WO2022157906A1 - 目標軌道演算装置、車両制御装置及び目標軌道演算方法 - Google Patents

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WO2022157906A1
WO2022157906A1 PCT/JP2021/002159 JP2021002159W WO2022157906A1 WO 2022157906 A1 WO2022157906 A1 WO 2022157906A1 JP 2021002159 W JP2021002159 W JP 2021002159W WO 2022157906 A1 WO2022157906 A1 WO 2022157906A1
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WO
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vehicle
target trajectory
preceding vehicle
lane marking
same route
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PCT/JP2021/002159
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友介 松尾
宗法 山本
寛征 小林
俊介 中嶋
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三菱電機株式会社
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    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/10—Path keeping
    • B60W30/12—Lane keeping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/20—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D15/025—Active steering aids, e.g. helping the driver by actively influencing the steering system after environment evaluation
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    • B60W2554/80—Spatial relation or speed relative to objects
    • B60W2554/802—Longitudinal distance

Definitions

  • the present disclosure relates to a target trajectory computing device and a target trajectory computing method for generating a target trajectory on which a vehicle should travel.
  • Patent Documents 1 and 2 Conventionally, based on the information obtained from a camera mounted in front of the vehicle, technology that generates a target trajectory from information on lane markings, and steering assistance and automatic steering of the steered wheels to follow the generated target trajectory (hereinafter referred to as a lane keeping system) is known (see Patent Documents 1 and 2, for example).
  • Patent Literature 1 when the curvature of the road shape calculated based on map information is equal to or less than a threshold, when both section lines existing on the left and right of the vehicle can be recognized, the lane markings existing on the left and right of the vehicle can be recognized.
  • a technology is disclosed in which a line passing through the center is acquired as the target trajectory, and a line passing a certain distance from the recognized lane marking is acquired as the target trajectory when section lines can be recognized only on one of the left and right sides of the vehicle. It is disclosed in which a line passing through the center is acquired as the target trajectory, and a line passing a certain distance from the recognized lane marking is acquired as the target trajectory when section lines can be recognized only on one of the left and right sides of the vehicle. It is
  • Patent Document 2 when it is determined that a state in which there are no lanes on both the left and right sides of the vehicle has transitioned to a state in which there are lanes on only one side of the vehicle, a virtual lane is provided on the side where there is no lane, and a lane is drawn. Techniques are disclosed for setting the width to a preset value.
  • Patent Document 2 when only one of the left and right lane markings can be acquired, the other lane marking that has not been acquired is virtually set based on a predetermined lane width.
  • the technology of Patent Document 2 also does not take into consideration the case where the lane marking information itself that has been acquired is an erroneous detection, and may generate a target trajectory that differs from the road shape.
  • the present disclosure is made to solve the above problems, and improves the accuracy of the target trajectory generated from the acquired lane markings even when only one of the left and right lane markings can be acquired. intended to
  • the target trajectory calculation device includes lane marking information including the position and shape of at least one of the left and right lane markings of the vehicle acquired from the lane marking information acquisition unit, and the lane ahead of the vehicle acquired from the preceding vehicle information acquisition unit.
  • a same route determination unit that determines whether there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle based on preceding vehicle information including the shape and traveling position of the preceding vehicle traveling in the same route, and is set based on lane marking information a same-route determination unit that determines that there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle when the preceding vehicle is present within the predetermined range;
  • a target trajectory setting unit for setting a target trajectory on which the vehicle should travel based on the lane marking information and the determination result of the same route determination unit, wherein the lane marking information acquiring unit detects only one of the left and right lane markings.
  • the target trajectory is calculated based on one of the lane marking information that has been acquired, a target trajectory setting unit that does not calculate the target trajectory when it is determined that there is no preceding vehicle.
  • the same route determination unit acquires lane marking information including the positions and shapes of left and right lane markings of the vehicle from the lane marking information acquisition unit; a step in which the on-same route determination unit acquires preceding vehicle information including the shape and traveling position of the preceding vehicle traveling in front of the vehicle from the preceding vehicle information acquisition unit; a step in which the on-same-route determination unit determines whether or not there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle based on the lane marking information and the preceding vehicle information, wherein the step is set based on the lane marking information; a step of determining whether or not there is a preceding vehicle on the same route as the same route determining unit for determining that there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle when the preceding vehicle exists within a predetermined range; A step in which the target trajectory calculation unit sets a target trajectory on which the vehicle should travel based on the lane marking information and the determination result of the same
  • the target trajectory calculation device and the target trajectory calculation method according to the present disclosure, even if only one of the left and right lane markings can be obtained, the information about the preceding vehicle traveling on the same route can be used to obtain the desired trajectory. It is possible to improve the correctness of the target trajectory generated from one of the lane marking information.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle equipped with a vehicle control device
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a vehicle control device provided with the target trajectory computing device of Embodiment 1
  • FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the vehicle control device provided with the target trajectory calculation device of Embodiment 1
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between lane marking information and the position of a preceding vehicle with respect to a vehicle
  • FIG. 4 is a flow chart showing the operation in step S2 of FIG. 3
  • FIG. FIG. 4 is a flow chart showing the operation in step S3 of FIG. 3
  • FIG. It is a figure explaining the example of the positional relationship of a target track
  • 9 is a flow chart showing the operation of a vehicle control device provided with a target trajectory computing device according to Embodiment 2
  • 10 is a flow chart showing the operation of a vehicle control device provided with a target trajectory computing device according to Embodiment 3;
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing a schematic configuration of a vehicle 1 equipped with a vehicle control device 200 to which the target trajectory calculation device of Embodiment 1 is applied.
  • the vehicle control device 200 is, for example, a lane keep system.
  • a vehicle 1 includes a steering wheel 2, a steering shaft 3, a steering unit 4, an electric power steering unit 5, a power train unit 6, a brake unit 7, a yaw rate sensor 8, and a vehicle speed sensor 9.
  • a front camera 10 , a vehicle control device 200 , an electric power steering controller 310 , a power train controller 320 and a brake controller 330 .
  • a steering wheel 2 installed for the driver to operate the vehicle 1 is coupled to a steering shaft 3 .
  • a steering unit 4 is connected to the steering shaft 3 .
  • the steering unit 4 rotatably supports front wheels as steered wheels, and is steerably supported by the body frame.
  • the torque generated by the driver's operation of the steering wheel 2 rotates the steering shaft 3, and the steering unit 4 steers the front wheels left and right. This allows the driver to control the amount of lateral movement of the vehicle when the vehicle moves forward or backward.
  • the steering shaft 3 can also be rotated by the electric power steering unit 5.
  • the front wheels can be freely steered independently of the operation of the steering wheel 2 by the driver. be able to.
  • the vehicle control device 200 is composed of an integrated circuit such as a microprocessor, and includes an A/D conversion circuit, a D/A conversion circuit, a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
  • a yaw rate sensor 111 that detects the yaw rate of the vehicle 1
  • a vehicle speed sensor 112 that detects the vehicle speed of the vehicle 1
  • a front camera 121 an electric power steering controller 310, a power train controller 320, and a brake controller 330 are connected to the vehicle control device 200. It is a microprocessor, and includes an A/D conversion circuit, a D/A conversion circuit, a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
  • a yaw rate sensor 111 that detects the yaw rate of the vehicle 1
  • a vehicle speed sensor 112 that detects the vehicle speed of the vehicle 1
  • a front camera 121 an electric power steering controller 310, a power train controller 320, and a brake controller 330
  • Vehicle control device 200 processes information input from connected sensors according to a program stored in the ROM, transmits a target control amount to electric power steering controller 310, and transmits a target drive amount to power train controller 320. transmit the force and transmit the target braking force to the brake controller 330; Note that when vehicle control device 200 does not perform acceleration/deceleration control, power train controller 320 and brake controller 330 do not have to be connected to vehicle control device 200 .
  • the front camera 121 is installed at a position where the marking line in front of the vehicle can be detected as an image, and based on the image information, detects information on the surrounding objects in front of the vehicle 1, such as lane information or the position of obstacles.
  • the vehicle 1 has only a front camera, but the vehicle 1 may have a camera for detecting peripheral objects behind or on the side. may be installed.
  • the electric power steering controller 310 controls the electric power steering unit 5 based on the target control amount transmitted from the vehicle control device 200 . Thereby, for example, a lane keeping system function is performed to keep the vehicle 1 traveling in a portion such as a central portion between lanes.
  • Powertrain controller 320 also controls powertrain unit 6 so as to achieve the target driving force transmitted from vehicle control device 200 . Further, when the driver performs speed control, the power train unit 6 is controlled based on the amount of depression of the accelerator pedal.
  • a vehicle having only an engine as a driving force source was taken as an example, but a vehicle having only an electric motor as a driving force source, a vehicle having both an engine and an electric motor as driving force sources, etc. may be applied to
  • the brake controller 330 controls the brake unit 7 so as to achieve the target braking force transmitted from the vehicle control device 200. Further, when the driver performs speed control, the brake controller 330 controls the brake unit 7 based on the amount of depression of the brake pedal.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a vehicle control device 200 equipped with the target trajectory computing device of Embodiment 1. As shown in FIG. Target trajectory calculation device 210 according to the first embodiment is provided in vehicle control device 200 .
  • the vehicle control device 200 also includes a lane marking information acquisition unit 110, a preceding vehicle information acquisition unit 120, and an actuator 300 as peripheral components.
  • the lane marking information acquisition unit 110 is, for example, a camera, captures an image in front of the vehicle, extracts lane marking information using image processing technology, digitizes it, and transmits it to the vehicle control device 200 .
  • the lane marking information is information about the position and shape of the lane marking in front of the vehicle 1 with reference to the position of the vehicle 1 when the image was captured.
  • the lane marking information includes, for example, the lane marking distance, which is the distance between the vehicle 1 and the side portion of the lane marking that is closer to the vehicle 1, and the inclination of the vehicle 1 in the traveling direction with respect to the portion of the lane marking. Included are the angle, the curvature of the lot line, and the rate of change of the curvature of the lot line.
  • a camera that detects front peripheral objects is used as marking line information acquisition section 110, but a camera that detects rear or side peripheral objects may be used.
  • a lane marking information acquisition unit 110 extracts lane markings, such as white lines, located on the left and right sides of the vehicle 1 in the image of the front of the vehicle, using a known method (example of known technique: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-10524). . Then, the curvature and the curvature change rate are obtained for the obtained lane markings. In the following description, it is assumed that the calculated curvature change rate is constant within the imaging range.
  • the lane marking information acquisition unit 110 obtains the curvature of the front part of the vehicle 1 of the imaged lane markings based on the position of the vehicle 1 at the time of imaging from the curvature of the imaging position and the curvature change rate. Also, a lane marking extended to the position of the vehicle 1 is estimated by extrapolation using a known method, and the distance from the position of the vehicle 1 at the time of imaging to the estimated lane marking is obtained as the lane marking distance described above. Also, the inclination of the direction of travel of the vehicle 1 at the time of imaging with respect to the estimated lane marking is obtained as the above-described vehicle angle.
  • the preceding vehicle information acquisition unit 120 is, for example, a camera, which picks up an image of the front of the vehicle, extracts information on the shape, relative vehicle speed, and relative position of the preceding vehicle with respect to the vehicle 1 using image processing technology, and stores the information. It is digitized and transmitted to the vehicle control device 200 .
  • the preceding vehicle information acquisition unit 120 may be equipped with not only a camera but also a millimeter wave radar, a laser radar, or the like, and may be configured to acquire preceding vehicle information from information based on any one of them or a combination of a plurality of them. It is assumed that preceding vehicle information can be obtained for a plurality of vehicles.
  • it may be configured so that it can be acquired from the same camera.
  • the vehicle control device 200 is a device that controls the vehicle, and is composed of a ROM and a RAM that store various programs, and a CPU that executes the programs.
  • a ROM and a RAM that store various programs
  • a CPU that executes the programs.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the vehicle control device 200 includes a target trajectory calculation device 210 and a control amount calculation section 220 .
  • the target trajectory computation device 210 computes the target trajectory based on the information acquired from the lane marking information acquisition unit 110 and the preceding vehicle information acquisition unit 120 .
  • the target trajectory is a target value of the trajectory on which the vehicle 1 should travel when the vehicle control device 200 controls the steered wheels.
  • the target trajectory computing device 210 is composed of a same-route determination section 211 and a target trajectory setting section 212 .
  • the on-same-route determination unit 211 determines whether the preceding vehicle is on the same route as the vehicle 1 based on the lane marking information acquired by the lane marking information acquisition unit 110 and the information on the preceding vehicle in front of the vehicle 1 acquired by the preceding vehicle information acquisition unit 120. is running, and the result of the determination is output to the target trajectory setting unit 212 .
  • the target trajectory setting unit 212 obtains the target trajectory on which the vehicle 1 should travel based on the lane marking information in front of the vehicle 1 acquired from the lane marking acquisition information unit 110 and the determination result of the same route determination unit 211, and calculates the result. Output to the control amount calculation unit 220 .
  • the control amount calculation section 220 calculates the control amount necessary for the vehicle 1 to follow the target trajectory, and controls the actuator 300 based on the result.
  • the actuator 300 is, for example, an electric power steering. Based on the control amount received from the control amount calculation unit 220, the steering wheel and tires are actually moved.
  • FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the vehicle control device 200 having the target trajectory calculation device 210 according to the first embodiment. A series of operations in FIG. 3 are repeatedly executed at a constant cycle of 0.01 seconds, for example.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the lane marking 11 and the preceding vehicle 12 with respect to the vehicle 1. As shown in FIG.
  • the lane marking information acquisition unit 110 acquires lane marking information for at least one of the left and right lane markings of the vehicle, and transmits the lane marking information to the same route determination unit 211 .
  • the lane marking information acquisition unit 110 acquires lane marking information including the above-described lane marking distance k0, vehicle angle k1, curvature k2, and curvature change rate k3 using the above-described detection method and the like.
  • the preceding vehicle information acquisition unit 120 detects a preceding vehicle traveling in front of the vehicle 1, and obtains preceding vehicle information including the vehicle shape including the vehicle width, the relative vehicle speed with respect to the vehicle 1, and the relative position with respect to the vehicle 1.
  • step S2 based on the lane marking information and the preceding vehicle information acquired in step S1, the same route determination unit 211 determines whether the preceding vehicle traveling in front of the vehicle 1 is within a predetermined range set based on the lane marking information. , that is, whether or not there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle 1 . If there is a preceding vehicle that is traveling on the same route as the vehicle 1, it can be determined that there is a traveling road at least within the range where the lane markings are acquired.
  • FIG. 5 shows a flowchart showing the operation in step S2.
  • step S21 the same route determination unit 211 calculates the distance between the preceding vehicle and the side portion of the lane marking closer to the preceding vehicle based on the lane marking information and the preceding vehicle position acquired in step S1.
  • a lane marking distance k0' is obtained.
  • the leading lane marking distance k0' can be obtained by ignoring the tilt of the leading vehicle and using Xn, which is the vertical distance between the vehicle 1 and the position of the leading vehicle.
  • the calculation may be performed in consideration of the vehicle inclination at the preceding vehicle position FP.
  • step S22 the same route determination unit 211 determines whether or not there is a preceding vehicle within a predetermined range D based on the preceding lane marking distance k0' obtained in step S21. If the preceding vehicle is within a predetermined range D from the lane marking, that is, if the absolute value of k0' is D or less, the process proceeds to step S23. If there is no preceding vehicle within the predetermined range D, that is, if the absolute value of k0' is greater than D, the process proceeds to step S24.
  • the predetermined range D described above is set, for example, as a range within the distance Dw from one lane marking toward the other lane marking.
  • the distance Dw is determined as shown in Equation (2) based on the width Cw of the preceding vehicle and the distance Lw between the left and right lane markings.
  • the distance from the right lane marking which is the boundary value when the preceding vehicle deviates from the left lane marking, corresponds to the right side of Equation (2). Therefore, by setting a predetermined range D as a range within the distance Dw from the right lane marking and confirming whether or not the preceding vehicle is within the predetermined range D, the preceding vehicle from the left lane marking is determined. Deviations can be detected. Departure can also be detected in the same way when the left and right sides are reversed.
  • Lw can be set based on the minimum width.
  • the type of preceding vehicle for example, a two-wheeled vehicle or a towing vehicle, may be determined to set the predetermined range D. Since a two-wheeled vehicle tends to run on the edge of the running road, the predetermined range D may be set large or offset. If it is a tow vehicle, it may break at the connecting part, and it is assumed that the vehicle width and the like may not be obtained correctly.
  • the predetermined range D was set based on the shape of the preceding vehicle and the distance between the left and right lane markings. good too. For example, if the distance between vehicles is wide or if the error in the preceding lane marking distance k0' is expected to be non-negligible due to roads with sharp curves, the predetermined range D should be set smaller in consideration of the error. can suppress erroneous judgments. On the other hand, on roads such as expressways where the lane width is set large, setting the predetermined range D to be large increases the number of scenes in which control can be continued in subsequent processing.
  • step S23 the same route determination unit 211 sets the preceding vehicle within a predetermined range D set based on the lane markings, that is, within the same route, to "present".
  • step S24 the same route determination unit 211 sets the preceding vehicle on the same route to "no".
  • step S2 has been described in detail for one preceding vehicle positioned in front of the vehicle 1, the same processing may be performed for a plurality of preceding vehicles.
  • the process proceeds to step S23, and if there is no preceding vehicle traveling on the same route, the process proceeds to step S24.
  • step S24 it is possible to prevent frequent switching of the preceding vehicle when changing lanes or interrupting traffic. It is possible to continue to determine whether the car is present. As a result, it can be expected that the chances of continuing subsequent processing will increase.
  • step S3 the target trajectory setting unit 212 determines whether the vehicle 1 should travel based on the lane marking information detected in step S1 and the information on the presence or absence of a preceding vehicle on the same route set in step S2. Set the target trajectory.
  • FIG. 6 shows a flowchart showing the operation in step S3.
  • FIG. 7 shows an example of the positional relationship of target trajectories.
  • step S31 the target trajectory setting unit 212 has acquired lane marking information for both the left and right lane markings of the vehicle 1, or has acquired lane marking information for only one of the left and right lane markings of the vehicle 1. determine if there is If it is determined that the lane marking information on both the left and right sides has been acquired, the process proceeds to step S33. If it is determined that only one of the left and right marking line information is detected, the process proceeds to step S32.
  • the acquisition of the marking line information here is not limited to simply recognizing the marking line, but may be considered as the case where the marking line information is detected with high accuracy in consideration of its reliability. Information about the reliability may be acquired from the camera, or may be determined separately inside the system using a known technique (example of known technique: WO2018/131062).
  • step S32 the target trajectory setting unit 212 checks whether there is a preceding vehicle on the same route based on the result of step S2, and if there is a preceding vehicle traveling on the same route, the process proceeds to step S33. If there is no preceding vehicle on the same route, the process proceeds to step S34.
  • step S33 it can be determined that the lane marking information acquired in step S1 is set in at least a certain range of the travel path, so the target trajectory setting unit 212 sets the target trajectory using the lane marking information. .
  • a line obtained by offsetting the marking line information by a predetermined value Wo is set as the target trajectory.
  • Wo is set so that a line passing through the center of the lane markings existing on the left and right becomes the target trajectory.
  • Wo can acquire the left and right lane marking information based on the left and right lane marking distance during the period when the left and right lane marking information of the vehicle 1 was detected in the past. 1/2 of the distance. Also, if there is no period in the past in which lane markings on both the left and right sides have been detected, a preset fixed value is set to Wo. Note that even if there was a period in the past when lane markings on both the left and right sides of the vehicle 1 could be acquired, a configuration may be adopted in which a preset fixed value is set to Wo.
  • the target trajectory also has target trajectory validity information indicating whether the information is valid or invalid, and the target trajectory validity information is set to "valid" in step S33.
  • step S34 the lane marking information acquired in step S1 is set to a location other than the traveling road, and there is a possibility of erroneous detection, so the target trajectory setting unit 212 sets an invalid value for the target trajectory. . Also, the target trajectory validity information is set to "invalid".
  • step S4 the control amount calculation unit 213 controls the actuators so that the tire angle required for the vehicle 1 to travel along the target trajectory is obtained based on the target trajectory set in step S3. Calculate quantity.
  • the controlled variable is, for example, current. If the target trajectory is "effective” in step S3, the control amount is calculated and output. Conversely, if the target trajectory is "invalid" at step S3, the control amount is set to 0, and the follow-up control to the target trajectory is invalidated.
  • step S5 the control unit of the actuator 300 controls the actuator 300 based on the control amount obtained in step S4, thereby controlling the electric power steering so that the vehicle 1 follows the target trajectory set in step S3, and adjusting the tire angle. move.
  • the target trajectory calculation apparatus acquires lane marking information including the position and shape of at least one of the left and right lane markings of the vehicle, obtained from the lane marking information acquisition unit, and preceding vehicle information.
  • the same route determining unit for determining whether or not there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle, based on preceding vehicle information including the shape and traveling position of the preceding vehicle traveling in front of the vehicle obtained from the unit a same route determination unit for determining that there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle when the preceding vehicle exists within a predetermined range set based on the lane marking information;
  • a target trajectory setting unit for setting a target trajectory on which the vehicle should travel based on the lane marking information and a determination result of the same route determination unit, wherein the lane marking obtaining unit selects either one of the left and right lane markings.
  • the target track is determined based on the one of the lane marking information that has been acquired. and a target trajectory setting unit that does not calculate the target trajectory when it is determined that there is no preceding vehicle.
  • the same route determination unit acquires lane marking information including the positions and shapes of left and right lane markings of the vehicle from the lane marking information acquisition unit; a step in which the on-same route determination unit acquires preceding vehicle information including the shape and traveling position of the preceding vehicle traveling in front of the vehicle from the preceding vehicle information acquisition unit; a step in which the on-same-route determination unit determines whether or not there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle based on the lane marking information and the preceding vehicle information, wherein the step is set based on the lane marking information; a step of determining whether or not there is a preceding vehicle on the same route as the same route determining unit for determining that there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle when the preceding vehicle exists within a predetermined range; A step in which the target trajectory calculation unit sets a target trajectory on which the vehicle should travel based on the lane marking information and the determination result of the same route
  • the target trajectory computing device and target trajectory computing method according to Embodiment 1 as described above, when the lane marking information for only one of the left and right lane markings can be obtained, the preceding vehicle information traveling on the same route is obtained.
  • the target trajectory can be calculated only when there is a preceding vehicle traveling on the same route. It is possible to ensure the correctness of the target trajectory generated from one of the lane marking information. As a result, even when only one of the left and right lane markings can be acquired, generation of an erroneous target trajectory and erroneous steering control based thereon can be suppressed, and stable vehicle control along the route can be realized.
  • the target trajectory calculation device based on the lane marking information acquired by the lane marking information acquisition unit 110 and the preceding vehicle position acquired by the preceding vehicle position acquisition unit 120, the presence or absence of a preceding vehicle on the same route is confirmed, If there is a preceding vehicle on the same route, even if the lane marking information acquired by the lane marking information acquisition unit 110 is only for one of the left and right lane markings, control is performed using the target trajectory generated based on the one of the lane marking information. made it In contrast, the target trajectory calculation device according to Embodiment 2 is configured to determine that the preceding vehicle is traveling on the same route according to the time the preceding vehicle is on the same route.
  • FIG. 8 is a flow chart showing the details of the processing of the target trajectory computing device according to the second embodiment.
  • the target trajectory computing device according to the second embodiment performs step S22 and step S23 or step 24 in the processing of step S2 (FIG. 5) of the processing of the target trajectory computing device according to the first embodiment (FIG. 3).
  • steps S26, S27, and S28 are added, and if it is determined in step S22 that there is a preceding vehicle on the same route, the process proceeds to step S26, and in step S22 it is determined that there is no preceding vehicle on the same route. If so, the process transitions to step S27. Except for the above, the same operation as that of the vehicle control device according to the first embodiment is performed. Therefore, the processing of steps S26, S27, and S28 will be mainly described below.
  • the target trajectory calculation device of Embodiment 2 includes a time counter for measuring the time during which the preceding vehicle is within a predetermined range D from the target trajectory.
  • the time counter value Ct is incremented by one.
  • step S27 the target trajectory computing device resets the time counter using equation (4).
  • step S28 the same route determination unit 211 determines whether the time counter value Ct obtained in step S26 or step S27 is equal to or greater than a preset threshold value Ct_Max. That is, only vehicles that are traveling on the same route for a period of Ct_Max ⁇ calculation cycle (0.01 seconds) or more are extracted, and vehicles that have only temporarily passed in front of the vehicle 1 are evaluated for the certainty of lane line information. I try not to make it a target for judgment. If the time counter is equal to or greater than the threshold, the process proceeds to step S23, and if less than the threshold, the process proceeds to step S24.
  • the target trajectory may be calculated based on erroneous lane marking information by determining that there is a preceding vehicle inside. For example, when lane marking information is erroneously acquired in a shape that curves sharply to the right, if there is a preceding vehicle ahead of the vehicle 1 in the adjacent right lane, it can be determined that there is a preceding vehicle traveling on the same route.
  • the state in which the preceding vehicle exists within the predetermined range set based on the lane marking information continues for a predetermined period or more in the same route determination unit.
  • it is determined that there is a preceding vehicle traveling on the same route as the vehicle so that it is possible to more accurately determine whether the preceding vehicle is traveling on the same route as the vehicle.
  • the target trajectory computing device is obtained by partially changing the determination flow of the same route determining unit in the target trajectory computing device according to the second embodiment.
  • the on-same route determination unit can acquire lane markings on both the left and right sides of the vehicle, and the state in which the preceding vehicle is within a predetermined range set based on the lane marking information continues for a predetermined period or longer. In this case, it is determined that there is a preceding vehicle on the same route.
  • FIG. 8 is a flow chart showing the details of the processing of the target trajectory computing device according to the third embodiment.
  • the target trajectory computing device according to the third embodiment adds step S25 between step S22 and step S26 in the processing of step S2 (FIG. 8) of the target trajectory computing device according to the second embodiment, and step If it is determined in S22 that there is a preceding vehicle on the same route, the process proceeds to step S25. Except for the above, the same operation as that of the vehicle control device according to the second embodiment is performed. Therefore, the processing of step S25 will be mainly described below.
  • step S25 the same-route determination unit 211 determines whether the lane markings on both the left and right sides of the vehicle 1 have been acquired, or whether only the lane markings on either the left or right side of the vehicle 1 have been acquired. If it is determined that the lane markings on both the left and right sides have been acquired, the process proceeds to step S26, and the time counter value Ct is incremented by one. If it is determined that only one of the left and right lane markings has been acquired, the process skips step S26 and proceeds to step S28.
  • step S25 By inserting step S25, only cases where lane markings on both the left and right sides of the vehicle have been acquired and where the preceding vehicle exists within a predetermined range set based on the lane marking information are counted. Therefore, it is possible to further increase the reliability of determination that the preceding vehicle is on the same route. In addition, by increasing the reliability of the judgment that the preceding vehicle is on the same route, even if one of the lane markings cannot be acquired after that, the leading vehicle that is confirmed to be the preceding vehicle on the same route by then. Subsequent processing can be continued based on vehicle information, and the reliability of subsequent processing can be kept high.
  • the same route determination unit can acquire the lane markings on both the left and right sides of the vehicle, and the lane markings within the predetermined range set based on the lane marking information can be obtained. If there is a preceding vehicle on the same route for a certain period of time or more, it is determined whether the preceding vehicle is traveling on the same route as the vehicle. It can be done with high accuracy.
  • the target trajectory may be used for a lane departure warning device, an automatic driving device, and the like.
  • the technology described in the embodiment can be applied when using the lane marking information and, by extension, the traveling route.
  • the vehicle control device described above includes a vehicle control system that generates a target trajectory by combining satellites and map information, a communication terminal including a navigation device, a mobile phone, a mobile phone, a smart phone, a tablet, and other communication terminals, and applications installed on these. It can also be applied to a vehicle control system that generates a target trajectory by appropriately combining functions and a server. In this case, the functions and components of the vehicle control device described above may be arranged in a distributed manner in each device that constructs the system, or may be centrally arranged in one of the devices.

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Abstract

目標軌道演算装置（２１０）は、区画線情報及び先行車情報に基づき、車両と同一経路内を走行中の先行車の有無を判定する同一経路内判定部（２１１）と、前記区画線取得部が左右の区画線のいずれか一方しか区画線情報を取得できない場合において、前記同一経路内判定部において同一経路内を走行中の先行車が有ると判定された場合には、取得できている一方の区画線情報に基づいて目標軌道を演算し、同一経路内を走行中の先行車が無いと判定された場合には目標軌道を演算しない目標軌道設定部（２２０）とを備える。これにより、左右区画線のうち一方しか取得できない場合においても、誤った目標軌道の生成及びそれに基づく誤った操舵制御などを抑制し、経路に沿った安定した車両制御を実現することができる。

Description

目標軌道演算装置、車両制御装置及び目標軌道演算方法
　本開示は、車両が走行すべき目標軌道を生成する目標軌道演算装置及び目標軌道演算方法に関するものである。
　従来、車両前方に取り付けたカメラから得た情報を基に、車線の区画線情報から目標軌道を生成する技術、そして生成した目標軌道に追従して走行するように転舵輪の操舵補助や自動操舵を行う技術（以下、レーンキープシステム）が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
　例えば特許文献１では、地図情報に基づいて算出された道路形状としての曲率が閾値以下である場合、車両の左右に存在する区間線の両方が認識できた場合には左右に存在する区画線の中央を通る線を前記目標軌道として取得し、車両の左右の片側のみにおいて区間線が認識できた場合には認識できた区画線から一定距離の位置を通る線を目標軌道として取得する技術が開示されている。
　特許文献２では、車両の左右両側に車線が存在しない状態から何れかの側にのみ車線が存在する状態に遷移したと判断された場合、車線が存在しない側に仮想的な車線を設けて車線幅を予め設定した値に設定する技術が開示されている。
特開２０２０－８２７７２号公報 特開２０１７－３７４７３号公報
　しかしながら、特許文献１の技術は、左右区画線のうち一方しか認識できない場合において、地図情報に基づいて算出された道路形状としての曲率が閾値以下の場合にのみ、認識できている一方の区画線に基づいて目標軌道の取得を行うものである。当該技術は、カメラにより取得される区画線情報とは異なる別の道路形状に関する情報がある事を前提としており、当該別の道路形状に関する情報が無い場合はカーブにおいて目標軌道が生成できない課題がある。また、左右のうち一方の区画線情報しか取得できない場合にその取得した区画線情報そのものが誤りだった場合を考慮しておらず、道路形状とは異なる目標軌道を生成する可能性がある。
　特許文献２では、左右区画線の内一方のみ取得できる場合に、所定の車線幅に基づき取得できていないもう一方の区画線を仮想的に設定している。特許文献２の技術も、取得できている区画線情報そのものが誤検出であった場合を考慮しておらず、道路形状とは異なる目標軌道を生成する可能性がある。
　本開示は上記のような問題点を解消するためになされたもので、左右区画線のうち一方しか取得できないような場合においても、取得できている区画線から生成した目標軌道の正しさを向上することを目的とする。
本開示に係る目標軌道演算装置は、区画線情報取得部から取得した車両の左右の少なくとも一方の区画線の位置及び形状を含む区画線情報と、先行車情報取得部から取得した前記車両の前方を走行する先行車の形状及び走行位置を含む先行車情報とに基づき、車両と同一経路内を走行中の先行車の有無を判定する同一経路内判定部であって、区画線情報に基づき設定された所定の範囲内に先行車が存在する場合に、車両と同一経路内を走行中の先行車が有ると判定する同一経路内判定部と、
区画線情報及び同一経路内判定部の判定結果に基づき、車両が走行すべき目標軌道を設定する目標軌道設定部であって、区画線情報取得部が左右の区画線のいずれか一方しか区画線情報を取得できない場合において、同一経路内判定部において同一経路内を走行中の先行車が有ると判定された場合には、取得できている一方の区画線情報に基づいて目標軌道を演算し、先行車が無いと判定された場合には、目標軌道の演算を行わない、目標軌道設定部と、を備える。
また、本開示に係る目標軌道演算方法は、同一経路内判定部が、区画線情報取得部から、車両の左右の区画線の位置及び形状を含む区画線情報を取得するステップと、
前記同一経路内判定部が、先行車情報取得部から、前記車両の前方を走行する先行車の形状及び走行位置を含む先行車情報を取得するステップと、
前記同一経路内判定部が前記区画線情報及び前記先行車情報に基づいて前記車両と同一経路内を走行中の先行車の有無を判定するステップであって、前記区画線情報に基づき設定された所定の範囲内に前記先行車が存在する場合に、前記車両と同一経路内を走行中の先行車が有ると判定する同一経路内判定部同一経路内先行車の有無を判定するステップと、
目標軌道演算部が前記区画線情報及び前記同一経路内判定部の判定結果に基づき、前記車両が走行すべき目標軌道を設定するステップであって、前記区画線取得部が左右の区画線のいずれか一方しか区画線情報を取得できない場合において、前記同一経路内判定部において同一経路内を走行中の前記先行車が有ると判定された場合に、取得できている一方の区画線情報に基づいて目標軌道を演算するステップと、を備える。
　本開示に係る目標軌道演算装置及び目標軌道演算方法によれば、左右区画線のうち一方しか取得できない場合においても、同一経路内を走行している先行車の情報を用いることにより、取得できている一方の区画線情報から生成した目標軌道の正しさを向上することができる。
車両制御装置を搭載した車両の構成を示す図である。 実施の形態１の目標軌道演算装置を備えた車両制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１の目標軌道演算装置を備えた車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 車両に対する区画線情報及び先行車位置の関係を表す図である。 図３のステップＳ２における動作を示すフローチャートである。 図３のステップＳ３における動作を示すフローチャートである。 目標軌道の位置関係の例を説明する図である。 実施の形態２の目標軌道演算装置を備えた車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３の目標軌道演算装置を備えた車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
　以下、本開示の目標軌道演算装置を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
＜実施の形態１＞
　図１は、実施の形態１の目標軌道演算装置が適用される車両制御装置２００を搭載した車両１の概略構成を示すシステム構成図である。当該車両制御装置２００は、例えばレーンキープシステムである。図１において、車両１は、ステアリングホイール２と、ステアリング軸３と、操舵ユニット４と、電動パワーステアリングユニット５と、パワートレインユニット６と、ブレーキユニット７と、ヨーレートセンサ８と、車速センサ９と、前方カメラ１０と、車両制御装置２００と、電動パワーステアリングコントローラ３１０と、パワートレインコントローラ３２０と、ブレーキコントローラ３３０とを備える。
　ドライバが車両１を操作するために設置されているステアリングホイール２は、ステアリング軸３に結合されている。ステアリング軸３には操舵ユニット４が連接されている。操舵ユニット４は、操舵輪としての前輪を回動自在に支持すると共に、車体フレームに転舵自在に支持されている。
　ドライバのステアリングホイール２の操作によって発生したトルクはステアリング軸３を回転させ、操舵ユニット４によって前輪を左右方向へ転舵する。これによって、ドライバは車両が前進・後進する際の車両の横移動量を操作することができる。なお、ステアリング軸３は電動パワーステアリングユニット５によって回転させることも可能であり、電動パワーステアリングコントローラ３１０に指示することによって、ドライバのステアリングホイール２の操作と独立して、前輪を自在に転舵させることができる。
　車両制御装置２００は、マイクロプロセッサ等の集積回路で構成されており、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備える。車両制御装置２００には、車両１のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１１１、車両１の車速を検出する車速センサ１１２、前方カメラ１２１、電動パワーステアリングコントローラ３１０、パワートレインコントローラ３２０、及びブレーキコントローラ３３０が接続されている。
　そして、車両制御装置２００は、接続されているセンサから入力された情報を、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って処理し、電動パワーステアリングコントローラ３１０に目標制御量を送信し、パワートレインコントローラ３２０に目標駆動力を送信し、ブレーキコントローラ３３０に目標制動力を送信する。なお、車両制御装置２００で加減速制御を行わない場合は、車両制御装置２００にパワートレインコントローラ３２０とブレーキコントローラ３３０を接続しなくてもよい。
　また、前方カメラ１２１は、車両前方の区画線が画像として検出できる位置に設置され、画像情報を基に、車線情報、あるいは障害物の位置など車両１の前方周辺物の情報を検出する。なお、本実施の形態では、車両１が前方カメラのみを有する例に挙げたが、車両１は、後方、あるいは側方の周辺物を検出するカメラを有してもよい。設置してもよい。
　また、電動パワーステアリングコントローラ３１０は、車両制御装置２００から送信された目標制御量に基づき電動パワーステアリングユニット５を制御する。これにより、例えば、車両１が車線間の中央部分などの部分を走行することを維持するレーンキープシステム機能が実行される。
また、パワートレインコントローラ３２０は、車両制御装置２００から送信された目標駆動力を実現するようにパワートレインユニット６を制御する。また、速度制御を運転手が行う場合には、アクセルペダル踏み込み量に基づきパワートレインユニット６が制御される。
　なお、本実施の形態では、エンジンのみを駆動力源とする車両を例に挙げたが、電動モータのみを駆動力源とする車両、あるいはエンジンと電動モータの両方を駆動力源とする車両等に適用してもよい。
　さらに、ブレーキコントローラ３３０は、車両制御装置２００から送信された目標制動力を実現するように、ブレーキユニット７を制御する。また、速度制御を運転手が行う場合には、ブレーキコントローラ３３０はブレーキペダル踏み込み量に基づきブレーキユニット７を制御する。
　図２は、実施の形態１の目標軌道演算装置を備えた車両制御装置２００の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係る目標軌道演算装置２１０は車両制御装置２００に設けられる。また、車両制御装置２００は、周辺構成として区画線情報取得部１１０、先行車情報取得部１２０、及びアクチュエータ３００を備えている。
　区画線情報取得部１１０は、例えばカメラであり、車両前方画像を撮像し、画像処理技術を用いて区画線情報を抽出し、それを数値化して車両制御装置２００へ送信する。区画線情報は、画像撮影時の車両１の位置を基準とする車両１前方の区画線の位置及び形状に関する情報である。区画線情報には例えば、車両１と区画線の車両１に近いほうの側方部分との間の距離である車区画線距離と、区画線の当該部分に対する車両１進行方向の傾きである車両角度と、区画線の曲率と、区画線の曲率変化率とが含まれる。なお、本実施の形態では、区画線情報取得部１１０として前方周辺物を検出するカメラを例に挙げたが、後方、あるいは側方の周辺物を検出するカメラを用いてもよい。
　ここで、区画線情報の検出方法について説明する。区画線情報取得部１１０は撮像された車両前方画像から、当該前方画像において車両１の左右に位置する白線等の区画線を公知の方法で抽出する（公知技術例：特開２００１－１０５２４号）。そして得られた区画線について曲率及び曲率変化率を求める。以下、求められた曲率変化率は撮像範囲内において一定として説明する。この場合、区画線情報取得部１１０は撮像位置の曲率と曲率変化率とから、撮像された区画線のうち車両１前方部分について、撮像時点の車両１の位置を基準とする上記曲率を求める。また、公知の方法で車両１の位置まで延長した区画線を外挿法によって推定し、撮像時の車両１の位置から推定された区画線までの距離を上述した車区画線距離として求める。また、推定された区画線に対する車両１の撮像時点の進行方向の傾きを、上述した車両角度として求める。
　先行車情報取得部１２０は、例えばカメラであり、車両前方を撮像し、画像処理技術を用いて車両１を基準とした先行車の形状、相対車速、及び相対位置に関する情報を抽出し、それを数値化して車両制御装置２００へ送信する。先行車情報取得部１２０はカメラに限らずミリ波レーダおよびレーザーレーダなどを備えていてもよく、いずれか、または、複数の組み合わせによる情報によって先行車情報を取得できる構成としても良い。なお、先行車情報は複数の車両に対して取得できるものとする。また、区画線情報取得部１１０とは役割の違いから区別しているが、同じカメラから取得できる構成としてもよい。
　車両制御装置２００は、車両の制御を行う装置であり、各種プログラムを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ、プログラムを実行するＣＰＵから構成される。例えば、先進運転支援システム電子制御ユニット（ＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｄｒｉｖｅｒ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）－ＥＣＵ）である。車両制御装置２００は、目標軌道演算装置２１０及び制御量演算部２２０から構成される。
　目標軌道演算装置２１０では、区画線情報取得部１１０及び先行車情報取得部１２０から取得した情報を基に目標軌道の演算を行う。目標軌道は車両制御装置２００が転舵輪の制御を行うにあたり、車両１が走行すべき軌道の目標値となる。目標軌道演算装置２１０は同一経路内判定部２１１、及び目標軌道設定部２１２から構成されている。
　同一経路内判定部２１１は区画線情報取得部１１０で取得した区画線情報と、先行車情報取得１２０で取得した車両１前方の先車両情報とに基づいて、先行車が車両１と同じ経路内を走行中であるかの判定を行い、その判定結果を目標軌道設定部２１２に出力する。
　目標軌道設定部２１２は、区画線取得情報部１１０から取得した車両１前方の区画線情報、及び同一経路内判定部２１１の判定結果に基づき、車両１が走行すべき目標軌道を求め、結果を制御量演算部２２０へと出力する。
　制御量演算部２２０は目標軌道生成部２１０で設定した目標軌道に基づき、車両１が目標軌道に追従するために必要な制御量を演算し、その結果に基づきアクチェータ３００を制御する。
　アクチェータ３００は、例えば、電動パワーステアリングである。制御量演算部２２０から受け取った制御量に基づき、ハンドルやタイヤを実際に動かす。
　以下、車両制御装置２００の実際の動作について詳しく説明する。図３は本実施の形態１に係る目標軌道演算装置２１０を備えた車両制御装置２００の動作を示すフローチャートである。図３の一連の動作は、例えば０．０１秒を周期とする一定周期で繰り返し実行される。また、図４は車両１に対する区画線１１及び先行車１２の関係を表した図である。
　まず、ステップＳ１にて、区画線情報取得部１１０が、車両の左右の少なくとも一方の区画線について区画線情報を取得し、当該区画線情報を同一経路内判定部２１１に送信する。区画線情報取得部１１０は上述した検出方法などを用いて、上述した車区画線距離ｋ０、車両角度ｋ１、曲率ｋ２及び曲率変化率ｋ３を含む区画線情報を取得する。
　また、先行車情報得部１２０が、車両１の前方を走行する先行車を検出し、車幅を含む車両形状、車両１に対する相対車速、及び、車両１との相対位置を含む先行車情報を取得し、同一経路内判定部２１１へ送信する。検出された先行車の相対位置は、車両１から見た縦方向の距離Ｘｎおよび横方向の距離Ｙｎを含み、ＦＰ＝［Ｘｎ，Ｙｎ］と表される。（ここで、「ｎ」は複数の先行車をそれぞれ識別するための番号である。）また、車両１との相対車速などから、先行車か障害物かを判定するような機能を備えていてもよい。
　ステップＳ２では、同一経路内判定部２１１は、ステップＳ１で取得した区画線情報と先行車情報とに基づき、車両１の前方を走行する先行車が区画線情報に基づいて設定した所定の範囲内を走行しているか、つまり、車両１と同一経路上を走行中の先行車の有無を判定する。車両１と同一経路上を走行中の先行車がいる場合、少なくとも区画線を取得した範囲において走行路があると判断することができる。ステップＳ２における動作を示すフローチャートを図５に示す。
　ステップＳ２１では、同一経路内判定部２１１は、ステップＳ１で取得した区画線情報及び先行車位置から、先行車と区画線の先行車に近いほうの側方部分との間の距離である先行車区画線距離ｋ０’を求める。ｋ０’は、車両１に対する車区画線距離ｋ０、車両角度ｋ１、曲率ｋ２及び曲率変化率ｋ３を含む区画線情報と、先行車位置ＦＰ＝［Ｘｎ，Ｙｎ］から式（１）にて求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　厳密には、先行車位置ＦＰにおける先行車の傾き分のずれが生じる。しかしながら、レーンキープシステムが作動する状態では、先行車及び車両１は比較的高速で走行していることが想定されるので、実際には先行車の傾きによるずれはほとんど生じない。このため先行車区画線距離ｋ０’を求めるには、先行車の傾き分を無視して、車両１と先行車位置の縦方向の距離であるＸｎを用いて演算すればよい。一方、渋滞時の先行車への追従を行うような場合には先行車位置ＦＰにおける車両傾き分を考慮して計算すればよい。
　ステップＳ２２では、同一経路内判定部２１１は、ステップＳ２１にて求めた先行車区画線距離ｋ０’に基づき、所定の範囲Ｄ内の先行車の有無を判定する。区画線から所定の範囲Ｄ内に先行車が有る場合、つまりｋ０’の絶対値がＤ以下の場合はステップＳ２３へ遷移する。所定の範囲Ｄ内に先行車が無い場合、つまりｋ０’の絶対値がＤより大きい場合はステップＳ２４へ遷移する。
　ここで、上述した所定の範囲Ｄは、例えば、一方の区画線から他方の区画線へ向かって距離Ｄｗ以内の範囲として設定される。距離Ｄｗは、先行車の幅Ｃｗと、左右の区画線間の距離Ｌｗに基づいて式（２）のように決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　右側の区画線からの距離を想定した場合、先行車が左側の区画線から逸脱する際の境界値となる右側区画線からの距離は式（２）の右辺に相当する。よって、右側区画線から距離Ｄｗ以内の範囲として所定の範囲Ｄを設定し、当該先行車が当該所定の範囲Ｄ内に有るか無いかを確認する事で、当該先行車の左区画線からの逸脱を検知できる。左右が逆になった場合も同様に逸脱を検知することが可能である。左右一方の区画線情報が取得できないなど左右区画線距離を取得できない場合は、過去に左右両方の区画線を取得できていた際の車線幅に基づきＬｗを設定するか、一般的に考えられる道路幅の最小値を基にＬｗを設定すればよい。
　また、先行車の種別、例えば、二輪車や牽引車両等を判断して所定の範囲Ｄを設定する構成としてもよい。二輪車であれば走行路の端を走行する傾向があるため所定の範囲Ｄを大きく設定したり、オフセットさせたりしてもよい。牽引車両であれば結合部分で折れる場合があり、車幅等が正しく取得できない場合が想定されるため、所定の範囲Ｄを小さめに設定することで判定を厳しくするように設定してもよい。
　なお、上述した方法では先行車の形状と左右区画線距離に基づいて所定の範囲Ｄを設定する例を示したが、これに限らず、車速や車間距離、区画線形状などに応じて可変としてもよい。例えば、車間距離が広い場合やカーブがきつい道路など先行車区画線距離ｋ０’の誤差が無視できない程度になると予測される場合は、誤差分を考慮して所定の範囲Ｄを小さめに設定することで誤判定を抑制できる。一方、高速道路など車線幅が大きく設定されているような道路においては所定の範囲Ｄを大きめに設定することで以降の処理において制御を継続できるシーンを増やすことができる。
　ステップＳ２３では、同一経路内判定部２１１は、区画線に基づいて設定した所定の範囲Ｄ内、つまり、同一経路内の先行車を「有」に設定する。
　ステップＳ２４では、同一経路内判定部２１１は、同一経路内の先行車を「無」に設定する。
　なお、上述したステップＳ２における処理は車両１の前方に位置する１台の先行車両に対する処理の詳細を説明したが、それに限らず、複数の先行車両に対して同様の処理を実施してもよく、いずれかの先行車が同一経路内を走行中であればステップＳ２３へ移行し、同一経路内を走行中の先行車が１台もない場合はステップＳ２４に移行するような構成としても良い。そうすることで車線変更や割込み時に対象の先行車が頻繁に切り替わることを抑制し、一度同一経路内の先行車と判定した先行車が同一経路内にいる限りは安定して同一経路内の先行車「有」の判定を継続できる。その結果、以降の処理を継続する機会が増加することが期待できる。
　図３に戻り、ステップＳ３では、目標軌道設定部２１２は、ステップＳ１で検出した区画線情報、及び、ステップＳ２で設定した同一経路内の先行車有無の情報に基づき、車両１が走行すべき目標軌道を設定する。ステップＳ３における動作を示すフローチャートを図６に示す。また、目標軌道の位置関係の例を図７に示す。
　ステップＳ３１では、目標軌道設定部２１２は、車両１の左右両側の区画線について区画線情報を取得できているか、または、車両１の左右どちらか一方の区画線についてのみ区画線情報を取得しているかを判断する。左右両側の区画線情報を取得できていると判断された場合はステップＳ３３へ遷移する。左右どちらか一方の区画線情報のみを検出していると判断された場合はステップＳ３２へ遷移する。なお、ここでの区画線情報の取得は単に区画線を認識しているだけに限らず、その信頼度を考慮して精度良く区画線情報を検出できている場合として考えても良い。信頼度に関する情報はカメラから取得できるものとのしても良いし、公知の技術などを用いてシステム内部で別途判定する構成としても良い（公知技術例：ＷＯ２０１８／１３１０６２）。
　ステップＳ３２では、目標軌道設定部２１２は、ステップＳ２の結果より同一経路内の先行車有無を確認し、同一経路内を走行中の先行車が有りの場合はステップＳ３３へ遷移する。同一経路内の先行車が無しの場合はステップＳ３４へ遷移する。
　ステップＳ３３へ進んだ場合、ステップＳ１で取得した区画線情報は少なくとも走行路のある範囲で設定されていると判断できるため、目標軌道設定部２１２は当該区画線情報を用いて目標軌道を設定する。区画線情報に対し所定の値Ｗｏをオフセットさせた線を目標軌道とする。ただし、車両１の左右両側の区画線情報が取得できている場合は左右に存在する区画線の中央を通る線が目標軌道となるようにＷｏを設定する。車両１の左右どちらか一方の区画線情報のみを取得できている場合、Ｗｏは過去に車両１の左右両側の区画線情報を検出していた期間の左右区画線距離に基づき、その左右区画線距離の１／２とする。また、過去に左右両側の区画線を検出していた期間が無い場合は、予め設定した固定値をＷｏに設定する。なお、過去に車両１の左右両側の区画線を取得できている期間があった場合でも、予め設定した固定値をＷｏに設定する構成としても良い。また、目標軌道はその情報が有効か無効かを示す目標軌道有効性情報も持っており、ステップＳ３３では当該目標軌道有効性情報を「有効」にセットする。
　ステップＳ３４に進んだ場合、ステップＳ１で取得した区画線情報が走行路上以外に設定されており、誤検出している可能性があるため、目標軌道設定部２１２は目標軌道に無効値を設定する。また、目標軌道有効性情報を「無効」にセットする。
　図３に戻り、ステップＳ４では、制御量演算部２１３は、ステップＳ３で設定された目標軌道に基づき、車両１が目標軌道に沿って走行するために必要なタイヤ角となるようなアクチュエータの制御量を演算する。制御量は、例えば、電流である。ステップＳ３にて目標軌道が「有効」となった場合は上記制御量を演算し出力する。逆にステップＳ３にて目標軌道が「無効」となった場合は上記制御量を０とし、目標軌道への追従制御を無効化する。
　ステップＳ５では、Ｓ４の結果である制御量に基づきアクチュエータ３００の制御部がアクチュエータ３００を制御することで、Ｓ３で設定した目標軌道に車両１が追従するように電動パワーステアリングを制御しタイヤ角を動かす。
　以上説明したように、本実施の形態１の目標軌道演算装置は、区画線情報取得部から取得した車両の左右の少なくとも一方の区画線の位置及び形状を含む区画線情報と、先行車情報取得部から取得した前記車両の前方を走行する先行車の形状及び走行位置を含む先行車情報とに基づき、前記車両と同一経路内を走行中の先行車の有無を判定する同一経路内判定部であって、前記区画線情報に基づき設定された所定の範囲内に前記先行車が存在する場合に、前記車両と同一経路内を走行中の先行車が有ると判定する同一経路内判定部と、
　前記区画線情報及び前記同一経路内判定部の判定結果に基づき、前記車両が走行すべき目標軌道を設定する目標軌道設定部であって、前記区画線取得部が左右の区画線のいずれか一方しか区画線情報を取得できない場合において、前記同一経路内判定部において同一経路内を走行中の前記先行車が有ると判定された場合は、取得できている一方の区画線情報に基づいて目標軌道を演算し、前記先行車が無いと判定された場合は、前記目標軌道の演算を行わない、目標軌道設定部と、を備える。
　また、本実施の形態１の目標軌道演算方法は、同一経路内判定部が、区画線情報取得部から、車両の左右の区画線の位置及び形状を含む区画線情報を取得するステップと、
前記同一経路内判定部が、先行車情報取得部から、前記車両の前方を走行する先行車の形状及び走行位置を含む先行車情報を取得するステップと、
　前記同一経路内判定部が前記区画線情報及び前記先行車情報に基づいて前記車両と同一経路内を走行中の先行車の有無を判定するステップであって、前記区画線情報に基づき設定された所定の範囲内に前記先行車が存在する場合に、前記車両と同一経路内を走行中の先行車が有ると判定する同一経路内判定部同一経路内先行車の有無を判定するステップと、
　目標軌道演算部が前記区画線情報及び前記同一経路内判定部の判定結果に基づき、前記車両が走行すべき目標軌道を設定するステップであって、前記区画線取得部が左右の区画線のいずれか一方しか区画線情報を取得できない場合において、前記同一経路内判定部において同一経路内を走行中の前記先行車が有ると判定された場合に、取得できている一方の区画線情報に基づいて目標軌道を演算するステップと、を備える。
　以上のような実施の形態１に係る目標軌道演算装置および目標軌道演算方法によれば、左右区画線のうち一方しか区画線情報を取得できない場合、同一経路内を走行している先行車情報を用い、同一経路内を走行している先行車が有る場合に限って目標軌道を演算するようにしたことにより、左右区画線のうち一方しか区画線情報を取得できない場合においても、取得できている一方の区画線情報から生成した目標軌道の正しさを確保することができる。これにより、左右区画線のうち一方しか取得できない場合においても、誤った目標軌道の生成及びそれに基づく誤った操舵制御などを抑制し、経路に沿った安定した車両制御を実現することができる。また、取得できている一方の区画線情報から生成した目標軌道に追従するような制御を許容することができるようになり、操舵制御の稼働時間を向上することができる。また、区画線情報が異常値となった場合でもそれを検知し、その異常値による走行路に沿わない不要な制御を抑制することが可能となる。
＜実施の形態２＞
　実施の形態１にかかる目標軌道演算装置では、区画線情報取得部１１０で取得した区画線情報と先行車位置取得部１２０で取得した先行車位置に基づき同一経路内の先行車有無を確認し、同一経路内に先行車がいる場合は、区画線情報取得部１１０で取得した区画線情報が左右一方だけであっても、その一方の区画線情報に基づき生成した目標軌道にして制御を行う構成にした。これに対し、実施の形態２に係る目標軌道演算装置は、先行車が同一経路内にいる時間に応じて同一経路内を走行中であるとの判定を行う構成としたものである。
　図８は、本実施の形態２に係る目標軌道演算装置の処理の詳細を示すフローチャートである。本実施の形態２に係る目標軌道演算装置は、実施の形態１に係る目標軌道演算装置の処理（図３）のステップＳ２の処理（図５）のうち、ステップＳ２２とステップＳ２３又はステップ２４との間に、ステップＳ２６、Ｓ２７、Ｓ２８を加え、ステップＳ２２にて同一経路内の先行車ありと判定された場合はステップＳ２６へ遷移し、ステップＳ２２にて同一経路内に先行車なしと判定された場合はステップＳ２７に遷移する構成となっている。以上を除けば、実施の形態１に係る車両制御装置の動作と同様の動作を行う。よって、以下、ステップＳ２６、Ｓ２７、Ｓ２８の処理について主に説明する。
　実施の形態２の目標軌道演算装置は、先行車が目標軌道から所定の範囲Ｄ内にいる時間を計測するためタイムカウンタを備えており、ステップＳ２６では式（３）にてそのタイムカウンタ値Ｃｔを１つインクリメントする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ステップＳ２７では、目標軌道演算装置は、上記タイムカウンタを式（４）にてリセットする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ステップＳ２８では、同一経路内判定部２１１が、ステップＳ２６またはステップＳ２７によって得られたタイムカウンタ値Ｃｔが予め設定した閾値Ｃｔ＿Ｍａｘ以上かどうかを判断する。すなわち、同一経路内をＣｔ＿Ｍａｘ×演算周期（０．０１秒）以上の間走行している車両のみを抽出し、一時的に車両１の前方を通過しただけの車両を区画線情報の確からしさを判定するための対象としないようにしている。タイムカウンタが閾値以上の場合はステップＳ２３へ遷移し、閾値未満の場合はステップＳ２４へ遷移する。
　左右一方の区画線しか取得できず、さらにその区画線情報が誤っていた場合において、その誤った区画線に基づいて設定した所定の範囲内に偶然先行車がいた場合は、同一経路内を走行中の先行車ありと判定し、誤った区画線情報に基づき目標軌道を算出する可能性があり得る。例えば、区画線情報を右に大きく曲がった形状に誤取得した場合、隣接右車線の車両１より前方に先行車がいた場合は同一経路内を走行中の先行車有と判定され得る。これに対し、本実施の形態２のように同一経路内判定に時間条件を入れることにより、一時的に同一経路上に存在しただけの先行車や、センサが一時的に誤検出した障害物などに対して同一経路内を走行中の先行車として判定しなくなることが期待できる。
　以上のような実施の形態２に係る目標軌道演算装置によれば、同一経路内判定部において、区画線情報に基づき設定された所定の範囲内に先行車が存在する状態が所定の期間以上継続した場合に、車両と同一経路内を走行中の先行車が有ると判定する構成としたことにより、先行車が車両と同一経路内を走行中であるかの判定をより精度良く行うことができる。このような構成によれば、一方の区画線が取得できず、さらにその情報が一時的に誤りだった場合に、誤った区画線情報に基づいて先行車が同一経路内であると判断してしまうこと、および、それに伴い誤った目標軌道の演算を行ってしまうことを抑制し、安定した制御が可能となる。
＜実施の形態３＞
　実施の形態３に係る目標軌道演算装置は、実施の形態２に係る目標軌道演算装置において、同一経路内判定部の判定フローを一部変更したものである。具体的には、同一経路内判定部において、車両の左右両側の区画線を取得でき、かつ、区画線情報に基づき設定された所定の範囲内に先行車が存在する状態が所定の期間以上継続した場合に、同一経路内先行車ありと判断する構成としたものである。
　図８は、本実施の形態３に係る目標軌道演算装置の処理の詳細を示すフローチャートである。本実施の形態３に係る目標軌道演算装置は、実施の形態２に係る目標軌道演算装置のステップＳ２の処理（図８）のうち、ステップＳ２２とステップＳ２６との間にステップＳ２５を加え、ステップＳ２２にて同一経路内の先行車ありと判定された場合はステップＳ２５に遷移する構成となっている。以上を除けば、実施の形態２に係る車両制御装置の動作と同様の動作を行う。よって、以下、ステップＳ２５の処理について主に説明する。
　ステップＳ２５では、同一経路内判定部２１１は、車両１の左右両側の区画線を取得できているか、または車両１の左右どちらか一方の区画線のみを取得しているかを判断する。左右両側の区画線が取得できていると判断された場合は、ステップＳ２６へ遷移しタイムカウンタ値Ｃｔを１つインクリメントする。左右どちらか一方の区画線のみを取得していると判断された場合は、ステップＳ２６をスキップしてステップＳ２８へ遷移する。
ステップＳ２５を入れることで、車両の左右両側の区画線を取得できている状態で、かつ、区画線情報に基づき設定された所定の範囲内に先行車が存在する状態である場合のみがカウントされることになるため、先行車が同一経路内にあるという判定の信頼度をより高めることができる。また、先行車が同一経路内にあるという判定の信頼度が高まることにより、その後、一方の区画線が取得できなくなった場合においても、それまでに同一経路内の先行車と確定している先行車の情報に基づいて以降の処理を継続することが可能となり、以降の処理の信頼度を高く保つことができる。
　以上のような実施の形態３に係る目標軌道演算装置によれば、同一経路内判定部において、車両の左右両側の区画線を取得でき、かつ、区画線情報に基づき設定された所定の範囲内に先行車が存在する状態が一定の期間以上継続した場合に、同一経路内先行車ありと判断する構成としたことにより、先行車が車両と同一経路内を走行中であるかの判定をさらに精度良く行うことができる。
＜変形例＞
　以上の説明では、目標軌道をレーンキープシステムに使用する装置について述べたが、これに限らず、目標軌道を車線逸脱警報装置、自動運転装置等に使用してもよい。実施の形態で説明した技術は、区画線情報、ひいては走行路を使用する際に適用することができる。
＜その他の変形例＞
　以上で説明した車両制御装置は人工衛星と地図情報を組み合わせて目標軌道を生成する車両制御システムや、ナビゲーション装置と携帯電話、スマートフォン及びタブレットなどの形態端末を含む通信端末とこれらにインストールされるアプリケーション機能と、サーバとを適宜組み合わせて目標軌道を生成するような車両制御システムにも適用することができる。この場合、以上で説明した車両制御装置の各機能や構成要素は、前記システムを構築する各機器に分散して配置されてもよいし、いずれかの機器に集中して配置されてもよい。
　なお、本開示は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び変形例を適宜変形、省略したりすることが可能である。
　本開示は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての態様において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲から外れることなく想定されるものと解される。
１　車両、
２　ステアリングホイール、
３　ステアリング軸、
４　操舵ユニット、
５　電動パワーステアリングユニット、
６　パワートレインユニット、
７　ブレーキユニット、
８　ヨーレートセンサ、
９　車速センサ、
１０　前方カメラ、
１１　区画線、
１２　先行車、
１１０　区画線情報取得部、
１２０　先行車情報取得部、
２００　車両制御装置、
２１０　目標軌道演算装置、
２１１　同一経路内判定部、
２１２　目標軌道設定部、
２２０　制御量演算部、
３００　アクチュエータ、
３１０　電動パワーステアリングコントローラ、
３１１　パワートレインコントローラ、
３１２　ブレーキコントローラ

Claims (6)

  1. 　区画線情報取得部から取得した車両の左右の少なくとも一方の区画線の位置及び形状を含む区画線情報と、先行車情報取得部から取得した前記車両の前方を走行する先行車の形状及び走行位置を含む先行車情報とに基づき、前記車両と同一経路内を走行中の先行車の有無を判定する同一経路内判定部であって、所定の範囲内に前記先行車が存在する場合に、前記車両と同一経路内を走行中の先行車が有ると判定する同一経路内判定部と、
    　前記区画線情報及び前記同一経路内判定部の判定結果に基づき、前記車両が走行すべき目標軌道を設定する目標軌道設定部であって、前記区画線取得部が左右の区画線のいずれか一方しか区画線情報を取得できない場合において、前記同一経路内判定部において同一経路内を走行中の前記先行車が有ると判定された場合は、取得できている一方の区画線情報に基づいて目標軌道を演算し、前記先行車が無いと判定された場合は、前記目標軌道の演算を行わない、目標軌道設定部と、を備えた目標軌道演算装置。
  2. 　前記同一経路内判定部は、前記所定の範囲内に前記先行車が存在する状態が所定の期間以上継続した場合に、前記車両と同一経路内を走行中の先行車が有ると判定する、請求項１に記載の目標軌道演算装置。
  3. 　前記同一経路内判定部は、前記車両の左右両側の区画線を取得でき、かつ、前記所定の範囲内に前記先行車が存在する状態が所定の期間以上継続した場合に、前記車両と同一経路内を走行中の先行車が有ると判定する、請求項１に記載の目標軌道演算装置。
  4. 　前記同一経路内判定部における前記所定の範囲は、前記区画線情報、前記先行車の形状、速度、又は走行位置の少なくともいずれかに応じて変化する、請求項１から３のいずれか一項に記載の目標軌道演算装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の目標軌道演算装置と、前記目標軌道装置により算出された目標軌道に追従するように車両を制御するためのアクチュエータの制御量を演算する制御量演算部と、を備えた車両制御装置。
  6. 　同一経路内判定部が、区画線情報取得部から、車両の左右の区画線の位置及び形状を含む区画線情報を取得するステップと、
    　前記同一経路内判定部が、先行車情報取得部から、前記車両の前方を走行する先行車の形状及び走行位置を含む先行車情報を取得するステップと、
    前記同一経路内判定部が前記区画線情報及び前記先行車情報に基づいて前記車両と同一経路内を走行中の先行車の有無を判定するステップであって、所定の範囲内に前記先行車が存在する場合に、前記車両と同一経路内を走行中の先行車が有ると判定する同一経路内判定部同一経路内先行車の有無を判定するステップと、
    　目標軌道演算部が前記区画線情報及び前記同一経路内判定部の判定結果に基づき、前記車両が走行すべき目標軌道を設定するステップであって、前記区画線取得部が左右の区画線のいずれか一方しか区画線情報を取得できない場合において、前記同一経路内判定部において同一経路内を走行中の前記先行車が有ると判定された場合に、取得できている一方の区画線情報に基づいて目標軌道を演算するステップと、を備えた目標軌道演算装置の目標軌道演算方法。
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