JP2003016600A - 自動車の車線離脱防止システム及びその制御方法 - Google Patents
自動車の車線離脱防止システム及びその制御方法Info
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D1/0061—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots with safety arrangements for transition from automatic pilot to manual pilot and vice versa
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- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T2201/00—Particular use of vehicle brake systems; Special systems using also the brakes; Special software modules within the brake system controller
- B60T2201/08—Lane monitoring; Lane Keeping Systems
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 運転者の不注意及び眠気によって無意識のう
ちに走行車両が車線を離脱するのを警告し、最終的に車
線離脱を防止するシステムとその制御方法を提供する。 【解決手段】 道路に表示されているレーンマーカーを
検出するレーンマーカーディテクタ及び前記レーンマー
カーディテクタの信号を利用して車両の横位置を計算す
るレーンマーカーＥＣＵからなる車線離脱検出手段と、
前記車線離脱検出手段から情報の伝達を受けて車線を離
脱したか否かを判断し、車線離脱の瞬間の車速とヘディ
ング角とによって操向制御角と制御時間とを決定して、
車線離脱防止の後に、車両が車線中央に復帰するまで自
律走行モードになるように制御信号を出力する車線離脱
防止制御手段と、前記車線離脱制御手段から出力される
制御信号に応じて制御する操向駆動手段とを含むことを
特徴とする。
ちに走行車両が車線を離脱するのを警告し、最終的に車
線離脱を防止するシステムとその制御方法を提供する。 【解決手段】 道路に表示されているレーンマーカーを
検出するレーンマーカーディテクタ及び前記レーンマー
カーディテクタの信号を利用して車両の横位置を計算す
るレーンマーカーＥＣＵからなる車線離脱検出手段と、
前記車線離脱検出手段から情報の伝達を受けて車線を離
脱したか否かを判断し、車線離脱の瞬間の車速とヘディ
ング角とによって操向制御角と制御時間とを決定して、
車線離脱防止の後に、車両が車線中央に復帰するまで自
律走行モードになるように制御信号を出力する車線離脱
防止制御手段と、前記車線離脱制御手段から出力される
制御信号に応じて制御する操向駆動手段とを含むことを
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車の車線離脱防
止システム及びその制御方法に係り、より詳しくは、運
転者の不注意及び眠気などによる走行車両の車線離脱を
警告し、最終的に車線離脱を防止する車線離脱防止シス
テム及びその制御方法に関するものである。
止システム及びその制御方法に係り、より詳しくは、運
転者の不注意及び眠気などによる走行車両の車線離脱を
警告し、最終的に車線離脱を防止する車線離脱防止シス
テム及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近は自動車に関する様々な技術の発展
と共に安全で便利な車両のためのシステムが開発されて
おり、実際に車両にも適用されて運転者の安全を図って
いる。
と共に安全で便利な車両のためのシステムが開発されて
おり、実際に車両にも適用されて運転者の安全を図って
いる。
【０００３】このような安全システムの中でも、運転者
の長時間運転や眠気または携帯電話の使用などによる前
方注視の怠慢によって発生し易い事故を未然に防止する
ことができる車線離脱防止システムの開発が活発に進め
られている。
の長時間運転や眠気または携帯電話の使用などによる前
方注視の怠慢によって発生し易い事故を未然に防止する
ことができる車線離脱防止システムの開発が活発に進め
られている。
【０００４】このような車線離脱防止システムは、主に
走行中の車線及び車両の位置を測定し、車両が車線を離
脱する場合に警告したり自動的に操向アクチュエータを
駆動させて車両の走行方向を調節するシステムであっ
て、走行道路を撮影する撮影部と、これによって撮影さ
れた走行道路の映像から車両の位置と進行方向を抽出す
る映像処理部と、現在の車両の位置データから車線離脱
防止のための操向命令を生成する操向命令制御部と、操
向命令によって駆動される操向アクチュエータとからな
る。
走行中の車線及び車両の位置を測定し、車両が車線を離
脱する場合に警告したり自動的に操向アクチュエータを
駆動させて車両の走行方向を調節するシステムであっ
て、走行道路を撮影する撮影部と、これによって撮影さ
れた走行道路の映像から車両の位置と進行方向を抽出す
る映像処理部と、現在の車両の位置データから車線離脱
防止のための操向命令を生成する操向命令制御部と、操
向命令によって駆動される操向アクチュエータとからな
る。
【０００５】しかし、従来の車線離脱防止システムは、
一般にビジョン（ＣＣＤカメラ）を利用したシステムが
主流であり、アクチュエータはステアリングコラムにモ
ーターを装着するのが普通であり、また制御概念におい
ても運転者を補助する程度である。
一般にビジョン（ＣＣＤカメラ）を利用したシステムが
主流であり、アクチュエータはステアリングコラムにモ
ーターを装着するのが普通であり、また制御概念におい
ても運転者を補助する程度である。
【０００６】しかし、前記のような概念の従来の車線離
脱防止システムは、映像エッジ（ｅｄｇｅ）に基づくア
ルゴリズムを利用して撮影された映像処理で車線を抽出
するため、各種ノイズに対応するのが難しく、映像処理
に時間が多くかかるという短所がある。
脱防止システムは、映像エッジ（ｅｄｇｅ）に基づくア
ルゴリズムを利用して撮影された映像処理で車線を抽出
するため、各種ノイズに対応するのが難しく、映像処理
に時間が多くかかるという短所がある。
【０００７】また、映像処理方法以外に映像の明るさ値
に基づいて車線を抽出する方法があるが、これは映像全
体の明るさによって性能が可変するため、夕方や曇った
日など周辺の輝度が低い場合には車線検出が難しく、誤
って他の物体を車線として認識するなどの誤操作が多か
った。
に基づいて車線を抽出する方法があるが、これは映像全
体の明るさによって性能が可変するため、夕方や曇った
日など周辺の輝度が低い場合には車線検出が難しく、誤
って他の物体を車線として認識するなどの誤操作が多か
った。
【０００８】そして、その概念が運転者を補助する程度
であるため、車線を離脱した場合は受動的にしか対処で
きないので、緊急時には危険対処能力がないという問題
点を内包している。
であるため、車線を離脱した場合は受動的にしか対処で
きないので、緊急時には危険対処能力がないという問題
点を内包している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は前記
のような問題点を解決するために発明されたものであっ
て、本発明の目的は、運転者の不注意及び眠気によって
走行車両が無意識のうちに車線を離脱するのを警告し、
最終的に車線離脱を防止する車線離脱防止システム及び
その制御方法を提供することにある。
のような問題点を解決するために発明されたものであっ
て、本発明の目的は、運転者の不注意及び眠気によって
走行車両が無意識のうちに車線を離脱するのを警告し、
最終的に車線離脱を防止する車線離脱防止システム及び
その制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】これを実現するために、
本発明の自動車の車線離脱防止システムは、道路に表示
されているレーンマーカーを検出するレーンマーカーデ
ィテクタ及び前記レーンマーカーディテクタの信号を利
用して車両の横位置を計算するレーンマーカーＥＣＵか
らなる車線離脱検出手段と；前記車線離脱検出手段から
情報の伝達を受けて車線を離脱したか否かを判断し、車
線離脱の瞬間の車速とヘディング角とによって操向制御
角と制御時間とを決定して、車線離脱防止の後に車両が
車線中央に復帰するまで自律走行モードになるように制
御信号を出力する車線離脱防止制御手段と；前記車線離
脱制御手段から出力される制御信号に応じて制御される
操向駆動手段とを含んで構成されることを特徴とする。
本発明の自動車の車線離脱防止システムは、道路に表示
されているレーンマーカーを検出するレーンマーカーデ
ィテクタ及び前記レーンマーカーディテクタの信号を利
用して車両の横位置を計算するレーンマーカーＥＣＵか
らなる車線離脱検出手段と；前記車線離脱検出手段から
情報の伝達を受けて車線を離脱したか否かを判断し、車
線離脱の瞬間の車速とヘディング角とによって操向制御
角と制御時間とを決定して、車線離脱防止の後に車両が
車線中央に復帰するまで自律走行モードになるように制
御信号を出力する車線離脱防止制御手段と；前記車線離
脱制御手段から出力される制御信号に応じて制御される
操向駆動手段とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１１】また、レーンマーカーディテクタ及びレー
ンマーカーＥＣＵから車両が車線を離脱しているとの情
報が受信されると、その離脱の瞬間の車速とヘディング
角とによってファジーロジックで操向制御角と制御時間
とを決定して、車線離脱を防止した後、車両が与えられ
た経路に沿って自律走行モードで車線の中央に復帰する
ように、車両の横位置を制御変数でフィードバック制御
して操向角として出力し、その出力がＥＰＳシステムの
操向アクチュエータを制御することによって車線離脱を
防止する、自動車の車線離脱防止制御方法を提供する。
ンマーカーＥＣＵから車両が車線を離脱しているとの情
報が受信されると、その離脱の瞬間の車速とヘディング
角とによってファジーロジックで操向制御角と制御時間
とを決定して、車線離脱を防止した後、車両が与えられ
た経路に沿って自律走行モードで車線の中央に復帰する
ように、車両の横位置を制御変数でフィードバック制御
して操向角として出力し、その出力がＥＰＳシステムの
操向アクチュエータを制御することによって車線離脱を
防止する、自動車の車線離脱防止制御方法を提供する。
【００１２】そして、制御が開始されると、ＥＣＵの変
数や関数などを初期化する初期化段階と；前記初期化段
階の後に、レーンマーカーＥＣＵの情報を確認し、この
情報を入力データ処理部へ送信して処理する入力データ
処理段階と；前記入力データ処理段階の後に、運転者が
車両の現在の走行状態を認知して他の措置を取っている
か否かを判読し、運転者の意志の有無を判断する運転者
意志判断段階と；前記運転者意志判断段階で運転者の運
転意志が全くないと判断されれば、現制御システムが故
障したか否かを判断するフェイルセイフ判断段階と；前
記フェイルセイフ判断段階で故障でないと判断されれ
ば、入力データ処理部でアルゴリズムに合わせて変換さ
れた情報に基づいて車両が車線を離脱したか否かを判断
する離脱判定段階と；前記離脱判定段階で車線を離脱し
たと判断されれば、離脱条件に合うステアリング制御量
を算出し、これに適した操向角プロファイルを生成する
ファジー制御段階と；前記前記ファジー制御段階が完了
すれば、車両を安全な車線中央に復帰させるための操向
角を算出するフィードバック制御段階と；前記ファジー
及びフィードバック制御段階で算出された出力データを
ＥＰＳシステムへ送信して操向制御が行われるようにす
る出力データ処理段階と；からなる自動車の車線離脱防
止制御方法を提供する。
数や関数などを初期化する初期化段階と；前記初期化段
階の後に、レーンマーカーＥＣＵの情報を確認し、この
情報を入力データ処理部へ送信して処理する入力データ
処理段階と；前記入力データ処理段階の後に、運転者が
車両の現在の走行状態を認知して他の措置を取っている
か否かを判読し、運転者の意志の有無を判断する運転者
意志判断段階と；前記運転者意志判断段階で運転者の運
転意志が全くないと判断されれば、現制御システムが故
障したか否かを判断するフェイルセイフ判断段階と；前
記フェイルセイフ判断段階で故障でないと判断されれ
ば、入力データ処理部でアルゴリズムに合わせて変換さ
れた情報に基づいて車両が車線を離脱したか否かを判断
する離脱判定段階と；前記離脱判定段階で車線を離脱し
たと判断されれば、離脱条件に合うステアリング制御量
を算出し、これに適した操向角プロファイルを生成する
ファジー制御段階と；前記前記ファジー制御段階が完了
すれば、車両を安全な車線中央に復帰させるための操向
角を算出するフィードバック制御段階と；前記ファジー
及びフィードバック制御段階で算出された出力データを
ＥＰＳシステムへ送信して操向制御が行われるようにす
る出力データ処理段階と；からなる自動車の車線離脱防
止制御方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例を
添付した図面に基づいて詳細に説明する。
添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】図１は本発明による車線離脱防止の例を示
した平面図であって、道路を走行中の車両が車線を離脱
すれば、まずこれを警告し（２）、これに伴って操向角
が算出されて操向制御が行われて車両の車線離脱を防止
し（４）、その後は車両が車線中央に復帰するまで自律
走行が行われ（６）、車両が車線中央に復帰すれば制御
が完了する（８）過程で車両の車線離脱を抑制防止す
る。
した平面図であって、道路を走行中の車両が車線を離脱
すれば、まずこれを警告し（２）、これに伴って操向角
が算出されて操向制御が行われて車両の車線離脱を防止
し（４）、その後は車両が車線中央に復帰するまで自律
走行が行われ（６）、車両が車線中央に復帰すれば制御
が完了する（８）過程で車両の車線離脱を抑制防止す
る。
【００１５】図２は本発明によるアルゴリズムのブロッ
ク図であり、図３は制御例のグラフ線図であって、本発
明の制御は図２、図３のように２つの方法からなる。
ク図であり、図３は制御例のグラフ線図であって、本発
明の制御は図２、図３のように２つの方法からなる。
【００１６】第一番目はオープンループ制御であって、
車線離脱の瞬間の車速とヘディング角（Ｈｅａｄｉｎｇ
Ａｎｇｌｅ）とによって操向制御角と制御信号とを決
定するが、この時に用いられるアルゴリズムはファジー
ロジック（Ｆｕｚｚｙ Ｌｏｇｉｃ）であり、生成され
た操向角プロファイルによってオープンループ制御が行
われる。
車線離脱の瞬間の車速とヘディング角（Ｈｅａｄｉｎｇ
Ａｎｇｌｅ）とによって操向制御角と制御信号とを決
定するが、この時に用いられるアルゴリズムはファジー
ロジック（Ｆｕｚｚｙ Ｌｏｇｉｃ）であり、生成され
た操向角プロファイルによってオープンループ制御が行
われる。
【００１７】この時、制御変数はプロファイルの大きさ
（角）になり、与えられたプロファイルは離脱条件によ
って異なる。
（角）になり、与えられたプロファイルは離脱条件によ
って異なる。
【００１８】第二番目はフィードバック制御であって、
適切なオープンループ制御によって離脱が防止されれ
ば、車両が中央に復帰するまで与えられた経路に沿って
走行する自律走行モードになるようになるが、この時に
用いられるアルゴリズムはフィードバック制御であり、
制御変数は車両の横位置になり、制御出力は操向角にな
る。
適切なオープンループ制御によって離脱が防止されれ
ば、車両が中央に復帰するまで与えられた経路に沿って
走行する自律走行モードになるようになるが、この時に
用いられるアルゴリズムはフィードバック制御であり、
制御変数は車両の横位置になり、制御出力は操向角にな
る。
【００１９】前記で車両を中央に復帰させるための経路
はフィードバック制御の開始の瞬間の車両の位置と車線
の中央を適切な傾きで連結したものを使用し、車両が車
線中央で直線走行するようになれば制御が解除される。
はフィードバック制御の開始の瞬間の車両の位置と車線
の中央を適切な傾きで連結したものを使用し、車両が車
線中央で直線走行するようになれば制御が解除される。
【００２０】図４は前記のようなアルゴリズムを制御す
るためのシステム構成図であって、大きく車線離脱検出
手段１０と、前記車線離脱検出手段１０から入力される
信号を比較判断する車線離脱防止制御手段（ＥＣＵ）
と、前記車線離脱防止制御手段（ＥＣＵ）から出力され
る信号によって制御される操向駆動手段１２とからな
る。
るためのシステム構成図であって、大きく車線離脱検出
手段１０と、前記車線離脱検出手段１０から入力される
信号を比較判断する車線離脱防止制御手段（ＥＣＵ）
と、前記車線離脱防止制御手段（ＥＣＵ）から出力され
る信号によって制御される操向駆動手段１２とからな
る。
【００２１】前記で、車線離脱検出手段１０は、レーン
マーカーディテクタ１４とレーンマーカーＥＣＵ１６と
から構成されるが、前記レーンマーカーディテクタ１４
は車両の前面部に多数配置されて道路に設けられたマグ
ネチックネールをセンシングするマグネチックセンサー
で実現され、レーンマーカーＥＣＵ１６は前記レーンマ
ーカーディテクタ１４から送信される情報によって車両
の現在の横位置を算出する。
マーカーディテクタ１４とレーンマーカーＥＣＵ１６と
から構成されるが、前記レーンマーカーディテクタ１４
は車両の前面部に多数配置されて道路に設けられたマグ
ネチックネールをセンシングするマグネチックセンサー
で実現され、レーンマーカーＥＣＵ１６は前記レーンマ
ーカーディテクタ１４から送信される情報によって車両
の現在の横位置を算出する。
【００２２】そして、前記車線離脱防止制御手段（ＥＣ
Ｕ）は、通信部１８、入力データ処理部２０、車線離脱
判定部２２、ファジーロジック制御部２４、操向角命令
生成部２６、フィードバック制御部２８及び出力データ
処理部３０からなり、この他にも初期化部３２とフェイ
ルセイフ部３４とを含む。
Ｕ）は、通信部１８、入力データ処理部２０、車線離脱
判定部２２、ファジーロジック制御部２４、操向角命令
生成部２６、フィードバック制御部２８及び出力データ
処理部３０からなり、この他にも初期化部３２とフェイ
ルセイフ部３４とを含む。
【００２３】前記で通信部１８はレーンマーカーＥＣＵ
１６とシリアル通信を行い、インタラプト方式で位置情
報を抽出してその情報を入力データ処理部２０に送信す
る。
１６とシリアル通信を行い、インタラプト方式で位置情
報を抽出してその情報を入力データ処理部２０に送信す
る。
【００２４】そうすると、入力データ処理部２０は各種
車両のセンサー及びステアトルクセンサーの情報、車両
の横位置の情報などの処理を行うが、この時にノイズが
含まれた信号の場合にはローパスフィルタリングを行っ
てアルゴリズムに合わせて変換する。
車両のセンサー及びステアトルクセンサーの情報、車両
の横位置の情報などの処理を行うが、この時にノイズが
含まれた信号の場合にはローパスフィルタリングを行っ
てアルゴリズムに合わせて変換する。
【００２５】前記車線離脱判定部２２では車両の横位置
とこれを微分した値であるヘディング角とで車両の速度
に応じた離脱予測値を計算し、この値を基準にして車両
が離脱したか否かを判断する。
とこれを微分した値であるヘディング角とで車両の速度
に応じた離脱予測値を計算し、この値を基準にして車両
が離脱したか否かを判断する。
【００２６】前記予測離脱量（ｐ＿ｏｆｆｓｅｔ）はｏ
ｆｆｓｅｔ＿ｆ＋Ｋｗ＊ｓｌｏｐｅ＿ｆで求められ、前
記でｏｆｆｓｅｔ＿ｆは車両の横位置であり、ｓｌｏｐ
ｅ＿ｆはｏｆｆｓｅｔ＿ｆの微分値であり、Ｋｗはゲイ
ンで速度によって変わるようになる。
ｆｆｓｅｔ＿ｆ＋Ｋｗ＊ｓｌｏｐｅ＿ｆで求められ、前
記でｏｆｆｓｅｔ＿ｆは車両の横位置であり、ｓｌｏｐ
ｅ＿ｆはｏｆｆｓｅｔ＿ｆの微分値であり、Ｋｗはゲイ
ンで速度によって変わるようになる。
【００２７】前記で算出されたｐ＿ｏｆｆｓｅｔ値が設
定された離脱位置値ＯＦＦ＿Ｌ（ｌｅｆｔ）またはＯＦ
Ｆ＿Ｒ（ｒｉｇｈｔ）より大きければ、車線を離脱した
と判定するようになる。
定された離脱位置値ＯＦＦ＿Ｌ（ｌｅｆｔ）またはＯＦ
Ｆ＿Ｒ（ｒｉｇｈｔ）より大きければ、車線を離脱した
と判定するようになる。
【００２８】そして、ファジーロジック制御部２４は、
離脱予測値（ｐ＿ｏｆｆｓｅｔ）が設定された離脱位置
値（ＯＦＦ＿ＬまたはＯＦＦ＿Ｒ）を外れる瞬間の車速
とヘディング角（ｓｌｏｐｅ＿ｆ）との入力によって適
切なステアリング制御量をファジーを使用して計算す
る。
離脱予測値（ｐ＿ｏｆｆｓｅｔ）が設定された離脱位置
値（ＯＦＦ＿ＬまたはＯＦＦ＿Ｒ）を外れる瞬間の車速
とヘディング角（ｓｌｏｐｅ＿ｆ）との入力によって適
切なステアリング制御量をファジーを使用して計算す
る。
【００２９】前記ファジーロジックで用いられるルール
は、多くの実験を行って離脱条件を抽出したデータに基
づいて作られるのはもちろんである。
は、多くの実験を行って離脱条件を抽出したデータに基
づいて作られるのはもちろんである。
【００３０】前記操向角命令生成部２６は、ファジーロ
ジックから離脱条件に合うステアリング制御量が決定さ
れると実際に所望の操向角プロファイルを生成するが、
前記操向角プロファイルは図５のように三角波形形態を
使用するようになる。
ジックから離脱条件に合うステアリング制御量が決定さ
れると実際に所望の操向角プロファイルを生成するが、
前記操向角プロファイルは図５のように三角波形形態を
使用するようになる。
【００３１】そして、前記フィードバック制御部２８
は、前記オープンループコントロールによって車線離脱
を防止した後に、車両を安全な車線中央に復帰させるた
めに車線中央までの経路を生成した後、その経路に沿っ
て自律走行が行われるようにする。
は、前記オープンループコントロールによって車線離脱
を防止した後に、車両を安全な車線中央に復帰させるた
めに車線中央までの経路を生成した後、その経路に沿っ
て自律走行が行われるようにする。
【００３２】前記フィードバック制御による操向角はＫ
ｐ＊（ｏｆｆｓｅｔ＿ｆ−ｐａｔｈ）＋Ｋｄ＊ｓｌｏｐ
ｅ＿ｆで求められ、前記でＫｐはＰゲイン、ＫｄはＤゲ
イン、ｏｆｆｓｅｔ＿ｆは車両の横位置、ｓｌｏｐｅ＿
ｆはヘディング角、ｐａｔｈは所望の経路である。
ｐ＊（ｏｆｆｓｅｔ＿ｆ−ｐａｔｈ）＋Ｋｄ＊ｓｌｏｐ
ｅ＿ｆで求められ、前記でＫｐはＰゲイン、ＫｄはＤゲ
イン、ｏｆｆｓｅｔ＿ｆは車両の横位置、ｓｌｏｐｅ＿
ｆはヘディング角、ｐａｔｈは所望の経路である。
【００３３】前記出力データ処理部３０は、前記の制御
過程を経て計算された所望の操向角をローパスフィルタ
リングした後、通信によって操向駆動手段１２に送信す
る役割を果たす。
過程を経て計算された所望の操向角をローパスフィルタ
リングした後、通信によって操向駆動手段１２に送信す
る役割を果たす。
【００３４】前記で操向駆動手段１２はＥＰＳシステム
（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ Ｓ
ｙｓｔｅｍ）のＥＣＵを意味し、このＥＰＳシステムの
ＥＣＵに前記所望の操向角が入力されると、ＥＣＵでは
操向アクチュエータを制御して車両の車線離脱を防止す
る。
（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ＰｏｗｅｒＳｔｅｅｒｉｎｇ Ｓ
ｙｓｔｅｍ）のＥＣＵを意味し、このＥＰＳシステムの
ＥＣＵに前記所望の操向角が入力されると、ＥＣＵでは
操向アクチュエータを制御して車両の車線離脱を防止す
る。
【００３５】そして、車線離脱防止制御手段は初期化部
３２とフェイルセイフ部３４とを備え、前記初期化部３
２はＥＣＵ初期化とシステム初期化とを実施するが、Ｅ
ＣＵ初期化は変数及び関数を初期化し、システム初期化
は車両が車線の内側で安定した走行をするまで待機する
ようになる。
３２とフェイルセイフ部３４とを備え、前記初期化部３
２はＥＣＵ初期化とシステム初期化とを実施するが、Ｅ
ＣＵ初期化は変数及び関数を初期化し、システム初期化
は車両が車線の内側で安定した走行をするまで待機する
ようになる。
【００３６】また、フェイルセイフ部３４では制御中断
を判定したり非正常的な制御を判定するが、前記制御中
断判定は、制御スイッチのオフ時、運転者がブレーキペ
ダルを踏んだ時、運転者に操向意志がある時、またはサ
ービス地域でない場合（レーンマーカーシステムがない
場合）に行われる。
を判定したり非正常的な制御を判定するが、前記制御中
断判定は、制御スイッチのオフ時、運転者がブレーキペ
ダルを踏んだ時、運転者に操向意志がある時、またはサ
ービス地域でない場合（レーンマーカーシステムがない
場合）に行われる。
【００３７】そして、非正常的な制御判定は、車速別に
制御操向角が非正常的な値を示す場合と車速が設定速度
以下である場合に行われる。
制御操向角が非正常的な値を示す場合と車速が設定速度
以下である場合に行われる。
【００３８】このように構成される本発明のシステムを
利用した制御方法を、図６の作動フローチャートを参照
して説明する。
利用した制御方法を、図６の作動フローチャートを参照
して説明する。
【００３９】制御が開始されると、ＥＣＵでは初期化部
３２で変数と関数などを初期化し（Ｓ１００）、ループ
の初期化を実施する（Ｓ１１０）。
３２で変数と関数などを初期化し（Ｓ１００）、ループ
の初期化を実施する（Ｓ１１０）。
【００４０】その後、通信部１８でレーンマーカーＥＣ
Ｕ１６から車両の現在の横位置に対する情報が入力され
るのを確認し、これを入力データ処理部２０に送信する
（Ｓ１２０）。
Ｕ１６から車両の現在の横位置に対する情報が入力され
るのを確認し、これを入力データ処理部２０に送信する
（Ｓ１２０）。
【００４１】そうすると、入力データ処理部２０は各種
車両のセンサー及びステアトルクセンサーの情報、車両
の横位置の情報などを処理し（Ｓ１３０）、運転者の意
志、つまり制御スイッチの作動状態、ブレーキペダルの
操作の有無、ハンドルの操作の有無及びサービス地域で
あるか否かを判読して（Ｓ１４０）、運転者の意志を判
断する（Ｓ１５０）。
車両のセンサー及びステアトルクセンサーの情報、車両
の横位置の情報などを処理し（Ｓ１３０）、運転者の意
志、つまり制御スイッチの作動状態、ブレーキペダルの
操作の有無、ハンドルの操作の有無及びサービス地域で
あるか否かを判読して（Ｓ１４０）、運転者の意志を判
断する（Ｓ１５０）。
【００４２】前記Ｓ１５０段階で運転者が現在操向また
は制動の意志があると判断されれば、前記Ｓ１１０段階
にリターンされ、意志がない場合には、現在の車両の状
態を認知していないと判断して、フェイルセイフを判定
する（Ｓ１６０）。
は制動の意志があると判断されれば、前記Ｓ１１０段階
にリターンされ、意志がない場合には、現在の車両の状
態を認知していないと判断して、フェイルセイフを判定
する（Ｓ１６０）。
【００４３】つまり、前記Ｓ１６０段階では、車速別に
制御操向角が正常であるか否かと現在の車速が設定速度
以下であるか否かとの要素で故障の有無を判断し、故障
であると判断されれば、前記Ｓ１１０段階にリターン
し、正常であると判断されれば、車両が現在車線から離
脱しているか否かを判断する（Ｓ１７０）。
制御操向角が正常であるか否かと現在の車速が設定速度
以下であるか否かとの要素で故障の有無を判断し、故障
であると判断されれば、前記Ｓ１１０段階にリターン
し、正常であると判断されれば、車両が現在車線から離
脱しているか否かを判断する（Ｓ１７０）。
【００４４】前記で離脱判定は、車両の横位置とこれを
微分した値であるヘディング角とで車両の速度に応じた
離脱予測値を計算し、この値に基づいて車両の離脱の有
無を判断するが、この時、離脱していないと判断されれ
ば、出力データ処理部３０で出力データ処理を行い（Ｓ
１８０）、離脱していると判断されれば、ファジーロジ
ック制御部２４で離脱予測値が設定された離脱位置値を
外れる瞬間の車速とヘディング角との入力によって適切
なステアリング制御量をファジーを使用して計算する
（Ｓ１９０）。
微分した値であるヘディング角とで車両の速度に応じた
離脱予測値を計算し、この値に基づいて車両の離脱の有
無を判断するが、この時、離脱していないと判断されれ
ば、出力データ処理部３０で出力データ処理を行い（Ｓ
１８０）、離脱していると判断されれば、ファジーロジ
ック制御部２４で離脱予測値が設定された離脱位置値を
外れる瞬間の車速とヘディング角との入力によって適切
なステアリング制御量をファジーを使用して計算する
（Ｓ１９０）。
【００４５】前記Ｓ１９０段階で離脱条件に合うステア
リング制御量が決定されれば、操向角命令生成部２６で
実際に所望の操向角プロファイルを生成し（Ｓ２０
０）、フィードバック制御部２８で車両を安全な車線中
央に復帰させるために車線中央まで自律走行が行われる
ようにする操向角を算出し（Ｓ２１０）、出力データ処
理部３０で出力処理（Ｓ１８０）が行われるようにす
る。
リング制御量が決定されれば、操向角命令生成部２６で
実際に所望の操向角プロファイルを生成し（Ｓ２０
０）、フィードバック制御部２８で車両を安全な車線中
央に復帰させるために車線中央まで自律走行が行われる
ようにする操向角を算出し（Ｓ２１０）、出力データ処
理部３０で出力処理（Ｓ１８０）が行われるようにす
る。
【００４６】前記Ｓ１８０段階でデータが出力されれ
ば、前記データはＥＰＳシステムに送信処理され（Ｓ２
２０）、ＥＰＳシステムは前記送信されるデータによっ
て作動しながら（Ｓ２３０）車両の車線離脱を防止す
る。
ば、前記データはＥＰＳシステムに送信処理され（Ｓ２
２０）、ＥＰＳシステムは前記送信されるデータによっ
て作動しながら（Ｓ２３０）車両の車線離脱を防止す
る。
【００４７】そして、前記のように車線離脱を防止した
後には再びＳ１２０段階にリターンし、車両の走行中に
前記のような作動は継続かつ反復して実施されて車両の
車線離脱を防止する。
後には再びＳ１２０段階にリターンし、車両の走行中に
前記のような作動は継続かつ反復して実施されて車両の
車線離脱を防止する。
【００４８】
【発明の効果】以上のように本発明は、運転者が車線を
維持するための操向トルクを補助して運転者の便宜性を
向上させ、道路の曲率と車両の横位置などの入力により
車線を維持しようとする方向に操向トルクを発生させ
る。
維持するための操向トルクを補助して運転者の便宜性を
向上させ、道路の曲率と車両の横位置などの入力により
車線を維持しようとする方向に操向トルクを発生させ
る。
【００４９】これにより、運転者の不注意や眠気によっ
て無意識的に車両が車線を離脱した場合にＥＰＳシステ
ムによって強制的に離脱を防止し、車線中央部まで自律
運転が行われるようにすることによって安全走行に寄与
できる。
て無意識的に車両が車線を離脱した場合にＥＰＳシステ
ムによって強制的に離脱を防止し、車線中央部まで自律
運転が行われるようにすることによって安全走行に寄与
できる。
【図１】本発明による車線離脱防止の例を示した平面図
である。
である。
【図２】本発明によるアルゴリズムのブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明による制御例を示したグラフ線図であ
る。
る。
【図４】本発明による車線離脱防止システムの詳細構成
図である。
図である。
【図５】本発明による操向角プロファイルの説明のため
の図である。
の図である。
【図６】図４の車線離脱防止システムを運用するための
作動フローチャートである。
作動フローチャートである。
１０ 車線離脱検出手段
１２ 操向駆動手段
１４ レーンマーカーディテクタ
１６ レーンマーカーＥＣＵ
１８ 通信部
２０ 入力データ処理部
２２ 車線離脱判定部
２４ ファジーロジック制御部
２６ 操向角命令生成部
２８ フィードバック制御部
３０ 出力データ処理部
３２ 初期化部
３４ フェイルセイフ部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０５Ｄ 1/02 Ｇ０５Ｄ 1/02 Ａ
Ｄ
Ｇ０８Ｇ 1/00 Ｇ０８Ｇ 1/00 Ｘ
// Ｂ６２Ｄ 101:00 Ｂ６２Ｄ 101:00
113:00 113:00
119:00 119:00
Ｆターム(参考） 3D032 CC20 CC32 DA03 DA15 DA23
DA84 DA88 DA93 DA98 DD02
DD11 DD17 EC21 EC34
5H180 AA01 CC12 CC17 CC24 LL02
LL06 LL09 LL20
5H301 AA01 CC03 CC06 CC08 DD07
DD11 DD17 EE06 EE13 FF04
FF11 FF15 FF21 GG07 HH04
LL01 LL06 LL11 LL12 LL14
LL16
Claims (14)
- 【請求項１】 道路に表示されているレーンマーカーを
検出するレーンマーカーディテクタ及び前記レーンマー
カーディテクタの信号を利用して車両の横位置を計算す
るレーンマーカーＥＣＵからなる車線離脱検出手段と；
前記車線離脱検出手段から情報の伝達を受けて車線を離
脱したか否かを判断し、車線離脱の瞬間の車速とヘディ
ング角とによって操向制御角と制御時間とを決定して、
車線離脱防止の後に車両が車線中央に復帰するまで自律
走行モードになるように制御信号を出力する車線離脱防
止制御手段と；前記車線離脱制御手段から出力される制
御信号に応じて制御される操向駆動手段とを含んで構成
されることを特徴とする、自動車の車線離脱防止システ
ム。 - 【請求項２】 レーンマーカーディテクタは、道路の車
線上に配置されるマグネチックネールをセンシングする
マグネチックセンサーからなることを特徴とする、請求
項１に記載の自動車の車線離脱防止システム。 - 【請求項３】 車線離脱防止制御手段は、車線離脱検出
手段から情報の伝達を受ける通信部と；各種車両センサ
ー、ステアトルクセンサーの情報や前記車線離脱検出手
段から受信された車両の横位置などの入力値の処理を行
う入力データ処理部と；前記入力データ処理部から伝達
される情報から車両が車線を離脱したか否かを判定する
車線離脱判定部と；前記車線離脱判定部から伝達される
情報によってステアリング制御量を算出するファジーロ
ジック制御部と；前記ファジーロジック制御部でステア
リング制御量が決定されれば、操向のための操向角プロ
ファイルを生成する操向角命令生成部と；前記車両の車
線離脱防止の後に自律走行の経路を生成するフィードバ
ック制御部と；前記操向角命令生成部とフィードバック
制御部とから伝達される情報を出力する出力データ処理
部と；を含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動
車の車線離脱防止システム。 - 【請求項４】 前記車線離脱防止制御手段は、初期化部
とフェイルセイフ部とをさらに含むことを特徴とする、
請求項３に記載の自動車の車線離脱防止システム。 - 【請求項５】 車両の横位置に対する情報から車両が車
線を離脱したと判断されれば、その離脱の瞬間の車速と
ヘディング角とによってファジーロジックで操向制御角
と制御時間とを決定して、車線離脱を防止した後、車両
が与えられた経路に沿って自律走行モードで車線の中央
に復帰するように、車両の横位置を制御変数でフィード
バック制御して操向角として出力し、その出力がＥＰＳ
システムの操向アクチュエータを制御することによって
車線離脱を防止することを特徴とする、自動車の車線離
脱防止制御方法。 - 【請求項６】 制御が開始されると、ＥＣＵの変数や関
数などを初期化する初期化段階と；前記初期化段階の後
に、レーンマーカーＥＣＵの情報を確認し、この情報を
入力データ処理部へ送信して処理する入力データ処理段
階と；前記入力データ処理段階の後に、運転者が車両の
現在の走行状態を認知して他の措置を取っているか否か
を判読し、運転者の意志の有無を判断する運転者意志判
断段階と；前記運転者意志判断段階で運転者の運転意志
が全くないと判断されれば、現制御システムが故障した
か否かを判断するフェイルセイフ判断段階と；前記フェ
イルセイフ判断段階で故障でないと判断されれば、入力
データ処理部でアルゴリズムに合わせて変換された情報
に基づいて車両が車線を離脱したか否かを判断する離脱
判定段階と；前記離脱判定段階で車線を離脱したと判断
されれば、離脱条件に合うステアリング制御量を算出
し、これに適した操向角プロファイルを生成するファジ
ー制御段階と；前記ファジー制御段階が完了すれば、車
両を安全な車線中央に復帰させるための操向角を算出す
るフィードバック制御段階と；前記ファジー及びフィー
ドバック制御段階で算出された出力データをＥＰＳシス
テムへ送信して操向制御が行われるようにする出力デー
タ処理段階と；からなることを特徴とする、自動車の車
線離脱防止制御方法。 - 【請求項７】 入力データ処理段階は、各種車両のセン
サー及びステアトルクセンサーの情報、車両の横位置の
情報を変換処理することを特徴とする、請求項６に記載
の自動車の車線離脱制御方法。 - 【請求項８】 運転者意志判断段階における判断要素
は、制御スイッチの作動状態、ブレーキペダルの操作の
有無、ハンドルの操作の有無及びサービス地域であるか
否かを含むことを特徴とする、請求項６に記載の自動車
の車線離脱制御方法。 - 【請求項９】 フェイルセイフ判断段階における判断要
素は、制御操向角が正常であるか否かと現在の車速が設
定速度以上であるか否かとを含むことを特徴とする、請
求項６に記載の自動車の車線離脱制御方法。 - 【請求項１０】 車線離脱判定段階では、車両の横位置
とこれを微分した値であるヘディング角とによって車両
の速度に応じた離脱予測値を計算し、この値を基準にし
て車両が車線を離脱したか否かを判断することを特徴と
する、請求項６に記載の自動車の車線離脱制御方法。 - 【請求項１１】 離脱予測値は、ｏｆｆｓｅｔ＿ｆが車
両の横位置、ｓｌｏｐｅ＿ｆがｏｆｆｓｅｔ＿ｆの微分
値、Ｋｗが速度に対するゲインであるとすれば、離脱予
測値（ｐ＿ｏｆｆｓｅｔ）＝ｏｆｆｓｅｔ＿ｆ＋Ｋｗ＊
ｓｌｏｐｅ＿ｆで求められ、算出されたｐ＿ｏｆｆｓｅ
ｔ値が設定された離脱位置値ＯＦＦ＿Ｌ（ｌｅｆｔ）ま
たはＯＦＦ＿Ｒ（ｒｉｇｈｔ）より大きければ車線を離
脱したと判定されることを特徴とする、請求項１０に記
載の自動車の車線離脱防止制御方法。 - 【請求項１２】 ステアリング制御量は、離脱予測値
（ｐ＿ｏｆｆｓｅｔ）が設定された離脱位置値（ＯＦＦ
＿Ｌ）を外れる瞬間の車速とヘディング角（ｓｌｏｐｅ
＿ｆ）との入力によって算出されることを特徴とする、
請求項１１に記載の自動車の車線離脱制御方法。 - 【請求項１３】 ファジー制御段階の操向角プロファイ
ルは三角波形形態であることを特徴とする、請求項６に
記載の自動車の車線離脱制御方法。 - 【請求項１４】 フィードバック制御段階での操向角
は、ＫｐがＰゲイン、ＫｄがＤゲイン、ｏｆｆｓｅｔ＿
ｆが車両の横位置、ｓｌｏｐｅ＿ｆがヘディング角、ｐ
ａｔｈが所望の経路であるとすれば、 Ｋｐ＊（ｏｆｆ
ｓｅｔ＿ｆ−ｐａｔｈ）＋Ｋｄ＊ｓｌｏｐｅ＿ｆで求め
られることを特徴とする、請求項６に記載の自動車の車
線離脱制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2001-032815 | 2001-06-12 | ||
| KR1020010032815A KR20020094545A (ko) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | 자동차의 차선 이탈 방지시스템 및 그 제어방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003016600A true JP2003016600A (ja) | 2003-01-17 |
| JP3559802B2 JP3559802B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=19710700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001395507A Expired - Fee Related JP3559802B2 (ja) | 2001-06-12 | 2001-12-26 | 自動車の車線離脱防止システム及びその制御方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6487501B1 (ja) |
| JP (1) | JP3559802B2 (ja) |
| KR (1) | KR20020094545A (ja) |
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