JPH07104850A - 車両用運転者補助システム - Google Patents

車両用運転者補助システム

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JPH07104850A
JPH07104850A JP6203603A JP20360394A JPH07104850A JP H07104850 A JPH07104850 A JP H07104850A JP 6203603 A JP6203603 A JP 6203603A JP 20360394 A JP20360394 A JP 20360394A JP H07104850 A JPH07104850 A JP H07104850A
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lane
steering
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torque
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ラッセル・ウィルソン・ジョーンズ
Horatio Andrew Harold Drive Raglan
ラグラン・ホラティオ・アンドリュー・ハロルド・トライブ
Appleyard Michael
マイケル・アップルヤード
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車線マーク間の意図された中心線に沿って走
行する車両の方向を制御するための運転者補助システム
を提供する。 【構成】 ビデオ・カメラまたは相等センサが車両に搭
載され、道路上の車線マークを検出するために用いられ
る。関連する信号プロセッサ１１が車線マークに対する
車両の側方位置を推定する。操舵機構１に結合された電
動モータ４を用いて、運転者からの操舵トルクを補助す
るかあるいはこれに対抗するトルク入力を操舵機構に与
える。プロセッサ１１は、偏倚作用トルクを用いて車両
を設定点に保持することにより、車両の車線位置を維持
するため運転者を補助するように設計される。このプロ
セッサが、車線の縁部に向って上方に反っている車線の
効果をシミュレートする。しかし、運転者は、運転者が
印加した操舵トルクが予め定めたトルク閾値を越えるな
らば、その効果をオーバライドし又は打消すことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、予め定めた
経路に沿って走行する車両の方向を制御するための車両
用運転者補助システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の米国の研究は、全ての道路事故の
２５％が意図せざる道路または車線から外れることによ
って生じることを示している。多くの運転者が認めない
ので証明することは困難ではあるが、事故の多くが居眠
りした運転者によって起こされることを積み重なる証拠
が示唆している。１９８５年以降、車道速度で動作する
自動車線追従システムが提示されてきた。このようなシ
ステムは、車線マークが存在する場合に車線からの逸脱
を確実に防止するが、運転者の居眠りを防止するもので
はない。実際に、運転者の作業負荷が少ないと眠気を助
長さえし得る危険が存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】現在では、特に路面の
反り（そり）、道路の湾曲および横風の変化により、運
転者は車線マーク間の中心位置を維持するため非常な注
意集中と調整とを維持することが要求される。
【０００４】ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−０ ５１４
３４３号は、操舵する車両を案内するための自動側方
案内制御システムを開示している。このシステムは、車
両の前方の領域を視認するための感知サブシステムと、
ある予め定めた長さの道路に隣接して配置された複数の
エネルギ放射装置またはエネルギ反射装置と、視認され
た領域からの放射情報または反射情報を道路に沿って予
め定めた経路の近似値を表わす座標データへ変換する装
置と、前記の近似化された経路に対する車両の向きを決
定して当該近似化された経路に対する車両の向きを訂正
する出力制御信号を提供する車両コントローラとを含ん
でいる。当該システムは、過去および現在の位置データ
を用いて車両に対する予め定めた経路を計算する。利得
要因および快適要因が、システムの乗客に対する快適さ
を最大化してシステムの性能を最適化するように決定さ
れる。ヨーロッパ特許出願ＥＰ−Ａ−０ ５１４ ３４
３号の自動案内制御システムは、人間の介在の必要なし
に走行する車両の方向を制御するためのものであり、当
該システムは車両の運転者により行われる制御よりも更
に応答性が高い。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、道路の
車線マーク間の意図された中心線を追跡する方法は、意
図された中心線位置の追跡において運転者を補助するよ
うに操舵偏倚が車両の操舵システムに与えられることを
特徴とする。
【０００６】意図された中心線は、例えば車道上の車線
マーク間の真の中心線であり得て、あるいは、意図され
た中心線が更に経済的な追跡線を含む時、例えばカーブ
即ち曲がりのやり繰りを容易にするため真の中心線から
オフセットされ得る。
【０００７】好都合なことには、車両の軌跡は意図され
た中心線の近似値に近い時に操舵システムに与えられる
操舵偏倚のレベルは比較的小さく、車両が車線マークに
より規定される境界に接近するに伴い、操舵偏倚が増加
するようになっている。
【０００８】好都合にも、車両が車線の境界に接近する
に従って、操舵トルクのリップルが操舵システムに与え
られる。更に、運転者に車線境界の侵犯が起こりそうな
ことを警告するため可聴周波信号が生じ得る。
【０００９】この可聴周波信号は、「ガラガラと音のす
る（ｒｕｍｂｌｅ）」の帯状の交差部の可聴周波信号あ
るいは交差する「キャッツアイ（ｃａｔｓ ｅｙｅ
ｓ）」の可聴周波信号をシミュレートし得る。
【００１０】可聴周波信号の周波数は、車両の速度に比
例し、あるいは当該速度に従ってある方法で変えられる
ことができ、また侵犯領域から現れるよう生じるように
することもできる。
【００１１】シミュレートされた侵犯信号を生じるため
車両の従来の可聴音システムを利用することもできる。
このような場合、従来の可聴音システムは、侵犯信号の
シミュレーションの間は禁止することもでき、あるいは
この可聴音システムを従来の可聴周波信号出力と混合す
ることもできる。
【００１２】車線マーク信号が失われると、運転者に対
して警報が発せられ、このシステムは使用不可にされ
る。車線マーク信号が、先行する車両による信号のマス
キングによって失われるならば、当該システムは、車線
マーク信号が再確立されるまでは車両の追跡アプローチ
を用いる。
【００１３】このシステムは、車両の方向指示器が作動
させられる時、信号バイアスを打消すための手段を内蔵
している。望ましくは、指示の方向における操舵偏倚が
打消されるのみで、操舵偏倚は依然として意図された中
心線に対する車両の反対の運動方向に加えられる。
【００１４】操舵偏倚は、動力で補助され得る車両の現
在ある通常の操舵システムと共働する電動モータの如き
電気的に動作される装置の使用によって、操舵システム
へ与えられるようになっている。
【００１５】車線マークは、車両に搭載された「感光
性」あるいは「赤外線」感応タイプであるビデオ・カメ
ラまたは相等のセンサの使用によって検出することがで
きる。関連する信号プロセッサが、車線マークに関して
車両の側方位置を推定する。操舵機構に結合された電動
モータが、運転者からの操舵トルクを助けるかあるいは
これに抗するトルク入力を操舵システムへ与えるために
用いられる。この電動モータは、前記信号プロセッサか
らの信号に従って偏倚トルクを用いて車両を設定点に保
持することにより、運転者が車線マークに対する車両の
位置を維持することを助けるように設計される。この電
動モータは、車線マークにより規定された車線の縁部に
向かって上方に反った（そった）車線の影響をシミュレ
ートする。しかし、運転者により操舵システムに加えら
れる操舵トルクが予め定めたトルク閾値を越えるなら
ば、運転者はこの影響をオーバーライドするか又は打消
すことができる。
【００１６】運転者は、車両に対する最終的な制御を有
し、ステアリングホイールのトルクセンサの入力により
偏倚作用力をオーバーライドすることができる。当該シ
ステムは、現在あるパワー操舵機構を補助する一方、エ
ンジン・ストールまたはポンプ駆動ベルトの故障の場合
に故障のバックアップをも提供する。
【００１７】前記電動モータは、ギアボックスを介し、
またおそらくはクラッチを介して操舵機構に結合される
ことが望ましい。ステアリングホイールと電動モータと
の間に位置されたトルクセンサが、運転者により与えら
れる操舵作用力を検出するようになっている。このトル
クセンサは、典型的には、捩れの角度および方向が光学
的または誘導的に測定されるステアリングコラム・シャ
フトにおけるコンプライアンスな（ｃｏｍｐｌｉａｎ
ｔ）要素を含む。
【００１８】他のトルクの検出方法も可能である。
【００１９】前記運転者補助システムはまた、エンジン
故障や、パワー操舵ポンプに対するベルト駆動の故障、
あるいはその他の問題の場合でも何らかの操舵の補助が
依然として得られるように、従来の動力補助される操舵
システムに対するバックアップとしても用いることがで
きる。代替的に、運転者補助システムは、緊急の場合に
類似のバックアップを提供することを伴うＥＰＡＳ（電
子的なパワー援助操舵機構）の一部として設けることが
可能である。更に別の代替として、本システムは、先に
パワー援助操舵機構を有しない操舵システムに付加され
るユニットとして設けることが可能である。
【００２０】使用において、本発明は、運転者に対して
より大きな快適さ、改善された操舵の安定性および安全
性を提供する車線支持システムとして働く。
【００２１】車両の衝突回避方法は、 ａ） 脅威となる障害物について車両の周囲を監視する
ステップと、 ｂ） 脅威となる障害物が監視により検出されない場合
車両の側方移動を許可するステップと、 ｃ） 脅威となる障害物が監視により検出される場合車
両の側方移動を禁止あるいは制止するステップとを備え
る。
【００２２】このようにして、例えば道路上の１つの車
線から別の車線への側方移動は、移動のためのスペース
が安全に得られるところでのみ許可される。脅威となる
障害物は、それぞれの車両速度のため側方移動に要求さ
れるスペースに侵入する筈のあるいはしそうな他の車両
で有り得るか、又は、脅威となる障害物は、防壁、事故
車等の残骸などのような動かしがたい対象物や、あるい
は、追い越し禁止を通常知らせる二重ラインのような道
路表面上の特別のパターンのマークでさえあり得る。
【００２３】所望ならば、本システムは、車両の運転者
によりオーバライドされ得る。当該オーバライドは、警
告を無視すること、あるいは十分なトルクを付与して本
システムにより与えられた操舵偏倚に打ち勝つことから
なり得る。
【００２４】好適には、側方移動は、車両が道路の車線
マーク間の第１の意図された中心線を追跡する位置か
ら、車両が道路の別の車線を規定する車線マーク間の第
２の意図された中心線を追跡する位置への移動を含む。
最も好適には、第２の意図された中心線は、第１の意図
された中心線の車線に隣接した車線である。
【００２５】このようにして、道路上の車線を変更する
安全な方法が、提供でき、あるいは、スリップ道路（ｓ
ｌｉｐ ｒｏａｄ）により道路を離れる又は入るのに対
してさえ提供できる。そのような環境においては、本シ
ステムは、車両が動くことができる安全なエンベロープ
（範囲）を提供するため速度制御まで拡張さえし得る。
【００２６】側方移動の制止するための手段は、車両の
運転者に可聴周波の警告又は可視警告の一つあるいはそ
れ以上の警告、あるいは、操舵システムに与えられる振
動、あるいは運転者により与えられ得るように、望まし
くない側方移動を生じさせるトルクに抵抗するため操舵
システムに付与される操舵偏倚を含み得る。
【００２７】特に好適な形式においては、車両の方向指
示器又は他のユーザ／システム・インターフェースを付
勢することによるような側方に移動するため、運転者が
その希望を指示することに応答して、側方移動が自動的
に探索される。本システムは、障害物が検出される場合
現在の横方向の位置を維持するように操舵偏倚を付与す
ることが可能であり、また、脅威となる障害物が検出さ
れない場合側方移動に作用するように操舵偏倚を付与し
得る。そのようなシステムは、車線変更が要求された後
当該車線変更を可能な限り早く行い、また安全な移動を
保証するため必要な限りその変更を遅らせる得る。
【００２８】監視は、車両の側方と後方に制限でき、好
適には道路の車線に制限される。
【００２９】監視は、連続的にでき、また、要求又は車
線変更の指示の際に、又は車線の縁部への接近により付
勢され得る。
【００３０】電磁波、例えば、可視、レーダ、あるいは
他の監視の形態を用い得る。
【００３１】車両の衝突を回避する装置は、 ａ） 脅威となる障害物を車両の近傍で検出する車両上
の監視手段と、 ｂ） 車両の側方移動に作用することを探索するための
側方移動手段と、 ｃ） 監視手段からの信号に応答して車両の側方移動を
制止する手段とを備える。
【００３２】本発明の幾つかの実施態様が添付図面に示
される。
【００３３】
【実施例】図１のレイアウトに示された車線支持システ
ムは、車両の従来の操舵システム１と共に使用されるた
めのものである。図示の如く、従来の操舵システムは、
ステアリングホイール３の手動操作に応答して車両の前
輪の操舵位置を制御するための操舵ラック２を含んでい
る。電気的に動作するモータ４は、電子制御ユニット５
からの励起電流に応答し、更に、捩れの角度と方向が光
学的または誘導的に測定されるステアリングコラム・シ
ャフト７にコンプライアントな要素を含むヨーロッパ特
許第０ ５５５ ９８７号に開示された如きトルクセン
サ６からの信号に応答して、ステアリングホイール３か
らラック２に与えられる操舵作用力を増大するサーボ即
ち動力補助を提供するためのものである。電動モータ４
は、ある構成からは省略され得るギアボックス８とクラ
ッチ９とを介して操舵機構に結合されている。
【００３４】車両には、道路上の車線マーク、例えば車
道の車両を規定する離間された白色または黄色の線の存
在を検出するため、車両の、例えば、ボンネットまたは
グリルの中間に、あるいは内部の後方ミラーの付近に取
付けされたビデオ・カメラ１０が設けられている。この
ビデオ・カメラ１０は、「感光性」あるいは「赤外線」
に感応するタイプのものであり得る。このようなシステ
ムは、１９９２年１０月にＩＥＥに提出された技術論文
「センサの融合により生じる賦課された障害物の検出
（Ｉｍｐｏｓｅｄ Ｏｂｓｔａｃｌｅ Ｄｅｔｅｃｔｉ
ｏｎ Ｂｙ Ｓｅｎｓｏｒ Ｆｕｓｉｏｎ）」に開示さ
れている。信号イメージ・プロセッサ１１は、ビデオ・
カメラ１０からの信号に応答して、車線マークに関する
車両の側方位置を推定する。信号プロセッサ１１からの
対応する信号は電子制御ユニット５へ送られ、この制御
ユニットは次に電動モータ４を付勢してトルクをステア
リングシャフトに与え、適当な偏倚トルクの生成により
車両を設定点に保持することにより、車線マークに対し
て車両の位置を維持する際に運転者を独立的に補助する
ように動作する。これは、図面の図２に示されるよう
に、車線マークにより規定される車線の縁部に向かって
上方に反った車線の影響をシミュレートする。
【００３５】電子制御ユニット５はまた、ＬＣＤディス
プレイ１３と作動スイッチ１４とを含む添付図面の図４
に示される運転者インターフェース１２から信号を受取
り、またこれへ信号を送る。
【００３６】電子制御ユニット５はまた、道路速度セン
サ１６から信号を受取る。
【００３７】システムの構成要素間の相互関係は、図面
の図３に示される。その最も簡単な形態では、ブロック
２０により示される車線マークを検出するためビデオ・
イメージ２２が用いられ、これらの検出された信号が電
動モータ４を制御し、この電動モータ４が更に操舵ラッ
ク２を操作するためアクチュエータ２１を制御する。更
に、ビデオ・イメージは、ブロック２５により示される
道路の幾何学的形状、例えば不連続なあるいは使用不可
にされた（ｄｉｓａｂｌｅｄ）車線マークに従ってブロ
ック２４により示される全ての目標が追跡できるよう
に、衝撃および目標の状態に対して視覚的時間を検出す
るため検出手段２３により用いられる。
【００３８】電子制御ユニット５は、イメージプロセッ
サ１１からの信号に応答してより大または小の大きさの
信号を生じて、更に意図された中心線の位置から車両の
変位に従って操舵システムに対して大または小の偏倚を
与える。これは、先に述べた道路の反りの影響と等価で
あるが、更にその上、車両が車線の境界に接近するに従
って、図２に示されるように、ステアリングホイールに
対する振動の感触を誘起しあるいは加えるため人工的な
ガラガラ音のする帯状体（ｓｔｒｉｐ）１５を誘起する
ことにより、運転者に車線マークの近いことを警告す
る。当該振動の周波数は車両速度に比例し得る。
【００３９】車線支持システムにより与えられる前記の
操舵偏倚は、運転者インターフェースにおけるスイッチ
１４の使用によりオン／オフに切換えることができる。
更に、当該システムは、方向指示器が車両が車線から出
つつあること、例えば前方の車両を追い越すことを示す
ように動作する時、自動的に一時的に使用不可にされ
る。例えば左へのこのような手動の車線変更が、車両の
左側に人工的な反りがない図７に示されている。
【００４０】動作ステップおよび動作シーケンスが、添
付図面の図５のフローチャートに示されている。
【００４１】図５に示されるように、当該システムは、
スイッチ１４の動作により最初にオンに切換えられ、デ
ィスプレイ１３がこの状態が生じたことを示す。次にシ
ステムは、車線マークを探索する。この探索を行ってい
る間、ディスプレイ１３におけるメッセージが「探索」
と読める。システムが車線マークを見出すと直ちに、デ
ィスプレイ１３が「受入れ」を表示する。車線マークが
失われるならば、ディスプレイ１３は、マークを再び見
つけ、ディスプレイ１３が「受入れ」に戻るまで、「探
索」へ戻る。「受入れ」のメッセージが現れると直ち
に、次に運転者は「受入れ」ボタンを押して車線支持シ
ステムを付勢する。メッセージ「追従」がディスプレイ
１３上に表示される。このシステムは、意図された中心
線に従うことにより車両の位置をチェックして、中心線
位置からの如何なる逸脱運動に抗するためステアリング
機構へ小さな偏倚を与える。ステアリングホイールを旋
回することにより、運転者は偏倚に抗することはできる
が、車両が車線マークに接近するに伴い抵抗されるべき
偏倚が増加する。この状態が、操舵偏倚が反りの急峻さ
に従って増加して道路の反りの「感触」の表示を提供す
る。
【００４２】運転者がステアリングホイールを解放する
ならば、操舵偏倚は車両を再び意図された中心線位置へ
自動的に戻すことになる。
【００４３】運転者が偏倚に抵抗して実際の車線境界自
体へ更に近づくよう動かすならば、人工的に作られたガ
ラガラ音を出す帯状体からの振動がステアリングホイー
ルで感じられることになる。更に、車両の従来の可聴音
システムを用いることにより、車両が車線マークと交差
する時に可聴音のメッセージが発せられる。この従来の
可聴音システムは、侵犯信号のシミュレーション中は使
用不可にされるか、あるいは従来の可聴周波信号出力と
混合される。
【００４４】如何なる時にも、運転者は前記スイッチを
操作することにより車線支持システムを打消すことがで
きる。如何なる場合にも、当該システムは自動的に使用
不可にされるか、あるいは先に述べたように、運転者が
車線を通って運転する時にさえオフにすることができ、
ある方向における車両の動きに対する交通指示器が動作
させられる時、反りの抵抗が当該方向において打消され
る。
【００４５】本システムは、単にオフにされるか、ある
いは「作動」モードに置くことができ、このモードでは
先に述べた条件下で自動的にオフにされることになる。
【００４６】この車線支持システムは、車線マークが失
われるならば使用不可とされ、インターフェースが「探
索」モードの表示に戻り、「探索」が行われつつあるこ
とを示す可聴周波信号を発する。
【００４７】修正例においては、本システムは、必要に
応じて内側又は外側あるいはこれら双方の車線を連続的
に監視して、車線の変更が明らかである時を運転者に指
示することができる。もしこの変更が明らかであれば、
運転者が図８における車線変更ボタンＡまたはＢを押す
時、またさもなければ本システムを付勢する時に車両は
自動的に車線を変更することになり、方向指示器が自動
的に付勢され得る。操舵は、車両が車線を変更する時の
外側が高く勾配を付けられたカーブにおける反りと同様
に、図８に示されるように感じられる。運転者のオーバ
ーライド措置は先に述べたと同じである。
【００４８】このような修正は、車線の変更中に運転者
のストレスを低減し、より大きな安全性と便益を達成す
ることになる。
【００４９】外側と内側の車線の監視もまた、運転者が
合図をした後でさえ人工的に作られた反りを維持するた
めにも用いることができ、従って、所望の車線が明らか
でなければ、この信号を通常使用不可にする。代替とし
て、あるいは更に、運転者は危険の操舵のフィードバッ
クまたは可聴音フィードバックのいずれかにより警告を
受ける。前方視認時に用いられる形式の検出システム、
例えばドップラー効果のマイクロ波レーダ装置を用いる
こともできる。
【００５０】先に述べたように聴覚警報もまた代替的ま
たは付加的に用いることもできるが、ステアリングホイ
ールにおける触覚フィードバックの使用が聴覚警報より
も更に有効と見做される。当該システムは、２つの車線
間に規定された車線のいずれかの側の道路の反りの人工
的感触を与えるため、操舵における位置と関連する補助
／抵抗を提供する。運転者は依然として車両を操舵する
ことを予期されるが、「浴槽の底部」に沿って運転する
感覚を経験する。このシステムは、指示器の使用による
か、あるいは運転者がステアリングホイールのトルク運
動入力閾値を越えることによるかのいずれかによって消
勢される。
【００５１】クラッチ９を設けることにより、車線支持
の補助が必要とされない時、電動モータ４を消勢するこ
とにより前記感触を改善するという利点を有する。
【００５２】ビデオに基く支持システムは、６０メート
ルの距離までの車両および車線マークを検出するための
ものである。低い車線イメージの処理機構は、内部の後
方ミラーの側に配置された小型ＣＣＤカメラからのイメ
ージを捕捉する。縁部は２重のソーベル（Ｓｏｂｅｌ）
の畳み込みマスクとインテリジェントな閾値措置を用い
て抽出される。この縁部は、次に添付図面の図９に示さ
れるように、形態的手法（Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を用いて薄化される。イメー
ジにおけるこれら薄い縁部が、直線をこれら縁部に適合
させることにより追跡されて線ベクトルになり、これら
ベクトルが次に角度に基いて分類される。水平線が車両
検出アルゴリズムにより用いられ、水平でない線の幾ら
かは車線マーク検出アルゴリズムによって用いられる。
後端部の車両フィルタが、水平線のパターンを処理する
ことにより提示されるイメージに車両を見出す。車両の
分類および角度の計算は良好である。平坦な地面を仮定
することにより、道路から反りの形状への範囲が推定さ
れる。
【００５３】特定の実施例に含まれる動作、相互関係お
よび計算は、省略の下記のまとめを用いて以下に示され
る。
【００５４】 ＡＢＳ アンチ・ロック制動システム ＡＩＣＣ 自律的インテリジェント走行制御 ＣＡＮ 車両領域ネットワーク ＥＣＵ 電子制御ユニット ＥＰＡＳ 電子パワー補助ステアリング機構 ＨｙＰＡＳ 流体圧パワー補助ステアリング機構 ＩＣＡＳ インテリジェント衝突回避システム ＩＤＳ インテリジェント運転者支援装置 ＩＤＳラック 車線マーク検出エレクトロニクス回路
を含むユニット ＬＳＢ 最下位バイト ＬＩＭＩＴ 制限関数の飽和 ＭＩＬ 誤動作指示灯 ＭＭＩ マン・マシン・インターフェース ＭＳＮ 最上位ニブル ＳＬＥＷＬＩＭ 旋回（ｓｌｅｗ）制限関数（時間に依
存） ＴＢＤ 決定されるべき Ｘ 「ドント・ケア（Ｄｏｎｔ ｃａｒ
ｅ）」（論理的状態に対して） また、下記の定義を用いる。
【００５５】・ 正の操舵トルクは、ステアリングホイ
ールを時計方向に回すよう働くものとする。 ・ 正の操舵速度は、ステアリングホイールの時計方向
運動に対応するものとする。 ・ 側方向では、車両が前進中に右方へ運動すると正と
し、左方へ運動すると負とする。 ・ ラックの割当（ｒａｔｉｏｎ）は、直線前方位置付
近の道路車輪の角度変位により除されるステアリングホ
イールの角度変位として定義される。 いずれかのこのようなシステムにおける多くのパラメー
タを決定しなければならず、それらの方法および相互関
係は下記の如くである。
【００５６】車両速度センサ 車両の速度センサとＥＰＡＳ ＥＣＵとの間には直接的
な関係はない。その代わり、車両速度はＡＢＳセンサに
より測定され、この測定値はＣＡＮバスに送出される。
【００５７】ステアリングコラム位置センサ 絶対的なステアリングコラム位置の測定は、コラム上の
ポテンショメータにより行われ、ＥＰＡＳ ＥＣＵに接
続される。この信号は、「コラム位置のポット読み取り
（ｐｏｔ ｒｅａｄｉｎｇ）」と呼ばれる。
【００５８】コントローラ入力信号 側方位置誤差の計算 側方位置誤差１００は、車両の中心の側方位置１０１と
車線の中心の側方位置１０２との間の差となるように定
義される（図１０参照）。この誤差は、操舵角度におけ
る正の変化が誤差を訂正するのに要求される時に正でな
ければならず、即ち、車両が車線の中心の左側にある時
にこの誤差は正でなければならない。この信号は、ＩＤ
Ｓラックにより与えられる。
【００５９】側方位置誤差の変化率の計算 側方位置誤差の変化率は、ＩＤＳラックから受取られた
側方位置誤差の得られた最後の２つのサンプル間の差を
用いて計算されねばならない。この変化率は、側方位置
誤差が増加しつつある時に正でなければならない。最初
は、信号は用いられない。
【００６０】曲率の計算 この「曲率」は、コーナーの「局部」半径１０３（図１
０）の逆数であると定義される。即ち、 曲率＝１／（局部半径） 従って、道路がまっすぐである時、半径１０３は無限で
あり、曲率はゼロとなり、半径１０３が１００ｍである
時は、曲率は０．０１ｍ-1即ち、１０ｋｍ-1となる。局
部半径１０３は、ＩＤＳラック情報から推定される。曲
率信号が妥当でなければ、曲率はゼロに設定されるべき
である。この信号がＩＤＳラックにより与えられる。
【００６１】向きの計算 向きは、図１０に示されるように、車両の長手方向軸心
１０５と車線方向１０６の接線との間の角度１０４とし
て定義される。この向きは、車両が車線の中心１０７と
平行に走行しつつある時はゼロでなければならない。車
両が車線方向に対する接線の右側へ向きつつある時は、
この向きは正でなければならない。この信号は、ＩＤＳ
ラックにより与えられる。
【００６２】車線幅の計算 車線幅１０８は、ＩＤＳラックにより測定された２つの
車線の境界１０９間の距離である（図１０参照）。車線
幅は、常にゼロより大きいかゼロに等しくなければなら
ない。この信号は、ＩＤＳラックにより与えられる。
【００６３】操舵角度の計算 操舵角度は、ＥＰＡＳコラム位置の測定値とコラム位置
ポテンショメータからの測定値との組合わせを用いて計
算されねばならない。
【００６４】ＥＰＡＳコラム位置の測定は、下記を与え
る標準的な方法で計算されねばならない。即ち、 ＥＰＡＳ操舵角度推定値＝ｆ（ＥＰＡＳコラム位置，Ｅ
ＰＡＳ操舵角度中心，時間） 絶対的コラム位置の値を得るために、コラム位置ポテン
ショメータが用いられねばならない。この値に対して、
ステアリング・ホイールを右方または左方へ何回回した
かを示すオフセットが加算されねばならない。コラム位
置のポット読みは、ＥＰＡＳのコラム位置測定値と同じ
単位を持つようにスケールされねばならない。
【００６５】ポット操舵角度推定値＝コラム位置のポッ
ト読み値＋コラム位置のポット旋回の大きさ×旋回数−
コラム位置のポット・ゼロ・オフセット この旋回数は、コラムが時計方向に回転しつつある時、
コラム位置ポテンショメータのワイパーがそのトラック
の終りに達する毎に増分されねばならない。この旋回数
は、コラムが反時計方向に回りつつある時、このコラム
位置ポテンショメータのワイパーがそのトラックの終り
に達する毎に減分されねばならない。
【００６６】パワーアップ時に、「操舵角度が妥当」な
るフラッグが偽に設定されねばならない。ステアリング
・ホイールの旋回数の推定は、下記の条件が共に有効で
ある時、ゼロに設定されねばならない。
【００６７】・ コラムのトルクの大きさは、コラム・
トルクのラック中心の閾値よりは小さい ・ 車両速度は、車両速度のラック中心閾値より大きい ・ 向きの大きさは、向きのラック中心閾値より小さい
（および、「車線マークが妥当である」）
【００６８】次に下記の手順を用いて、「操舵角度妥
当」フラッグを真に設定することができ、操舵角度を設
定することができる。
【００６９】”ポット操舵角度＝コラム位置のポット読
み値−コラム位置のポット・ゼロのオフセット”を使用 次に、”ＥＰＡＳ操舵角度中心＝ＥＰＡＳコラム位置−
ポット操舵角度”を使用 次に、ＥＰＡＳ操舵角度の推定値とコラム位置センサの
推定値との平均から操舵角度が計算される。即ち、 操舵角度＝（１／２）×（ポット操舵角度の推定値＋Ｅ
ＰＡＳ操舵角度の推定値） ２つの推定値間の差の大きさが所与の閾値より大きけれ
ば、「操舵角度妥当」フラッグが偽に設定されねばなら
ない。
【００７０】
【表１】
【００７１】操舵トルク差の計算 操舵トルク差は、ＥＰＡＳコラム・センサにより測定さ
れた案内トルクと運転者のトルク間の差である。
【００７２】 操舵トルク差＝案内トルク−ＥＰＡＳコラム・トルク この差は、診断のために、また車線支持コントローラの
動作ロジックに対して用いられる。
【００７３】状態間の転移 正常な動作下で状態間で転移する時はトルクの変化がで
きるだけ平滑であることが重要である。故障状態が生じ
ると、車線支持制御装置はオフにされねばならず、ＥＰ
ＡＳシステムは故障レベル３における如く遮断されねば
ならず、このレベル３は、ＥＰＡＳシステムが再び付勢
できる前にこのＥＰＡＳシステムの働きを必要とする。
【００７４】案内トルク要求は、以下に規定される時間
における０と最大の案内トルクの大きさとの間にランプ
を呈するリミッタを介して送られる。
【００７５】
【表２】
【００７６】上表における文字Ｂ乃至Ｈは、図１１に示
される如き状態の遷移を示す。各状態の遷移に対する条
件については以下に述べる。
【００７７】中間の条件 状態間の遷移の記述を簡単にするため、幾つかの中間的
信号が規定されるものとする。
【００７８】「係合用意完了」条件は、以下の条件の全
てが妥当である時に真となるものとする。
【００７９】 ・ 運転者のトルクの大きさは、係合閾値より小さい ・ 曲率の大きさは所与の閾値より小さい、即ち、道路
は「直線」である ・ 車両が向いている向き角度の大きさは、所与の閾値
より小さい、即ち、車両は「真っすぐ」である ・ 操舵角度の大きさは係合閾値より小さい ・ ステアリングコラム速度の大きさは係合閾値より小
さい ・ 車線幅は係合閾値より大きい ・ 側方位置誤差の大きさは係合閾値より小さい
【表３】
【００８０】「車線支持を強制的にオフ」の条件は、下
記の条件のいずれかが妥当する時に真であるものとす
る。
【００８１】・ 運転者トルクの大きさが運転者トルク
係合解除閾値を越える ・ コーナーの曲率が係合解除閾値より大きい ・ 向き角度が係合解除閾値より大きい ・ 操舵角度の大きさが係合解除閾値より大きい ・ コラム速度の大きさが閾値を越える ・ 車線幅が係合解除閾値より小さい ・ 操舵トルク差の大きさがトルク差の係合解除閾値を
越える
【表４】
【００８２】「車線支持データが妥当」の条件は、下記
の条件の全てが妥当する時に真であるものとする。
【００８３】・ 車線マーク情報が妥当である ・ 操舵角度が妥当である ・ 車両速度が妥当である ・ ＣＡＮインターフェースがアクティブ状態である、
即ち、「ＣＡＮメッセージ障害」が存在しない
【００８４】ＥＰＡＳオン状態へのエントリ（遷移Ａ） システムがＥＰＡＳオン状態２００に入り得る前に、以
下の条件が全て妥当しなければならない。
【００８５】・ ＥＰＡＳシステムが、その正しい動作
をチェックするためのこのシステムの内部診断の全てを
パスしなければならず、また「正常動作」状態になけれ
ばならない ・ 車両は静止していなければならない
【００８６】ＥＰＡＳオン状態から案内状態への遷移
（遷移Ｂ） システムが案内状態２０１に入り得る前に、以下の条件
の全てが妥当しなければならない。
【００８７】・ 「車線支持オン」信号が真である ・ 全ての旋回信号がオフである ・ 「係合用意完了」条件が真でなければならない ・ 「車線支持データが妥当」の条件が真でなければな
らない
【００８８】案内状態からＥＰＡＳオン状態への遷移
（遷移Ｃ） 以下の条件のいずれかが生じるならば、システムはＥＰ
ＡＳオン状態２００へ復帰しなければならない。
【００８９】・ 車線マークと交差する ・ 「車線支持オン」信号が偽になる ・ 「車線支持データが妥当」条件が偽になる ・ 「車線支持を強制的にオフ」の条件が真になる
【００９０】中断状態への遷移および中断状態からの遷
移（遷移Ｄ、ＥおよびＦ） 車線支持は、以下に示す条件下で一時的に中断すること
ができる。
【００９１】下記の状態ならば、案内状態２０１にある
時、中断された状態２０２へ切換わる。
【００９２】・ 「真の信号がオン」信号が設定される 中断された状態２０２にある時、下記の条件の全てが妥
当するならば、車線支持を再開する（即ち、案内状態へ
切換わる）。
【００９３】・ 旋回信号がオフにされる ・ 「係合用意完了」条件が真でなければならない 中断状態２０２にある時、以下の条件の全てが適用する
ならば、ＥＰＡＳオン状態２００へ抜ける。
【００９４】 ・ 中断状態における時間が最大値を越える ・ 「車線支持オン」信号が偽になる ・ 「車線支持データが妥当」条件が偽になる ・ 「車線支持を強制的にオフ」の条件が真になる
【表５】
【００９５】ＥＰＡＳ係合解除状態への遷移およびＥＰ
ＡＳ係合解除状態からの遷移（遷移Ｇ、Ｈ） 下記の条件のいずれかが生じるならば、システムはＥＰ
ＡＳ係合解除状態２０３へ移らねばならない。
【００９６】・ ＥＰＡＳ係合解除フラッグがモニター
・プログラムにより真に設定される 下記の条件の全てが適用するならば、車線支持コントロ
ーラは、ＥＰＡＳ係合解除状態からＥＰＡＳオン状態へ
切換わらねばならない。即ち、 ・ ＥＰＡＳ係合解除フラッグがモニター・プログラム
により偽に設定される
【００９７】正常動作からの抜出し ＥＰＡＳの機能の仕様に規定される正常動作２０４から
の標準的な抜出しが維持されねばならない（例えば、点
火がオフにされる時）。
【００９８】車線支持診断のいずれかが故障を知らせる
時、システムはＥＰＡＳ故障レベル３まで遮断されねば
ならない、即ち、ＥＰＡＳはシステムが働くまでは使用
不可にされる。運転者は、このような遮断が以下に論じ
るように生じる時に警告されねばならない。
【００９９】案内トルクが取除かれる方法は、円滑な除
去が提供されるにも拘わらず、迅速であることが好まし
い。
【０１００】
【表６】
【０１０１】制御アルゴリズム 制御方策は、ＩＤＳラックから車線位置の情報を取って
これを車両速度と組合わせ、所望のステアリングホイー
ル位置の推定値を生成する。所望のステアリングホイー
ル位置と実際のステアリングホイール位置との間の誤差
は、比例利得およびリミッタを通るように送られて案内
トルク要求を生成する。
【０１０２】コントローラのブロック図が図１２に示さ
れる。コントローラは、多数のループから形成される。
最も内側のループは操舵角度制御ループ３００である。
このループは、制限された操舵角度要求３０１を取り、
測定された操舵角度３０２を用いて操舵角度誤差３０８
を計算する。次に当該誤差は、操舵角度利得３０３を通
って送られて案内トルク要求３０９を生じる。ＥＰＡＳ
制御トルク３０６を増加するように送られる前に、案内
トルク要求３０９は制限され（３０４）、旋回率（ｓｌ
ｅｗ ｒａｔｅ）制限を受ける（３０５）。案内トルク
要求３０９および操舵角度要求３０１に対する制限は、
車両速度と共に変化させられる。案内状態に入る時は常
に、旋回率制限出力はゼロに設定されねばならない。
【０１０３】 操舵角度誤差＝制限（操舵角度要求）−操舵角度 案内トルク要求＝旋回率制限（制限（操舵角度利得×操
舵角度誤差）） 第２のループ３１０は、向き角度を制御する。向き要求
３１１が制限される（３１２）。向き誤差３１３は、制
限された向き要求３１２と測定された向き３１４との差
から計算される。この差は、２つの利得を通される。第
１の利得は車両因子３１５である。第２の利得は向き利
得３１６である。向き利得３１６は、上記誤差を操舵角
度要求３１７へ変換する。車両因子は、車両に依存する
３つのパラメータ、即ち、ラック比と、ホイールベース
長さと、アンダーステア因子とから較正される１つの定
数である。
【０１０４】向き誤差＝制限（向き要求）−向き 操舵角度要求＝向き誤差×向き利得×車両因子 車両因子＝ラック比×ホイールベース／アンダーステア
因子 外側ループ３２０が、側方位置を制御する。側方位置誤
差３２１は、車両速度の逆数により最初に乗じられて
「正規化された」位置訂正向き３２２を生じる。この位
置訂正向きは、制限されたカーブ平衡フィードフォワー
ド３２３に加算され、向き要求３１１を生じる。
【０１０５】 位置訂正向き＝側方位置誤差×車両速度の逆数 向き要求＝位置訂正向き＋カーブ平衡フィードフォワー
ド 車両速度の逆数の計算は、４０ｋｐｈ以上の速度でのみ
生じるべきである。この速度より低い速度では、車両速
度の逆数はアルゴリズムがゼロにより除算することを防
止するため１／４０ｋｐｈ-1に設定されねばならない。
【０１０６】車両速度の逆数＝１／制限（車両速度） 先に述べたカーブ平衡フィードフォワード３２３は、曲
率測定値３２４と車両速度３２５との積から計算され
る。この積は、カーブ平衡利得３２６を通され、次いで
制限され（３２７）、カーブ平衡フィードフォワードを
与える。（註）：カーブ平衡向き制限３２３は、曲率の
測定値３２４が得られなければ、ゼロに設定されるよう
になる。
【０１０７】カーブ平衡向き＝制限（曲率×車両速度×
曲率訂正利得） 案内トルク要求および操舵角度要求に対する制限は、車
両速度に関する範囲により決定される。
【０１０８】自動車線変更 自動車線変更機能は、車線を変更する旋回信号を検出し
て盲点モニター（ＴＢＤ）を用いて、移動する車両にと
って車線が明らかであるかどうか立証する。車線が明ら
かであるならば、車両を円滑に操舵するため車線マーク
センサからの情報を用いて、案内トルクが車両を隣接す
る車線へ移動するように加えられる。
【０１０９】システムについて色々な安全の配慮ができ
る限り多く与えられるならば、最初および継続する診断
的チェックを免れない。問題即ち異常が検出された場合
は、警報が与えられ、あるいはシステムは一時的に遮断
され得る。
【０１１０】運転者への警報 システムにより認識されあるいは始められた事象を運転
者に警報制御部３３０により警報する２つの手段があ
る。その第１は、「レバー（＝ステアリングホイール）
を握る」ことにより、また第２は運転者に対して可聴警
報３３２を発することである。
【０１１１】触覚的なフィードバック信号 運転者は、ステアリングホイールの考慮された振動によ
り警報を受ける。この機能は、触覚フィードバックと呼
ばれる。
【０１１２】触覚フィードバックは、案内トルク要求に
加えられる対称的な三角波からなっている。この振動の
振幅と周波数は固定される。
【０１１３】
【表７】
【０１１４】可聴警報信号 メッセージがＭＭＩコントローラへ送られて運転者警報
を要求する。（註）これは変化可能であり、多くの異な
る可聴警報を与えるためＩＤＳラックを用い得る。
【０１１５】警報 警報については、以降の章において記述する。下表は、
警報が出される動作モードと共に警報の全リストを示
す。これら警報は、条件が真である限り所与の早さで繰
返されねばならない。車線マークの警報の場合は、車線
マークが有効でなければならない。警報は警報制御部に
対する多くの入力の結果として生じ、これらの警報は速
度３３３、車線幅３３４、側方位置の誤差３３５、車線
のモールディング閾部３３６および車幅３３７である。
【０１１６】
【表８】
【０１１７】車線マークに近い この警報は下記の条件により与えられる。
【０１１８】（１／２）×（車線幅−車幅）−側方位置
の誤差の大きさ＜車線マーク接近閾値 この警報は、車線の幅が小さい時、即ち、 車線幅−車幅＜狭い車線閾値 狭い車線閾値前に車線幅における制御ロジック条件が破
られるならば、狭い車線条件が呼出されることがない。
【０１１９】
【表９】
【０１２０】車線マークに非常に近い この条件は、 （１／２）×（車線幅−車幅）−側方位置誤差の大きさ
＜車線マーク交差閾値 である時に妥当する。
【０１２１】この警報は、車線幅が先のように小さい時
は使用不可にされねばならない。
【０１２２】
【表１０】
【０１２３】実線の車線マークを交差 これは、「車線マークに近い」条件と類似し、下記の条
件によって与えられる。
【０１２４】（１／２）×（車線幅−車幅）−側方位置
誤差の大きさ＜車線マーク交差閾値 この警報は、車線幅が先のように小さい時に使用不可に
されねばならない。この警報は、車両速度が所与の値よ
り大きい時にのみ生じねばならない。
【０１２５】
【表１１】
【０１２６】車線支持の係合解除 車線支持制御が何らかの理由により係合解除されると、
警報が発せられねばならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車線支持システムの一実施例を示
す構成図である。
【図２】図１の車線支持システムの使用時の効果を示す
概略図である。
【図３】車線支持システムの構成要素間の相互関係を示
すブロック図である。
【図４】図１の車線支持システムにおいて使用される典
型的な自律的なインテリジェント走行制御装置（ＡＩＣ
Ｃ）を示す図である。
【図５】図１の車線支持システムの動作上の特徴を示す
フローチャートである。
【図６】車線支持システムにより誘起される仮想的な道
路の反りを示す図である。
【図７】手動の車線変更の影響を示す図である。
【図８】自動的な車線変更の影響を示す図である。
【図９】生イメージおよび処理されたデータを示す図で
ある。
【図１０】車線案内の計算時に使用される変数を示す図
である。
【図１１】システムに対する種々の状態および相互関係
を示す図である。
【図１２】車線案内制御方策のブロック図である。
【符号の説明】
１ 操舵システム ２ 操舵ラック ３ ステアリングホイール ４ 電動モータ ５ 電子制御ユニット ６ トルクセンサ ７ ステアリングコラム ８ ギアボックス ９ クラッチ １０ ビデオ・カメラ １１ 信号プロセッサ １２ 運転者インターフェース １３ ＬＣＤディスプレイ １４ 作動スイッチ １６ 道路速度センサ ２３ 検出手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｆ 7531−3Ｈ // Ｂ６２Ｄ 101:00 113:00 137:00 (72)発明者 ラッセル・ウィルソン・ジョーンズ イギリス国ウォーリックシャー ストラッ トフォード・アポン・エイボン，モントゴ メリー・クローズ ６ (72)発明者 ラグラン・ホラティオ・アンドリュー・ハ ロルド・トライブ イギリス国ウエスト・ミッドランズ ビー 93・９エイチワイ，ソリハル，ノール，ロ ングドン・ロード 129 (72)発明者 マイケル・アップルヤード イギリス国ランカシャー ピーアール７・ １エックスジェイ，チョーリー，ジュード ランド 31

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 道路の車線マーク間の意図された中心線
    を追跡する方法において、前記の意図された中心線位置
    を追跡する際に運転者を補助するように操舵偏倚が車両
    の操舵システムに印加されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 車両の軌跡が前記の意図された中心線の
    近くにある時、操舵システムに印加される操舵偏倚のレ
    ベルが比較的小さく、また車両が前記車線マークにより
    規定される境界に接近するに伴い操舵偏倚が増大させら
    れるよう構成されていることを特徴とする請求項１記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 車両が車線の境界に接近するに伴い、操
    舵トルクのリップルが前記操舵システムにより印加され
    ることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 運転者に車線の境界の侵犯の可能性を警
    告するため可聴周波信号が生成されることを特徴とする
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 車両の通常の可聴音システムが、シミュ
    レートされた侵犯信号を生じるため用いられることを特
    徴とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 車線マーク信号が失われる場合、運転者
    に対して警報が発せられ、前記システムが使用不可にさ
    れることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記システムが、車両の方向指示器が付
    勢させられる時に信号バイアスを打消す手段を含むこと
    を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 車線マークに対する車両の位置を維持す
    る装置において、「感光性を有する」かあるいは「赤外
    線」検出タイプである当該車両に取付けられたビデオ・
    カメラまたは相等のセンサの使用により前記車線マーク
    が検出され、関連する信号プロセッサが車線マークに対
    する車両の側方位置を推定し、前記操舵システムに対し
    てトルク入力を与えるため操舵機構に結合された電動モ
    ータが設けられていることを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 運転者により前記操舵システムに対して
    印加する操舵トルクが予め定めたトルク閾値を越えるな
    らば、運転者がその効果をオーバライドし、又は打消す
    ことができることを特徴とする請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記のシステムは、現在あるパワー操
    舵機構を補助する一方、エンジン・ストールまたはポン
    プ駆動部の故障の場合に故障のバックアップをも提供す
    ることを特徴とする請求項８または９に記載の装置。
JP20360394A 1993-08-28 1994-08-29 車両用運転者補助システム Expired - Lifetime JP3677061B2 (ja)

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