JPH03273405A - 車両用自動運転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動運転、非自動運転を切換えることのでき
る車両用自動運転装置、特に運転者の特性に適合した自
動運転を行うものに関する。

［従来の技術］ 従来より、運転者の負担を軽くするために、各種の運転
制御装置が自動車に搭載されている。この中で、ハンド
ル操作、すなわち操舵までも自動的に行う自動運転が研
究されており、通常の自動車において、自動運転ができ
るような機構を搭載することが検討されている。

この自動運転のためには、車両の走路に対する位置を常
時把握し、車両が走路に沿って走行するように制御しな
ければならない。そして、この車両位置の検出として、
走路に沿って形成されている白線をテレビカメラによっ
て撮影し、この位置から車両の走路に対する位置を検出
したり、走路に沿って電流が流通される誘導ケーブルを
配置しておき、この誘導ケーブルから発生される磁界の
強度を検出して、走路に対する車両の位置を検出するこ
とが行われている。

そして、この検出結果より、走路に対する車両の位置及
び車両の進行方向等を算出し、これに応じて操舵制御を
行うことにより、自動運転を達成している。

なお、２本の走路上の白線を検出し、この検出した白線
位置に基づいて操舵制御行う車両用自動運転装置は、例
えば特開昭６０−３７０１１号公報等に示されている。

［発明が解決しようとする課題］ ここで、従来の自動運転においては、コーナーにおいて
車両走路を飛び出したりすることがないように、走路に
沿った運転を確実に行えるような制御のみが行われてい
た。

そこで、走路の両側に白線が配置されている場合には、
自動車が常に両側の白線の中心に位置するように制御を
行っている。

しかしながら、運転者は実際の運転において、必ずしも
走路の物理的な中心を好むものではなく、その運転者の
好みにより右よりや左よりを好む場合もある。

そして、このような場合には、自動運転時において、運
転者はその走行位置に違和感を感じたり、危険と感じた
りして、乗り心地が悪いという問題点があった。

本発明は上記問題点を解決することを課題としてなされ
たものであり、運転者の特性に適合した走行を達成でき
る車両自動運転装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、自動運転、非自
動運転を切換えることのできる車両用自動運転装置にお
いて、走路に沿って配置された走行ガイドの位置を検出
するガイド検出手段と、このガイド検出手段によって検
出された走行ガイド位置より、自車の位置ずれを検出す
る位置ずれ検出手段と、非自動運転時において位置ずれ
検出手段によって検出された車両の位置ずれを基に平均
的な位置ずれを算出する算出手段と、上記ガイド検出手
段によって得られた走行ガイド位置より算出される操舵
量を上記算出手段によって得られた平均的な位置ずれに
よって補正する補正手段と、を有し、自動運転時におい
て、上記補正手段によって補正された操舵量を用いて操
舵制御を行うことを特徴とする。

〔作用］ 本発明においては、非自動運転時においても車両の走路
に対する位置ずれを検出し、この位置ずれの平均値を求
めておく。そして、この位置ずれの平均値は、運転者の
好みを表すものである。そこで、平均値を用いて自動運
転時における操舵量を補正する。

例えば、車線内において、左よりの走行を好む運転者の
場合には、位置ずれの平均値として左よりの値が得られ
る。そこで、この値を用いて操舵制御を行うことにより
、運転者の好みに適合した車線内位置での自動走行を達
成することができる。

［実施例］ 以下、本発明に係る車両用自動運転装置について、図面
に基づいて説明する。

第１図は実施例の構成を示すブロック図であり、ＣＣＤ
カメラ１０は、車両に搭載され車両の前方を撮影する。

このＣＣＤカメラ１０は、水平方向に所定数並ぶＣＣＤ
　（固定撮像素子）からなり、車両の前方の走路をライ
ン状に撮影し、画像信号を出力する。そして、このＣＣ
Ｄカメラ１０からの画像信号は、ＡＤ変換器１２によっ
て各ＣＣＤ毎の輝度についてのデジタルデータに変換さ
れた後、演算処理回路１４に供給される。

ここで、このＣＣＤカメラ１０は、例えば第２図に示す
ような構造を有している。

すなわち、センサケース１１０の前面には集光レンズ１
１２が設けられている。そして、この集光レンズ１１２
に入射する光りは集光レンズ１１２によってＣＣＤ１１
４に集光される。そこで、このＣＣＤ１１４によって入
射光の輝度が電気信号に変換され出力されることとなる
。なお、レンズ１１２とＣＣＤ１１４の間に配置された
赤外線フィルタ１１６はＣＣＤ１１４における前方空間
における温度に起因する誤差を排除するためのものであ
り、また絞り１１８はＣＣＤに入射する光を所定範囲の
ものに限定するためのものである。

そして、このＣＣＤカメラ１０におけるＣＣＤ１１４は
車両に水平方向に伸びるライン状に配置されている。そ
こで、このＣＣＤカメラ１０において前方を撮影した場
合には、第３図に破線で示すようなライン状のエリア１
２０を検出できることとなる。

そして、この例においては、前方の画像として白線１２
２，１２４が存在する。そこで、ＣＣＤカメラ１０の１
回の走査における出力は第４図に示すようにＮ個のライ
ン状のＣＣＤ１１４の出力値が白線の存在する部位にお
いて高くなったものとなる。そこで、このＣＣＤカメラ
１０の出力より２つの白線の中央の値（走路の中心位置
）を検出することができる。ここで、第４図の横軸はラ
イン状に配置されたＣＣＤ１１４の何番目に当るかを示
すＣＣＤビット番地である。また、この例では、第３図
に示すように左曲りカーブ走行しているので、ＣＣＤカ
メラ１０の出力値の白線部が右側に拡がっている。

次に、この白線検出から走路中央位置の検出に至る動作
ついて第５図のフローチャートに基づいて説明する。

まず、ＣＣＤカメラ１０の出力をＡＤ変換器１２におい
てデジタル化する（Ｓｌ）。そして、演算処理回路１４
において、このデジタルデータを所定のしきい値Ｔｈと
比較し、出力値がしきい値より大きいときに「Ｈ」、小
さいときにｒＬＪとすることによって、第６図のような
ＣＣＤビット毎の二値化データを得る（Ｓ２）。

そして、この二値化データより、これがＬ→Ｈ１Ｈ４Ｌ
となるＣＣＤの番地を求める（Ｓ３）。そして、Ｌ−４
Ｈのビットのうち高い方の番地をＡＤＲとしくＳ４）、
Ｈ→Ｌのビットのうち低い方の番地をＡＤＬと設定する
（Ｓ５）。これによって、白線の内側の位置を検出する
ことができる。

そこで、これらの中央位置であるＡＤＸをＡＤＸ−（Ａ
ＤＨ＋ＡＤＬ）／２ として求める（Ｓ６）。

このようにして、演算処理回路１４において、ＣＣＤカ
メラ１０の出力値より、白線の中央の位置ＡＤＸを認識
することができる。

一方、第１図に示すように、演算処理回路１４には車速
センサ１６が接続されており、この車速センサによって
得た信号ＳＰＤが演算処理回路１４に供給される。

そして、自動運転スイッチ２０がオンであった場合には
、演算処理回路１４はこれに接続されている操舵アクチ
ユエータ２２を操作し、検出した白線内を走行できるよ
うに操舵制御する。また、操舵量センサ２４は実際に行
われている操舵量についてのデータを出力するものであ
る。なお、演算処理回路１４はこの操舵量センサ２４の
検出値を用い、操舵アクチユエータ２２をフィードバッ
ク制御する。

そして、この実施例においては、演算処理回路１４には
、非自動運転時における走行状況についてのデータを記
憶するメモリ３０が接続されている。そして、このメモ
リ３０に記憶された値を用い、自動運転時における操舵
量制御を行うため、運転者の特性に応じた好適な制御を
行うことができる。

そこで、これについて第７図に基づいて説明する。まず
、イニシャルセットとして目標値Ｐの値を読み込む（Ｓ
ｌｌ）。この目標値Ｐは、自動運転の際に走行の目標と
なる走行中心位置についての値であり、この例において
は、ＣＣＤカメラ１０のＣＣＤ番地（上述のＡＤＸ）に
対応するの値である。すなわち、上述のようにＣＣＤカ
メラ１０によって白線を検出するため、その白線の中心
位［ＡＤＸは、ＣＣＤカメラ１０の中央位置となってい
るはずである。

例えば、第８図に示すように車両の前方中心にＣＣＤカ
メラ１０を取り付けた場合にはこのＣＣＤカメラ１０の
水平方向のビット数を１／２とした値がＰに対応するは
ずである。しかし、この実絶倒においては、この目標値
Ｐについて後述する非自動運転時に求めた値をメモリ３
０に記憶しておき、これを読み出すことによって目標値
Ｐのイニシャルセットを行う。

次に、この目標値Ｐが適正範囲内か否かを判定する（Ｓ
１２）。すなわち、目標値ＰはＣＣＤビットの中心付近
になければならない。そこで、これが大きく外れた場合
には、自動運転における目標として好ましくないため、
目標値ＰとしてＣＣＤビットの中央位置ＰＯを代入する
（Ｓ　１３）。

一方、適正範囲内であれば、メモリ３０より読み出した
目標値Ｐのまま次のステップに移る。

このようにして、目標値Ｐのセットが完了した場合には
、次に自動運転中か否かを判定する（Ｓ１４）。この判
定は自動運転スイッチ２０がオンであるか否かによって
行われる。

そして、自動運転であった場合には、次に自動操舵制御
を行わなければならない。そこで、ＣＣＤカメラ１０か
ら得た画像信号を上述のように処理し、白線の中央位置
ＡＤＸを求める。そして、二のＡＤＸが中央位置として
セットされている目標値Ｐに対し所定範囲であるか否か
を判定する（Ｓ　１５）。

この例においては、ＡＤＸがＰに対し±ｄ　（ＣＣＤビ
ット６個分）の範囲内であるかを判定する。

そして、この範囲内であれば、操舵の必要がないとみな
し、操舵制御は行わない。一方、第３図に示すように、
前方にカーブが存在した場合には、ＡＤＸの値が変動し
ＡＤＸがＰ±ｄの範囲から外れる。

そこで、次に、この検出したＡＤＸがＰ＋ｄより大きい
か否かを判定する（９１６）。そして、ＡＤＸがＰ＋ｄ
より大きいということは、第３図〜第５図から明らかな
ように、中心が左側にずれているということであり、走
路が左に向けてカーブすることを意味している。そこで
、車両を左旋回するように操舵制御する（Ｓ　１７）。

なお、この操舵制御は、演算処理回路１４より操舵アク
チュエータ２２に左旋回の信号を供給することによって
行う。

一方、ＡＤＸがＰ＋ｄより小さいということは、Ｓ　１
．５における条件（ＡＤＸがＰ±ｄの範囲外）と併せて
考えれば、ＡＤＸがＰ−ｄより小さいことを意味してい
る。そこで、ＡＤＸがＰ−ｄより小さい場合には白線が
右側にずれていることとみなし、車両を右旋回操舵制御
する（５１　Ｂ）。

このように自動運転を行う場合には、ＣＣＤカメラ１０
の検出結果に応じ、前方の白線が右または左にカーブし
ていることを検出し、これによって操舵制御を行うため
の走路に沿った自動運転を達成することができる。

一方、この実施例においては、非自動運転の際に、目標
値Ｐ設定のための動作を行う。すなわち、Ｓ１４におい
て自動運転でなかった場合には、次に車速センサ１６か
らの車速についての信号ＳＰＤが５ＰＤＯより大きいか
否かを判定する（Ｓ１９）。そして、この車速ＳＰＤが
基準となる速度５ＰＤＯより小さかった場合には、運転
者の好みにあわせた運転ができないような状況（例えば
渋滞中）とみなし、目標値Ｐ設定のための作業は行わな
い。

一方、車速信号５ＰＤｆＪ＜５ＰＤＯより大きがった場
合には、次に操舵量センサ２４から出力される操舵角が
所定範囲±００の範囲内か否かを判定する（Ｓ　２０）
。このθ０は非常に小さな値（例えば２８荊後）とし、
はぼ直線走行時か否かの判定を行う。これは、カーブ走
行時においては、上述のようにＣＣＤカメラ１０の出力
より得られる中心位置ＡＤＸの値は中心からずれる。そ
して、このＡＤＸと目標値Ｐを比較して操舵制御を行う
のであるから、目標値Ｐはカーブにおける値を考慮して
はならないのである。

このようにして所定速度以上で走行しており、操舵角が
小さくほぼ直線走行をしている場合を検出できる。そし
て、この状況においては、２本の白線（車線）内におい
て右寄りまたは左寄りを好むかという運転者の特性が現
れると考えられる。

そこで、この状況における車両の位置を検出すれば、運
転者の好みを検出することができる。

そこで、まずこの状況においてカウント係数としてに−
に＋１をカウントしく５２１）、次にそのときのカウン
ト係数ｋにおけるＡＤＸｋをそれまでの積算値であるΣ
ＡＤＸに加算することによりＡＤＸを積算してΣＡＤＸ
を求める（Ｓ２２）。

そして、これをカウント係数ｋがｋＯになるまで続け、
ｋＯとなった場合（Ｓ　２３）にはＡＤＸとしてｋＯ回
の平均値を算出する（Ｓ２４）。

そして、このようにして直線走行時におけるｋＯ回の中
心位置ＡＤＸが平均値として求められた場合には、これ
をこれまで記憶している目標値Ｐと平均しく５２５）、
新たな目標値Ｐとする。

このようにして、本実施例によれば、非自動運転時にお
いて、運転者の好みに応じた白線内の位置についての情
報を得ることができる。そして、この目標位置Ｐについ
ての情報をメモリ３０に記憶しておくため、これをＳｌ
ｌにおいて読み込むことができ、これに応じた運転制御
を５１５〜Ｓ１８の自動運転において行うことができる
。

そこで、目標位置Ｐが右寄りに設定されていれば、Ｓ７
．Ｓ８における操舵制御がこれに応じたものとなってお
り、車両の走行状態が左寄りまたは右寄りに制御される
こととなる。そこで、運転者の好みに応じた自動運転を
達成することができ、運転者は自動運転時において自分
が運転している場合と同様のフィーリングを得ることが
できる。

なお、＄１９．Ｓ２０において、直線走行でないとみな
された場合には、係数ｋを０にクリアする。このため、
直線走行が制御ループｋＯ回分の時間続いた時にのみ、
目標値Ｐについての更新が行われる。そこで、目標値Ｐ
として異常な値を取り込む可能性を非常に少なくてきる
。

なお、上述の実施例においては、ＡＤＸの平均値として
単純な算術平均を用いたが、前回のものとの平均を加重
平均としたり、完全な直線走行といえない場合（例えば
操舵角がθより若干大きい場合）等のデータを取り込み
、これを係数を小さくして加重平均してもよい。

次に、ＣＣＤカメラ１０の取り付は位置を変更した他の
実施例について説明する。上述の実施例においては、Ｃ
ＣＤカメラ１０を車両の中心部に１つ配置したが、本実
施例においては、これに代えて第９図（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）に示すように、ＣＣＤカメラ１０を車両のウィン
ドシールドの左右上端部にそれぞれ１つずつ（計２つ）
取付けている。そして、これによって、好適な前方の白
線の検出を行うことができる。そこで、これについて以
下に説明する。

ここで、このようにＣＣＤカメラ１０を２つにすると、
ＣＯＤビット番地が上述のような単純なものではなくな
るが、両者の信号を合わせて、白線位置を特定するよう
にすればよい。また、その他の構成は上述の実施例と同
様でよい。なお、図において、ＣＣＤカメラ１０の視野
の俯角をθ、視野角をαと表している。

まず、ＣＣＤカメラ１０は前方を撮影しなければならな
い。そして、車両挙動の遅れを加味すると、なるべく遠
方を見て情報を早めに得たほうがよ＜、ＣＣＤカメラ１
０の俯角θは小さい方がよい。また、遠方の画像を得て
いる方が、車両のピッチングの影響でＣＣＤカメラ１０
の視野が上下にぶれた場合にもその影響が小さい。そこ
で、俯角θはなるべく小さい方が好ましいと考えられる
。

しかし、ＣＣＤカメラ１０は、朝日、夕日等力（入射す
ると白線を検出することができなくなる。

このため、ある程度俯角θを大きくしなければならない
。そして、俯角θを大きくするためには、ＣＣＤカメラ
１０を車両の上部に取付けなければならず、第９図に示
すように車両前面のウィンドシールドガラス上端部に取
付けるのが好適と考えられる。

また、このようにＣＣＤカメラ１０取り付は位置が高け
れば、俯角θを大きくとっても、視野が高さに比例して
遠くなり、遠くの画像を得ることができる。

次に、ＣＣＤカメラ１０の車両の幅方向の位置であるが
、これはなるべく左右の白線に近い方がよい。例えば、
車両の左右端にＣＣＤカメラ１０を取り付け、前方の白
線を検出した場合には、ＣＣＤカメラ１０の撮像方向と
白線の方向のなす角が小さくなる。そこで、車両がピッ
チングにより、ＣＣＤカメラ１０の視野が上下にぶれた
時における誤差が小さくなる。

すなわち、１ｓｓｖ！Ｊの例のように車両の中心部に１
つのＣＣＤカメラを取付けた場合は、その画像が第１０
図（Ａ）のようになる。このため、ピッチングによりＣ
ＣＤカメラ１２の視野が上下にぶれた場合には、視野が
ＸからＸに変化する。そこで、ＣＣＤカメラ１０におけ
る白線の検出位置が大きく変化するが、車両の端（左端
）にＣＣＤカメラを取付は左側の白線を検出した場合に
は、第１０図（Ｂ）に示すように車両のピッチングの影
響が小さくなる。

従って、本実施例のように車両のウィンドシールドの左
右上端部に１つずつのＣＣＤカメラ１０を取付けること
により、誤差の少ない白線の位置検出を行うことができ
る。

なお、上述の実施例においては、前方の走路の検出手段
として、ＣＣＤカメラを用いたが、走路を検出できれば
他の手段であってもよい。更に、直進時には、運転者の
好みに合わせた位置となるように操舵制御するのもよい
が、カーブ内においては、車線内に車両を維持すること
がもっとも重要である。そこで、操舵量が所定角以内の
時のみ、非自動操縦時の平均値で更新した目標位置を用
い、操舵角が所定角以上となるカーブ内においては、通
常の制御としてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る車両用自動運転装置
によれば、非自動運転時に運転の傾向を学習するため、
自動運転時に運転者の好みにあった運転を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、 第２図はＣＣＤカメラ１０を示す構成図、第３図はＣＣ
Ｄカメラの撮影画像の例を示す説明図、 第４図はＣＣＤカメラ１０の出力例を示す特性図、 第５図は位置ずれを算出の動作を示すフローチャート、 第６図はＣＣＤカメラ１０の出力の２値化後のデータを
示す特性図、 第７図は非道運転非自動運転時の演算処理回路の動作を
示すフローチャート、 第８図はＣＣＤカメラの取り付は位置の一例を示す説明
図、 第９図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は他の例を示すＣＣＤカ
メラ１０の取り付は位置を示す説明図、第１０図（Ａ）
、　　（Ｂ）はＣＣＤカメラ１０の取り付は位置による
視野の変化を示す説明図である。 １０　・・・　ＣＣＤカメラ １４　・・・　演算処理回路 １６　・・・　車速センサ ２０　・・・　自動運転スイッチ ２４　・・・　操舵量センサ ２２　・・・　操舵アクチュエータ ３０　・・・　メモリ ｃｃｏカメシ１１躊、べ 第２図 ＣＣＯカメラ轡刊、野 第３図 台四〇光を動作 第５図 ＣＯＤカメ２より 第 図 ２／３ＴＩＬイ１−上刃 第 図 ＣＣＤ７））９−Ｊ！５ｔＪ７＋’ｒａｌ第 図 ５区 暫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 自動運転、非自動運転を切換えることのできる車両用自
   動運転装置において、 走路に沿って配置された走行ガイドの位置を検出するガ
   イド検出手段と、 このガイド検出手段によって検出された走行ガイド位置
   より、自車の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、 非自動運転時において位置ずれ検出手段によって検出さ
   れた車両の位置ずれを基に平均的な位置ずれを算出する
   算出手段と、 上記ガイド検出手段によって得られた走行ガイド位置よ
   り算出される操舵量を上記算出手段によって得られた平
   均的な位置ずれによって補正する補正手段と、 を有し、 自動運転時において、上記補正手段によって補正された
   操舵量を用いて操舵制御を行うことを特徴とする車両用
   自動運転装置。