントカメラを更に備え、
   前記プロセッサは、前記ｍ＋ｎ回目の推定処理において、
   前記保持期間が前記未認識継続期間よりも短い場合、前記フロントカメラの故障を判定する故障判定処理を行い、
   前記プロセッサは、前記故障判定処理において、
   前記ｍ＋ｎ回目の推定処理の直前から遡った所定期間において前記メモリに格納された前記勾配データの履歴に基づいて、前記路面の勾配の変化率を計算し、
   前記変化率が閾値を下回る場合は、前記フロントカメラが故障していると判定する
   ように構成されていることを特徴とする路面種類推定装置。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の路面種類推定装置を備える車両制御システムであって、
   前記車両の車輪に制動力を付与するブレーキ装置を備え、
   前記プロセッサは、更に、
   前記ｍ＋ｎ回目の推定処理による推定結果に応じて、前記ブレーキ装置の動作モードを事前に設定された複数の動作モードの間で切り替える
   ように構成されていることを特徴とする車両制御システム。

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