JP2007008281A

JP2007008281A - 車両用運転支援装置

Info

Publication number: JP2007008281A
Application number: JP2005190311A
Authority: JP
Inventors: Shin Koike; 伸小池
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP4654796B2

Abstract

【課題】走行車線上に障害物が存在する場合や走行車線の白線が検出できない場合でも車線に基づく運転支援を継続できるようにした車両用運転支援装置を提供すること。
【解決手段】車両において、走行車線からの逸脱を警報又は防止する車両用運転支援装置に、走行車線の白線を検出する白線検出手段と、白線が検出されなかった領域に仮想白線を設定する設定手段と、検出された白線と設定された仮想白線とに基づいて車線維持制御を行う制御手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、概して、車両において、走行車線からの逸脱を警報又は防止する車両用運転支援装置に係り、特に、走行車線上に障害物が存在する場合や走行車線の白線が検出できない場合でも車線に基づく運転支援を継続できるようにした車両用運転支援装置に関する。

従来、車両において、走行車線からの逸脱を警報する車両用運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、走行車線及び障害物を検出し、車線を逸脱する場合には警報を発すると共に、障害物を回避するための車線逸脱の場合には警報を抑制する車両用運転支援装置が開示されている。
特開平１１−６６４９４号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の従来装置によれば、障害物が存在し、障害物を回避する場合には、車線を逸脱しても警報が発せられないため、回避操作時に不適切な車両操作が行われても警報が発せられない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、走行車線上に障害物が存在する場合や走行車線の白線が検出できない場合でも車線維持制御や車線逸脱警報などの車線に基づく運転支援を継続できるようにした車両用運転支援装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第一の態様は、車両において、走行車線からの逸脱を警報又は防止する車両用運転支援装置であって、走行車線の白線を検出する白線検出手段と、この白線検出手段によって白線が検出されなかった領域に仮想白線を設定する設定手段と、上記白線検出手段によって検出された白線と上記設定手段によって設定された仮想白線とに基づいて所定の制御を行う制御手段とを有する車両用運転支援装置である。

この第一の態様において、上記白線検出手段によって白線が検出されなかった領域とは、例えば、白線上に駐車車両などの障害物が存在する領域や、長年の交通や風雪により白線が擦れ消えてしまった領域や、元々白線が描かれていない領域などを指す。

また、この第一の態様において、上記制御手段は、Ａ）自車両が上記白線検出手段によって検出された白線と上記設定手段によって設定された仮想白線とから成る走行車線を逸脱したときに警報を発する、及び／又は、Ｂ）自車両が上記白線検出手段によって検出された白線と上記設定手段によって設定された仮想白線とから成る走行車線の略中央を走行するように操舵トルクを付与する。

この第一の態様によれば、白線が検出できない場合であっても、仮想白線が設定されるため、この仮想白線を利用して車線維持制御や車線逸脱警報などの車線に基づく運転支援を継続することができる。

上記目的を達成するための本発明の第二の態様は、上記第一の態様に係る車両用運転支援装置であって、上記設定手段は、走行車線上の静止物を検出する静止物検出手段と、該静止物検出手段により走行車線上に静止物が検出されたとき、自車両から該静止物までの距離を測定する測定手段とを有し、この測定手段により測定された自車両から上記静止物までの距離に基づいて該静止物よりも走行車線内側に仮想白線を設定する、車両用運転支援装置である。

この第二の態様において、上記設定手段は、上記静止物検出手段により検出された上記静止物の複数の検出点と自車両とをそれぞれ結ぶ複数の直線の各々の上に回避点を設定し、これら複数の回避点の内側に仮想白線を設定する。

ここで、上記回避点は、上記静止物と自車両との交錯可能性が高い場合ほど自車両が余裕をもって該静止物を回避できるように、例えば、１）上記静止物の検出点と自車両の相対速度が大きいほど自車両寄りに設定される、及び／又は、２）自車両から上記静止物の検出点までの距離が短いほど自車両寄りに設定される。

この第二の態様によれば、走行車線に障害物が存在する場合に、この障害物を回避するように仮想白線が設定されるため、車線維持制御や車線逸脱警報などの車線に基づく運転支援を継続しながら障害物を回避することが可能となる。換言すれば、車線に基づく運転支援を継続するだけで、障害物回避が実現される。

上記目的を達成するための本発明の第三の態様は、上記第一又は第二の態様に係る車両用運転支援装置であって、上記設定手段は、走行車線上又は対向車線上の移動体を検出する移動体検出手段と、該移動体検出手段により走行車線上又は対向車線上に移動体が検出されたとき、該移動体の移動軌跡を算出する算出手段とを有し、この算出手段により算出された上記移動体の移動軌跡に基づいて仮想白線を設定する、車両用運転支援装置である。

この第三の態様において、上記設定手段は、例えば、上記移動体の移動軌跡を中心線として左右に所定の幅をもたせた領域を走行車線又は対向車線とみなして仮想白線を設定する。

この第三の態様によれば、白線が検出されず、且つ、回避すべき障害物等も検出されない場合であっても、先行車両や対向車両から自車両の走行車線を推定し、車線維持制御や車線逸脱警報などの車線に基づく運転支援を継続することができる。

本発明によれば、走行車線上に障害物が存在する場合や走行車線の白線が検出できない場合でも車線維持制御や車線逸脱警報などの車線に基づく運転支援を継続できるようにした車両用運転支援装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、レーンキープアシスト（ＬＫＡ；車線維持支援）装置及びレーンデパーチャワーニング（ＬＤＷ；車線逸脱警報）装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

以下、図１〜１１を用いて、本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置について説明する。

図１は、本実施例に係る車両用運転支援装置１００の概略構成図である。車両用運転支援装置１００は、例えばＣＣＤカメラなどの画像撮像機器を利用して少なくとも自車両が走行中の車線の左右境界線として道路上に描かれた白線を検出する白線検出部１０１と、例えばレーザレーダやミニ波レーダなどを利用して自車両周辺の物体を検出する物体検出部１０２とを有する。

物体検出部１０２は、静止物及び移動体の双方を検出すると共に、自車両と対象物との相対速度及び距離を算出する。本実施例において、物体検出部１０２は、特に、先行車両、対向車両、走行車線外側のガードレール、走行車線沿道の建築物、中央分離帯、中央分離帯上の建築物、走行車線上の障害物、などを検出する。

車両用運転支援装置１００は、更に、車両用運転支援装置１００の各構成要素を統括的に制御する制御部１０３を有する。制御部１０３は、例えば、ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ；電子制御装置）である。

車両用運転支援装置１００は、更に、自車両が目標車線を逸脱したときに車両乗員（特に、運転者）に警報を発する警報部１０４と、レーンキープ制御実施中に自車両が目標車線の略中央を走行するように操舵トルクを付与する操舵制御部１０５とを有する。

次いで、このような構成の本実施例に係る車両用運転支援装置１００の動作について説明する。図２は、本実施例に係る車両用運転支援装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。

まず、制御部１０３は、白線検出部１０１によって自車両走行車線の白線が検出されたか否かを判断する（Ｓ２０１）。

白線が検出された場合（Ｓ２０１の「ＹＥＳ」）、従来通り、検出された白線により規定される車線が目標車線として設定される（Ｓ２０６）。

他方、自車両走行車線を認識できる程度に白線が検出されなかった場合（Ｓ２０１の「ＮＯ」）、次いで、制御部１０３は、物体検出部１０２によって先行車両の存在が検出されたか否かを判断する（Ｓ２０２）。

先行車両が検出された場合（Ｓ２０２の「ＹＥＳ」）、制御部１０３は、物体検出部１０２によって検出された先行車両の移動軌跡を演算する（Ｓ２０３）。

そして、制御部１０３は、先行車両の移動軌跡と進行方向ベクトルとに基づいて、先行車両の予想移動軌跡を演算し、これら移動軌跡及び予想移動軌跡に基づいて走行車線の仮想白線を描くことによって、走行車線を推定し、目標車線として設定する（Ｓ２０６）。

このように先行車両の存在から車線を推定する場合の一例を図３〜５に示す。図３において、実線はガードレールや段差等の道路境界線を示し、破線は自車両Ａが検出できなかった白線位置を示している。

自車両Ａは、図４に示すように、先行車両Ｂの後端を検出すると、これら先行車両Ｂの検出点Ｐ_１（白丸）の移動軌跡Ｔ_ｂ及び先行車両Ｂの移動ベクトルＶ_１を算出する。さらに、自車両は、先行車両Ｂの移動軌跡Ｔ_ｂ及び移動ベクトルＶ_１から、先行車両Ｂの予想移動軌跡Ｔ_ａを演算する。

次いで、自車両Ａは、図５に示すように、先行車両Ｂの移動軌跡Ｔ_ｂ及び予想移動軌跡Ｔ_ａから、走行車線の仮想白線ＶＬを描く。この仮想白線ＶＬは、例えば、先行車両Ｂの移動軌跡Ｔ_ｂ及び予想移動軌跡Ｔ_ａの左右端からそれぞれ所定距離外側へ離れた位置に引かれる。

さらに、本実施例において、この仮想白線ＶＬは、一例として、図５に示すように、自車両から比較的近い近領域（例えば、自車両前方７〜１７メートルの範囲）と、この近領域より奥側の遠領域（例えば、自車両前方１７〜２７メートルの範囲）とに分けてそれぞれ求められる。

このようにして設定された仮想白線ＶＬにより規定される車線が、推定された走行車線として目標車線に設定される。

図２に戻る。先行車両が検出されなかった場合（Ｓ２０２の「ＮＯ」）、次いで、制御部１０３は、対向車両やガードレールなど車線を推定するのに用いることができる物体が物体検出部１０２によって他に検出されたか否かを判断する（Ｓ２０４）。

白線も検出されず、先行車両も検出されず、更に、他に車線の推定に利用可能な物体が何も検出されなかった場合（Ｓ２０４の「ＮＯ」）、特段の制御を行わず、本フローの１ルーチンを終了する。

他方、白線及び先行車両は検出されなかったが、対向車両やガードレールなどから車線の推定が可能な場合（Ｓ２０４の「ＹＥＳ」）、次いで、制御部１０３は、検出された対向車両やガードレールの移動軌跡や回避点を演算する（Ｓ２０５）。

そして、制御部１０３は、対向車両については進行方向ベクトルから対向車両の予想移動軌跡を演算し、ガードレールや段差などの道路境界線についてはこれらを回避するための回避点を設定し、これら予想移動軌跡及び回避点に基づいて走行車線の仮想白線を描くことによって、走行車線を推定し、目標車線として設定する（Ｓ２０６）。

このように対向車両及びガードレールの存在から車線を推定する場合の一例を図６〜８に示す。図６において、実線はガードレールや段差等の道路境界線を示し、破線は自車両Ａが検出できなかった白線位置を示している。

自車両Ａは、図７に示すように、対向車両Ｃの前端を検出すると、これら対向車両Ｃの検出点Ｐ_２（白丸）の移動履歴から対向車両Ｃの移動ベクトルＶ_２を算出する。さらに、自車両Ａは、対向車両Ｃの移動ベクトルＶ_２から、対向車両Ｃの予想移動軌跡Ｔ_ａを演算する。

また、自車両Ａは、図７に示すように、ガードレールを検出すると、これらガードレールの検出点Ｐ_３（白三角）に対する回避点Ｚを設定する。回避点Ｚは、検出点Ｐ_３の各々について、自車両Ａと当該検出点Ｐ_３とを結ぶ直線上に設定される。

回避点Ｚは、自車両がガードレールに極度に接近しないように余裕をもって回避できるように設定されることが好ましく、具体的には、例えば、ａ）一律に、自車両Ａと検出点Ｐ_３とを結ぶ直線の中点に設定されてもよく、或いは、ｂ）自車両Ａと検出点Ｐ_３との間の距離及び相対速度に応じて、距離が短いほど自車両Ａ寄りに、及び／又は、相対速度が高いほど自車両Ａ寄りに設定されるように演算によって求められてもよい。

次いで、自車両Ａは、図８に示すように、対向車両Ｃの予想移動軌跡Ｔ_ａと重ならないように車線内側の仮想白線ＶＬを引き、回避点Ｚより車線内側に車線外側の仮想白線ＶＬを引く。

さらに、本実施例において、この仮想白線ＶＬは、一例として、図８に示すように、自車両から比較的近い近領域（例えば、自車両前方７〜１７メートルの範囲）と、この近領域より奥側の遠領域（例えば、自車両前方１７〜２７メートルの範囲）とに分けてそれぞれ求められる。

図２に戻る。このようにして、検出された白線及び／又は設定された仮想白線によって制御目標車線が設定されると、次いで、制御部１０３は、物体検出部１０２によって白線上又は仮想白線上に障害物の存在が検出されたか否かを判断する（Ｓ２０７）。ここで、障害物とは、主として静止物であって、例えば駐車してある車両などである。

白線上又は仮想白線上に障害物が検出された場合（Ｓ２０７の「ＹＥＳ」）、次いで、制御部１０３は、検出された障害物に対する回避点を演算する（Ｓ２０８）。

そして、制御部１０３は、障害物に対して設定された回避点に基づいて仮想白線を描くことによって、目標車線を変更する（Ｓ２０９）。

このように障害物を回避するために目標車線を変更する場合の一例を図９〜１１に示す。図９において、実線はガードレールや段差等の道路境界線を示し、白抜き太線Ｌは自車両Ａが検出した白線又は設定した仮想白線位置を示している。

自車両Ａは、図１０に示すように、白線（又は仮想白線）上の障害物（ここでは、駐車車両Ｄ）を検出すると、駐車車両Ｄの検出点Ｐ_２（白丸）及びガードレールの検出点Ｐ_３（白三角）に対する回避点Ｚを設定する。回避点Ｚは、検出点Ｐ_２及びＰ_３の各々について、自車両Ａと当該検出点とを結ぶ直線上に設定される。

回避点Ｚは、自車両が駐車車両Ｄに極度に接近しないように余裕をもって回避できるように設定されることが好ましく、具体的には、例えば、ａ）一律に、自車両Ａと検出点Ｐ_３とを結ぶ直線の中点に設定されてもよく、或いは、ｂ）自車両Ａと検出点Ｐ_３との間の距離及び相対速度に応じて、距離が短いほど自車両Ａ寄りに、及び／又は、相対速度が高いほど自車両Ａ寄りに設定されるように演算によって求められてもよい。

次いで、自車両Ａは、図１１に示すように、回避点Ｚより内側に車線外側の仮想白線ＶＬを引く。

さらに、本実施例において、この仮想白線ＶＬは、一例として、図１１に示すように、自車両から比較的近い近領域（例えば、自車両前方７〜１７メートルの範囲）と、この近領域より奥側の遠領域（例えば、自車両前方１７〜２７メートルの範囲）とに分けてそれぞれ求められる。

このようにして設定された仮想白線ＶＬにより規定される車線が、新たな走行車線として目標車線に設定される。

図２に戻る。以上のように、白線が検出されなかった場合であっても先行車両や対向車両などから推定され、更には、必要に応じて、車線を維持していれば障害物を回避できるように適宜変更された目標車線について、以下のＳ２１０〜Ｓ２１３においては、従来通りの車線逸脱警報処理及び車線維持制御処理が行われる。

まず、制御部１０３は、自車両が目標車線から逸脱したか否かを判断する（Ｓ２１０）。逸脱した場合（Ｓ２１０の「ＹＥＳ」）、制御部１０３は警報部１０４へ指示して、車両乗員に注意喚起のための警報を発声させる（Ｓ２１１）。

次いで、制御部１０３は、自車両が車線維持制御中であるか否かを判断する（Ｓ２１２）。車線維持制御中である場合（Ｓ２１２の「ＹＥＳ」）、制御部１０３は操舵制御部１０５へ指示して、自車両Ａを目標車線の略中央を走行させるのに必要な操舵トルクを必要な操舵方向へ付与させる（Ｓ２１３）。

このように、本実施例によれば、車線維持制御や車線逸脱警報などの車線に基づく運転支援を行う際に、何らかの理由により白線が検出できない場合であっても、仮想白線を設定することによって車線に基づく運転支援の継続を可能とすることができる。

また、本実施例によれば、走行車線に駐車車両などの障害物が存在する場合に、この障害物を回避するように仮想白線が設定されるため、車線に基づく運転支援を継続しながら障害物を回避することが可能となる。換言すれば、車線に基づく運転支援を継続するだけで、障害物回避が実現される。

さらに、本実施例によれば、白線が検出されず、且つ、回避すべき障害物等も検出されない場合であっても、先行車両や対向車両などから自車両の走行車線を推定することができるため、車線に基づく運転支援を継続することができる。

なお、上記一実施例の説明においては、便宜上、（ア）先行車両を利用して仮想白線を描く場合（図３〜５）、（イ）対向車両等を利用して仮想白線を描く場合（図６〜８）、及び、（ウ）障害物を回避するように仮想白線を描く（又は修正する）場合（図９〜１１）、に分けて説明したが、当業者には明らかなように、これらの仮想白線設定処理は必ずしも別々に順序立てて実行する必要はなく、先行車両、対向車両、ガードレール、及び、障害物などの自車両周辺の移動体及び静止物のすべてを同時に且つ総合的に考慮して一度の演算処理で仮想白線が設定されてもよい。

また、上記一実施例においては、仮想白線設定に利用する移動体の例として、特に図面において四輪車を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、自動二輪車や自転車や歩行者なども利用し得る。

さらに、上記一実施例においては、回避すべき障害物の一例として駐車車両を例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、自車両走行車線上で静止しており、自車両の白線に基づく車両制御に影響を与え得るものであればあらゆる静止物体を対象とし得る。

本発明は、レーンキープアシスト装置やレーンデパーチャワーニング装置などの車両用運転支援装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置の概略構成図である。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置の動作の流れを示すフローチャートである。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置が先行車両から目標車線を推定する方法を説明するための図である。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置が先行車両から目標車線を推定する方法を説明するための図である。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置が先行車両から目標車線を推定する方法を説明するための図である。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置が対向車両及びガードレールから目標車線を推定する方法を説明するための図である。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置が対向車両及びガードレールから目標車線を推定する方法を説明するための図である。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置が対向車両及びガードレールから目標車線を推定する方法を説明するための図である。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置が障害物回避のために目標車線を再設定する方法を説明するための図である。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置が障害物回避のために目標車線を再設定する方法を説明するための図である。本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置が障害物回避のために目標車線を再設定する方法を説明するための図である。

符号の説明

１００車両用運転支援装置
１０１白線検出部
１０２物体検出部
１０３制御部
１０４警報部
１０５操舵制御部

Claims

車両において、走行車線からの逸脱を警報又は防止する車両用運転支援装置であって、
走行車線の白線を検出する白線検出手段と、
前記白線検出手段によって白線が検出されなかった領域に仮想白線を設定する設定手段と、
前記白線検出手段によって検出された白線と前記設定手段によって設定された仮想白線とに基づいて所定の制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする車両用運転支援装置。
請求項１記載の車両用運転支援装置であって、
前記設定手段は、
走行車線上の静止物を検出する静止物検出手段と、該静止物検出手段により走行車線上に静止物が検出されたとき、自車両から該静止物までの距離を測定する測定手段とを有し、
前記測定手段により測定された自車両から前記静止物までの距離に基づいて該静止物よりも走行車線内側に仮想白線を設定する、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
請求項２記載の車両用運転支援装置であって、
前記設定手段は、
前記静止物検出手段により検出された前記静止物の複数の検出点と自車両とをそれぞれ結ぶ複数の直線の各々の上に回避点を設定し、
これら複数の回避点の内側に仮想白線を設定する、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
請求項３記載の車両用運転支援装置であって、
前記回避点は、前記静止物の検出点と自車両の相対速度が大きいほど自車両寄りに設定される、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
請求項３又は４記載の車両用運転支援装置であって、
前記回避点は、自車両から前記静止物の検出点までの距離が短いほど自車両寄りに設定される、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
請求項１乃至５のいずれか一項記載の車両用運転支援装置であって、
前記設定手段は、
走行車線上又は対向車線上の移動体を検出する移動体検出手段と、該移動体検出手段により走行車線上又は対向車線上に移動体が検出されたとき、該移動体の移動軌跡を算出する算出手段とを有し、
前記算出手段により算出された前記移動体の移動軌跡に基づいて仮想白線を設定する、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
請求項１乃至６のいずれか一項記載の車両用運転支援装置であって、
前記制御手段は、自車両が前記白線検出手段によって検出された白線と前記設定手段によって設定された仮想白線とから成る走行車線を逸脱したときに警報を発する、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
請求項１乃至７のいずれか一項記載の車両用運転支援装置であって、
前記制御手段は、自車両が前記白線検出手段によって検出された白線と前記設定手段によって設定された仮想白線とから成る走行車線の略中央を走行するように操舵トルクを付与する、ことを特徴とする車両用運転支援装置。