JPH11147481A

JPH11147481A - 車線逸脱防止装置

Info

Publication number: JPH11147481A
Application number: JP9317378A
Authority: JP
Inventors: Yoshifusa Nakane; 吉英中根; Yoshiaki Miichi; 善紀見市; Takashi Ota; 貴志太田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JP3246421B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車線逸脱防止装置において、ドライバの意思
による操舵操作を妨げることなく且つ車両が走行車線か
ら逸脱しようとしている度合いや横方向への加速度等に
応じて適切な操舵用制御トルクを付与することにより車
線逸脱の回避をドライバに的確に案内できるようにす
る。【解決手段】横ずれ量算出手段４Ａにより、走行車線
の基準位置からの車両１の走行位置の横ずれ量を算出
し、制御トルク算出手段５により、横ずれ量算出手段４
Ａで算出された横ずれ量に基づいて操舵用制御トルクを
算出する。このとき、制御トルク算出手段５の制御トル
ク補正手段５Ａで、横ずれ量に基づいて算出した制御ト
ルクをさらに横加速度検出手段３１で検出された横加速
度に基づいて補正して、横ずれ量及び横加速度に基づく
と共にドライバが容易に打ち勝てる程度の大きさの操舵
用制御トルクを設定する。制御手段６は、このように制
御トルク算出手段５で設定された制御トルクが横ずれ量
を減らす方向に発生するように車両の操舵アクチュエー
タ２１を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車が走行車線
から逸脱しそうになるとこれを防止する方向にドライバ
の加える操舵トルクとは別にドライバが容易に打ち勝て
る程度の操舵用制御トルクを加えて車両の車線逸脱の防
止を案内する、車線逸脱防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、走行中の道路に対する車両の位置
や姿勢の把握を行ない、これに基づいて自動車の自動走
行制御を行なったり、ドライバの運転を案内したりする
技術（運転案内装置）が開発されている。自動走行制御
の場合、ドライバに何ら頼ることなく自動車を運転する
ことが必要であり、道路をはじめとした基本的施設（イ
ンフラ）を整備するなど、その実用化には様々な条件整
備が前提となる。

【０００３】一方、運転案内装置の場合、自動車を運転
するのはあくまでもドライバであり、運転案内装置はド
ライバの運転操作のミスをドライバに知らせたりミスを
解消する方向へ運転を補助したりするものである。した
がって、運転案内装置は、現在の道路環境においても実
現可能な技術が多く、より実用性の高い運転案内装置の
開発が望まれている。

【０００４】こうした運転案内装置の一つに車線逸脱防
止装置がある。この車線逸脱防止装置としては、自動車
が不注意で走行車線から逸脱しそうになると運転車に警
告を発する技術（特開昭６３−２１４９００号公報）が
ある。しかし、単に警告を発するだけでは居眠りをして
いるドライバには有効でない場合があるため、さらに積
極的に、自動車が走行車線内の一定位置（例えば中央位
置）を走行するように操舵制御を行なう技術（特開平７
−１０４８５０号公報）も提案されている。

【０００５】さらに、このように自動車が走行車線内の
一定位置を維持するように制御する場合、ドライバの不
用意な操舵など一時的な操舵異常により自動車が走行車
線内からはみ出そうとした際にこの制御がはたらくと他
車両との緩衝を招くことがある。このため、こうした場
合には自動車を走行車線内の一定位置まで戻すのではな
く、走行車線内であっても車両がはみ出そうとした側に
偏った位置を保持するように操舵制御を行なう技術（特
開平５−２９７９３９号公報）も提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な運転案内装置の一つである車線逸脱防止装置の場合、
自動車が走行車線から逸脱しないようにするためにドラ
イバの加える操舵トルクとは別に操舵用アクチュエータ
を通じて操舵用制御トルクを加えることが必要になる
が、この場合に加える操舵用制御トルクは、小さ過ぎて
は効果を期待することができず、逆に、大きすぎてはド
ライバ自身による操舵操作の妨げとなってしまう。

【０００７】つまり、このような運転案内としての車線
逸脱防止のための操舵用制御トルクは、ドライバの操舵
操作を案内したりドライバの操舵上のミスを解消する方
向へ操舵を補助したりするものであり、操舵する主体は
あくまでもドライバである。従って、この場合の操舵用
制御トルクの付与は、自動車が走行車線を逸脱しそうに
なっていることをドライバに知らせることが主目的であ
り、実際に車両を車線内に保持するための操舵トルクは
ドライバ自身により加えられるようにしたい。

【０００８】特に、自動車がドライバの意に反して走行
車線から逸脱しそうになっているか否かの判断を的確に
行なうのは困難である。例えば単純に自動車が走行車線
内の所定の範囲から外れそうになったら自動車が意に反
して走行車線から逸脱しそうな状態であると判断するこ
とができるが、これでは、車線変更などドライバの意思
で走行車線から脱しようとするときにも意に反した走行
車線逸脱と判定してしまうことになる。

【０００９】このような判定に基づいて操舵用アクチュ
エータにより制御トルクを発生させると、ドライバの意
思で走行車線から脱しようと操舵操作するときに、この
ドライバの操舵操作に対抗する方向に操舵用制御トルク
が発生することになり、操舵用制御トルクが大き過ぎる
とドライバの意思による車線変更等の操舵操作に支障を
来すことになり、この点からも、操舵用制御トルクが過
剰にならないようにしたい。

【００１０】また、このような操舵用制御トルクを付与
した場合、ドライバは一般に操舵用制御トルクの大きさ
に応じた反応を示すものと考えられる。つまり、操舵用
制御トルクを大きくすれば、ドライバは比較的速やかに
車線逸脱回避のための操舵操作を行なうものと考えられ
る。このため、操舵用制御トルクの大きさは、単に過剰
にならないようにするだけでなく、車両が走行車線から
逸脱しようとしている度合い（例えば走行車線の基準位
置からの車両の横ずれ量）に応じたものにすることが、
車線からの逸脱を速やか且つ円滑に回避する上で好まし
い。

【００１１】さらに、車両は路面状態や走行状態に応じ
て横方向への力を受けることがあり、このような横力は
車両の操舵にも影響する。例えば一般にカーブ路では、
走行速度や回転半径に応じて車両には横方向への加速度
（いわゆる遠心力）が作用するため、この点を考慮して
操舵用制御トルクの大きさや方向を設定するようにした
い。

【００１２】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、ドライバの意思による操舵操作を妨げることなく
且つ車両が走行車線から逸脱しようとしている度合いや
横方向への加速度等に応じて適切な操舵用制御トルクを
付与することにより車線逸脱の回避をドライバに的確に
案内できるようにした、車線逸脱防止装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の車線逸脱防止装置では、横ずれ量算出手段
が、走行車線の基準位置からの車両の走行位置の横ずれ
量を算出し、制御トルク算出手段が、横ずれ量算出手段
で算出された横ずれ量に基づいて操舵用制御トルクを算
出する。このとき、制御トルク算出手段の制御トルク補
正手段では、横ずれ量に基づいて算出した制御トルクを
さらに横加速度検出手段で検出された横加速度に基づい
て補正して、横ずれ量及び横加速度に基づくと共にドラ
イバが容易に打ち勝てる程度の大きさの操舵用制御トル
クを設定する。

【００１４】制御手段は、このように制御トルク算出手
段で設定された制御トルクが横ずれ量を減らす方向に発
生するように車両の操舵アクチュエータを制御する。こ
れにより、自車両が走行車線から逸脱しそうになるとこ
れを防止する方向にドライバの加える操舵トルクとは別
にドライバが容易に打ち勝てる程度で且つ車両の横ずれ
量や車両に作用する横加速度に応じた操舵用制御トルク
が操舵アクチュエータにより付与されて車両の車線逸脱
の防止が案内される。

【００１５】また、請求項２記載の本発明の車線逸脱防
止装置では、制御トルク補正手段にそなえられた補正量
算出手段が横加速度検出手段で検出された横加速度に基
づいて制御トルクの補正量を算出し、補正量加算手段が
横ずれ量算出手段で算出された横ずれ量に基づいて算出
された制御トルクにこの補正量を加算する。これによ
り、路面の状況により車両の横ずれ量が検出できない場
合でも、車両に加わる横加速度に応じて設定される補正
量が、ドライバの操舵力とは別に操舵アクチュエータに
より付与されてロバスト性が確保される。

【００１６】さらに、請求項３記載の本発明の車線逸脱
防止装置では、横ずれ量算出手段が、まず車両の現在の
横ずれ量を算出し、この現在の横ずれ量に、車両の現在
の進行方向と道路のカーブ状況とから得られる車両の所
定時間後の横ずれ変化量を加算して、車両の所定時間後
の横ずれ量を予測する。そして、この予測横ずれ量を該
制御トルク算出該手段に出力する。

【００１７】これにより、車両が逸脱しようとしている
度合いが前もって把握され、適切な大きさの操舵用制御
トルクが付与されて状況に応じた的確な車線逸脱防止の
案内が行なわれる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図１１は本発明の一
実施形態としての車線逸脱防止装置を示すものである。
本車線逸脱防止装置（レーンガイダンスシステムとも言
う）は、自動車において自車両が走行車線から逸脱しそ
うになるとこれを防止するためのものであり、走行車線
に対する自車両の位置を認識して、車線逸脱のおそれが
生じると、図１に示すように、車両にそなえられた操舵
アクチュエータ２１によりドライバの加える操舵トルク
とは別の操舵トルク（この操舵トルクは、ドライバの加
える操舵トルクと区別するために操舵用制御トルクと呼
ぶ）を与えて、操舵中のドライバにステアリングホイー
ル（以下、ハンドルともいう）２０を通じて車線逸脱を
警告するものである。

【００１９】もちろん、この操舵用制御トルク自体も、
車両の挙動を修正する作用があるが、この操舵用制御ト
ルクは、あくまでも操舵系を通じてドライバに警告する
ことが主目的であり、車線を逸脱しそうな車両の位置を
修正するのは、この操舵用制御トルクが加えられたこと
で車線を逸脱しそうなことを認識したドライバの操舵操
作によって行なうべきものとしている。

【００２０】したがって、本車線逸脱防止装置は、図１
に示すように、走行車線に対する自車両の位置を認識す
るために、車両１の前方の道路状態を撮像する撮像手段
としてのカメラ２と、カメラ２からの画像情報から画像
情報を適宜処理して前方道路上の左右の白線位置を認識
する画像情報処理手段３と、この画像情報処理手段３に
よる白線位置画像情報から車両の走行レーン（走行車
線）の基準位置に対する所定時間後における横ずれ量Δ
Ｙを予測して算出する横ずれ量算出手段４Ａとをそなえ
ている。

【００２１】なお、この横ずれ量ΔＹは、車両１が車線
を逸脱しそうな度合いに関する判定パラメータに相当す
る。また、横ずれ量算出手段４Ａは、自車両に対する走
行車線（走行レーン）の相対位置を推定する走行レーン
推定手段４内の機能要素としてそなえられている。さら
に、本車線逸脱防止装置は、この横ずれ量算出手段４Ａ
により算出された横ずれ量（横偏差）ΔＹ、即ち、車線
を逸脱しそうな度合いに基づいて、操舵用制御トルクＴ
ｃを算出する制御トルク算出手段５と、ドライバの加え
る操舵トルクとは別に操舵用制御トルクを操舵系に付与
しうる操舵アクチュエータ２１と、この制御トルク算出
手段５で算出された操舵用制御トルクＴｃが横ずれ量Δ
Ｙを減らす方向に発生するように操舵アクチュエータ２
１を制御する制御手段（コントローラ）６とをそなえて
いる。

【００２２】また、本車線逸脱防止装置の作動を選択す
るスイッチ（ＳＷ）２３がそなえられている。したがっ
て、本装置を作動させたければスイッチ２３をオンに、
本装置を作動させたくなければスイッチ２３をオフに、
ドライバの好みに応じて選択できるようになっている。
さらに、例えばインパネ（インストルメントパネル）内
には、スイッチ２３がオンの場合、又は、車線逸脱防止
のための制御トルクが加えられている場合に、これを表
示する作動表示部２４が設けられている。

【００２３】なお、画像情報処理手段３，走行レーン推
定手段４（横ずれ量算出手段４Ａ），制御トルク算出手
段５，コントローラ６は、ＣＰＵ，入出力インタフェー
ス，ＲＯＭ，ＲＡＭ等をそなえてなる電子制御ユニット
として構成される。まず、走行車線に対する自車両の位
置認識、即ち、自車両の横ずれ量ΔＹの算出について説
明する。

【００２４】画像情報処理手段３では、まず、図２に示
すように、カメラ２からの原画像４１を取り込み、この
原画像４１から道路白線を抽出して、抽出した道路白線
の画像を、鉛直上方から見たような平面視画像４２に変
換する。次に、白線１２Ｌ，１２Ｒの認識について図３
を参照しながら説明する。なお、ここでは、走行レーン
左端の路側線としての白線１２Ｌの認識について説明す
るが、走行レーン右端の白線１２Ｒを基準とする場合に
ついても同様であるため、左端の白線１２Ｌについては
単に白線１２と称することにする。

【００２５】次に、画像情報認識手段３では、図３
（ａ）に示すように、車両１にそなえられたカメラ２に
より平地において車両前方の範囲（例えば５ｍ〜３０
ｍ）の白黒画像情報を取り込み、この画像情報から画面
上で縦方向の画像を一部省略する。そして、この画面上
で等間隔になるような複数の水平線１１を設定する。こ
の白黒画像情報の取り込みは、微小な制御周期毎に更新
されるようになっており、図３（ｂ）に示すように、そ
れぞれの水平線１１上において前回の画面での白線位置
の左右の所要の範囲（ここでは、左右５０画素〔ｄｏ
ｔ〕）を白線探査エリア（処理対象領域）１０として設
定する。また、初回の画面は、直線路における白線位置
を前回の画面データとして利用する。

【００２６】そして、図３（ｃ）に示すように、各水平
線の明度をそれぞれ左から横方向に微分する。また、図
中の符号１４はガードレールである。ところで、通常の
路面は輝度が低く、輝度変化も小さい。これに対して、
白線１２は通常の路面に比較して輝度が非常に高いの
で、このように道路の明度を微分すると、通常の路面か
ら白線１２への境界点で輝度変化がプラス、白線１２か
ら通常の路面への境界点で輝度変化がマイナスとなるよ
うな微分データが得られる。このような微分データの一
例を図３（ｄ）に示す。

【００２７】そして、各水平線１１のデータそれぞれに
ついて、微分値のピークが左からプラス，マイナスの順
に並んで現れ、且つそれぞれのピークの間隔が白線１２
として妥当と思われる程度（プラスのピークからマイナ
スのピークまでの間隔が例えば３０ｄｏｔ以内）に納ま
っている組み合わせを白線候補として抽出し、通常は、
図３（ｅ）に示すように、その中点Ｍを白線候補点１５
として保存する。

【００２８】そして、これらの白線候補点１５のうち、
画面中心に最も近いもののみを最終候補点として残す。
これは、例えば車両１が左側通行の場合、探索エリア１
０の中の右側が通常輝度変化の少ない道路面であり、こ
の通常の道路面に最も近い白線候補点１５が白線１２と
判断できる。したがって白線１２よりもさらに左側に、
ノイズの原因となる物体（例えばガードレール１４等）
が存在する場合であっても、カメラ２により撮像された
画像情報から白線１２を確実に認識することができる。

【００２９】そして、図３（ｆ）に示すように、最後に
各水平線データにおける白線候補点１５の上下方向の連
続性を画面の下方から順次検証していく。まず、事前に
前画面での白線１２の上下端間の傾きを計算しておく。
そして、最下点１５Ａを白線１２とすると、一本だけ上
の水平線１１上の候補点１５Ｂが、前回の白線１２の傾
き分±５０ｄｏｔの範囲内に入っているかを検証する。

【００３０】候補点１５Ｂがこの範囲内に入っていれば
これを白線とし、入っていないときは候補点１５Ｂは却
下されて、上述の傾きから補間計算した座標が白線位置
としてみなされる。そして、この検出を各水平線につい
て同様の作業を行なうことにより、連続した白線１２を
認識することができるのである。このような白線認識の
作業は、所要の周期で継続して行なわれ、その都度白線
１２の認識が更新されるようになっている。

【００３１】走行レーン右端の路側線としての白線１２
Ｒの認識についも、これと同様に行なわれる。推定手段
４では、このように各認識周期で認識された原画像４１
上の白線１２Ｒ，１２Ｌを平面視画像４２に変換して、
走行レーン左端の白線１２Ｌから推定しうる道路中心線
ＬＣ_Lと走行レーン右端の白線１２Ｒから推定しうる道
路中心線ＬＣ_Rとに基づいて、道路中心線ＬＣの推定を
行なうようになっている。そして、この道路中心線ＬＣ
に基づいて、横ずれ量算出手段４Ａにより現時点におけ
る横ずれ量ΔＹ₀と偏角βとを算出する。

【００３２】なお、偏角βとは、図４に示すように、屈
曲した道路中心線ＬＣの接線と車両中心線方向とがなす
角であり、カメラ画像で得られる画像情報のうち車両に
最も近い検出レベルである第１検出点（図中には近地点
と示す）における基準線位置情報と、この近地点よりも
さらに車両１から所定距離Ｌだけ離れた第２検出点（図
中には遠地点と示す）における基準線位置情報とから算
出することができる。

【００３３】つまり、偏角βは、これらの第１検出点と
第２検出点とを結んだ直線と、車両１の中心線とがなす
角として算出するようになっている。このようにして算
出される偏角は、第１検出点と第２検出点との中間地点
（図中×印）における偏角であり、少なくとも車両１か
ら一定以上前方の地点の偏角である。そして、この例で
は、車両に最も近い地点である第１検出点における自車
両中心線（点Ｐ１参照）と道路中心線ＬＣ（点ＬＣ１参
照）との横方向距離（道路幅方向，即ちカメラ画像の横
方向の距離）を現時点における横ずれ量（現時点横偏
差）ΔＹ₀として算出する。また、第２検出点は、第１
検出点から所定時間ｔ後に到達すると予測できる地点
（ＬＣ２，Ｐ２）、つまり、第１検出点から現時点での
車速Ｖに所定時間ｔを乗じて得られる距離Ｌだけ離れた
地点としており、これらの第１検出点（ＬＣ１）と第２
検出点（ＬＣ２）とを結んだ直線と、車両１の中心線
（Ｐ１Ｐ２）とがなす角を偏角βとして算出する。

【００３４】横ずれ量算出手段４Ａは、上述のごとく算
出された偏角βに車速センサ３２で検出された車両の車
速Ｖと所定時間ｔとを乗算して所定時間ｔ後における横
ずれ変化量Δｙ（Δｙ＝β×Ｖ×ｔ）を算出し、これに
現時点における横ずれ量（横偏差）ΔＹ₀を加算して予
測横ずれ量（以下、単に横ずれ量という）ΔＹ（＝ΔＹ
₀＋β×Ｖ×ｔ）を算出する。また、道路中心線の画像
情報に基づいて走行レーンの曲率（道路曲率）ρを推定
するようにもなっている。なお、所定時間ｔは運転手の
一般的なハンドル２０の操作速度や、画像情報処理手段
３等による道路状況の認識速度を考慮して適宜の時間に
設定されている。また、車速Ｖに応じて可変にしてもよ
く、第１検出点から第２検出点までの距離Ｌが一定とな
るように所定時間ｔを設定してもよい。

【００３５】制御トルク算出手段５では、このようにし
て算出される走行車線の基準位置（道路幅中央位置）に
対する車両の横ずれ量に基づいて操舵用制御トルクＴｃ
を設定するが、本装置では、この操舵用制御トルクＴｃ
の設定に特徴がある。つまり、この操舵用制御トルクＴ
ｃは、自動操舵に用いる操舵トルクとは異なり、ドライ
バに警告することが主目的であって、車両の位置を修正
するのはドライバの操舵操作によるため、操舵用制御ト
ルクＴｃは、ドライバの操舵操作を妨げない程度の大き
さに、つまり、ドライバが容易に打ち勝てる程度の大き
さに制限されている。

【００３６】したがって、車線を逸脱しそうなときにこ
の逸脱を回避する方向に操舵用制御トルクＴｃを加えた
場合にも、ドライバが車線を逸脱する方向に操舵操作を
行なおうとすれば、十分にこれを行なえるようになって
いる。これにより、車両を走行車線外に退避させるため
の緊急操舵も容易に行なえ、また、レーンチェンジの際
に操舵用制御トルクＴｃが働いたとしても、レーンチェ
ンジの妨げにはならないようになっている。

【００３７】特に、本装置では、単に、車両の横ずれを
防止するためのトルク（横ずれ防止トルク）に基づくだ
けでなく、車両に加わる横加速度に対してハンドルを保
舵し易くするためのトルク（保舵補助トルク）にも基づ
いて、操舵用制御トルクを設定するようになっている。
すなわち、図１０に示すように、補正トルク算出手段５
には、横ずれ防止トルクＴｙを算出してこの横ずれ防止
トルクＴｙに所定のゲインＫｙを乗算する機能（横ずれ
対応操舵用制御トルク算出手段）５Ｂと、この算出手段
５Ｂによる算出値Ｋｙ・Ｔｙに、車両に加わる横加速度
に応じた補正を施す機能（操舵用制御トルク補正手段）
５Ａとをそなえている。

【００３８】操舵用制御トルク補正手段５Ａは、保舵補
助トルクＴｇを算出してこの保舵補助トルクＴｇに所定
のゲインＫｇを乗算する機能（補正量算出手段）５ａ
と、この補正量算出手段５ａによる算出値Ｋｇ・Ｔｇを
横ずれ対応操舵用制御トルクＫｙ・Ｔｙに加算すること
で補正を施して、操舵用制御トルクＴｃ（＝Ｋｙ・Ｔｙ
＋Ｋｇ・Ｔｇ）を得る補正量加算手段５ｂとから構成さ
れる。

【００３９】この横加速度に応じた保舵補助トルクによ
る補正は、車両に横加速度が加わる場合には、これに対
向するような保舵力が必要となり、このような保舵力を
補助することで、車線逸脱防止のための操舵制御をカー
ブ路等でも違和感なく行なえるようにするためである。
一般に、車両がカーブ路を走行しているときには、カー
ブの曲率や車両の走行速度に応じて車両の横方向に作用
する遠心力が旋回を妨げる方向に働くので、この遠心力
による横加速度Ｇの大きさに応じて保舵補助トルクＴｇ
を加算し、操舵用制御トルクの補正を行なっている。

【００４０】ところで、横加速度Ｇは遠心力のみなら
ず、路面のカント等の車両に加わる他の操舵影響要素も
含んでいるため、本装置によるこの横加速度Ｇに基づく
制御トルク補正は、カーブ路における遠心力のみならず
車両に作用する種々の操舵影響要素に対して補正するこ
とになる。ここで、横ずれ防止トルクＴｙについて説明
すると、制御トルク算出手段５では、図５に示すよう
に、横ずれ量ΔＹに比例するように横ずれ防止トルクＴ
ｙを設定する。なお、図５中、横ずれ量ΔＹに関する横
座標は、右方向が右側への横ずれを、左方向が左側への
横ずれを示しており、横ずれ防止トルクＴｙに関する縦
座標は、上方向が車両を車線左側へ導く左操舵を、下方
向が車両を車線右側へ導く右操舵を示している。

【００４１】つまり、図５に示すように、車両が道路中
心線から右側へずれれば、この横ずれ量ΔＹに応じて車
両を車線左側へ導く左操舵の横ずれ防止トルクＴｙを設
定し、車両が道路中心線から左側へずれれば、この横ず
れ量ΔＹに応じて車両を車線右側へ導く右操舵の横ずれ
防止トルクＴｙを設定する。ただし、いずれも、横ずれ
防止トルクＴｙの大きさは一定値Ｔｙｍで制限してい
る。ここでは、横ずれ量ΔＹの大きさがＹ１となったら
横ずれ防止トルクＴｙの大きさを一定値Ｔｙｍに制限し
ている。これは、上述のように、ドライバが容易に打ち
勝てる程度の大きさに制限しているのである。

【００４２】また、補正量算出手段５ａでは、図７に示
すように、横加速度Ｇに比例するように保舵補助トルク
Ｔｇを設定する。なお、図７中、横加速度Ｇに関する横
座標は、右方向が車両の右方向への横加速度の作用を、
左方向が車両の左方向への横加速度の作用を示してお
り、保舵補助トルクＴｇに関する縦座標は、上方向が車
両を車線左側へ導く左操舵を、下方向が車両を車線右側
へ導く右操舵を示している。

【００４３】図７に示すように、車両に右方向への横加
速度が作用すれば、この横加速度Ｇに応じて車両を車線
左側へ導く左操舵の保舵補助トルクＴｇを設定し、車両
に左方向への横加速度が作用すれば、この横加速度Ｇに
応じて車両を車線右側へ導く右操舵の保舵補助トルクＴ
ｇを設定する。ただし、いずれも、保舵補助トルクＴｇ
の大きさは一定値Ｔｇｍで制限している。ここでは、横
加速度Ｇの大きさがＧ１となったら保舵補助トルクＴｇ
の大きさを一定値Ｔｇｍに制限している。これは、上述
のように、ドライバが容易に打ち勝てる程度の大きさに
制限しているのである。

【００４４】補正量算出手段５ａでは、このように算出
された保舵補助トルクＴｇに対して適宜のゲインＫｇを
乗じる。補正量加算手段５ｂでは、横ずれ量ΔＹから算
出した横ずれ対応の操舵用制御トルクＫｙ・Ｔｙに加算
することで、車両の横加速度に応じた補正を行ない、操
舵用制御トルクＴｃ（Ｔｃ＝Ｋｙ×Ｔｙ＋Ｋｇ×Ｔｇ）
を得るようになっている。

【００４５】ところで、操舵アクチュエータ２１は、ス
テアリングシャフトにトルクを加えうるアクチュエータ
であればよく、例えば、図１１に示すように、ステアリ
ングシャフト４０の図示しないトーションバーよりも下
方（パワーステアリング側）に設置した小型電動トルク
モータ４１により構成してもよい。この場合、モータ４
１からステアリングシャフト４０へのトルク伝達は、ウ
ォーム４２ａとウォームホイール４２ｂとからなるウォ
ームギヤ４２を介して行なうが、ウォームホイール４２
ｂとステアリングシャフト４０との間にはトルクリミッ
タ４３を介装する。このトルクリミッタ４３により、万
が一モータ４１が固着した場合でもドライバーは容易に
ハンドル２０の操作を行なうことができる。また、モー
タ４１は最大トルクを必要最小限に設定されており、例
えコントローラ６に故障が生じてもドライバーに過剰な
操舵負担を与えないようになっている。

【００４６】なお、制御トルク算出手段５とコントロー
ラ６との間には、実際に操舵アクチュエータ２１で発揮
される制御トルクが急変することなく滑らかに連続する
ように制御トルク算出情報の出力に対して平滑化処理す
るローパスフィルタ２５が介装されている。本発明の一
実施形態としての車線逸脱防止装置は、上述のように構
成されているので、車線逸脱防止の処理は、例えば図９
に示すように行なわれる。

【００４７】つまり、制御スイッチ２３がオンか否かが
判定され（ステップＳ１０）、制御スイッチ２３がオン
でなければ車線逸脱防止の処理は行なわないが、制御ス
イッチ２３がオンであれば、ステップＳ２０以降の処理
を行なう。即ち、まず、制御トルク算出手段５で横ずれ
量に応じた制御トルクを算出し（ステップＳ２０）、制
御トルク補正手段５Ａでこの制御トルクに横加速度に基
づく補正を施し（ステップＳ３０）、コントローラ６を
通じて、この横加速度に基づく補正を施された制御トル
クに応じた制御量で操舵アクチュエータ２１を作動させ
るとともに、作動表示部２４に表示信号を出力する（ス
テップＳ４０）。

【００４８】このような処理を図１０のブロック図を用
いて説明すれば、走行車線に対して、ドライバ側ではこ
れを視覚により認知しながら適宜判断を行なって、操舵
操作を行なう。一方、本車線逸脱防止装置（レーンガイ
ダンスシステム）では、まずカメラ２を通じた画像認識
により走行車線に対するレーン認識を行なって、車両の
車線の基準位置（ここでは、道路中心線ＬＣ）からの所
定時間後における横ずれ量ΔＹを算出して、この横ずれ
量ΔＹから横ずれ防止トルクＴｙを算出する。さらに、
横加速度センサ３１を通じて検出された横加速度Ｇから
保舵補助トルクＴｇを算出する。そして、この保舵補助
トルクＴｇを横ずれ防止トルクＴｙに加算して操舵用制
御トルクＴｃを算出し、この操舵用制御トルクに基づい
て操舵アクチュエータ２１を作動させる。

【００４９】これにより、ドライバの操舵トルクと操舵
アクチュエータ２１による操舵用制御トルクとが加算さ
れた状態となって、パワーステアリング装置を経て操舵
輪２２側へ伝達され、操舵輪２２を転舵するのである。
このような各処理について更に詳述すれば、制御トルク
を算出するにあたり、まず、所定時間後において車両が
走行車線からどの程度逸脱するかの指標である、横ずれ
量ΔＹを算出する必要がある。本装置では、まず、走行
レーン推定手段４により、自車両に対する走行車線（走
行レーン）の相対位置を推定し、これに基づいて現時点
での横ずれ量ΔＹ₀を算出する。ここでは、カメラ２に
よる画像情報に基づいて、車両に最も近い地点（第１検
出点）における自車両中心線と道路中心線ＬＣとの横方
向距離（道路幅方向，カメラ画像の横方向距離）を横ず
れ量（横偏差）ΔＹ₀として算出する。

【００５０】つまり、本装置では、走行レーン左端の白
線１２Ｌと、走行レーン右端の白線１２Ｒとに関して白
線認識を行ない、この白線認識から、車両の走行してい
る走行レーンが車両に対してどのような位置にあるか
（逆に言えば、車両が走行レーンに対してどのような位
置にあるか）を推定するが、まず、各白線１２Ｌ、１２
Ｒの認識について、左側の白線１２Ｌを例に説明する。

【００５１】まず、図３（ａ）に示すように、カメラ２
により平地において車両前方の範囲（例えば５ｍ〜３０
ｍ）の白黒画像情報を微小な制御周期毎に取り込み、各
周期毎に、この画面上で等間隔になるような複数の水平
線１１を設定する。そして、図３（ｂ）に示すように、
それぞれの水平線１１上において前回の画面での白線位
置の左右の所要の範囲（例えば左右５０画素〔ｄｏ
ｔ〕）を白線探査エリア（処理対象領域）１０として設
定する。なお、初期画面では、直線路における白線位置
を前回の画面データとして利用する。

【００５２】このような画像情報から、図３（ｃ）に示
すように、各水平線の明度をそれぞれ左から横方向に微
分して、このような各水平線の微分データ〔図３（ｄ）
参照〕から、微分値のピークが左からプラス，マイナス
の順に並んで現れ、且つそれぞれのピークの間隔が白線
１２として妥当と思われる程度（プラスのピークからマ
イナスのピークまでの間隔が例えば３０ｄｏｔ以内）に
納まっている組み合わせを白線候補として抽出し、その
中点を白線候補点１５として保存する〔図３（ｅ）参
照〕。

【００５３】そして、これらの白線候補点１５のうち、
画面中心に最も近いもののみを最終候補点として残す。
このように白線候補点１５を画面中心に最も近いものに
限定することにより、白線１２よりもさらに外側に、ノ
イズの原因となる物体（例えばガードレール１４や他の
走行レーンの車両等）が存在する場合であっても、カメ
ラ２による画像情報から白線１２を確実に認識すること
ができる。

【００５４】最後に、図３（ｆ）に示すように、各水平
線データにおける白線候補点１５の上下方向の連続性を
画面の下方から順次検証していく。まず、事前に前画面
での白線１２の上下端間の傾きを計算しておく。そし
て、最下点１５Ａを白線１２とすると、一本上の水平線
１１上の候補点１５Ｂが、前回の白線１２の傾き分±５
０ｄｏｔの範囲内に入っているかを比較して、候補点１
５Ｂがこの範囲内に入っていればこれを白線とし、入っ
ていないときは候補点１５Ｂは却下されて、上述の傾き
から補間計算した座標を白線位置とみなす。

【００５５】このような作業を各水平線について行なう
ことにより、連続した白線１２を認識することができ
る。このような白線認識の作業は、所要の周期で継続し
て行なわれ、その都度白線１２の認識を更新していく。
こうして、周期的に走行レーンの左右の白線１２Ｌ，１
２Ｒの認識を行なうが、これと同様に行なわれる。

【００５６】そして、推定手段４では、各道路中心線Ｌ
Ｃ_L，ＬＣ_Rを平均して道路中心線ＬＣ（＝ＬＣ_L＋Ｌ
Ｃ_R）を算出する。こうして推定された道路中心線ＬＣ
に基づいて、現時点での横ずれ量（横偏差）ΔＹ₀の算
出が行なわれ、さらに、車両から所定距離だけ離れた第
１検出点における基準線位置情報と、この近地点よりも
さらに車両１から距離Ｌだけ離れた第２検出点における
基準線位置情報とから、屈曲した道路中心線ＬＣの接線
と車両中心線方向とがなす偏角βを算出する。

【００５７】ここでは、第２検出点を、第１検出点から
所定時間ｔ後に到達すると予測できる地点、つまり、第
１検出点から現時点での車速Ｖに所定時間ｔを乗じて得
られる距離Ｌにある地点として、これらの第１検出点と
第２検出点とを結んだ直線と、車両１の中心線とがなす
角を偏角βとして算出する。このようにして、現時点で
の横ずれ量ΔＹ₀と偏角βが算出されると、走行レーン
推定手段４は、さらに偏角βに車速センサ３２で検出さ
れた車両の車速Ｖと所定時間ｔとを乗じて横ずれ変化量
Δｙ（Δｙ＝β×Ｖ×ｔ）を算出し、これに現時点にお
ける横ずれ量（横偏差）ΔＹ₀を加算して所定時間ｔ後
における予測横ずれ量ΔＹ（＝ΔＹ₀＋β×Ｖ×ｔ）を
算出する。また、算出された偏角βに基づいて走行レー
ンの曲率（道路曲率）ρの算出が行なわれる。

【００５８】制御トルク算出手段５による横ずれ防止ト
ルクＴｙの算出は、図５に示すようなマップやテーブル
又は演算式を用いて行なう。横ずれ防止トルクＴｙは、
横ずれ量ΔＹに比例し、且つ、その大きさを一定値で制
限される。つまり、図５に示すように、車両が道路中心
線から右側へずれれば、この横ずれ量ΔＹに応じて車両
を車線左側へ導く左操舵の横ずれ防止トルクＴｙを設定
し、車両が道路中心線から左側へずれれば、この横ずれ
量ΔＹに応じて車両を車線右側へ導く右操舵の横ずれ防
止トルクＴｙを設定するが、いずれも、横ずれ防止トル
クＴｙの大きさは一定値Ｔｙｍで制限される。

【００５９】このように横ずれ防止トルクＴｙを制限す
ることで、横ずれ防止トルクＴｙが過大になることはな
く、横ずれ防止トルクＴｙの大きさはドライバが容易に
打ち勝てる程度に保たれることになる。したがって、こ
の横ずれ防止トルクＴｙを付与されることで、ドライバ
は車線逸脱（道路中心線からの外れ）とその修正方向を
ハンドル２０の保舵感等から感じ取り、車両位置の修正
が、ドライバの操舵操作によって速やかに行なわれるよ
うになる。この横ずれ防止トルクＴｙ自体もドライバへ
の警告の意味だけでなく車両位置の修正のためにも有効
となる。また、横ずれ防止トルクＴｙによる警告は、例
えば脇見運転のドライバに対しても有効であり、この場
合、車線からの逸脱を未然に防ぎながら、ドライバへ脇
見運転の防止を促すことにもなる。

【００６０】そして、この横ずれ防止トルクＴｙは、現
時点における横ずれ量ΔＹ₀のみならず、現時点におけ
る横ずれ量ΔＹ₀に車速Ｖと偏角βとから予測される所
定時間ｔ後における横ずれ変化量Δｙを加算して得られ
る予測横ずれ量ΔＹをもとに決定されるため、車両が逸
脱しようとしている度合いを前もって推定して制御遅れ
が生じないように車両の逸脱防止の制御を行なうことが
でき、車線逸脱防止の案内を状況に応じて的確に行なう
ことができる。

【００６１】さらに、制御トルク算出手段５では、制御
トルク補正手段５Ａにより、横加速度Ｇに基づいて図７
に示すようなマップやテーブル又は演算式を用いて保舵
補助トルクＴｇの算出を行ない、この保舵補助トルクＴ
ｇにゲインＫｇを加算した値を横ずれ対応の操舵用制御
トルクＫｙ・Ｔｙに加算して操舵用制御トルクＴｃを設
定するので、例えば、カーブ路を走行しているときに
は、カーブの曲率，車両の走行速度及び路面のカント等
に応じて車両に作用する横加速度Ｇが旋回を妨げる方向
に働くのに対して、この横加速度Ｇの大きさに応じて保
舵補助トルクＴｇにより補正を行なうことになり、これ
により、道路のカーブの影響により操舵用制御トルクＴ
ｃが大きくなったり小さくなったりしてドライバに違和
感を与えるような事態も解消される効果がある。

【００６２】また、路面の状況によりレーン認識が不調
な時でも、横加速度Ｇは横加速度センサ３１を通じて検
出することができるので、保舵補助トルクＴｇは付与す
ることができ、これにより、ある程度はレーンガイダン
ス制御を継続することができる。つまりロバスト性を確
保することができる。また、ローパスフィルタ２５によ
り、操舵用制御トルクＴｃがが平滑化処理されて出力さ
れるので、操舵アクチュエータ２１で発生する操舵用制
御トルクが急変することなく滑らかに連続するようにな
り、車線逸脱防止の制御を安定させることができる利点
もある。

【００６３】なお、制御トルク算出手段５による横ずれ
防止トルクＴｙの算出は、横ずれ量ΔＹに対して図５に
示すような特性に限定されない。つまり、横ずれ防止ト
ルクＴｙは、横ずれ量ΔＹが大きくなればこれを小さく
するように作用するものであればよく、特に、横ずれ量
ΔＹが小さい領域では横ずれ防止トルクＴｙを０とし
て、この領域（不感帯）よりも横ずれ量ΔＹの大きさが
大きくなれば、横ずれ防止トルクＴｙを横ずれ量ΔＹに
応じて設定するようにしてもよい。この場合、横ずれ防
止トルクＴｙを横ずれ量ΔＹに対して線型に増加させて
もよく、また、ステップ状に増加させてもよい。

【００６４】さらに、図６に示すように、不感帯領域よ
りも横ずれ量ΔＹの大きさが大きくなれば、横ずれ量Δ
Ｙが減少する方向に一定の大きさの横ずれ防止トルクＴ
ｙ１を設定するようにしてもよい。また、制御トルク補
正手段５Ａによる保舵補助トルクＴｇの算出も、横加速
度Ｇに対して図７に示すような特性に限定されない。

【００６５】つまり、保舵補助トルクＴｇも、横加速度
Ｇが大きいほどこの影響を解消するような傾向のもので
あればよく、例えば、図８に示すように、横加速度Ｇが
小さい領域では保舵補助トルクＴｇを０として、この領
域（不感帯）よりも横加速度Ｇの大きさが大きくなれ
ば、保舵補助トルクＴｇを横加速度Ｇに応じて設定する
ようにしてもよい。

【００６６】また、本実施形態では、車両中心線方向を
車両の進行方向と見なし、横ずれ量ΔＹを道路中心線Ｌ
Ｃの接線と車両中心線方向とがなす偏角βを基にして算
出しているが、現実の車両では、車両の進行方向はハン
ドル角θにより決まり、直進時以外は車両中心線方向と
は一致していない。このため、ハンドル角θにより横ず
れ量ΔＹには多少の誤差が生じることになる。

【００６７】そこで、現時点におけるハンドル角θを維
持したとき所定時間ｔ後に達する車両の予測位置を算出
して、この予測位置と現時点における車両の位置とを結
んだ直線を車両進行方向として得る。そして、この車両
進行方向と道路中心線ＬＣの接線とがなす角度を補正後
偏角β′として、この補正後偏角β′を基に所定時間ｔ
後における横ずれ量ΔＹ（ΔＹ＝ΔＹ₀＋β′×Ｖ×
ｔ）を算出する。

【００６８】このようにハンドル角θを加味して補正後
偏角β′を算出することにより、横ずれ量ΔＹの予測精
度が向上し、運転状況に応じた、より適切な操舵用制御
トルクＴｃを付与することができる。さらに、本実施形
態では、横加速度センサ３２を通じて横加速度Ｇを検出
しているが、横ずれ量算出手段４Ａにて算出されたカー
ブの曲率ρと、車速センサ３２で検出された車両速度Ｖ
とから横加速度Ｇ（Ｇ＝ρ×Ｖ²）を算出してもよい。
ただし、この場合は、レーン認識のロスト時におけるロ
バスト性の確保のため、横加速度センサ３２を併用する
ことが望ましい。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の車線逸脱防止装置によれば、自車両が走行車線か
ら逸脱しそうになるとこれを防止する方向にドライバの
操舵力とは別にドライバが容易に打ち勝てる程度の操舵
用制御トルクが操舵アクチュエータにより付与されるた
め、ドライバの意思による操舵操作を妨げることなく、
操舵用制御トルクの付与による車線逸脱防止の案内を行
なうことができ、しかも、操舵用制御トルクは車両の横
ずれ量や車両に作用する横加速度に応じた大きさに設定
されるので、車両が逸脱しようとしている度合いに応じ
て且つ路面のカーブ状況を考慮しながら適切な大きさの
操舵用制御トルクを付与することができるようになり、
車線逸脱防止の案内を状況に応じて的確に行なうことが
できる。

【００７０】また、請求項２記載の本発明の車線逸脱防
止装置によれば、車両の横ずれ量に応じて設定される操
舵用制御トルクには、車両に加わる横加速度に応じて設
定される補正量を加算されるようになっており、路面の
状況により車両の横ずれ量が検出できない場合でも、車
両に加わる横加速度に応じて設定される補正量が、ドラ
イバの操舵力とは別に操舵アクチュエータにより付与さ
れるので、ロバスト性を確保することができる。

【００７１】さらに、請求項３記載の本発明の車線逸脱
防止装置によれば、車両の現在の横ずれ量のみならず、
車両の現在の進行方向と道路のカーブ状況とから車両の
所定時間後の横ずれ変化量を予測して、この横ずれ変化
量を現在の横ずれ量に加算することにより所定時間後の
横ずれ量を予測するようになっているので、車両が逸脱
しようとしている度合いを前もって把握することが可能
となり、適切な大きさの操舵用制御トルクを付与するこ
とができ、車線逸脱防止の案内を状況に応じて的確に行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
の構成を模式的に示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる走行レーン認識の
ための画像処理を説明する図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる走行レーン認識を
（ａ）〜（ｆ）の順で説明する模式図である。

【図４】走行レーン認識を説明する模式的な平面図であ
る。

【図５】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
にかかる横ずれ防止トルクの設定マップの一例を示す図
である。

【図６】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
にかかる横ずれ防止トルクの設定マップの他の例を示す
図である。

【図７】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
にかかる保舵補助トルクの設定マップの一例を示す図で
ある。

【図８】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
にかかる保舵補助トルクの設定マップの他の例を示す図
である。

【図９】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装置
の動作を説明するフローチャートである。

【図１０】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装
置の作用を説明するブロック図である。

【図１１】本発明の一実施形態としての車線逸脱防止装
置にそなえられる操舵アクチュエータの構成の一例を示
す模式図である。

【符号の説明】

１車両２カメラ３画像情報処理手段４走行レーン推定手段４Ａ横ずれ量算出手段５制御トルク算出手段５Ａ制御トルク補正手段５Ｂ横ずれ対応操舵用制御トルク算出手段５ａ補正量算出手段５ｂ補正量加算手段６制御手段（コントローラ）２０ステアリングホイール（ハンドル）２１操舵アクチュエータ２２操舵輪２３スイッチ２４作動表示部２５ローパスフィルタ３１横加速度センサ（横加速度検出手段）３２車速センサ４０ステアリングシャフト４１小型電動トルクモータ４２ウォームギヤ４３トルクリミッタＬＣ道路中心線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自車両が走行車線から逸脱しそうになる
とこれを防止する方向にドライバの加える操舵トルクと
は別にドライバが容易に打ち勝てる程度の操舵用制御ト
ルクを該車両の操舵アクチュエータにより付与させて該
車両の車線逸脱の防止を案内する車線逸脱防止装置であ
って、該走行車線の基準位置からの該車両の走行位置の横ずれ
量を算出する横ずれ量算出手段と、該横ずれ量算出手段で算出された該横ずれ量に基づいて
制御トルクを算出する制御トルク算出手段と、該制御トルク算出手段で算出された該制御トルクが該横
ずれ量を減らす方向に発生するように該操舵アクチュエ
ータを制御する制御手段と、該車両に加わる横加速度を検出する横加速度検出手段と
をそなえ、該制御トルク算出手段に、該横ずれ量に基づいた該制御
トルクを該横加速度検出手段で検出された該横加速度に
基づいて補正する制御トルク補正手段が設けられている
ことを特徴とする、車線逸脱防止装置。
【請求項２】該制御トルク補正手段が、該横加速度検出手段で検出された該横加速度に基づいて
該制御トルクの補正量を算出する補正量算出手段と、該制御トルクに該補正量を加算する補正量加算手段とか
らなることを特徴とする、請求項１記載の車線逸脱防止
装置。
【請求項３】該横ずれ量算出手段は、該車両の現在の
横ずれ量に、該車両の現在の進行方向と道路のカーブ状
況とから得られる該車両の所定時間後の横ずれ変化量を
加算して、該車両の所定時間後の横ずれ量を予測して、
この予測横ずれ量を該制御トルク算出該手段に出力する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車線逸脱防止
装置。