JP3572977B2 - 車両用走行制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の自動的な操舵制御を行う車両用走行制御装置に関し、特に、分岐路や合流路のように、レーンマーカの分岐や合流が生じる場面においても、本線上のレーンマーカを安定して抽出可能することができる車両用走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用走行制御装置としては、例えば特開平９−９１４４０号公報に記載されたものが報告されている。
この発明は、図１２（ａ）に示すように、路面上の分岐部に描かれているレーンマーカ４１を自動的に認識して、車両の走行制御を行うものであり、車両の進行方向を特定しておき、路面上の複数の白線の中から進行方向に向かう白線を選択する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用走行制御装置にあっては、白線を１本のラインと想定して検出するように構成されているため、例えばゼブラゾーンのように不規則な描画が施された分岐路や合流路では、安定した白線検出性能を発揮させるのは難しい。
【０００４】
図１２（ｂ）に示すように、分岐部にレーンマーカが描かれていない場合、あるいは分岐部のレーンマーカに汚れやかすれがある場合には、操舵制御が分岐路側に振られてしまうことが考えられる。
また、安全を確保するためには、常に全ての白線を検出した後、操舵制御に必要な白線を選択する必要があるため、全ての白線を検出するのに要する計算処理の負担が大きいといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、その目的としては、計算機側に多大の負担をかけることなく、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる車両用走行制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、走行路に表示されたレーンマーカを検出するレーンマーカ検出手段を備え、検出したレーンマーカに追随するように車両の進行方向を操舵制御する車両用走行制御装置において、道路の分合流位置を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、車両の現在位置及び進行方向を検出する現在位置検出手段と、この現在位置及び進行方向に基づいて、地図情報記憶手段から進行方向の分合流位置を読み出し、現在位置から当該分合流位置までの所要距離を算出する距離算出手段と、この所要距離が所定の基準距離に到達したか否かを判断する距離判断手段と、この所要距離が所定の基準距離に到達した場合には、地図情報記憶手段から進行方向に対する分合流路の存在方向を抽出する分合流位置方向抽出手段と、分合流位置で、かつ抽出した分合流路の存在方向とは逆方向のみを前記レーンマーカ検出手段に設定する観測方向設定手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記進行方向の操舵制御に用いるレーンマーカの位置に関する情報を表示する表示手段を備えることを要旨とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記走行路に沿って設けられ、走行レーンを特定するための識別信号を発信する識別発信器から送信される識別信号を受信し、走行レーンを特定する走行レーン特定手段を備え、前記観測方向設定手段は、抽出された分合流路の存在方向と前記走行レーン特定手段が特定した走行レーン情報とに基づいて、前記検出すべきレーンマーカの存在方向を設定することを要旨とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、前記観測方向設定手段は、分合流路の存在方向が左側でありかつレーン情報が分合流側の左側レーンである場合は右側に存在するレーンマーカのみを、あるいは分合流路の存在方向が右でありかつレーン情報が分合流側の右側レーンである場合は左側に存在するレーンマーカのみを、検出すべきことを設定することを要旨とする。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、道路の分合流位置を含む地図情報を記憶しておき、車両の現在位置及び進行方向を検出して進行方向の分合流位置位置を読み出し、現在位置から当該分合流位置までの所要距離を算出する。ここで、この所要距離が所定の基準距離に到達した場合には、地図情報記憶手段から進行方向に対する分合流路の存在方向を抽出し、分合流位置で、かつ抽出した分合流路の存在方向とは逆方向のみを検出すべきレーンマーカの存在方向として設定することで、分合流路の存在方向とは逆方向に表示されたレーンマーカを検出して操舵制御するので、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００１１】
請求項２記載の本発明によれば、進行方向の制御に利用しているレーンマーカの位置に関する情報を表示する。この結果、車両の運転が自動的な操舵制御であってもレーンマーカを確認でき、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明によれば、走行路に沿って設けられ、走行レーンを特定するための識別信号を発信する識別発信器から送信される識別信号を受信し、走行レーンを特定するようにしておき、前記抽出された分合流路の存在方向とこの特定した走行レーン情報とに基づいて、検出すべきレーンマーカの存在方向を設定することで、分合流路の存在方向とは逆方向に表示されたレーンマーカを検出して操舵制御するので、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００１３】
請求項４記載の本発明によれば、分合流路の存在方向が左でありかつレーンマーカ情報が分合流側の左側レーンである場合は右側に存在するレーンマーカのみを、あるいは分合流路の存在方向が右でありかつレーンマーカ情報が分合流側の右側レーンである場合は左側に存在するレーンマーカのみを、検出すべきレーンマーカとして設定することで、車両の運転が自動的な操舵制御であっても分合流位置での高度の安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用走行制御装置のブロック構成を示す図である。
操舵制御開始スイッチ１は、操舵制御の開始を指示するために車室内に設けられた機械式スイッチからなり、自動運転モード開始時にドライバの操作により車両用走行制御装置に入力される。
【００１５】
現在位置算出部３は、ＧＰＳ受信機１６を介して複数のＧＰＳ衛星から受信される時間情報に基づいて、車両の現在位置を表す緯度経度を算出するとともに、単位時間当たりの現在位置の変化量に基づいて進行方向を算出する。
また、現在位置算出部３は、走行中の道路リンクが後述する操舵制御可否情報を有していない道路の場合には、操舵制御を許可しないことを表す操舵制御不可情報Ｔを操舵制御解除報知部３７に出力する。
【００１６】
なお、現在位置算出部３では、現在位置から分合流位置までの所要距離を算出するために、ＧＰＳ受信機１６からの時間情報を用いたが、道路に設置された電波ビーコンや光ビーコン、道路に埋設された磁気ネイル等から前方の分合流位置までの距離情報を送信するようにしておき、車両側ではこれらの距離情報を受信して必要な情報を獲得するようにすれば、同様の機能を実現することができる。
【００１７】
地図データベース４は、地図データ内の道路リンクに、インターチェンジヘの出入口や高速バスのバス停出入口、非常停止ゾーンヘ出入口等の分流点の位置と方向、合流点の位置と方向を予め記憶している。また、地図データとして道路リンクやノード等の情報、道路区間毎に操舵制御を許可する高速道路や有料道路等の道路か否かを表す操舵制御可否情報、さらに操舵制御を許可する道路に関して分岐路Ｎや合流路Ｍがあるか否かを表す分岐合流路情報、道路上の分合流位置及び存在方向を表す分岐合流位置方向情報（緯度、経度、右または左）等が記録されている。
【００１８】
分合流位置方向抽出部５は、現在位置算出部３により検出された車両の現在位置及び進行方向に基づいて、地図データベース４から現在の道路リンクと進行方向の道路リンク上にある分合流位置方向情報を読み出し、現在位置からその分合流位置４３までの所要距離を算出し、分合流路の存在方向を抽出する。
【００１９】
レーンマーカ観測方向設定部７は、車両が追随すべきレーンマーカの観測方向（左のみ、右のみ、または左右双方）、すなわち、検出すべきレーンマーカの存在方向をレーンマーカ検出部１１に設定する。
着目レーン情報表示部９は、モニタからなり、レーンマーカ観測方向設定部７で設定した車両が追随すべきレーンマーカを画面に表示する。このモニタは、ナビゲーション装置に用いられるモニタと共通して用いてもよい。
【００２０】
レーンマーカ検出部１１には、車両前方を撮像するＣＣＤカメラ等からなる撮像部１０と、この撮像部１０により撮影された前方画像から例えば画像中のエッジ情報を抽出する画換処理部１２とが接続されている。また、レーンマーカ検出部１１は、レーンマーカ観測方向設定部７により設定された車両が追随すべきレーンマーカの観測方向（左のみ、右のみ、または左右双方）に対応する画像領域のレーンマーカを検出する。レーンマーカ検出部１１は、抽出されたエッジ画像の方向性に基づいて、レーンマーカらしさを評価し、確実性の高いエッジ点をレーンマーカ４１の構成点として検出する。
【００２１】
レーン曲率算出部１３は、レーンマーカの複数の構成点に基づいて、カメラパラメータ１４を参照しながら前方の道路のレーン曲率を算出する。
制御量算出部２１には、現在の車速を検出する車速検出部１５と、現在の操舵角を検出する操舵角検出部１７と、現在のスロットル開度を検出するスロットル開度検出部１９とが接続されている。この制御量算出部２１は、現在の車速と操舵角とスロットル開度及びレーン曲率に基づいて、車両の制御に必要な車両パラメータの制御量を算出する。
【００２２】
操舵部２３は、制御量算出部２１で算出された制御量に基づいてステアリング等を操舵制御する。スロットル開度調整部２５は、制御量算出部２１で算出された制御量に基づいてスロットル開度を調整する。
【００２３】
操舵制御解除判断部３３には、ドライバによる操舵介入を検出する操舵介入検出部２７と、ドライバによる加速意図を検出する加速意図検出部２９と、ドライバによる減速意図を検出する減速意図算出部３１とが接続されている。操舵制御解除判断部３３は、ドライバによる操舵介入、加速意図、減速意図等の割り込み信号に応じて操舵制御を解除することを判断する。
【００２４】
操舵制御解除部３５は、操舵制御の解除信号をスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に出力してドライバに操舵を任せ、さらに、解除報知信号Ｒを操舵制御解除報知部３７に出力する。操舵制御解除報知部３７は、操舵制御を解除することを例えばインジケータやブザーやチャイムを用いてドライバに報知する。
【００２５】
ＣＰＵ２は、内部ＲＯＭ及びタイマを有し、上述した現在位置算出部３、分合流位置方向抽出部５、レーンマーカ観測方向設定部７、レーンマーカ検出部１１、画換処理部１２、レーン曲率算出部１３、カメラパラメータ１４、制御量算出部２１、操舵制御解除判断部３３等の内部ＲＯＭに記憶されているソフトウエアモジュールに従って装置を制御する。また、ＣＰＵ２には演算処理に用いるＲＡＭ８が接続されており、装置の制御状態を表す変数が変更可能に記憶されている。
【００２６】
次に、図２、５、６に示す説明図、図３、４、７に示すフローチャートを参照して車両用走行制御装置の動作を説明する。
図２に示すように、路面３９には白線のレーンマーカ４１が複数本レーン毎に表示されている。白線のレーンマーカ４１は路面３９の両側では連続した線であり、内部レーンでは連続した破線である。
【００２７】
分合流位置４３について図２（ａ）では分岐路Ｎを、図２（ｂ）には合流路Ｍをそれぞれ示し、これらを総称簡略して分合流路と称し、その位置を以下単に分合流位置ということとする。
なお、図５、図６は図２と同様に分合流位置４３を有する道路を示しており、路面３９には白いレーンマーカ４１が記されてる。
【００２８】
まず、図３においてステップＳ１０では、ＣＰＵ２は、ドライバにより操舵制御開始スイッチ１が操作され、操舵制御を開始するための指示を受け付けたか否かを判断する。
そして、操舵制御開始を表す指示を受け付けた場合には、ステップＳ２０では、現在位置算出部３は、車両の現在位置と進行方向を算出する。すなわち、現在位置算出部３は、ＧＰＳ受信機１６を介して検出した車両の現在位置での緯度経度情報と前回のサンプリング時での緯度経度情報とを参照して車両の進行方向情報を算出し、さらに、地図データベース４に記憶されている道路リンク情報とマップマッチングして車両の現在位置と進行方向を道路リンク上に補正して決定する。
【００２９】
決定された車両の現在位置は、図５に示すように、ナビゲーション装置と共通に使用可能な着目レーン情報表示部９の画面左側の地図上に表示される。
ここで、ステップＳ３０では、現在位置算出部３はマップマッチングした現在走行中の道路について、地図データベース４から操舵制御可否情報を読み出し、操舵制御が可能（許可）な道路か否かを判断するとともに、操舵制御可否情報Ｔを分合流位置方向抽出部５と操舵制御解除報知部３７に送る。
【００３０】
操舵制御不可情報Ｔは、分合流位置方向抽出部５では無視されるが操舵制御解除報知部３７では受け付けられる。操舵制御が不可能な道路の場合には、ステップＳ４０では、操舵制御解除報知部３７は、操舵制御を行えない旨（操舵解除）をドライバに報知し、ステップＳ１０に戻る。また操舵制御が不可能な道路は市街地や町村の一般道路であり、ドライバによる手動運転となる。
【００３１】
一方、操舵制御が可能な道路の場合には、操舵制御可情報、分岐路合流路情報（左、右）、分合流位置情報（緯度経度値）とが分合流位置方向抽出部５に送られ、以下のステップＳ５０〜Ｓ８０までの処理が行われる。
ここで、ステップＳ５０では、分合流位置情報（緯度経度値）と進行方向の道路リンクとに基づいて、前方に分合流位置があるか否かを判断する。
【００３２】
分合流位置方向抽出部５は現在位置算出部３を介して地図データベース４から得た道路リンク上の分合流位置を表す分合流位置情報（緯度経度値）を検索することによって、得られた情報に基づいて判断する。現在位置から目的地までの道路リンク間には複数の分合流位置が存在する可能性があり、複数ある場合はそのうち現在位置に最も近い分合流位置を算出し選定する。
【００３３】
進行方向前方に分合流位置がある場合には、ステップＳ６０では、分合流位置方向抽出部５は、さらに、ステップＳ２０で受信した現在位置情報（緯度経度値）と、ステップＳ５０で得た分合流位置情報（緯度経度値）に基づいて、現在位置から前方の分合流位置４３までの所要距離Ｄを算出する。そして、分合流位置方向抽出部５は、算出した分合流位置４３までの所要距離ＤをＲＡＭ８に格納する。
【００３４】
そして、ステップＳ７０では、分合流位置方向抽出部５は、分合流位置４３までの所要距離Ｄが予め記憶してある所定のしきい値Ｄｔｈよりも小さいか否かを判断する。なお、しきい値Ｄｔｈは、分合流位置におけるレーンマーカ検出処理に移行する距離しきい値で、例えば２００ｍが予めセットされている。ここで、所要距離Ｄがしきい値Ｄｔｈより小さい場合にはステップＳ８０に進み、分合流位置４３に接近していると判断され場合には、分合流位置方向抽出部５は再び地図データベース４から分合流方向を検出する。すなわち、分合流位置方向抽出部５は、分岐路や合流路の存在方向（進行路の右側にあるのか左側にあるのか）を検出する。
【００３５】
ステップＳ９０では、レーンマーカ観測方向設定部７は、ステップＳ５０、ステップＳ７０、ステップＳ８０での処理結果に基づいて、追随すべきレーンマーカが左右いずれか、または左右同時か等の検出すべきレーンマーカの存在方向をレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００３６】
次に、図４を参照して、図３に示すステップＳ９０の動作を詳しく説明する。ここでは、ステップＳ８０又は、ステップＳ５０又は、ステップＳ７０での処理実行された後、ステップＳ９０に進む。
まず、ステップＳ８０からステップＳ２００に進むと、地図データベース４から読み出した前方の分合流方向が左側にある場合は、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、図２、図５、図６において分合流のために、左（分合流位置４３）側のレーンマーカ４１が間もなく消え、左側のレーンマーカ４１に追随すると走行目的路から外れるおそれがあるので、連続している右側のレーンマーカ４１のみを検出する（右側のレーンマーカ４１のみに追随して車両を走行させるため）ようにレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００３７】
ステップＳ２００で、地図データベース４５から読み出した前方の分合流方向が（図示しないが）右側にある場合は、ステップＳ２２０に進み、分合流のために、同様に右（分合流位置４３）側のレーンマーカが間もなく消えるので、連続している左側のレーンマーカのみを検出する（左側のレーンマーカ４１のみに追随して車両を走行させるため）ようにレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００３８】
一方、ステップＳ５０で前方に分合流点がないと判断された時、又はステップＳ７０で分合流点まで遠いと判断された時は、ステップＳ２３０に進み、分合流位置が遠くにあり、暫らく左右両側のレーンマーカ４１が安定して連続しており、連続している左右両側の双方のレーンマーカ４１を検出する（左右両側のレーンマーカ４１に追随して車両を走行させるため）ようにレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００３９】
ステップＳ９０で検出すべきレーンマーカ４１の存在方向がレーンマーカ検出部１１に設定された後に、ステップＳ１００では、着目するレーンマーカ４１を着目レーン情報表示部９に表示する。これは、操舵制御システムが、どちら側のレーンマーカに着目して動作しているかをドライバに報知するためであるので、画面に図５、図６に示すように表示してドライバに視認させる。
【００４０】
図５は、着目しているレーン情報を、ナビゲーション装置による地図表示とともに、着目レーン情報表示部９に表示した例である。同図では左半分に地図を右半分に着目しているレーンマーカ４１をそれぞれ表示する。左分岐路手前であるため、右側のレーンマーカ４１に着目していることを、レーンマーカ検出部１１の撮像部１０で撮影した画像情報の右下部を特に網掛けすることによって表現している。
【００４１】
ステップＳ１１０では、レーンマーカ検出部１１は、道路上のレーンマーカ４１の位置を検出する。すなわち、車両前方に向けて設置された撮像部１０で撮像された前方風景を画像処理部１２に送り、画像処理部１２で入力画像に対してエッジ検出を行う。さらに、レーンマーカ検出部１１では、エッジの方向性を用いてレーンマーカらしさを評価し、確実性の高いエッジ点の集合をレーンマーカ４１として検出する。
【００４２】
ここで、図５、図６を参照して、車両前方より右側に位置するレーンマーカ４１を検出する方法について説明する。
図６に示すように、レーンマーカ４１を検出するための対象領域としては、レーンマーカ観測方向設定部７によりレーンマーカ検出部１１に前もって設定されているので、画面上でのレーンマーカ４１を明確に捕捉可能な線分Ｂ−Ｂより下部の画像領域に限定する。
【００４３】
車両前方より右側のレーンマーカ４１に着目するために、画面中央の線分Ａ−Ａから右側に向かって、レーンマーカ４１を構成するエッジ点を探索する。図６に示すように、右横方向の矢印で示す５個のエッジ点を検出しているので、これらをレーンマーカ４１の構成点とする。なお、車両前方より左側のレーンマーカも同様の手順で検出することができる。
【００４４】
そして、図２に移り、ステップＳ１２０では、レーン曲率算出部１３は、レーンマーカ検出部１１により検出したレーンマーカの構成点に基づいて、レーンマーカ４１の曲がり量を調べて道路前方の曲率を算出する。すなわち、検出されたレーンマーカ４１の画像上の構成点列に基づいて、実曲率に換算する処理を行う。この換算では、レーンマーカを撮像している撮像部１０のカメラパラメータ１４に依存するため、予め換算率を求めて変換テーブルを作成しておき、この変換テーブルに基づいて換算すればよい。
【００４５】
そして、ステップＳ１３０では、操舵制御を行うために必要な現在の車両状態として、速検出部１５、操舵角検出部１７及びスロットル開度検出部１９からそれぞれ速度、操舵角及びスロットル開度が制御量算出部２１に送られモニタされる。
そして、ステップＳ１４０では、制御量算出部２１は、現在の車両状態と道路前方のレーン曲率とに基づいて、変動させるべき操舵量とスロットル開度を周知の演算方法を用いて算出する。
【００４６】
ここで、ステップＳ１５０では、制御量算出部２１は、算出した各種制御量が所定の範囲内にあるか否かを判断する。制御範囲内である場合にはステップＳ１６０に進み、操舵部２３とスロットル開度調整部２５にそれぞれ制御信号を送る。この結果、操舵部２３とスロットル開度調整部２５では所定の操舵制御が行われる。
【００４７】
他方、ステップＳ１５０で制御量算出部２１により制御範囲外であると判断された場合にはステップＳ１７０に進み、操舵制御解除判断部３３に操舵制御を強制的に解除するための強制解除信号Ｙを出力する。この強制解除信号Ｙを受けた操舵制御解除判断部３３は、この先操舵制御を解除するための解除信号Ｑを操舵制御解除部３５に送る。そして、操舵制御解除部３５はスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に解除信号を出力して操舵制御を解除しドライバに操舵を任せるとともに、解除報知信号Ｒを操舵制御解除報知部３７に出力する。この結果、操舵制御が解除され、続いてステップＳ４０で、操舵制御が解除された旨がドライバに報知される。
【００４８】
このようにして、車両の運転を連続しているレーンマーカ４１に従って自動的に追随させることができる。この結果、分合流位置４３での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００４９】
ここで、図７を参照して、車両が高速道路や有料道路を自動制御で走行中に行われる割り込み処理について説明する。なお、これら割り込みは分岐路を離脱する時、レーンチェンジを行う時、加速、減速時に発生する。
なお、操舵介入検出部２７はステアリング回転軸から回動信号がある場合には操舵制御解除判断部３３に割り込み信号を送り、また、加速意図検出部２９はアクセルペダルから踏み込み信号ある場合には操舵制御解除判断部３３に割り込み信号を送り、さらに、減速意図算出部３１はブレーキペダルから踏み込み信号ある場合には操舵制御解除判断部３３に割り込み信号を送るようになっており、これらの割り込み信号が操舵制御解除判断部３３に受け付けられたときには、図７に示す割り込み処理ルーチンに進む。
【００５０】
まず、ステップＳ１８０では、操舵介入検出部２７から操舵制御解除判断部３３に操舵介入を表す割り込み信号が送られたか否かを判断する。操舵介入がある場合には、操舵制御解除判断部３３は操舵制御解除部３５に解除信号Ｑを送り、ステップＳ１７０に進み、操舵制御解除部３５はスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に解除信号を出力して操舵制御を解除してドライバによる手動操作に移行する。
また、ステップＳ１９０では、加速意図検出部２９から操舵制御解除判断部３３に加速意図を表す割り込み信号が送られたか否かを判断する。加速意図がある場合には、操舵制御解除判断部３３は操舵制御解除部３５に解除信号Ｑを送り、ステップＳ１７０に進み、操舵制御解除部３５はスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に解除信号を出力して操舵制御を解除してドライバによる手動操作に移行する。
【００５１】
さらに、ステップＳ２００では、減速意図算出部３１から操舵制御解除判断部３３に減速意図を表す割り込み信号が送られたか否かを判断する。減速意図がある場合には、操舵制御解除判断部３３は操舵制御解除部３５に解除信号Ｑを送り、ステップＳ１７０に進み、操舵制御解除部３５はスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に解除信号を出力して操舵制御を解除してドライバによる手動操作に移行する。
また、減速意図を表す割り込み信号がない場合には、ステップＳ１８０に戻り割り込み信号を待つ。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態に係る車両用走行制御装置のブロック構成を示す図である。第１の実施の形態と同一構成となる部分には同一番号を付して説明は省略し、同じ動作のステップ部分の説明は簡略する。
【００５３】
図９（ａ）、（ｂ）には左からＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４レーンの道路を示し、路面３９には白線のレーンマーカ４０、４１、４２が複数本のレーン毎に表示されている。白線のレーンマーカ４０、４１は路面３９の両側では連続した幅のある帯線であり、内部レーンでは連続した幅のある帯破線である。
【００５４】
道路には、これらレーンマーカ４０、４１、４２に沿って電波ビーコン、光ビーコンや磁気ネイルを備え、各レーンマーカ固有の識別信号を発信する識別発信器が設けてある。
【００５５】
一方、車両側の車両用走行制御装置には、図８に示すように、電波ビーコン、光ビーコンや磁気ネイル等の走行路に沿って設けられた識別発信器から発信される識別信号を受信する走行レーン特定部６を設ける。
【００５６】
次に、図９、図５及び図６に示す説明図と、図１０及び図１１に示すフローチャートを参照して、車両用走行制御装置の動作を説明する。
まず、ステップＳ３００では、ＣＰＵ２は、ドライバにより操舵制御開始スイッチ１が操作されか否かを判断する。
【００５７】
そして、操舵制御開始を受け付けた場合には、ステップＳ３１０では、現在位置算出部３は、ＧＰＳ受信機１６を介して複数のＧＰＳ衛星から受信される時間情報に基づいて、車両の現在位置を表す緯度経度を算出するとともに、地図データベース４を参照して地図上の位置と、単位時間当たりの現在位置の変化量に基づいて進行方向を算出する。車両の現在位置は図５の左側に示すように、ナビゲーション装置の画面に地図上に表示される。
【００５８】
ここで、ステップＳ３２０では、現在位置算出部３は走行中の道路について、地図データベース４から操舵制御可否情報を読み出し、操舵制御が可能（許可）な道路か否かを判断するとともに、操舵制御可否情報Ｔを分合流位置方向抽出部５と操舵制御解除報知部３７に送る。
【００５９】
操舵制御不可情報Ｔは、操舵制御解除報知部３７では受け付けられ、ステップＳ３３０では、操舵制御解除報知部３７は、操舵制御を行えない旨をドライバに報知し、ステップＳ３００に戻る。
【００６０】
一方、操舵制御が可能な道路の場合には、操舵制御可情報、分岐路合流路情報（左、右）、分合流位置情報（緯度経度値）とが分合流位置方向抽出部５に送られ、以下のステップＳ３４０に進む。
【００６１】
ステップＳ３４０では、走行レーン特定部６は、図９において、レーンＡとレーンＢのうちどのレーン上を走行中であるかを特定する。レーンＡやレーンＢ等の頭上に一定間隔毎にそれぞれ設けた識別発信器から発信される電波ビーコンに走行レーン情報（レーン識別番号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等）を付加して送信するようにしておき、この走行レーン情報を走行レーン特定部６で受信し、その真下を通過した時、特定のレーン上を走行していると判断する。
【００６２】
ステップＳ３５０では、分合流位置情報（緯度経度値）と進行方向の道路リンクとに基づいて、前方に分合流位置があるか否かを判断する。
【００６３】
進行方向前方に分合流位置がある場合には、ステップＳ３６０では、分合流位置方向抽出部５は、現在位置から前方の分合流位置４３までの所要距離Ｄを算出する。
【００６４】
そして、ステップＳ３７０では、分合流位置方向抽出部５は、分合流位置４３までの所要距離Ｄがしきい値Ｄｔｈよりも小さいか否かを判断する。
【００６５】
ここで、所要距離Ｄがしきい値Ｄｔｈより小さい場合にはステップＳ３８０に進み、分合流位置方向抽出部５は再び地図データベース４にアクセスし、分合流方向を抽出する。
すなわち、地図データベース４には高速道路や有料道路の分流・合流、サービスエリア、レーン数等の詳しい道路データが予め格納されており、当然分岐路や合流路の存在方向（進行路の右側にあるのか左側にあるのか）も格納されているので、現在位置の近傍の道路データを、全ファイルの中からデータベース検索の手法で抽出する。
【００６６】
ステップＳ３９０では、レーンマーカ観測方向設定部７は、ステップＳ３５０、ステップＳ３７０、ステップＳ３８０の結果に基づいて、追随すべきレーンマーカの存在方向（検出すべきレーンマーカはどれか）をレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００６７】
図１１を参照して、ステップＳ３９０に示す動作を詳しく説明する。ここでは、図１０に示すステップＳ３８０又は、ステップＳ３５０又はステップＳ３７０での処理が実行された後、ステップＳ３９０に進む。
【００６８】
まず、ステップＳ３８０からステップＳ５００に進むと、地図データベース４から読み出した前方の分合流方向が左側にある場合は、ステップＳ５１０に進み、図９、図５において分合流側のレーンＡを走行中か分合流反対側のレーンＢを走行中か判断する。分合流側のレーンＡを走行中ならステップＳ５２０に進む。分合流のために、左側のレーンマーカが間もなく消えるので、レーンマーカ検出部１１は連続している右側のレーンマーカ４１のみを検出するようにレーンマーカ検出部１１に設定し、右側のレーンマーカ４１のみに追随して車両を走行させる。
【００６９】
ステップＳ５００で、地図データベース４５から読み出した前方の分合流方向が右にある場合は、ステップＳ５３０に進み、図示しないが容易に予想できるように右側の分合流側のレーンを走行中か、右側の分合流反対側のレーンを走行中か判断する。右側の分合流側のレーンを走行中の場合にはステップＳ５４０に進む。分合流のために右側のレーンマーカが間もなく消えるので、レーンマーカ検出部１１は連続している左側のレーンマーカ４１のみを検出するようにレーンマーカ検出部１１に設定し、左側のレーンマーカ４１のみに追随して車両を走行させる。
【００７０】
ステップＳ３５０及びステップＳ３７０からの継続と、ステップＳ５１０で図９、図５において左側の分合流反対側のレーンＢを走行中の場合と、ステップＳ５３０で右側の分合流反対側のレーンを走行中の場合には、ステップＳ５５０に進む。
【００７１】
分合流位置が遠くにあるか、または分合流反対側にある場合も左右のレーンマーカ４１が連続しており、レーンマーカ検出部１１は連続している左右の双方のレーンマーカ４１を検出し、左右のレーンマーカ４１に追随して車両を走行させる。
【００７２】
なお、３車線以上の道路について、図９（ａ）、（ｂ）に示すレーンＣやレーンＤ等中央レーンを走行中の時は、分合流位置にかかわらず左右両方のレーンマーカが連続するので、これらを検出対象とすればよい。
【００７３】
ステップＳ３９０で検出すべきレーンマーカ４１が選定された後のステップＳ４００〜Ｓ４７０までの動作、及び割り込み動作は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７４】
なお、第１または第２の実施の形態は、ナビゲーション装置でよく利用される経路誘導機能を併用して実施することも可能である。この場合、基本的な作用は第１または第２の実施の形態と共通であり、誘導経路が分岐賂に近づいた時、「そろそろ左（右）分岐です」という音声ガイドを出力し、ドライバに操舵を委ねる警告情報を報知することができる。
【００７５】
また、第１または第２の実施の形態に記載した現在位置算出部３は必ずしも必要でなく、例えば、走行レーン特定部６が利用した電波、光ビーコンや磁気ネイルから、前方の分岐合流情報を車両に送信し、車両側ではこれを受信して必要な情報を獲得すれば、同様の機能を実現できる。
【００７６】
以上説明したように、本発明によると、走行中に、進行方向前方のインターチェンジ出入口や高速バスのバス停への出入非常停止ゾーンヘの出入口等の分岐情報や合流情報を獲得して、分岐路や合流路付近では、ゼブラゾーン等によるレーンマーカを検出する際の画像ノイズに惑わされることなく、本線レーンマーカに沿った、安定した操舵制御が可能となる。また、分岐合流部分にレーンマーカが描かれていない場合や不鮮明であっても、本線レーンマーカに沿った、安定した操舵制御が可能となる。
【００７７】
さらに、第２の実施の形態によると、左右両側のレーンマーカ情報を利用して操舵制御を行わせることにより、より信頼性の高いレーントレースが可能となる。
さらにまた、常に必要な方向のレーンマーカの検出しか行わないため、計算処理に要する負荷低減に寄与することができる。また、現在の検出対象となるレーンマーカの存在方向を表示するため、操舵制御時の安心感の向上や、ドライバの介入判断がし易くなる。
【００７８】
この結果、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。特に、高速道路上のジャンクションでの安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る車両用走行制御装置のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る車両用走行制御装置の分岐路での動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る車両用走行制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る車両用走行制御装置の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の車両用走行制御装置の分岐路で地図とレーンマーカー表示の様子を示す図である。
【図６】本発明の車両用走行制御装置のレーンマーカを認識する動作を説明するための図である。
【図７】本発明の車両用走行制御装置の割り込み動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施の形態に係る車両用走行制御装置のブロック構成を示す図である。
【図９】本発明の第２実施の形態に係る車両用走行制御装置の分岐路での動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施の形態に係る車両用走行制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施の形態に係る車両用走行制御装置の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】従来の車両用走行制御装置の分岐路での動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 操舵制御開始スイッチ
２ ＣＰＵ
３ 現在位置算出部
４ 地図データベース
５ 分合流位置方向抽出部
６ 走行レーン特定部
７ レーンマーカ観測方向設定部
８ ＲＡＭ
９ 着目レーン情報表示部
１０ ＣＣＤカメラ
１１ レーンマーカ検出部
１２ 画像処理部
１３ レーン曲率算出部
１４ カメラパラメータ
１５ 車速検出部
１６ ＧＰＳ受信機
１７ 操舵角検出部
１９ スロットル開度合検出部
２１ 制御量算出部
２３ 操舵部
２４ モニター
２５ スロットル開度調整部
２７ 操舵介入検出部
２９ 加速意図検出部
３１ 減速意図検出部
３３ 操舵制御解除判断部
３５ 操舵制御解除部
３７ 操舵制御解除報知部
３９ 路面
４１、４２ レーンマーカ
４３ 分合流位置
Ｄ 所要距離
Ｄｔｈ 所定値
Ｑ 解除信号
Ｒ 解除報知信号
Ｔ 操舵制御不可信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の自動的な操舵制御を行う車両用走行制御装置に関し、特に、分岐路や合流路のように、レーンマーカの分岐や合流が生じる場面においても、本線上のレーンマーカを安定して抽出可能することができる車両用走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用走行制御装置としては、例えば特開平９−９１４４０号公報に記載されたものが報告されている。
この発明は、図１２（ａ）に示すように、路面上の分岐部に描かれているレーンマーカ４１を自動的に認識して、車両の走行制御を行うものであり、車両の進行方向を特定しておき、路面上の複数の白線の中から進行方向に向かう白線を選択する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用走行制御装置にあっては、白線を１本のラインと想定して検出するように構成されているため、例えばゼブラゾーンのように不規則な描画が施された分岐路や合流路では、安定した白線検出性能を発揮させるのは難しい。
【０００４】
図１２（ｂ）に示すように、分岐部にレーンマーカが描かれていない場合、あるいは分岐部のレーンマーカに汚れやかすれがある場合には、操舵制御が分岐路側に振られてしまうことが考えられる。
また、安全を確保するためには、常に全ての白線を検出した後、操舵制御に必要な白線を選択する必要があるため、全ての白線を検出するのに要する計算処理の負担が大きいといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、その目的としては、計算機側に多大の負担をかけることなく、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる車両用走行制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、上記課題を解決するため、走行路に表示されたレーンマーカを検出するレーンマーカ検出手段を備え、検出したレーンマーカに追随するように車両の進行方向を操舵制御する車両用走行制御装置において、道路の分合流位置を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、車両の現在位置及び進行方向を検出する現在位置検出手段と、この現在位置及び進行方向に基づいて、地図情報記憶手段から進行方向の分合流位置を読み出し、現在位置から当該分合流位置までの所要距離を算出する距離算出手段と、この所要距離が所定の基準距離に到達したか否かを判断する距離判断手段と、この所要距離が所定の基準距離に到達した場合には、地図情報記憶手段から進行方向に対する分合流路の存在方向を抽出する分合流位置方向抽出手段と、分合流位置で、かつ抽出した分合流路の存在方向とは逆方向のみを前記レーンマーカ検出手段に設定する観測方向設定手段とを備えることを要旨とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記課題を解決するため、前記進行方向の操舵制御に用いるレーンマーカの位置に関する情報を表示する表示手段を備えることを要旨とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記課題を解決するため、前記走行路に沿って設けられ、走行レーンを特定するための識別信号を発信する識別発信器から送信される識別信号を受信し、走行レーンを特定する走行レーン特定手段を備え、前記観測方向設定手段は、抽出された分合流路の存在方向と前記走行レーン特定手段が特定した走行レーン情報とに基づいて、前記検出すべきレーンマーカの存在方向を設定することを要旨とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記課題を解決するため、前記観測方向設定手段は、分合流路の存在方向が左側でありかつレーン情報が分合流側の左側レーンである場合は右側に存在するレーンマーカのみを、あるいは分合流路の存在方向が右でありかつレーン情報が分合流側の右側レーンである場合は左側に存在するレーンマーカのみを、検出すべきことを設定することを要旨とする。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、道路の分合流位置を含む地図情報を記憶しておき、車両の現在位置及び進行方向を検出して進行方向の分合流位置位置を読み出し、現在位置から当該分合流位置までの所要距離を算出する。ここで、この所要距離が所定の基準距離に到達した場合には、地図情報記憶手段から進行方向に対する分合流路の存在方向を抽出し、分合流位置で、かつ抽出した分合流路の存在方向とは逆方向のみを検出すべきレーンマーカの存在方向として設定することで、分合流路の存在方向とは逆方向に表示されたレーンマーカを検出して操舵制御するので、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００１１】
請求項２記載の本発明によれば、進行方向の制御に利用しているレーンマーカの位置に関する情報を表示する。この結果、車両の運転が自動的な操舵制御であってもレーンマーカを確認でき、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明によれば、走行路に沿って設けられ、走行レーンを特定するための識別信号を発信する識別発信器から送信される識別信号を受信し、走行レーンを特定するようにしておき、前記抽出された分合流路の存在方向とこの特定した走行レーン情報とに基づいて、検出すべきレーンマーカの存在方向を設定することで、分合流路の存在方向とは逆方向に表示されたレーンマーカを検出して操舵制御するので、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００１３】
請求項４記載の本発明によれば、分合流路の存在方向が左でありかつレーンマーカ情報が分合流側の左側レーンである場合は右側に存在するレーンマーカのみを、あるいは分合流路の存在方向が右でありかつレーンマーカ情報が分合流側の右側レーンである場合は左側に存在するレーンマーカのみを、検出すべきレーンマーカとして設定することで、車両の運転が自動的な操舵制御であっても分合流位置での高度の安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用走行制御装置のブロック構成を示す図である。
操舵制御開始スイッチ１は、操舵制御の開始を指示するために車室内に設けられた機械式スイッチからなり、自動運転モード開始時にドライバの操作により車両用走行制御装置に入力される。
【００１５】
現在位置算出部３は、ＧＰＳ受信機１６を介して複数のＧＰＳ衛星から受信される時間情報に基づいて、車両の現在位置を表す緯度経度を算出するとともに、単位時間当たりの現在位置の変化量に基づいて進行方向を算出する。
また、現在位置算出部３は、走行中の道路リンクが後述する操舵制御可否情報を有していない道路の場合には、操舵制御を許可しないことを表す操舵制御不可情報Ｔを操舵制御解除報知部３７に出力する。
【００１６】
なお、現在位置算出部３では、現在位置から分合流位置までの所要距離を算出するために、ＧＰＳ受信機１６からの時間情報を用いたが、道路に設置された電波ビーコンや光ビーコン、道路に埋設された磁気ネイル等から前方の分合流位置までの距離情報を送信するようにしておき、車両側ではこれらの距離情報を受信して必要な情報を獲得するようにすれば、同様の機能を実現することができる。
【００１７】
地図データベース４は、地図データ内の道路リンクに、インターチェンジヘの出入口や高速バスのバス停出入口、非常停止ゾーンヘ出入口等の分流点の位置と方向、合流点の位置と方向を予め記憶している。また、地図データとして道路リンクやノード等の情報、道路区間毎に操舵制御を許可する高速道路や有料道路等の道路か否かを表す操舵制御可否情報、さらに操舵制御を許可する道路に関して分岐路Ｎや合流路Ｍがあるか否かを表す分岐合流路情報、道路上の分合流位置及び存在方向を表す分岐合流位置方向情報（緯度、経度、右または左）等が記録されている。
【００１８】
分合流位置方向抽出部５は、現在位置算出部３により検出された車両の現在位置及び進行方向に基づいて、地図データベース４から現在の道路リンクと進行方向の道路リンク上にある分合流位置方向情報を読み出し、現在位置からその分合流位置４３までの所要距離を算出し、分合流路の存在方向を抽出する。
【００１９】
レーンマーカ観測方向設定部７は、車両が追随すべきレーンマーカの観測方向（左のみ、右のみ、または左右双方）、すなわち、検出すべきレーンマーカの存在方向をレーンマーカ検出部１１に設定する。
着目レーン情報表示部９は、モニタからなり、レーンマーカ観測方向設定部７で設定した車両が追随すべきレーンマーカを画面に表示する。このモニタは、ナビゲーション装置に用いられるモニタと共通して用いてもよい。
【００２０】
レーンマーカ検出部１１には、車両前方を撮像するＣＣＤカメラ等からなる撮像部１０と、この撮像部１０により撮影された前方画像から例えば画像中のエッジ情報を抽出する画換処理部１２とが接続されている。また、レーンマーカ検出部１１は、レーンマーカ観測方向設定部７により設定された車両が追随すべきレーンマーカの観測方向（左のみ、右のみ、または左右双方）に対応する画像領域のレーンマーカを検出する。レーンマーカ検出部１１は、抽出されたエッジ画像の方向性に基づいて、レーンマーカらしさを評価し、確実性の高いエッジ点をレーンマーカ４１の構成点として検出する。
【００２１】
レーン曲率算出部１３は、レーンマーカの複数の構成点に基づいて、カメラパラメータ１４を参照しながら前方の道路のレーン曲率を算出する。
制御量算出部２１には、現在の車速を検出する車速検出部１５と、現在の操舵角を検出する操舵角検出部１７と、現在のスロットル開度を検出するスロットル開度検出部１９とが接続されている。この制御量算出部２１は、現在の車速と操舵角とスロットル開度及びレーン曲率に基づいて、車両の制御に必要な車両パラメータの制御量を算出する。
【００２２】
操舵部２３は、制御量算出部２１で算出された制御量に基づいてステアリング等を操舵制御する。スロットル開度調整部２５は、制御量算出部２１で算出された制御量に基づいてスロットル開度を調整する。
【００２３】
操舵制御解除判断部３３には、ドライバによる操舵介入を検出する操舵介入検出部２７と、ドライバによる加速意図を検出する加速意図検出部２９と、ドライバによる減速意図を検出する減速意図算出部３１とが接続されている。操舵制御解除判断部３３は、ドライバによる操舵介入、加速意図、減速意図等の割り込み信号に応じて操舵制御を解除することを判断する。
【００２４】
操舵制御解除部３５は、操舵制御の解除信号をスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に出力してドライバに操舵を任せ、さらに、解除報知信号Ｒを操舵制御解除報知部３７に出力する。操舵制御解除報知部３７は、操舵制御を解除することを例えばインジケータやブザーやチャイムを用いてドライバに報知する。
【００２５】
ＣＰＵ２は、内部ＲＯＭ及びタイマを有し、上述した現在位置算出部３、分合流位置方向抽出部５、レーンマーカ観測方向設定部７、レーンマーカ検出部１１、画換処理部１２、レーン曲率算出部１３、カメラパラメータ１４、制御量算出部２１、操舵制御解除判断部３３等の内部ＲＯＭに記憶されているソフトウエアモジュールに従って装置を制御する。また、ＣＰＵ２には演算処理に用いるＲＡＭ８が接続されており、装置の制御状態を表す変数が変更可能に記憶されている。
【００２６】
次に、図２、５、６に示す説明図、図３、４、７に示すフローチャートを参照して車両用走行制御装置の動作を説明する。
図２に示すように、路面３９には白線のレーンマーカ４１が複数本レーン毎に表示されている。白線のレーンマーカ４１は路面３９の両側では連続した線であり、内部レーンでは連続した破線である。
【００２７】
分合流位置４３について図２（ａ）では分岐路Ｎを、図２（ｂ）には合流路Ｍをそれぞれ示し、これらを総称簡略して分合流路と称し、その位置を以下単に分合流位置ということとする。
なお、図５、図６は図２と同様に分合流位置４３を有する道路を示しており、路面３９には白いレーンマーカ４１が記されてる。
【００２８】
まず、図３においてステップＳ１０では、ＣＰＵ２は、ドライバにより操舵制御開始スイッチ１が操作され、操舵制御を開始するための指示を受け付けたか否かを判断する。
そして、操舵制御開始を表す指示を受け付けた場合には、ステップＳ２０では、現在位置算出部３は、車両の現在位置と進行方向を算出する。すなわち、現在位置算出部３は、ＧＰＳ受信機１６を介して検出した車両の現在位置での緯度経度情報と前回のサンプリング時での緯度経度情報とを参照して車両の進行方向情報を算出し、さらに、地図データベース４に記憶されている道路リンク情報とマップマッチングして車両の現在位置と進行方向を道路リンク上に補正して決定する。
【００２９】
決定された車両の現在位置は、図５に示すように、ナビゲーション装置と共通に使用可能な着目レーン情報表示部９の画面左側の地図上に表示される。
ここで、ステップＳ３０では、現在位置算出部３はマップマッチングした現在走行中の道路について、地図データベース４から操舵制御可否情報を読み出し、操舵制御が可能（許可）な道路か否かを判断するとともに、操舵制御可否情報Ｔを分合流位置方向抽出部５と操舵制御解除報知部３７に送る。
【００３０】
操舵制御不可情報Ｔは、分合流位置方向抽出部５では無視されるが操舵制御解除報知部３７では受け付けられる。操舵制御が不可能な道路の場合には、ステップＳ４０では、操舵制御解除報知部３７は、操舵制御を行えない旨（操舵解除）をドライバに報知し、ステップＳ１０に戻る。また操舵制御が不可能な道路は市街地や町村の一般道路であり、ドライバによる手動運転となる。
【００３１】
一方、操舵制御が可能な道路の場合には、操舵制御可情報、分岐路合流路情報（左、右）、分合流位置情報（緯度経度値）とが分合流位置方向抽出部５に送られ、以下のステップＳ５０〜Ｓ８０までの処理が行われる。
ここで、ステップＳ５０では、分合流位置情報（緯度経度値）と進行方向の道路リンクとに基づいて、前方に分合流位置があるか否かを判断する。
【００３２】
分合流位置方向抽出部５は現在位置算出部３を介して地図データベース４から得た道路リンク上の分合流位置を表す分合流位置情報（緯度経度値）を検索することによって、得られた情報に基づいて判断する。現在位置から目的地までの道路リンク間には複数の分合流位置が存在する可能性があり、複数ある場合はそのうち現在位置に最も近い分合流位置を算出し選定する。
【００３３】
進行方向前方に分合流位置がある場合には、ステップＳ６０では、分合流位置方向抽出部５は、さらに、ステップＳ２０で受信した現在位置情報（緯度経度値）と、ステップＳ５０で得た分合流位置情報（緯度経度値）に基づいて、現在位置から前方の分合流位置４３までの所要距離Ｄを算出する。そして、分合流位置方向抽出部５は、算出した分合流位置４３までの所要距離ＤをＲＡＭ８に格納する。
【００３４】
そして、ステップＳ７０では、分合流位置方向抽出部５は、分合流位置４３までの所要距離Ｄが予め記憶してある所定のしきい値Ｄｔｈよりも小さいか否かを判断する。なお、しきい値Ｄｔｈは、分合流位置におけるレーンマーカ検出処理に移行する距離しきい値で、例えば２００ｍが予めセットされている。ここで、所要距離Ｄがしきい値Ｄｔｈより小さい場合にはステップＳ８０に進み、分合流位置４３に接近していると判断され場合には、分合流位置方向抽出部５は再び地図データベース４から分合流方向を検出する。すなわち、分合流位置方向抽出部５は、分岐路や合流路の存在方向（進行路の右側にあるのか左側にあるのか）を検出する。
【００３５】
ステップＳ９０では、レーンマーカ観測方向設定部７は、ステップＳ５０、ステップＳ７０、ステップＳ８０での処理結果に基づいて、追随すべきレーンマーカが左右いずれか、または左右同時か等の検出すべきレーンマーカの存在方向をレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００３６】
次に、図４を参照して、図３に示すステップＳ９０の動作を詳しく説明する。ここでは、ステップＳ８０又は、ステップＳ５０又は、ステップＳ７０での処理実行された後、ステップＳ９０に進む。
まず、ステップＳ８０からステップＳ２００に進むと、地図データベース４から読み出した前方の分合流方向が左側にある場合は、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、図２、図５、図６において分合流のために、左（分合流位置４３）側のレーンマーカ４１が間もなく消え、左側のレーンマーカ４１に追随すると走行目的路から外れるおそれがあるので、連続している右側のレーンマーカ４１のみを検出する（右側のレーンマーカ４１のみに追随して車両を走行させるため）ようにレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００３７】
ステップＳ２００で、地図データベース４５から読み出した前方の分合流方向が（図示しないが）右側にある場合は、ステップＳ２２０に進み、分合流のために、同様に右（分合流位置４３）側のレーンマーカが間もなく消えるので、連続している左側のレーンマーカのみを検出する（左側のレーンマーカ４１のみに追随して車両を走行させるため）ようにレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００３８】
一方、ステップＳ５０で前方に分合流点がないと判断された時、又はステップＳ７０で分合流点まで遠いと判断された時は、ステップＳ２３０に進み、分合流位置が遠くにあり、暫らく左右両側のレーンマーカ４１が安定して連続しており、連続している左右両側の双方のレーンマーカ４１を検出する（左右両側のレーンマーカ４１に追随して車両を走行させるため）ようにレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００３９】
ステップＳ９０で検出すべきレーンマーカ４１の存在方向がレーンマーカ検出部１１に設定された後に、ステップＳ１００では、着目するレーンマーカ４１を着目レーン情報表示部９に表示する。これは、操舵制御システムが、どちら側のレーンマーカに着目して動作しているかをドライバに報知するためであるので、画面に図５、図６に示すように表示してドライバに視認させる。
【００４０】
図５は、着目しているレーン情報を、ナビゲーション装置による地図表示とともに、着目レーン情報表示部９に表示した例である。同図では左半分に地図を右半分に着目しているレーンマーカ４１をそれぞれ表示する。左分岐路手前であるため、右側のレーンマーカ４１に着目していることを、レーンマーカ検出部１１の撮像部１０で撮影した画像情報の右下部を特に網掛けすることによって表現している。
【００４１】
ステップＳ１１０では、レーンマーカ検出部１１は、道路上のレーンマーカ４１の位置を検出する。すなわち、車両前方に向けて設置された撮像部１０で撮像された前方風景を画像処理部１２に送り、画像処理部１２で入力画像に対してエッジ検出を行う。さらに、レーンマーカ検出部１１では、エッジの方向性を用いてレーンマーカらしさを評価し、確実性の高いエッジ点の集合をレーンマーカ４１として検出する。
【００４２】
ここで、図５、図６を参照して、車両前方より右側に位置するレーンマーカ４１を検出する方法について説明する。
図６に示すように、レーンマーカ４１を検出するための対象領域としては、レーンマーカ観測方向設定部７によりレーンマーカ検出部１１に前もって設定されているので、画面上でのレーンマーカ４１を明確に捕捉可能な線分Ｂ−Ｂより下部の画像領域に限定する。
【００４３】
車両前方より右側のレーンマーカ４１に着目するために、画面中央の線分Ａ−Ａから右側に向かって、レーンマーカ４１を構成するエッジ点を探索する。図６に示すように、右横方向の矢印で示す５個のエッジ点を検出しているので、これらをレーンマーカ４１の構成点とする。なお、車両前方より左側のレーンマーカも同様の手順で検出することができる。
【００４４】
そして、図２に移り、ステップＳ１２０では、レーン曲率算出部１３は、レーンマーカ検出部１１により検出したレーンマーカの構成点に基づいて、レーンマーカ４１の曲がり量を調べて道路前方の曲率を算出する。すなわち、検出されたレーンマーカ４１の画像上の構成点列に基づいて、実曲率に換算する処理を行う。この換算では、レーンマーカを撮像している撮像部１０のカメラパラメータ１４に依存するため、予め換算率を求めて変換テーブルを作成しておき、この変換テーブルに基づいて換算すればよい。
【００４５】
そして、ステップＳ１３０では、操舵制御を行うために必要な現在の車両状態として、速検出部１５、操舵角検出部１７及びスロットル開度検出部１９からそれぞれ速度、操舵角及びスロットル開度が制御量算出部２１に送られモニタされる。
そして、ステップＳ１４０では、制御量算出部２１は、現在の車両状態と道路前方のレーン曲率とに基づいて、変動させるべき操舵量とスロットル開度を周知の演算方法を用いて算出する。
【００４６】
ここで、ステップＳ１５０では、制御量算出部２１は、算出した各種制御量が所定の範囲内にあるか否かを判断する。制御範囲内である場合にはステップＳ１６０に進み、操舵部２３とスロットル開度調整部２５にそれぞれ制御信号を送る。この結果、操舵部２３とスロットル開度調整部２５では所定の操舵制御が行われる。
【００４７】
他方、ステップＳ１５０で制御量算出部２１により制御範囲外であると判断された場合にはステップＳ１７０に進み、操舵制御解除判断部３３に操舵制御を強制的に解除するための強制解除信号Ｙを出力する。この強制解除信号Ｙを受けた操舵制御解除判断部３３は、この先操舵制御を解除するための解除信号Ｑを操舵制御解除部３５に送る。そして、操舵制御解除部３５はスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に解除信号を出力して操舵制御を解除しドライバに操舵を任せるとともに、解除報知信号Ｒを操舵制御解除報知部３７に出力する。この結果、操舵制御が解除され、続いてステップＳ４０で、操舵制御が解除された旨がドライバに報知される。
【００４８】
このようにして、車両の運転を連続しているレーンマーカ４１に従って自動的に追随させることができる。この結果、分合流位置４３での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【００４９】
ここで、図７を参照して、車両が高速道路や有料道路を自動制御で走行中に行われる割り込み処理について説明する。なお、これら割り込みは分岐路を離脱する時、レーンチェンジを行う時、加速、減速時に発生する。
なお、操舵介入検出部２７はステアリング回転軸から回動信号がある場合には操舵制御解除判断部３３に割り込み信号を送り、また、加速意図検出部２９はアクセルペダルから踏み込み信号ある場合には操舵制御解除判断部３３に割り込み信号を送り、さらに、減速意図算出部３１はブレーキペダルから踏み込み信号ある場合には操舵制御解除判断部３３に割り込み信号を送るようになっており、これらの割り込み信号が操舵制御解除判断部３３に受け付けられたときには、図７に示す割り込み処理ルーチンに進む。
【００５０】
まず、ステップＳ１８０では、操舵介入検出部２７から操舵制御解除判断部３３に操舵介入を表す割り込み信号が送られたか否かを判断する。操舵介入がある場合には、操舵制御解除判断部３３は操舵制御解除部３５に解除信号Ｑを送り、ステップＳ１７０に進み、操舵制御解除部３５はスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に解除信号を出力して操舵制御を解除してドライバによる手動操作に移行する。
また、ステップＳ１９０では、加速意図検出部２９から操舵制御解除判断部３３に加速意図を表す割り込み信号が送られたか否かを判断する。加速意図がある場合には、操舵制御解除判断部３３は操舵制御解除部３５に解除信号Ｑを送り、ステップＳ１７０に進み、操舵制御解除部３５はスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に解除信号を出力して操舵制御を解除してドライバによる手動操作に移行する。
【００５１】
さらに、ステップＳ２００では、減速意図算出部３１から操舵制御解除判断部３３に減速意図を表す割り込み信号が送られたか否かを判断する。減速意図がある場合には、操舵制御解除判断部３３は操舵制御解除部３５に解除信号Ｑを送り、ステップＳ１７０に進み、操舵制御解除部３５はスロットル開度調整部２５及び操舵部２３に解除信号を出力して操舵制御を解除してドライバによる手動操作に移行する。
また、減速意図を表す割り込み信号がない場合には、ステップＳ１８０に戻り割り込み信号を待つ。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態に係る車両用走行制御装置のブロック構成を示す図である。第１の実施の形態と同一構成となる部分には同一番号を付して説明は省略し、同じ動作のステップ部分の説明は簡略する。
【００５３】
図９（ａ）、（ｂ）には左からＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４レーンの道路を示し、路面３９には白線のレーンマーカ４０、４１、４２が複数本のレーン毎に表示されている。白線のレーンマーカ４０、４１は路面３９の両側では連続した幅のある帯線であり、内部レーンでは連続した幅のある帯破線である。
【００５４】
道路には、これらレーンマーカ４０、４１、４２に沿って電波ビーコン、光ビーコンや磁気ネイルを備え、各レーンマーカ固有の識別信号を発信する識別発信器が設けてある。
【００５５】
一方、車両側の車両用走行制御装置には、図８に示すように、電波ビーコン、光ビーコンや磁気ネイル等の走行路に沿って設けられた識別発信器から発信される識別信号を受信する走行レーン特定部６を設ける。
【００５６】
次に、図９、図５及び図６に示す説明図と、図１０及び図１１に示すフローチャートを参照して、車両用走行制御装置の動作を説明する。
まず、ステップＳ３００では、ＣＰＵ２は、ドライバにより操舵制御開始スイッチ１が操作されか否かを判断する。
【００５７】
そして、操舵制御開始を受け付けた場合には、ステップＳ３１０では、現在位置算出部３は、ＧＰＳ受信機１６を介して複数のＧＰＳ衛星から受信される時間情報に基づいて、車両の現在位置を表す緯度経度を算出するとともに、地図データベース４を参照して地図上の位置と、単位時間当たりの現在位置の変化量に基づいて進行方向を算出する。車両の現在位置は図５の左側に示すように、ナビゲーション装置の画面に地図上に表示される。
【００５８】
ここで、ステップＳ３２０では、現在位置算出部３は走行中の道路について、地図データベース４から操舵制御可否情報を読み出し、操舵制御が可能（許可）な道路か否かを判断するとともに、操舵制御可否情報Ｔを分合流位置方向抽出部５と操舵制御解除報知部３７に送る。
【００５９】
操舵制御不可情報Ｔは、操舵制御解除報知部３７では受け付けられ、ステップＳ３３０では、操舵制御解除報知部３７は、操舵制御を行えない旨をドライバに報知し、ステップＳ３００に戻る。
【００６０】
一方、操舵制御が可能な道路の場合には、操舵制御可情報、分岐路合流路情報（左、右）、分合流位置情報（緯度経度値）とが分合流位置方向抽出部５に送られ、以下のステップＳ３４０に進む。
【００６１】
ステップＳ３４０では、走行レーン特定部６は、図９において、レーンＡとレーンＢのうちどのレーン上を走行中であるかを特定する。レーンＡやレーンＢ等の頭上に一定間隔毎にそれぞれ設けた識別発信器から発信される電波ビーコンに走行レーン情報（レーン識別番号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等）を付加して送信するようにしておき、この走行レーン情報を走行レーン特定部６で受信し、その真下を通過した時、特定のレーン上を走行していると判断する。
【００６２】
ステップＳ３５０では、分合流位置情報（緯度経度値）と進行方向の道路リンクとに基づいて、前方に分合流位置があるか否かを判断する。
【００６３】
進行方向前方に分合流位置がある場合には、ステップＳ３６０では、分合流位置方向抽出部５は、現在位置から前方の分合流位置４３までの所要距離Ｄを算出する。
【００６４】
そして、ステップＳ３７０では、分合流位置方向抽出部５は、分合流位置４３までの所要距離Ｄがしきい値Ｄｔｈよりも小さいか否かを判断する。
【００６５】
ここで、所要距離Ｄがしきい値Ｄｔｈより小さい場合にはステップＳ３８０に進み、分合流位置方向抽出部５は再び地図データベース４にアクセスし、分合流方向を抽出する。
すなわち、地図データベース４には高速道路や有料道路の分流・合流、サービスエリア、レーン数等の詳しい道路データが予め格納されており、当然分岐路や合流路の存在方向（進行路の右側にあるのか左側にあるのか）も格納されているので、現在位置の近傍の道路データを、全ファイルの中からデータベース検索の手法で抽出する。
【００６６】
ステップＳ３９０では、レーンマーカ観測方向設定部７は、ステップＳ３５０、ステップＳ３７０、ステップＳ３８０の結果に基づいて、追随すべきレーンマーカの存在方向（検出すべきレーンマーカはどれか）をレーンマーカ検出部１１に設定する。
【００６７】
図１１を参照して、ステップＳ３９０に示す動作を詳しく説明する。ここでは、図１０に示すステップＳ３８０又は、ステップＳ３５０又はステップＳ３７０での処理が実行された後、ステップＳ３９０に進む。
【００６８】
まず、ステップＳ３８０からステップＳ５００に進むと、地図データベース４から読み出した前方の分合流方向が左側にある場合は、ステップＳ５１０に進み、図９、図５において分合流側のレーンＡを走行中か分合流反対側のレーンＢを走行中か判断する。分合流側のレーンＡを走行中ならステップＳ５２０に進む。分合流のために、左側のレーンマーカが間もなく消えるので、レーンマーカ検出部１１は連続している右側のレーンマーカ４１のみを検出するようにレーンマーカ検出部１１に設定し、右側のレーンマーカ４１のみに追随して車両を走行させる。
【００６９】
ステップＳ５００で、地図データベース４５から読み出した前方の分合流方向が右にある場合は、ステップＳ５３０に進み、図示しないが容易に予想できるように右側の分合流側のレーンを走行中か、右側の分合流反対側のレーンを走行中か判断する。右側の分合流側のレーンを走行中の場合にはステップＳ５４０に進む。分合流のために右側のレーンマーカが間もなく消えるので、レーンマーカ検出部１１は連続している左側のレーンマーカ４１のみを検出するようにレーンマーカ検出部１１に設定し、左側のレーンマーカ４１のみに追随して車両を走行させる。
【００７０】
ステップＳ３５０及びステップＳ３７０からの継続と、ステップＳ５１０で図９、図５において左側の分合流反対側のレーンＢを走行中の場合と、ステップＳ５３０で右側の分合流反対側のレーンを走行中の場合には、ステップＳ５５０に進む。
【００７１】
分合流位置が遠くにあるか、または分合流反対側にある場合も左右のレーンマーカ４１が連続しており、レーンマーカ検出部１１は連続している左右の双方のレーンマーカ４１を検出し、左右のレーンマーカ４１に追随して車両を走行させる。
【００７２】
なお、３車線以上の道路について、図９（ａ）、（ｂ）に示すレーンＣやレーンＤ等中央レーンを走行中の時は、分合流位置にかかわらず左右両方のレーンマーカが連続するので、これらを検出対象とすればよい。
【００７３】
ステップＳ３９０で検出すべきレーンマーカ４１が選定された後のステップＳ４００〜Ｓ４７０までの動作、及び割り込み動作は第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００７４】
なお、第１または第２の実施の形態は、ナビゲーション装置でよく利用される経路誘導機能を併用して実施することも可能である。この場合、基本的な作用は第１または第２の実施の形態と共通であり、誘導経路が分岐賂に近づいた時、「そろそろ左（右）分岐です」という音声ガイドを出力し、ドライバに操舵を委ねる警告情報を報知することができる。
【００７５】
また、第１または第２の実施の形態に記載した現在位置算出部３は必ずしも必要でなく、例えば、走行レーン特定部６が利用した電波、光ビーコンや磁気ネイルから、前方の分岐合流情報を車両に送信し、車両側ではこれを受信して必要な情報を獲得すれば、同様の機能を実現できる。
【００７６】
以上説明したように、本発明によると、走行中に、進行方向前方のインターチェンジ出入口や高速バスのバス停への出入非常停止ゾーンヘの出入口等の分岐情報や合流情報を獲得して、分岐路や合流路付近では、ゼブラゾーン等によるレーンマーカを検出する際の画像ノイズに惑わされることなく、本線レーンマーカに沿った、安定した操舵制御が可能となる。また、分岐合流部分にレーンマーカが描かれていない場合や不鮮明であっても、本線レーンマーカに沿った、安定した操舵制御が可能となる。
【００７７】
さらに、第２の実施の形態によると、左右両側のレーンマーカ情報を利用して操舵制御を行わせることにより、より信頼性の高いレーントレースが可能となる。
さらにまた、常に必要な方向のレーンマーカの検出しか行わないため、計算処理に要する負荷低減に寄与することができる。また、現在の検出対象となるレーンマーカの存在方向を表示するため、操舵制御時の安心感の向上や、ドライバの介入判断がし易くなる。
【００７８】
この結果、分合流位置での安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。特に、高速道路上のジャンクションでの安全運転を確保することができ、操舵制御の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る車両用走行制御装置のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る車両用走行制御装置の分岐路での動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る車両用走行制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施の形態に係る車両用走行制御装置の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の車両用走行制御装置の分岐路で地図とレーンマーカー表示の様子を示す図である。
【図６】本発明の車両用走行制御装置のレーンマーカを認識する動作を説明するための図である。
【図７】本発明の車両用走行制御装置の割り込み動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施の形態に係る車両用走行制御装置のブロック構成を示す図である。
【図９】本発明の第２実施の形態に係る車両用走行制御装置の分岐路での動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施の形態に係る車両用走行制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施の形態に係る車両用走行制御装置の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】従来の車両用走行制御装置の分岐路での動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 操舵制御開始スイッチ
２ ＣＰＵ
３ 現在位置算出部
４ 地図データベース
５ 分合流位置方向抽出部
６ 走行レーン特定部
７ レーンマーカ観測方向設定部
８ ＲＡＭ
９ 着目レーン情報表示部
１０ ＣＣＤカメラ
１１ レーンマーカ検出部
１２ 画像処理部
１３ レーン曲率算出部
１４ カメラパラメータ
１５ 車速検出部
１６ ＧＰＳ受信機
１７ 操舵角検出部
１９ スロットル開度合検出部
２１ 制御量算出部
２３ 操舵部
２４ モニター
２５ スロットル開度調整部
２７ 操舵介入検出部
２９ 加速意図検出部
３１ 減速意図検出部
３３ 操舵制御解除判断部
３５ 操舵制御解除部
３７ 操舵制御解除報知部
３９ 路面
４１、４２ レーンマーカ
４３ 分合流位置
Ｄ 所要距離
Ｄｔｈ 所定値
Ｑ 解除信号
Ｒ 解除報知信号
Ｔ 操舵制御不可信号
Claims (4)
- 走行路に表示されたレーンマーカを検出するレーンマーカ検出手段を備え、検出したレーンマーカに追随するように車両の進行方向を操舵制御する車両用走行制御装置において、
道路の分合流位置を含む地図情報を記憶する地図情報記憶手段と、
車両の現在位置及び進行方向を検出する現在位置検出手段と、
この現在位置及び進行方向に基づいて、地図情報記憶手段から進行方向の分合流位置を読み出し、現在位置から当該分合流位置までの所要距離を算出する距離算出手段と、
この所要距離が所定の基準距離に到達したか否かを判断する距離判断手段と、
この所要距離が所定の基準距離に到達した場合には、地図情報記憶手段から進行方向に対する分合流路の存在方向を抽出する分合流位置方向抽出手段と、
前記分合流位置で、かつ抽出した分合流路の存在方向とは逆方向のみを前記レーンマーカ検出手段に設定する観測方向設定手段とを備えることを特徴とする車両用走行制御装置。 - 前記進行方向の操舵制御に用いるレーンマーカの位置に関する情報を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１記載の車両用走行制御装置。
- 前記走行路に沿って設けられ、走行レーンを特定するための識別信号を発信する識別発信器から送信される識別信号を受信し、走行レーンを特定する走行レーン特定手段を備え、
前記観測方向設定手段は、
抽出された分合流路の存在方向と前記走行レーン特定手段が特定した走行レーン情報とに基づいて、前記検出すべきレーンマーカの存在方向を設定することを特徴とする請求項１記載の車両用走行制御装置。 - 前記観測方向設定手段は、
分合流路の存在方向が左側でありかつレーン情報が分合流側の左側レーンである場合は右側に存在するレーンマーカのみを、あるいは分合流路の存在方向が右でありかつレーン情報が分合流側の右側レーンである場合は左側に存在するレーンマーカのみを、検出すべきことを設定することを特徴とする請求項３記載の車両用走行制御装置。
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