JP2005088890A - Lane follow-up control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行車線に対する自車両の走行状態を検出し、車線から逸脱する傾向にあるか否かを判定し、車線から逸脱する場合に、逸脱位置を長くするか又は逸脱時間を長くするようにした車線追従制御装置に関する。 The present invention detects the traveling state of the host vehicle with respect to the traveling lane, determines whether or not the vehicle tends to deviate from the lane, and makes the departure position longer or the departure time longer when deviating from the lane. The present invention relates to a lane tracking control device.
従来、この種の車線追従制御装置としては、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。
この従来例には、車両の走行安全性を向上させるための装置として、運転者の不注意等により車両が走行車線から逸脱したときには、これを警報等により運転者に通知して注意を促すように構成されている。
Conventionally, as this kind of lane following control device, what is indicated, for example in
In this conventional example, as a device for improving the driving safety of the vehicle, when the vehicle deviates from the driving lane due to the driver's inattention, the driver is notified by an alarm or the like to call attention. It is configured.
すなわち、例えば、路面上における走行車線の両側部を仕切る各種の境界線を撮像する撮像装置と、この撮像装置で撮像した画像を処理することにより走行車線内における自車両の左右方向の走行位置を判定する判定装置と、その判定結果に基づき自車両が上記境界線を横切って逸脱したときに、これを運転者に通知する報知装置等で構成される。 That is, for example, an imaging device that captures various boundary lines that divide both sides of the traveling lane on the road surface, and processing the images captured by the imaging device to determine the traveling position of the host vehicle in the lateral direction in the traveling lane The determination device includes a determination device and a notification device that notifies the driver when the vehicle deviates across the boundary line based on the determination result.
したがって、この種の装置によれば、車両が運転者の無意識のうちに走行車線を逸脱して隣接する車線を走行する車両や車線外の障害物と接触する等といった事態が未然に回避され、車両の走行安全性を向上させるようにしている。
しかしながら、上記従来例にあっては、走行車線の境界線として白線を検出しこれに対する自車の相対位置に基づいて警報を発生させるようにしている。このため、例えば、コーナーを走行するような場合等には、自車が操舵を行っていない状態で進入したとしても、自車両が白線に接近していない以上は車線逸脱の判定を行うことができず、したがって白線に接近した時点で初めて警報が発生されることになるという未解決の課題がある。 However, in the above conventional example, a white line is detected as the boundary line of the traveling lane, and an alarm is generated based on the relative position of the vehicle with respect to the white line. For this reason, for example, when traveling in a corner, etc., even if the vehicle has entered without steering, it is possible to determine lane departure as long as the vehicle is not approaching the white line. Therefore, there is an unsolved problem that an alarm is generated only when the white line is approached.
このような未解決の課題を解決するために、車両前方の道路形状と、自車両の旋回度合とから自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判断して、車線逸脱傾向にあるときに運転者に警報を発することが考えられるが、この場合でも車線逸脱傾向にあるときに警報が発せられるので、上記従来例よりは早めに警報を発することが可能となるだけで、コーナー出入口で車線逸脱を生じる場合には、自車両が車線から逸脱するまでの時間が短く、逸脱後の自車両と車線との乖離距離が大きく、警報を発してから運転者が車線内で余裕を持って留まるように修正操舵する時間を確保することが困難であるという課題が残る。 In order to solve such an unsolved problem, it is determined whether or not the host vehicle has a lane departure tendency from the road shape ahead of the vehicle and the turning degree of the host vehicle. It is conceivable to issue a warning to the driver, but even in this case, a warning is issued when there is a tendency to deviate from the lane. When a departure occurs, the time it takes for the vehicle to depart from the lane is short, the distance between the vehicle after the departure and the lane is large, and the driver stays in the lane after issuing a warning. As described above, there remains a problem that it is difficult to secure time for corrective steering.
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、車線逸脱を的確に検出すると共に、自車両が車線を逸脱するまでの間に運転者が余裕を持って修正操舵することが可能な車線追従制御装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional unsolved problems, and accurately detects a lane departure and allows the driver to afford before the vehicle deviates from the lane. An object of the present invention is to provide a lane tracking control device capable of corrective steering.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る車線追従制御装置は、車両前方の道路形状を検出する道路形状検出手段と、自車両の旋回度合を検出する旋回度合検出手段と、前記道路形状検出手段で検出した道路形状と前記旋回度合検出手段で検出した旋回度合とに基づいて自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱判定手段と、該車線逸脱判定手段の判定結果が車線逸脱傾向にあるときに、前記道路形状検出手段で検出した道路形状に徐々に近づくように操舵制御パラメータを徐々に変化させて操舵制御を行う操舵制御手段とを備えていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a lane tracking control device according to
また、本発明の請求項2に係る車線追従制御装置は、車両前方の道路形状を検出する道路形状検出手段と、自車両の旋回度合を検出する旋回度合検出手段と、前記道路形状検出手段で検出した道路形状と前記旋回度合検出手段で検出した旋回度合とに基づいて自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱判定手段と、該車線逸脱判定手段の判定結果が車線逸脱傾向にあるときに、車線逸脱までに要する車線逸脱所要時間が長くなるように操舵制御パラメータを徐々に変化させて操舵制御を行う操舵制御手段とを備えていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a lane tracking control device comprising: a road shape detecting unit that detects a road shape in front of the vehicle; a turning degree detecting unit that detects a turning degree of the host vehicle; and the road shape detecting unit. Lane departure determination means for determining whether or not the host vehicle is in a lane departure tendency based on the detected road shape and the turning degree detected by the turning degree detection means, and the determination result of the lane departure determination means is a lane departure When there is a tendency, a steering control means for performing steering control by gradually changing the steering control parameter so as to increase the time required for lane departure required until lane departure is provided.
さらに、本発明の請求項3に係る車線追従制御装置は、請求項2に係る発明において、前記操舵制御手段は、車線逸脱所要時間が一定値となるように逸脱位置を決定し、決定した逸脱位置を通るように操舵制御パラメータを設定して、操舵制御を行うように構成されていることを特徴としている。
さらにまた、本発明の請求項4に係る車線追従制御装置は、請求項1乃至3の何れかの発明において、前記道路形状検出手段は、車両前方を撮像する撮像手段と、当該撮像手段で撮像した画像から白線を検出する白線検出手段と、該白線検出手段で検出した白線の曲率を検出する白線曲率検出手段とを備えていることを特徴としている。
Furthermore, in the lane tracking control device according to
Still further, in the lane following control device according to
なおさらに、本発明の請求項5に係る車線追従制御装置は、請求項1乃至4の何れかの発明において、前記旋回度合検出手段は、車両の操舵角を検出する操舵角検出手段、車両のヨー角を検出するヨー角検出手段及び自車両横変位を検出する横変位検出手段を備えていることを特徴としている。
また、本発明の請求項6に係る車線追従制御装置は、請求項1乃至5の何れかの発明において、車両の車速を検出する車速検出手段を有し、前記操舵制御手段は、前記車速検出手段で検出した車速の増加に応じて大きなゲインを設定するゲイン設定手段を備え、目標旋回度合に前記ゲイン設定手段で設定したゲインを乗算して操舵制御パラメータを算出するように構成されていることを特徴としている。
Still further, in the lane tracking control device according to
According to a sixth aspect of the present invention, the lane tracking control device according to any one of the first to fifth aspects further comprises vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed of the vehicle, and the steering control means is configured to detect the vehicle speed. Gain setting means for setting a large gain according to the increase in the vehicle speed detected by the means, and the steering control parameter is calculated by multiplying the target turning degree by the gain set by the gain setting means. It is characterized by.
請求項1に係る発明によれば、車両前方の道路形状を検出し、この道路形状と自車両の旋回度合とから車線逸脱傾向を判断し、車線逸脱傾向にあるときに道路形状に徐々に近づくように操舵制御パラメータを徐々に変化させて操舵制御を行うので、車両が車線逸脱位置に近づくにつれて道路形状に沿うように操舵制御されることになり、実際に自車両が車線を逸脱するまでの距離を長くすることができると共に、車線逸脱後に車線から乖離する乖離距離を短することができ、運転者が車線を維持するための維持操作を余裕を持って容易に行うことができるという効果が得られる。 According to the first aspect of the present invention, the road shape in front of the vehicle is detected, the lane departure tendency is determined from the road shape and the turning degree of the host vehicle, and gradually approaches the road shape when the lane departure tendency exists. Thus, the steering control is performed by gradually changing the steering control parameter, so that the steering control is performed along the road shape as the vehicle approaches the lane departure position, and until the own vehicle actually deviates from the lane. It is possible to increase the distance, shorten the distance of departure from the lane after departure from the lane, and easily perform the maintenance operation for maintaining the lane with a margin. can get.
また、請求項2に係る発明によれば、車線逸脱傾向にあるときに、道路形状に車線逸脱までに要する車線逸脱所要時間が長くなるように操舵制御パラメータを徐々に変化させて操舵制御を行うようにしたので、車線を逸脱するまでの時間が長くなり、運転者が車線を維持するための維持操作を余裕を持って容易に行うことができるという効果が得られる。 According to the second aspect of the present invention, when there is a tendency to depart from the lane, steering control is performed by gradually changing the steering control parameter so that the time required for the lane departure before the lane deviates on the road shape becomes longer. Since it did in this way, the time until it deviates from a lane becomes long, and the effect that a driver | operator can perform maintenance operation for maintaining a lane easily with a margin is acquired.
さらに、請求項3に係る発明によれば、車線逸脱所要時間が一定値となるように逸脱位置を決定し、決定した逸脱位置を通るように操舵制御パラメータを設定して操舵制御を行うので、車両の走行状況にかかわらず車線逸脱するまでの所要時間が一定値とすることができるので、運転者が常に余裕を持って車線を維持する維持操作を行うことができるという効果が得られる。
Further, according to the invention according to
さらにまた、請求項4に係る発明によれば、道路形状検出手段は、車両前方を撮像する撮像手段と、当該撮像手段で撮像した画像から白線を検出する白線検出手段と、該白線検出手段で検出した白線の曲率を検出する白線曲率検出手段とを備えているので、道路形状を正確に検出することができるという効果が得られる。
Furthermore, according to the invention according to
なおさらに、請求項5に係る発明によれば、旋回度合検出手段は、車両の操舵角を検出する操舵角検出手段、車両のヨー角を検出するヨー角検出手段及び自車両横変位を検出する横変位検出手段を備えているので、自車両の旋回度合を正確に検出することができるという効果が得られる。
また、請求項6に係る発明によれば、車両の車速を検出する車速検出手段を有し、前記操舵制御手段は、前記車速検出手段で検出した車速の増加に応じて大きなゲインを設定するゲイン設定手段を備え、目標旋回度合に前記ゲイン設定手段で設定したゲインを乗算して操舵制御パラメータを算出するので、車速が速いほど操舵制御量が大きくなって、操舵制御態様を車速に応じて変化させることができ、運転者の修正操舵時の余裕を確保することができるという効果が得られる。
Still further, according to the invention of
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態の構成を示す図である。
CCDカメラ等で構成されるカメラ1は、図2に示すように車幅方向中央の、車室内のフロントウィンドウ上部に、レンズの光軸と車両中心線とのヨー角が零、ピッチ角がαとなるように取り付けられ、車両前部の道路を撮像する。画像処理装置2は、カメラ1により撮像された画像を処理して道路上の白線を検出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first exemplary embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the
制御コントローラ3は、道路形状と車両挙動を表す複数のパラメータを用いて道路白線の形状を数式化モデルで表し、道路白線の検出結果と白線モデルとが一致するようにパラメータを更新することによって、道路白線を検出して道路形状を認識する。また、ヨーレートセンサ4で検出される現在のヨーレートθREAL及び車速センサ5で検出される車速Vに基づいて、自車両の車線からの逸脱状況を検出し、車線から逸脱していると判定されるときには警報器6を駆動し、この警報器6によって警報音、或いは警報表示等を行って、運転手に注意を促すと共に、操舵系に対して操舵補助トルクを発生する例えば電動モータを有する操舵補助機構7を、車線逸脱時の車両走行軌跡を道路白線の曲率に徐々に近づけるように操舵制御する。
The
図3は、制御コントローラ3で実行される車線追従制御処理の一例を示すフローチャートである。この車線追従制御処理では、先ず、ステップS1で、道路白線を検出する道路白線検出処理を行い、次いでステップS2に移行して、前方道路曲率が直線から曲線に又はその逆に変化するか否かを判定し、道路曲率が変化しない場合には前記ステップS1に戻り、道路曲率が変化する場合にはステップS3に移行する。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the lane tracking control process executed by the
このステップS3では、方向指示器8で方向指示を行っていない非作動状態であるか否かを判定し、方向指示器8で方向指示を行っている作動状態であるときには前記ステップS1に戻り、方向指示を行っていない非作動状態であるときにはステップS4に移行する。
このステップS4では、運転者がステアリングホイールを操舵している操舵操作中であるか否かを判定する。この判定は、操舵トルクセンサ9で検出する操舵トルク検出値Tが閾値TTH以上であるか否かを判定することにより行い、T≧TTHであるときには運転者が車線変更等でステアリングホイールを操舵している操舵状態であるものと判断して前記ステップS1に戻り、T<TTHであるときには運転者が車線変更等の意志がないものと判断してステップS5に移行する。
In this step S3, it is determined whether or not the
In step S4, it is determined whether or not the driver is performing a steering operation of steering the steering wheel. This determination is made by determining whether or not the steering torque detection value T detected by the
このステップS5では、後述する図11に示すように、ステップS1で検出した道路白線検出情報に基づいて車線逸脱傾向にあるか否かを判断するための必要ヨーレートφNEEDを算出し、算出した必要ヨーレートφNEEDとヨーレートセンサ4で検出した実ヨーレートφREALとのヨーレート偏差Δφを算出する車線逸脱予測処理を実行する。
In this step S5, as shown in FIG. 11 to be described later, the necessary yaw rate φNEED for determining whether or not there is a lane departure tendency is calculated based on the road white line detection information detected in step S1, and the calculated necessity A lane departure prediction process for calculating a yaw rate deviation Δφ between the yaw rate φ NEED and the actual yaw rate φ REAL detected by the
次いで、ステップS6に移行して、算出したヨーレート偏差Δφの絶対値|Δφ|が道路逸脱を判断する閾値ΔφTHを超えているか否かを判定し、|Δφ|≦ΔφTHであるときには車線逸脱傾向ではないものと判断して前記ステップS1に戻り、|Δφ|<ΔφTHであるときには車線逸脱傾向にあるものと判断して、ステップS7に移行して、警報器6に対して車線逸脱警報信号を出力して警報音又は警報表示を行ってからステップS8に移行する。なお、前記閾値φTHは、予め実験等によって設定された値であって、実ヨーレートφREALで走行した場合には、車線を逸脱すると予測される値である。 Next, the process proceeds to step S6, in which it is determined whether or not the calculated absolute value | Δφ | of the yaw rate deviation Δφ exceeds a threshold value Δφ TH for determining road departure. If | Δφ | ≦ Δφ TH , a lane departure is detected. When it is determined that the vehicle is not in a tendency, the process returns to step S1. When | Δφ | <Δφ TH, it is determined that there is a tendency to depart from the lane, and the process proceeds to step S7. After outputting a signal and performing an alarm sound or alarm display, the process proceeds to step S8. Note that the threshold value φ TH is a value set in advance through experiments or the like, and is a value predicted to deviate from the lane when traveling at the actual yaw rate φ REAL .
ステップS8では、後述する図14に示すように、ステップS1での白線検出処理における補正した道路パラメータa〜eをもとに推定した二本の白線と、現在の実ヨーレートθREALに基づいて算出した自車両の旋回軌跡とが交差する車線逸脱位置Pまでの逸脱所要距離Lを算出すると共に、車線逸脱位置Pでの白線曲率ρを算出する。 In step S8, as shown in FIG. 14 to be described later, calculation is performed based on the two white lines estimated based on the road parameters a to e corrected in the white line detection process in step S1 and the current actual yaw rate θ REAL. The deviation required distance L to the lane departure position P where the turning trajectory of the subject vehicle intersects is calculated, and the white line curvature ρ at the lane departure position P is calculated.
次いで、ステップS9に移行して、逸脱所要距離Lと車速Vとを基に下記式(1)の演算を行って逸脱所要時間tを算出する。
t=L/V …………(1)
次いで、ステップS10に移行して、操舵制御用パラメータとしての制御用曲率ρC を逸脱所要時間tで除算して制御用曲率更新値ΔρC (=ρC /t)を算出し、次いでステップS11に移行して、制御周期間隔を計時するタイマをスタートさせてからステップS12に移行し、現在の制御用曲率ρC に制御用曲率更新値ΔρC を加算した値を新たな制御用曲率ρC として設定してからステップS13に移行する。
Next, the process proceeds to step S9, where the required deviation time t is calculated by calculating the following equation (1) based on the required deviation distance L and the vehicle speed V.
t = L / V (1)
Next, the process proceeds to step S10, and the control curvature ρ C as the steering control parameter is divided by the deviation required time t to calculate the control curvature update value Δρ C (= ρ C / t), and then step S11. Then, a timer for measuring the control cycle interval is started, and then the process proceeds to step S12. A value obtained by adding the control curvature update value Δρ C to the current control curvature ρ C is set as a new control curvature ρ C. Is set, and the process proceeds to step S13.
このステップS13では、算出された制御用曲率ρC とコーナーの曲がり方向とに基づいて目標補助操舵角θ* を算出し、次いでステップS14に移行して、算出した目標補助操舵角θ* を補助操舵機構7に出力して、補助操舵角θが目標補助操舵角θ* に一致するように操舵制御する。
次いで、ステップS15に移行して、ステップS11で算出した制御用曲率ρC が道路曲率ρに一致したか否かを判定し、ρC <ρであるときにはステップS16に移行して、タイマのタイマ値Tが"1"を逸脱所要時間tで除算した値1/tに達したか否かを判定し、T<1/tであるときにはT=1/tとなるまで待機し、T=1/tであるときにはステップS17に移行して、前述したステップS4と同様に運転者が操舵操作を行っているか否かを判定し、操舵操作を行っている場合にはステップS17aに移行して、目標補助操舵角θ* の補助操舵機構7への出力を中止してから前記ステップS1に戻り、操舵操作を行っていない場合には前記ステップS11に戻り、ρC =ρであるときにはステップS18に移行する。
In step S13, the target auxiliary steering angle θ * is calculated based on the calculated control curvature ρ C and the corner bending direction, and then the process proceeds to step S14 to assist the calculated target auxiliary steering angle θ * . Output to the
Next, the process proceeds to step S15, where it is determined whether or not the control curvature ρ C calculated in step S11 matches the road curvature ρ. If ρ C <ρ, the process proceeds to step S16 and the timer timer It is determined whether or not the value T has reached a
このステップS18では、制御用曲率ρC 及び道路曲率ρが"0"即ち直線状態となったか否かを判定し、ρC =ρ≠0であるときにはステップS19に移行して、前述したステップS13及びS14と同様に白線曲率ρに制御用曲率ρC に一致するように白線追従操舵制御処理を行ってからステップS20に移行し、前述したステップS4及びS17と同様に運転者が操舵操作を行っているか否かを判定し、運転者が操舵操作を行っている場合には前記ステップS17aに移行し、操舵操作を行っていないときには前記ステップS18に戻り、ρC =ρ=0であるときには直進走行状態に復帰したものと判断して前記ステップS1に戻る。 In this step S18, it is determined whether or not the control curvature ρ C and the road curvature ρ are “0”, that is, in a straight line state. If ρ C = ρ ≠ 0, the process proceeds to step S19, and the above-described step S13 is performed. As in S14 and S14, the white line tracking steering control process is performed so that the white line curvature ρ matches the control curvature ρ C, and then the process proceeds to step S20, and the driver performs the steering operation in the same manner as in steps S4 and S17 described above. When the driver is performing a steering operation, the process proceeds to step S17a. When the driver is not performing a steering operation, the process returns to step S18, and when ρ C = ρ = 0, the vehicle goes straight. It is determined that the vehicle has returned to the running state, and the process returns to step S1.
また、ステップS1の白線検出処理は、本出願人が先に提案した特開平11−296660号公報に記載された方法にしたがって行う。
すなわち、先ず、ステップS21で、初期状態であるか否かを判定し、初期状態であるときにはステップS22に移行し、初期状態でないときに後述するステップS23に移行する。
Further, the white line detection process in step S1 is performed according to the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-296660 previously proposed by the present applicant.
That is, first, in step S21, it is determined whether or not it is in the initial state. If it is in the initial state, the process proceeds to step S22, and if not in the initial state, the process proceeds to step S23 described later.
ステップS22では、道路形状や車両挙動を表すパラメータ(以下、単に道路パラメータという。)を初期設定する。図4に示すような画面座標系X,Y上において、白線モデルを道路パラメータを用いて次のように式(2)で表す。
X=(a+ie)(Y−d)+b/(Y−d)+c ……(2)
式(2)において、a〜eは道路パラメータであり、路面からのカメラ1の高さを一定とすると、それぞれの道路パラメータは次のような道路及び白線の形状又は車両挙動を表す。すなわち、aは車線内の自車両の横変位量、bは道路の曲率、cは自車両(カメラ1の光軸)の道路に対するヨー角、dは自車両(カメラ1の光軸)の道路に対するピッチ角、eは道路の車線幅をそれぞれ表す。
In step S22, parameters representing road shapes and vehicle behavior (hereinafter simply referred to as road parameters) are initially set. On the screen coordinate system X, Y as shown in FIG. 4, the white line model is expressed by the following equation (2) using road parameters.
X = (a + ie) (Y−d) + b / (Y−d) + c (2)
In Expression (2), a to e are road parameters. When the height of the
なお、初期状態では、道路及び白線の形状や車両挙動が不明であるから、各道路パラメータには、例えば中央値に相当する値を初期値として設定する。つまり、例えば、車線内の自車両の横変位量aには車線中央を設定し、道路曲率bには直線を設定し、車線に対するヨー角cには零度、車線に対するピッチ角dには停止状態のα度を設定し、車線幅eには、道路構造令に示される高速道路の車線幅を設定する。 In the initial state, since the shape of the road and the white line and the vehicle behavior are unknown, for example, a value corresponding to the median value is set as an initial value for each road parameter. That is, for example, the center of the lane is set for the lateral displacement amount a of the host vehicle in the lane, the straight line is set for the road curvature b, the yaw angle c with respect to the lane is zero degree, and the pitch angle d with respect to the lane is stopped. And the lane width e is set to the lane width of the expressway indicated in the road structure ordinance.
次いで、ステップS23に移行し、図5に示すように、白線候補点を検出するための小領域の初期設定を行う。初期状態においては、道路パラメータに初期値を設定した白線モデルと、実際の画面上の道路白線との間には大きな開きがあると予想されるので、できる限り大きな領域を設定するのが望ましい。図5に示す例では、左右の白線に5個ずつ計10個の白線候補点検出領域を設定する。なお、前回の処理までに道路白線がすでに検出されている場合には、実際の道路白線と白線モデルとの差は小さいと考えられるので、図6に示すように、なるべく小さい領域を設定する方が、白線以外のものを誤検出する可能性が低く、しかも処理速度を向上させることができる。 Next, the process proceeds to step S23, and as shown in FIG. 5, initial setting of a small region for detecting white line candidate points is performed. In the initial state, it is expected that there is a large gap between the white line model in which the initial value is set as the road parameter and the road white line on the actual screen. Therefore, it is desirable to set a region as large as possible. In the example shown in FIG. 5, a total of 10 white line candidate point detection areas are set on each of the left and right white lines. Note that if a road white line has already been detected by the previous processing, the difference between the actual road white line and the white line model is considered to be small. Therefore, as shown in FIG. However, there is a low possibility of misdetecting things other than white lines, and the processing speed can be improved.
次いで、ステップS24に移行し、カメラ1により撮像され画像処理装置2で処理された画像を入力する。
次いで、ステップS25に移行し、ステップS24で画像処理装置2から入力した画像情報の道路画像上に、白線候補点の検出領域を設定する。このとき、ステップS23で算出した白線候補点検出領域とステップS22又は後述のステップS30で補正した道路パラメータによる白線モデルとに基づいて、図7に示すように、前回の処理で求めた白線モデルが領域の中心となるように白線候補点検出領域を設定する。図7に示す例では、左右の白線に5個ずつ計10個の白線候補点検出領域を設定する。なお過去の白線モデルの変化の様子から、白線モデルの変化方向にオフセットした位置に白線候補点検出領域を設定するようにしてもよい。
Next, the process proceeds to step S24, and an image captured by the
Next, the process proceeds to step S25, and a white line candidate point detection region is set on the road image of the image information input from the
次いで、ステップS26に移行し、白線候補点検出領域において白線候補点の検出を行う。この白線候補点の検出は、まず、入力画像を、sobelフィルター等を通して微分画像を生成する。次に、白線候補点検出領域の上底の一点と下底の一点とを結んでできる全ての線分に対し、図8に示すようにその線分上の画素の濃度が所定値以上の画素の数を計測する。さらに、全ての線分の中で、濃度が所定値以上の画素が最も多い線分を検出直線とし、その線分の始点と終点とを白線候補点とする。このとき、検出された直線上の所定値以上の濃度の画素数が、検出領域の長さに対する所定の割合よりも少ない場合には、白線候補点が検出されなかったものとみなす。 Next, the process proceeds to step S26, where white line candidate points are detected in the white line candidate point detection region. To detect the white line candidate points, first, a differential image is generated from the input image through a sobel filter or the like. Next, for all line segments formed by connecting one point at the upper base and one point at the lower base of the white line candidate point detection area, as shown in FIG. 8, the pixel density on the line segment is equal to or higher than a predetermined value. Measure the number of Further, among all the line segments, the line segment with the highest number of pixels having a density equal to or higher than a predetermined value is set as a detection straight line, and the start point and end point of the line segment are set as white line candidate points. At this time, if the number of pixels having a density equal to or higher than a predetermined value on the detected straight line is smaller than a predetermined ratio with respect to the length of the detection area, it is considered that no white line candidate point has been detected.
例えば、検出領域の長さが15画素で、所定値以上の濃度の画素が1/2以上、すなわち、8画素以上検出されれば白線候補点が検出されたとする検出領域においては、所定値以上の濃度の画素数が最も多い線分上における画素数が、7画素未満の場合は、その検出領域において白線候補点が検出されなかったものとする。一方、9画素の場合は白線候補点が検出されたものとし、その線分の始点と終点とを検出結果とする。 For example, in the detection area where the length of the detection area is 15 pixels and the density of pixels of a predetermined value or more is ½ or more, that is, a white line candidate point is detected if 8 or more pixels are detected, the detection area is more than a predetermined value If the number of pixels on the line segment having the largest number of pixels of the density is less than 7 pixels, it is assumed that no white line candidate point has been detected in the detection region. On the other hand, in the case of 9 pixels, it is assumed that a white line candidate point has been detected, and the start point and end point of the line segment are taken as detection results.
以上の処理を全ての白線候補点検出領域に対して実行する。このとき、白線候補点の検出の有無を判断するための検出領域の長さに対する上記所定の割合は、全ての領域に対して同一としてもよいし、検出領域毎に設定してもよい。また、上記濃度の所定値も全ての検出領域に対して同一としてもよいし、検出領域毎に変えてもよい。 The above processing is executed for all white line candidate point detection regions. At this time, the predetermined ratio with respect to the length of the detection area for determining whether or not a white line candidate point is detected may be the same for all areas or may be set for each detection area. Further, the predetermined value of the density may be the same for all the detection areas, or may be changed for each detection area.
次いで、ステップS27に移行し、全ての白線候補点検出領域で検出した白線候補点の点数が所定値以上かどうかを確認し、所定値より少なければ、白線候補点検出領域内に道路白線が含まれていなかったと判断し、ステップS23へ戻って上述したように白線候補点検出領域を初期設定する。
一方、白線候補点が所定値以上検出された場合にはステップS28に移行し、図9に示すように、検出した白線候補点と前回の処理で求めた白線モデル上の点とのずれ量を各点毎に算出する。次いでステップS29に移行し、各点のずれ量に基づいて道路パラメータの変動量Δa〜Δeを算出する。この変動量の算出方法は、例えば特開平8−5388号公報に示されるように最小二乗法により算出する方法を用いることができる。
Next, the process proceeds to step S27, where it is confirmed whether the number of white line candidate points detected in all white line candidate point detection areas is equal to or greater than a predetermined value. If the number is less than the predetermined value, road white lines are included in the white line candidate point detection area. If it has not been determined, the process returns to step S23 to initialize the white line candidate point detection area as described above.
On the other hand, when the white line candidate point is detected at a predetermined value or more, the process proceeds to step S28, and as shown in FIG. 9, the deviation amount between the detected white line candidate point and the point on the white line model obtained in the previous process is calculated. Calculate for each point. Next, the process proceeds to step S29, where road parameter fluctuation amounts Δa to Δe are calculated based on the deviation amounts of the respective points. As a method of calculating the fluctuation amount, for example, a method of calculating by the least square method can be used as disclosed in JP-A-8-5388.
続いて、ステップS30に移行し、ステップS28で算出した道路パラメータの変動量Δa〜Δeにより道路パラメータa〜eを補正する。例えば、前記式(2)に示す白線モデルの場合には、次式(3)により道路パラメータa〜eの補正を行う。
a=a+Δa
b=b+Δb
c=c+Δc
d=d+Δd
e=e+Δe ……(3)
そして、このようにして補正した道路パラメータを新たな白線モデルの道路パラメータとして所定の記憶領域に記憶する。そして、図3のステップS2に移行する。
Subsequently, the process proceeds to step S30, and the road parameters a to e are corrected by the road parameter fluctuation amounts Δa to Δe calculated in step S28. For example, in the case of the white line model shown in the equation (2), the road parameters a to e are corrected by the following equation (3).
a = a + Δa
b = b + Δb
c = c + Δc
d = d + Δd
e = e + Δe (3)
Then, the road parameter corrected in this way is stored in a predetermined storage area as a road parameter of a new white line model. And it transfers to step S2 of FIG.
さらに、図3におけるステップS5の車線逸脱予測処理は、図11に示すように、先ず、ステップS31で、所定の記憶領域に記憶された最新の道路パラメータa〜eをもとに道路形状を推定し、これに基づき、車両前方の注視点Aにおける横変位XL1を検出する。
すなわち、図12に示すように、前述した図4に示す白線検出処理におけるステップS29で補正した道路パラメータa〜eをもとに推定した道路形状において、車両前方L1m(例えば30m)の位置における二本の白線モデルの中央部を注視点Aとする。そして、この注視点Aと画像中心との間の距離、すなわち、カメラ1は車幅方向中央に設けられているから、車両前方L1mにおける、二本の白線モデルで特定される走行車線中央部からの横変位XL1を検出する。
Further, in the lane departure prediction process in step S5 in FIG. 3, as shown in FIG. 11, first, in step S31, the road shape is estimated based on the latest road parameters a to e stored in the predetermined storage area. Based on this, the lateral displacement XL1 at the gazing point A in front of the vehicle is detected.
That is, as shown in FIG. 12, in the road shape estimated based on the road parameters a to e corrected in step S29 in the white line detection process shown in FIG. The central part of the white line model of the book is designated as the point of interest A. And since the distance between the gazing point A and the image center, that is, the
次いで、ステップS32に移行し、車速センサ5からの車速Vを読み込み、ステップS33に移行して、ヨーレートセンサ4からの実ヨーレートθREALを読み込む。
次いで、ステップS34に移行し、ステップS31で算出した注視点における横変位XL1に基づき、この横変位位置から車線中央までに自車両を到達させ得るために必要なヨーレートφNEEDを次式(4)に基づいて算出する。
Next, the process proceeds to step S32, where the vehicle speed V from the
Next, the process proceeds to step S34, and based on the lateral displacement XL1 at the gazing point calculated in step S31, the yaw rate φNEED necessary to allow the host vehicle to reach the lane center from the lateral displacement position is expressed by the following equation (4). Calculate based on
φNEED=(2×XL1×V)/(L1×L1) ……(4)
次いでステップS35に移行し、ステップS14で算出した必要ヨーレートφNEEDと実ヨーレートφREALとの偏差であるヨーレート偏差Δφ(=φREAL−φNEED)を算出してから車線逸脱予測処理を終了して図3のステップS6に移行する。
φ NEED = (2 × XL1 × V) / (L1 × L1) (4)
Next, the process proceeds to step S35, and after calculating the yaw rate deviation Δφ (= φ REAL −φ NEED ) which is the deviation between the required yaw rate φ NEED calculated in step S14 and the actual yaw rate φ REAL , the lane departure prediction process is terminated. The process proceeds to step S6 in FIG.
ここで、カメラ1が撮像手段に対応し、ヨーレートセンサ4が旋回度合検出手段に対応し、警報器6が警報手段に対応し、図3の道路白線検出処理が白線検出手段に対応し、図3のステップS1及び図4の道路白線検出処理及び図11のステップS31で道路パラメータから道路形状を推定する処理が道路形状検出手段に対応し、図11のステップS34の処理が必要旋回度合検出手段に対応し、図3のステップS6処理が車線逸脱判定手段に対応し、図3のステップS8〜s20の処理が操舵制御処理に対応している。
Here, the
次に、上記実施の形態の動作を説明する。
今、車両が走行している状態では、車両前方がカメラ1によって撮像され、これが画像処理装置2に入力され、画像処理装置2において所定の画像処理が行われた後制御コントローラ3に入力される。そして、制御コントローラ3では、入力される画像情報に対し前述の道路白線検出処理を実行し、車両前方の道路状況に応じて道路パラメータを逐次更新する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
Now, in a state where the vehicle is running, the front of the vehicle is imaged by the
このとき、車両が直線走行を継続している場合には、道路曲率ρが"0"の状態を維持するので、前述した図3の処理において、ステップS2からステップS1に戻ることを繰り返すことにより、車線逸脱予測及び操舵補助機構7の操舵制御が行われない状態を維持する。
また、交差点等で右左折する場合には、その前に方向指示器8が作動状態となることにより、車両が右左折を開始して道路曲率ρが変化した場合には、ステップS2からステップS3に移行するが、方向指示器8が作動状態であるので、ステップS1に戻り、車線逸脱予測及び操舵補助機構7の操舵制御が行われない状態を維持する。
At this time, when the vehicle continues straight running, the road curvature ρ is maintained at “0”. Therefore, by repeatedly returning from step S2 to step S1 in the process of FIG. 3 described above. The state where the lane departure prediction and the steering control of the steering assist
Also, when making a right or left turn at an intersection or the like, the
さらに、運転者が車線変更する場合にも、ステアリングホイールが操舵されることにより、操舵トルクセンサ9で検出した操舵トルクTが閾値TTHより大きくなることにより、ステップS4からステップS1に戻り車線逸脱予測及び操舵補助機構7の操舵制御が行われない状態を維持する。
この直線走行状態から図13に示すように右に曲がるコーナーを走行する状態となったときに、運転者がステアリングホイールを操舵しない非操舵状態を継続すると、図3の処理において、ステップS4からステップS5に移行して、白線検出情報に基づいて車線逸脱予測処理を行う。
Further, when the driver changes lanes, the steering wheel is steered, and the steering torque T detected by the
If the driver continues the non-steering state in which the driver does not steer the steering wheel when the vehicle travels to a corner that turns to the right as shown in FIG. 13, from step S4 to step S4 in the process of FIG. Shifting to S5, lane departure prediction processing is performed based on the white line detection information.
このとき、ステップS1で算出された道路パラメータをもとに道路形状を推定し、これをもとに注視点Aにおける横変位XL1を算出する(ステップS31)。
右コーナーに前方注視点Aがさしかかった時点では、車両が直進走行し、車線中央を走行している場合には、カメラ1は車線中央に向かって撮像することになる。よって、画像中心つまり車線中央と二本の白線間の中央である注視点Aとはほぼ一致し、横変位XL1は略零となるから、必要ヨーレートφNEEDは略零となる(ステップS34)。またヨーレートセンサ4で検出される実ヨーレートφREALも略零となるから、ヨーレート偏差Δφの絶対値は閾値φTHよりも小さくなる。よって、車両は車線を逸脱することなく走行していると判定されてステップS6からステップS1に戻り、警報器6は駆動されない。
At this time, the road shape is estimated based on the road parameter calculated in step S1, and the lateral displacement XL1 at the gazing point A is calculated based on the road shape (step S31).
When the forward gazing point A approaches the right corner, when the vehicle is traveling straight and traveling in the center of the lane, the
この状態から、図13に示すように、前方注視点Aが右コーナーに進入すると、カメラ1の撮像方向が車線中心とずれるから、画像中心と注視点Aとがずれて横変位XL1が大きくなる。このため、横変位XL1に基づき算出される必要ヨーレートφNEED(ステップS34)と実ヨーレートφREALとにずれが生じ、ヨーレート偏差Δφの絶対値が徐々に大きくなる。
From this state, as shown in FIG. 13, when the forward gazing point A enters the right corner, the imaging direction of the
このとき、ヨーレート偏差Δφの絶対値が閾値φTHを超えない状態では、車線逸脱状態であると判断されないことにより、ステップS6からステップS1に戻り、車線逸脱操舵制御は実行されない。
しかしながら、運転者の非操舵状態が継続して、ヨーレート偏差Δφの絶対値が閾値φTHを超える状態となると、車線逸脱傾向にあるものと判断して、ステップS6からステップS7に移行し、車線逸脱警報信号が警報器6に出力されることにより、この警報器6から車線逸脱傾向にあることを表す警報音及び/又は警報表示が発せられる。
At this time, when the absolute value of the yaw rate deviation Δφ does not exceed the threshold value φ TH , it is not determined that the vehicle is in the lane departure state, and thus the process returns from step S6 to step S1 and the lane departure steering control is not executed.
However, if the driver's non-steering state continues and the absolute value of the yaw rate deviation Δφ exceeds the threshold φ TH , it is determined that there is a tendency to deviate from the lane, and the routine proceeds from step S6 to step S7. When the departure alarm signal is output to the
これと同時に、ステップS1で求めた白線検出情報に基づいて逸脱予想距離Lと逸脱予想位置における白線曲率ρを算出し(ステップS8)、次いで、逸脱予想距離Lを車速検出値Vで除算して逸脱所要時間tを算出し(ステップS9)、算出した逸脱所要時間tで波白線曲率ρを除算することにより、制御用曲率更新値Δρを算出する(ステップS10)。 At the same time, an expected departure distance L and a white line curvature ρ at the expected departure position are calculated based on the white line detection information obtained in step S1 (step S8), and then the expected departure distance L is divided by the vehicle speed detection value V. The deviation required time t is calculated (step S9), and the control curvature update value Δρ is calculated by dividing the wave line curvature ρ by the calculated deviation required time t (step S10).
そして、タイマをスタートさせ(ステップS11)、次いで算出した制御用曲率更新値Δρを現在の制御用曲率ρC に加算してあ他奈々制御用曲率ρC を算出し(ステップS12)、この制御用曲率ρC に基づいて目標操舵角θ* を算出し(ステップS13)、算出した目標操舵角θ* を操舵補助機構7に出力することにより(ステップS14)、操舵補助機構7で転舵輪の転舵処理が行われることにより、車両の走行軌跡の曲率が図14に示すように、白線曲率ρに沿うように徐々に増加される。 Then, the timer is started (step S11), and then the calculated control curvature update value Δρ is added to the current control curvature [rho C Oh calculates other Nana control curvature [rho C (step S12), the control The target steering angle θ * is calculated based on the curvature ρ C for use (step S13), and the calculated target steering angle θ * is output to the steering assist mechanism 7 (step S14). As the turning process is performed, the curvature of the traveling locus of the vehicle is gradually increased along the white line curvature ρ as shown in FIG.
このとき、制御用曲率ρC の増加処理が制御用曲率ρC が白線曲率ρに一致するか又は超えるまで繰り返されることにより、制御曲率ρC が徐々に増加される。このため、最初に車線逸脱を検出した時点における車線逸脱位置Pより走行レーン内側を通って初期車線逸脱位置Pより遠くの車線逸脱位置に向かいながら最終的に制御曲率ρC が白線曲率ρと等しくなると、ステップS15からステップS18を経てステップS19に移行して、白線曲率ρに制御用曲率ρC を一致させる車線追従操舵制御を行う。 At this time, it increases the process control curvature [rho C of the control curvature [rho C is by being repeated until more than or matching the white line curvature [rho, control curvature [rho C is gradually increased. Therefore, the control curvature ρ C finally becomes equal to the white line curvature ρ while going from the lane departure position P to the lane departure position farther than the initial lane departure position P from the lane departure position P when the lane departure is first detected. Then, the process proceeds from step S15 to step S19 through step S18, and lane tracking steering control is performed to make the control curvature ρ C coincide with the white line curvature ρ.
その後、右コーナーを脱して直線走行状態となり、白線曲率ρが"0"となると、ステップS7〜ステップS20の車線追従制御処理を終了してステップS1に移行する。
また、ステップS7〜ステップS20の車線制御処理中に運転者がステアリングホイールを操舵する操舵状態となると、ステップS17又はステップS20からステップS17aに移行して、目標補助操舵角θ* の補助操舵機構7への出力を中止し、白線追従制御を終了してから前記ステップS1に戻る。このため、運転者の操舵操作に影響を与えることがなく、車線逸脱回避処理を良好に行うことができる。
After that, when the right corner is removed from the right corner and the white line curvature ρ becomes “0”, the lane tracking control process in steps S7 to S20 is terminated and the process proceeds to step S1.
In addition, when the driver enters the steering state in which the steering wheel is steered during the lane control process in steps S7 to S20, the process proceeds from step S17 or step S20 to step S17a, and the
このように、上記第1の実施形態では、自車両の走行中に、直線から左右のコーナーにさしかかるか又は左右のコーナーから直線にさしかかる道路曲率の変化状態で、車線逸脱傾向を検出したときに、警報を発してから自車両の走行軌跡を制御する制御用曲率ρC を徐々に大きくして、車両の走行軌跡の曲率を白線曲率ρに近づけるので、車線逸脱傾向を検出した時点の操舵状態をそのまま継続する場合に比較して、自車両が白線逸脱するまでの時間が長くなり、運転者の操舵介入が容易となる。 As described above, in the first embodiment, when the lane departure tendency is detected while the vehicle is traveling, the road curvature changes from the straight line to the left and right corners or from the left and right corners to the straight line. Steering state at the time of detecting a lane departure tendency because the control curvature ρ C for controlling the traveling locus of the host vehicle is gradually increased after the alarm is issued, and the curvature of the traveling locus of the vehicle is brought close to the white line curvature ρ. As compared with the case where the vehicle is continued as it is, the time until the vehicle departs from the white line becomes longer, and the driver's steering intervention becomes easier.
しかも、自車両がコーナーの外側白線に沿って走行することになるため、旋回外輪が外側白線に形成された細かな凹凸を有するランブルストリップ上を走行する時間が長くなるため、このランブルストリップを走行する際に発生する音や振動で運転者に車線逸脱傾向であることを警告することができる。
次に、本発明の第2の実施形態を図15について説明する。
In addition, since the host vehicle travels along the outer white line of the corner, the time required for the turning outer wheel to travel on the rumble strip having fine irregularities formed on the outer white line becomes longer. It is possible to warn the driver of the tendency to deviate from the lane by the sound and vibration generated when the vehicle is driven.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この第2の実施形態では、車両の走行速度に応じて道路曲率に近づける態様を異ならせるようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態では、制御コントローラ3で実行する車線追従制御処理が、図15に示すように、前述した第1の実施形態における図3の追従制御処理において、ステップS15が省略され、これに代えて車速センサ5で検出した車速検出値Vをもとに図16に示す制御曲率ゲイン算出用マップを参照して制御曲率ゲインGを算出するステップS41と、制御用曲率ρC が算出した制御曲率ゲインGを白線曲率ρに乗算した値以上となったか否かを判定するステップS42とが設けられ、ステップS41の判定結果がρC <ρ×Gであるときに前記ステップS16に移行し、ρC ≧ρ×Gであるときに前記ステップS18に移行するように変更されていることを除いては図3と同様の処理を行い、図3との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
In the second embodiment, the mode of approaching the road curvature is varied according to the traveling speed of the vehicle.
That is, in the second embodiment, as shown in FIG. 15, the lane tracking control process executed by the
ここで、制御曲率ゲイン算出用マップは、図16に示すように、横軸に車速検出値Vをとり、縦軸に制御曲率ゲインGをとり、車速検出値Vが"0"であるときに制御曲率ゲインGが0.3程度となり、これらか車速検出値Vが増加するに応じて制御曲率ゲインGが直線的に増加し、車速検出値Vが設定値Vs(例えば60km/h)であるときに制御曲率ゲインGが"1"となり、その後車速検出値Vがさらに増加すると、制御曲率ゲインGが"1"を越えて直線的に増加するように特性線Lcが設定されている。 Here, as shown in FIG. 16, the control curvature gain calculation map has a vehicle speed detection value V on the horizontal axis, a control curvature gain G on the vertical axis, and when the vehicle speed detection value V is “0”. The control curvature gain G becomes about 0.3, and as the vehicle speed detection value V increases, the control curvature gain G increases linearly, and the vehicle speed detection value V is a set value Vs (for example, 60 km / h). When the control curvature gain G becomes “1” and the vehicle speed detection value V further increases thereafter, the characteristic line Lc is set so that the control curvature gain G increases linearly beyond “1”.
この第2の実施形態によると、自車両の車速検出値Vが設定車速Vsで走行していて制御曲率ゲインGが"1"である状態では、図17でρCMで示すように、前述した第1の実施形態と同様に白線曲率ρに一致するように制御用曲率ρC が制御されるが、自車両の車速検出値Vが設定車速Vsより低い場合には、制御曲率ゲインGが"1"より小さくなることにより、制御用曲率ρC を一致させる値ρ×Gが実際の白線曲率ρより小さい値となる。このため、制御用曲率ρC が図17でρCSで示すように白線曲率ρより直線に近づくことになる。 According to the second embodiment, when the vehicle speed detection value V of the host vehicle is traveling at the set vehicle speed Vs and the control curvature gain G is “1”, as described above with reference to ρ CM in FIG. As in the first embodiment, the control curvature ρ C is controlled so as to match the white line curvature ρ, but when the vehicle speed detection value V of the host vehicle is lower than the set vehicle speed Vs, the control curvature gain G is “ By becoming smaller than 1 ″, the value ρ × G for matching the control curvature ρ C becomes smaller than the actual white line curvature ρ. Therefore, the control curvature ρ C is closer to a straight line than the white line curvature ρ as indicated by ρ CS in FIG.
逆に、自車両の車速検出値Vが設定車速Vsより大きい場合には、制御曲率ゲインGが"1"より大きくなることにより、制御用曲率ρC を一致させる値ρ×Gが実際の白線曲率ρより大き"1"値となる。このため、制御用曲率ρC が図17でρCLで示すように白線曲率ρより大きな曲率となる。
したがって、自車両の車速検出値Vが設定車速Vsと等しい場合には、白線曲率ρと等しい曲率の走行軌跡となるが、車速検出値Vが設定車速Vsより小さい場合には、緩やかに白線から離脱する走行軌跡となり、車速検出値Vが設定車速Vsより大きい場合には、緩やかに白線より道路中央側に向かう走行軌跡となる。このため、車線逸脱所要時間に余裕のない高速走行状態では、車線内若しくは白線近傍を走行することになるが、車線逸脱所要時間に余裕がある低速走行状態では、車線内又は白線近傍を走行することなく白線を横切って緩やかに車線逸脱状態となるので、定常的且つ自律的にコーナーを旋回することを防止し、運転者に車線逸脱警報が発生されている状態では、車線逸脱となる可能性があることを警告して、操舵介入が必要であることを確実に認識させることができる。
Conversely, when the vehicle speed detection value V of the host vehicle is greater than the set vehicle speed Vs, the control curvature gain G is greater than “1”, so that the value ρ × G for matching the control curvature ρ C is the actual white line. The value is “1” larger than the curvature ρ. Therefore, the control curvature ρ C is larger than the white line curvature ρ as indicated by ρ CL in FIG.
Therefore, when the vehicle speed detection value V of the host vehicle is equal to the set vehicle speed Vs, the traveling locus has a curvature equal to the white line curvature ρ. However, when the vehicle speed detection value V is smaller than the set vehicle speed Vs, the vehicle gradually starts from the white line. When the vehicle trajectory departs and the vehicle speed detection value V is larger than the set vehicle speed Vs, the travel trajectory gradually goes from the white line toward the center of the road. For this reason, in a high-speed driving state where there is no allowance for lane departure time, the vehicle travels in the lane or in the vicinity of the white line. However, in a low-speed driving state where the lane departure time is sufficient, it travels in the lane or near the white line. The lane departure state gradually crosses the white line without any lane departure, which prevents the corner from turning cornering regularly and autonomously and may cause lane departure when the lane departure warning is issued to the driver. Warning that there is a need for steering intervention.
次に、本発明の第3の実施形態を図18図19について説明する。
この第3の実施形態では、車線逸脱する際の車線逸脱所要時間及び車線逸脱位置を長く延ばすと共に、車線逸脱後の車線からの逸脱距離を少なくするようにしたものである。
すなわち、第3の実施形態では、制御コントローラ3で実行する車線追従制御処理が図18に示すように前述した第1の実施形態における図3の処理に対して変更されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the third embodiment, the lane departure required time and the lane departure position at the time of departure from the lane are lengthened and the departure distance from the lane after departure from the lane is reduced.
That is, in the third embodiment, the lane tracking control process executed by the
この車線追従制御処理では、先ず、ステップS8及びステップS9間にステップS8で算出した白線曲率ρに車線逸脱時間又は逸脱位置を所望値に設定する固定ゲインGsを乗算して制御用曲率ρG を算出するステップS51が介挿されていると共に、ステップS10の処理が制御用曲率ρG を逸脱所要時間tで除算して制御用曲率更新値ΔρG (=ρG /t)を算出するステップS52に変更され、ステップS12の処理が現在の制御用曲率ρC に制御用曲率更新値ΔρG を加算して新たな制御用曲率ρC (=ρC +ΔρG )を算出するステップS53に変更され、ステップS15の処理が制御用曲率ρC がステップS51で算出した制御用曲率ρG に一致したか否かを判定するステップS54に変更されている。 In this lane tracking control process, first, between steps S8 and S9, the white line curvature ρ calculated in step S8 is multiplied by a fixed gain Gs for setting the lane departure time or the departure position to a desired value to obtain the control curvature ρ G. Step S51 for calculating is inserted, and the process of step S10 calculates the control curvature update value Δρ G (= ρ G / t) by dividing the control curvature ρ G by the deviation required time t. The process of step S12 is changed to step S53 in which the control curvature update value Δρ G is added to the current control curvature ρ C to calculate a new control curvature ρ C (= ρ C + Δρ G ). The process of step S15 is changed to step S54 for determining whether or not the control curvature ρ C matches the control curvature ρ G calculated in step S51.
また、ステップS18〜S20が省略され、これらに代えて、タイマをスタートさせるステップS55と、現在の制御用曲率ρC から制御用曲率更新値ΔρG を減算して新たな制御用曲率ρC を算出するステップS56と、算出した制御用曲率ρC に基づいて目標補助操舵角θ* を算出するステップS57と、算出した目標補助操舵角θ* を補助操舵機構7に出力するステップS58と、算出した制御用曲率ρC が"0"となったか否かを判定するステップS59とが設けられ、ステップS56の判定結果がρC >0であるときにはステップS60に移行して前記ステップS16と同様のタイマのタイマ値Tが1/tに達したか否かを判定し、タイマ値Tが1/tに達したときにステップS61に移行して運転者が操舵操作をしているか否かを判定し、操舵操作をしていないときに前記ステップS55に戻り、操舵操作をしているときに前記ステップS1に戻り、前記ステップS59の判定結果がテップS55に戻り、ρC =0であるときには前記ステップS1に戻るように変更されている。
Further, the step S18~S20 is omitted, instead of them, a step S55 to start the timer, a new control curvature [rho C by subtracting the control curvature update value [Delta] [rho] G from the current control curvature [rho C Step S56 for calculating, step S57 for calculating the target auxiliary steering angle θ * based on the calculated control curvature ρ C , step S58 for outputting the calculated target auxiliary steering angle θ * to the
この第3の実施形態によると、車線逸脱傾向が検出されたときに、逸脱予測距離L及び車線逸脱位置Pでの白線曲率ρを算出し(ステップS8)、算出した白線曲率ρに逸脱所要時間及び車線逸脱位置Pを設定する固定ゲインGsを乗算して制御用曲率ρG を算出する(ステップS51)。そして、算出した制御用曲率ρG に一致するように制御用曲率ρC を徐々に増加させて、車両の走行軌跡を白線曲率ρに近づけることにより、図19に示すように、自車両が車線逸脱状態となるまでの逸脱所要時間を長くすると共に、車線逸脱位置Pも長くなり、さらに制御用曲率ρC が制御用曲率ρG に一致すると、その後制御用曲率ρC が更新値ΔρG づつ減少されて制御用曲率ρC が"0"即ち直進走行状態に復帰すると車線維持制御が終了される。 According to the third embodiment, when a lane departure tendency is detected, the white line curvature ρ at the departure predicted distance L and the lane departure position P is calculated (step S8), and the required time for departure from the calculated white line curvature ρ is calculated. And the curvature ρ G for control is calculated by multiplying the fixed gain Gs for setting the lane departure position P (step S51). Then, by gradually increasing the control curvature ρ C so as to coincide with the calculated control curvature ρ G , the vehicle trajectory approaches the white line curvature ρ, as shown in FIG. The time required for the departure until the departure state is lengthened, the lane departure position P is also lengthened, and when the control curvature ρ C matches the control curvature ρ G , the control curvature ρ C is thereafter updated by Δρ G. When the control curvature ρ C is reduced to “0”, that is, returns to the straight traveling state, the lane keeping control is finished.
このため、自車両が車線逸脱状態となってから又はその前に補助操舵機構7による補助操舵が終了されることにより、徐々に車線から逸脱して行くことになり、運転者に車線逸脱状態を確実に認識させて、操舵介入が必要であることを認識させることができる。
次に、本発明の第4の実施形態を図20及び図21について説明する。
For this reason, the auxiliary steering by the
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この第4の実施形態では、前述した第1の実施形態のように制御用曲率ρC を白線曲率ρに沿うように制御した後に徐々に車線逸脱するようにしたものである。
すなわち、第4の実施形態では、制御コントローラ3で実行する車線追従制御処理が図20に示すように、前述した第1の実施形態における図3の処理において、ステップS18〜S20の処理が省略され、これらに代えてステップS71〜S76の処理が設けられていることを除いては図3と同様の処理を行い、図3との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
In the fourth embodiment, the control curvature ρ C is controlled so as to follow the white line curvature ρ as in the first embodiment described above, and then gradually deviates from the lane.
That is, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 20, the lane tracking control process executed by the
すなわち、ステップS15で制御用曲率ρC が白線曲率ρに一致したときに、ステップS71に移行して白線追従走行時間tdが経過したか否かを判定し、白線追従走行時間tdが経過していないときにはステップS72に移行して、運転者が操舵操作を行ったか否かを判定し、操舵操作を行っていないときにはステップS71に戻り、操舵操作を行っているときには前記ステップS17aに移行する。 That is, when the control curvature ρ C matches the white line curvature ρ in step S15, the process proceeds to step S71 to determine whether or not the white line following travel time td has elapsed, and the white line following travel time td has elapsed. If not, the process proceeds to step S72 to determine whether or not the driver has performed a steering operation. If the driver has not performed the steering operation, the process returns to step S71. If the steering operation has been performed, the process proceeds to step S17a.
また、ステップS71の判定結果が所定時間tdが経過したときにはステップS73に移行して、現在の目標操舵角θ* が正であるときには、目標操舵角θ* から所定値Δθを減算した値を新たな目標操舵角θ* として設定し、現在の目標操舵角θ* が負であるときには、目標操舵角θ* に所定値Δθを加算した値を新たな目標操舵角θ* として設定する目標操舵角減少処理を行い、次いでステップS74に移行して、目標操舵角θ* を補助操舵機構7に出力してからステップS75に移行し、目標操舵角θ* が"0"であるか否かを判定し、θ* ≠0であるときにはステップS76に移行して、運転者が操舵操作をしているか否かを判定し、操舵操作をしていないときにはステップS73に戻り、操舵操作を行っているときには前記ステップS17aに移行し、ステップS75の判定結果がθ* =0であるときには前記ステップS1に戻る。
When the predetermined time td has elapsed as a result of the determination in step S71, the process proceeds to step S73. When the current target steering angle θ * is positive, a value obtained by subtracting the predetermined value Δθ from the target steering angle θ * is newly set. a set as the target steering angle theta *, when the current target steering angle theta * is negative, the target steering angle to a value obtained by adding a predetermined value Δθ to the target steering angle theta * as a new target steering angle theta * Then, the process proceeds to step S74, the target steering angle θ * is output to the
この第4の実施形態によると、車線逸脱傾向にあることが検出されると、車線逸脱警報が発生され、車線逸脱距離L、車線逸脱位置Pにおける白線曲率ρ、車線逸脱所要時間tとが算出され、これらに基づいて自車両の走行軌跡の曲率が図21に示すように車線所要時間tを走行したときに白線曲率ρに沿うように制御用曲率ρC が徐々に増加され、制御用曲率ρC が白線曲率ρに一致したときに、白線追従走行時間tdだけ制御曲率ρC を白線曲率ρに一致させた状態を維持するが、白線追従走行時間tdが経過した後は、目標操舵角θ* を"0"となるまで徐々に減少させるので、車両が車線維持を徐々に解除することになり、前述した第3の実施形態と同様に運転者に車線逸脱状態を確実に認識させて、操舵介入が必要であることを認識させることができる。 According to the fourth embodiment, when it is detected that there is a lane departure tendency, a lane departure warning is generated, and the lane departure distance L, the white line curvature ρ at the lane departure position P, and the lane departure required time t are calculated. Based on these, the curvature of control ρ C is gradually increased along the white line curvature ρ when the curvature of the traveling locus of the host vehicle travels the lane required time t as shown in FIG. When ρ C coincides with the white line curvature ρ, the control curvature ρ C is maintained to coincide with the white line curvature ρ only for the white line following traveling time td, but after the white line following traveling time td elapses, the target steering angle is maintained. Since θ * is gradually decreased until it becomes “0”, the vehicle gradually cancels the lane keeping, and the driver is surely recognized the lane departure state as in the third embodiment described above. Recognize that steering intervention is necessary Can.
次に、本発明の第5の実施形態を図22及び図23について説明する。
この第5の実施形態では、車線逸脱傾向を検出した時点から実際に車両が車線逸脱するまでの時間を一定時間に制御するようにしたものである。
すなわち、第5の実施形態では、制御コントローラ3で実行される車線追従制御処理が図22に示すように、前述した第5の実施形態における図20の処理において、ステップS15とステップS71との間に予め設定した目標車線逸脱時間td* から車線逸脱所要時間tを減算して白線追従走行時間tdを算出するステップS77が介挿されていることを除いては図20と同様の処理を行い、図20との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the fifth embodiment, the time from when the lane departure tendency is detected until the vehicle actually departs from the lane is controlled to a fixed time.
That is, in the fifth embodiment, as shown in FIG. 22, the lane tracking control process executed by the
この第5の実施形態によると、図23に示すように、車線逸脱傾向を検出した時点から車線逸脱所要時間t後に自車両の制御用曲率ρC が白線曲率ρと一致する白線追従制御が行われ、その後の白線曲率ρと自車両の制御用曲率ρC とが一致した状態を維持する白線追従走行時間tdが目標車線逸脱時間td* から車線逸脱検出時から車線逸脱するまでの車線逸脱所要時間tを減算した値として算出されるので、車線逸脱検出時から目標操舵角θ* を徐々に“0”に復帰させる操舵復帰制御が開始される時点即ち実際に車線逸脱状態となるまでの時間が常に目標車線逸脱時間td* に制御されることになり、目標車線逸脱時間td* を運転者の操舵介入に必要とする時間に設定することにより、運転者が車線逸脱警報の発生時から実際に車線逸脱するまでの間に確実に操舵介入することができる。 According to the fifth embodiment, as shown in FIG. 23, white line follow-up control is performed in which the control curvature ρ C of the host vehicle coincides with the white line curvature ρ after a lane departure required time t from when the lane departure tendency is detected. We, the lane departure required from subsequent white line follow-up running time control for the curvature of the white line curvature [rho and the vehicle [rho C and to maintain a consistent state td the target lane departure time td * until the lane departure from the time of lane departure detection Since it is calculated as a value obtained by subtracting the time t, the time from when the lane departure is detected to the time when the steering return control for gradually returning the target steering angle θ * to “0” is started, that is, the time until the vehicle actually enters the lane departure state. There always be controlled to the target lane departure time td *, by setting the time required for the driver steering intervention target lane departure time td *, the driver actually from the occurrence of the lane departure warning Lane depart Steering intervention can be ensured during this period.
なお、上記第3〜第5の実施形態においても、前記第2の実施形態のように、制御用曲率ρC の最大値を白線曲率ρに車速検出値Vの増加に応じて増加する制御用曲率ゲインGを乗算した値に制御することにより、図24に示すように車速検出値Vに応じて目標車線逸脱距離L* を変更するようにしてもよい。
次に、本発明の第6の実施形態を図25及び図26について説明する。
In the third to fifth embodiments, as in the second embodiment, the maximum value of the control curvature ρ C is increased to the white line curvature ρ in accordance with the increase in the vehicle speed detection value V. By controlling the value obtained by multiplying the curvature gain G, the target lane departure distance L * may be changed according to the vehicle speed detection value V as shown in FIG.
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この第6の実施形態では、車線逸脱傾向を検出したときに、実際に車線逸脱するまでの目標車線逸脱時間td* を維持するように車線逸脱距離を設定し、この車線逸脱距離で車線逸脱するように制御用曲率ρC を制御するようにしたものである。
すなわち、第6の実施形態では、制御コントローラ3で実行する車線追従制御処理が、図25に示すように、前述した第1の実施形態における図3の処理において、ステップS8〜ステップS18の処理が省略され、これらに代えて、ステップS7からステップS81に移行して、現在の車線逸脱位置での白線曲率ρを算出し、次いでステップS82に移行して、目標車線逸脱時間td* に車速センサ5で検出した車速検出値Vを乗算して図26に示す目標車線逸脱距離L* を算出し、次いでステップS83に移行して、前述した図12の画像情報から図26に示すように目標車線逸脱距離L* だけ先の白線上の車線逸脱位置Pを求め、現在の車両に対する車線逸脱位置Pの横変位xを算出し、次いでステップS84に移行して、目標車線逸脱距離L* を横変位xで微分することにより、制御用曲率ρC (=dL* /dx)を算出し、次いで、ステップS85に移行して、算出した制御用曲率ρC に対応する目標操舵角θ* を算出し、この目標操舵角θ* を操舵補助機構7に出力する操舵制御処理を行ってから前記ステップS1に戻るように変更されていることを除いては図3と同様の処理を行い、図3との対応処理には同一ステップ番号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
In the sixth embodiment, when a lane departure tendency is detected, the lane departure distance is set so as to maintain the target lane departure time td * until the lane departure actually occurs, and the lane departure is performed at this lane departure distance. Thus, the control curvature ρ C is controlled.
That is, in the sixth embodiment, as shown in FIG. 25, the lane tracking control process executed by the
この第6の実施形態によると、車線逸脱傾向を検出した時点で、目標車線逸脱時間td* に車速検出値Vを乗算することにより、目標車線逸脱距離L* を算出し、この目標車線逸脱距離L* だけ先の白線上の車線逸脱位置Pを求めて、この車線逸脱位置Pの現在の車両位置に対する横変位xを求め、目標車線逸脱距離L* を横変位xで微分することにより、制御用曲率ρC を算出し、この制御用曲率ρC に基づいて補助操舵機構7を制御して、目標車線逸脱距離L* だけ先の白線上で車線逸脱するように操舵制御するので、車線逸脱傾向を検出してから実際に車線を逸脱するまでの車線逸脱所要時間を目標車線逸脱所要時間td* 車速にかかわらずに正確に一致させることができ、運転者がステアリングホイールを操舵することにより、車線逸脱回避動作を容易に行うことができる。
According to the sixth embodiment, when the lane departure tendency is detected, the target lane departure distance L * is calculated by multiplying the target lane departure time td * by the vehicle speed detection value V, and this target lane departure distance is calculated. Control is performed by obtaining a lane departure position P on the white line ahead by L * , obtaining a lateral displacement x of the lane departure position P with respect to the current vehicle position, and differentiating the target lane departure distance L * by the lateral displacement x. Since the control curvature ρ C is calculated, the
なお、上記第1〜第6の実施形態においては、車線逸脱傾向を判断する閾値φTHが固定値である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、閾値φTHを車速検出値Vの増加に応じて増加するように設定することにより、車速検出値Vが大きくなるほど車線逸脱に至るまでの時間が短くなることから、より早い段階で車線逸脱を検出することができる。 In the first to sixth embodiments, the case where the threshold value φ TH for determining the lane departure tendency is a fixed value has been described. However, the present invention is not limited to this, and the threshold value φ TH is set to the vehicle speed detection value. By setting so as to increase in accordance with the increase in V, the time until the vehicle departs from the lane decreases as the vehicle speed detection value V increases, so that the lane departure can be detected at an earlier stage.
また、上記第1〜第6の実施形態においては、旋回状況検出手段としてヨーレートセンサ4を用いた場合について説明したが、ヨーレートセンサ4を設ける代わりに、舵角センサを設け、この舵角センサで検出した操舵角と車速センサ5で検出した車速Vとをもとに実際のヨーレートを推定するようにしてもよい。
さらに、ヨーレートに代えて横加速度を用いるようにしてもよい。なお、この場合、前方注視点における横変位XL1から車線中央に到達するまでに必要な横加速度YG-NEEDは、次式(5)に基づいて算出する。
Moreover, in the said 1st-6th embodiment, although the case where the
Further, lateral acceleration may be used instead of the yaw rate. In this case, the lateral acceleration Y G-NEED necessary to reach the lane center from the lateral displacement XL1 at the forward gazing point is calculated based on the following equation (5).
YG-NEED=(2×XL1×V×V)/(L1×L1) ……(5)
そして、ヨーレートセンサ4に代えて横加速度センサを設け、この横加速度センサで検出した横加速度と、(5)式から算出した必要横加速度YG-NEEDとの偏差の絶対値が、予め設定した閾値YG-THをこえるとき、車線逸脱の可能性があると判定して警報器6を駆動する。
Y G-NEED = (2 × XL1 × V × V) / (L1 × L1) (5)
Then, a lateral acceleration sensor is provided instead of the
なお、この場合の閾値YG-THも、車速Vに応じて設定するようにし、車速Vが大きくなるほど小さくなるように設定すれば、車速Vが高い状態であっても車線逸脱に至る前に確実に警報を発生させることができる。
さらにまた、横加速度センサを設ける代わりに、舵角センサを設け、この舵角センサで検出した操舵角と車速センサ5で検出した車速Vとから横加速度を推定するようにしてもよい。
Note that the threshold Y G-TH in this case is also set according to the vehicle speed V and is set so as to decrease as the vehicle speed V increases, even before the vehicle deviates from the lane even when the vehicle speed V is high. An alarm can be generated reliably.
Furthermore, instead of providing the lateral acceleration sensor, a steering angle sensor may be provided, and the lateral acceleration may be estimated from the steering angle detected by the steering angle sensor and the vehicle speed V detected by the
なおさらに、上記第1〜第6の実施形態においては、白線モデル間の中央部、つまり車線中央部を注視点Aとして設定し、この注視点Aに自車両が到達するためのヨーレートを検出するようにした場合について説明したがこれに限るものではなく、車両が走行車線を逸脱することなく走行可能な位置を注視点として設定すればよい。 Still further, in the first to sixth embodiments, the center portion between the white line models, that is, the lane center portion is set as the gazing point A, and the yaw rate for the host vehicle to reach the gazing point A is detected. Although the case where it did in this way was demonstrated, it is not restricted to this, The position which a vehicle can drive | work without deviating from a driving | running | working lane should just be set as a gazing point.
また、上記各実施の形態においては、カメラ1が撮像した画像情報に対して画像処理を行い白線を検出してこれに基づき道路形状を推定するようにした場合について説明したが、これに限るものではなく、道路脇に道路曲率が変化する地点で道路曲率を送信する送信手段を設け、車両で送信手段からの道路曲率を受信することにより、走行路の道路曲率を得るようにしてもよく、さらには、全地球測位システム(GPS)を有するカーナビゲーションシステムを搭載した車両である場合には、自車両の現在位置と地図情報とから自車両前方の道路曲率を自動的に出力するようにしてもよく、要は車両前方の道路形状を検出することができればよい。
In each of the above embodiments, the case where image processing is performed on the image information captured by the
1 カメラ
2 画像処理装置
3 制御コントローラ
4 ヨーレートセンサ
5 車速センサ
6 警報器
7 補助操舵機構
8 方向指示器
9 操舵トルクセンサ
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