JP4475175B2

JP4475175B2 - 車線推定装置

Info

Publication number: JP4475175B2
Application number: JP2005169531A
Authority: JP
Inventors: 和典倉田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-06-09
Also published as: JP2006341739A

Description

本発明は、車両の速度およびヨーレートに基づいて、自車線を推定する装置に関する。

従来、ヨーレートセンサによって検出されたヨーレートおよび車速に基づいて、車両がこれから走行する道路を推定する装置が知られている（特許文献１参照）。この装置では、ヨーレート検出値のふらつきに起因した道路の推定誤差を縮減するために、ヨーレートセンサで検出されたヨーレートに対してフィルタ処理を施し、ヨーレートの変化に対して、推定する道路の変化の応答性を低下させている。

特開２００４−２１７１７８号公報

しかしながら、従来の装置では、直進路では、ヨーレート検出値に対してフィルタ処理を行うことによって、推定する道路がヨーレートのぶれに敏感に反応して変動しないようにしているが、カーブ状の道路では、カーブ半径を正確に推定するために、フィルタ処理の特性を低くする必要がある。従って、カーブ路の出口付近から直進路に移行する状況下では、低くしているフィルタ処理の特性を高めて、ヨーレートの変化に対する応答性を低下させるため、実際の車線と推定する車線との間で誤差が大きくなり、直進路に移行後、しばらくの間、先行車を認識できなくなるという問題があった。

本発明による車線推定装置は、ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理が施されたヨーレートと車速とに基づいて、自車両が走行する車線を推定する車線推定装置であって、車両が旋回路を走行している間は、車両が旋回路を走行していない場合に比べて、フィルタ処理の特性（以下、フィルタ特性）を低くしてヨーレートの変化に対する応答性を高くするとともに、車両が旋回路を走行している状態から、旋回路を走行していない状態に移行した場合は、所定時間、フィルタ特性を、車両が旋回路を走行していない場合のフィルタ特性よりも低い状態に保つことを特徴とする。

本発明による車線推定装置によれば、車両が旋回路を走行している状態から、旋回路を走行していない状態に移行した場合に、所定時間の間は、フィルタ特性を、車両が旋回路を走行していない場合のフィルタ特性よりも低い状態に保つので、旋回路から直進路に移行する車線を精度良く推定することができる。

図１は、一実施の形態における車線推定装置の構成を示す図である。一実施の形態における車線推定装置は、車両に搭載されて使用されるものであって、車間距離センサ１と、車速センサ２と、ヨーレートセンサ３と、スロットルアクチュエータ４と、ブレーキアクチュエータ５と、コントローラ６と、タイマ７とを備える。

車間距離センサ１は、レーダ装置を備え、所定周期ごとに車両前方の所定範囲にレーザ光を送出し、先行車に反射して戻ってくる反射光を受光することにより、先行車までの車間距離を検出する。車速センサ２は、自車両の速度を検出する。ヨーレートセンサ３は、ヨーレート、すなわち、車両が回転する速度を検出する。

コントローラ６は、車間距離センサ１によって送出および受光されるレーザ光に基づいて、先行車を検出するとともに、検出した先行車両に自車両が追従して自動走行するための先行車追従制御を行う。すなわち、車間距離センサ１によって検出される車間距離、および、車速センサ２によって検出される自車両の速度に基づいて、自車両と先行車両との車間距離が一定距離に保たれるように、スロットルアクチュエータ４およびブレーキアクチュエータ５を制御する。

コントローラ６は、また、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレート、および、車速センサ２によって検出された車速に基づいて、自車両がこれから走行する道路（自車線）を推定する。自車線の推定は、既知の方法を用いることができる。この時、自車線の推定に際し、ヨーレートのわずかな変動によって、推定する車線が変動しないように、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートに対して、フィルタ処理を施す。このフィルタは、例えば、ローパスフィルタによって実現することができる。

図２は、コントローラ６によって自車線を推定する処理の流れを示す図である。コントローラ６は、内部で行う処理機能上、フィルタ処理部６ａおよび車線推定部６ｂを備えている。フィルタ処理部６ａは、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートに対して、ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理を行う。車線推定部６ｂは、フィルタ処理が施されたヨーレートと、車速センサ２によって検出された車速とに基づいて、自車線の推定を行う。具体的には、入力されたヨーレートと車速とから道路の曲率を推定し、車線幅の情報を考慮して自車線の推定を行う。このように、フィルタ処理後のヨーレートを用いて、自車線を推定することにより、ヨーレートのわずかな変動に対して、推定する車線が変動することを防ぐことができる。すなわち、実際のヨーレートの変化に対して、推定する自車線はゆっくりと変化することになる。

図３は、フィルタ処理後のヨーレートを用いて推定した自車線を示す図であり、異なるフィルタ特性に応じて、２つの自車線を示している。車線１１は、フィルタ処理の特性を高めた場合の推定車線を示しており、車線１２は、フィルタ処理の特性を低くした場合の推定車線を示している。フィルタ処理の特性を高めると、図３に示すように、ヨーレートの変化に対して、推定する自車線がさらに緩やかに変化する。すなわち、フィルタ処理の特性を高めることは、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性を低くすることを意味し、フィルタ処理の特性を低くすることは、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性を高くすることを意味する。

ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性について説明する。車両が直進路を走行している場合には、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性を低くすることにより、ヨーレートのわずかな変動によって、推定車線が変動しないようにする。一方、車両がカーブ路（旋回路）を走行している場合に、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性を低くすると、カーブの形状の推定誤差が大きくなるので、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性を高く（フィルタ特性を低く）する。

一実施の形態における車線推定装置では、車両がカーブ路を走行している状態から、直進路に進入する際に、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性をすぐに低くせずに、所定時間だけ応答性を高い状態に保つ。ここでは、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートが第１のしきい値Ｄ１以上になると、車両がカーブ路に進入したと判定し、その後に、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートが第２のしきい値Ｄ２以下になると、直進路に進入したと判定する。第1のしきい値Ｄ１および第２のしきい値Ｄ２は、走行実験等を行うことによって適切な値を予め設定しておく。

図４は、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートと、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性、および、フィルタ処理を行う際のフィルタ特性との関係を示す図である。図４に示すように、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートが第１のしきい値Ｄ１より小さい場合には、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が第１の値Ｅ１になるように、フィルタ特性を設定する。この時のフィルタ特性の値をＦ１とする。この値Ｆ１は、車両が直進路を走行する時のフィルタ特性の値であり、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートのふらつきによって、推定する車線が変動しないような値に設定しておく。

ここで、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートが第１のしきい値Ｄ１以上になると、車両が旋回状態、すなわち、カーブ路に進入したと判定して、フィルタ特性の値をＦ１より低いＦ２とする。これにより、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が第１の値Ｅ１より高い第２の値Ｅ２になる。カーブ路において、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性を高く（フィルタ特性を低く）することによって、上述したように、カーブ路の形状の推定精度を向上させることができる。

車両がカーブ路の出口付近から直進路に移行する時には、カーブ路に進入する際に車両に発生するヨーレートとは、逆向きの方向に、大きなヨーレートが発生する。従って、ヨーレートセンサ３によって検出されるヨーレートが第２のしきい値Ｄ２以下になると、車両が直進状態、すなわち、直進路に進入したと判定する。この時、フィルタ特性の値をＦ２の状態で所定時間Ｔ１だけ維持する。すなわち、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性を第２の値Ｅ２の状態で所定時間Ｔ１だけ維持し、所定時間Ｔ１が経過すると、第１の値Ｅ１に低下させる。

図５は、カーブ路から直進路へ続く道を車両が走行する時に、一実施の形態における車線推定装置によって推定される車線５１を示す図である。また、図６は、車両が直進路に進入すると、フィルタ特性をすぐに高くする（ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性をすぐに低下させる）従来の方法によって推定される車線５２を示す図である。車両が直進路に進入すると、フィルタ特性をすぐに高くする従来の方法では、直進路における推定車線の誤差が大きくなってしまっている。これに対して、車両が直進路に進入した場合に、所定時間Ｔ１だけ、フィルタ特性を低い値Ｆ２で維持することにより、直進路における推定車線と実際の車線との誤差を小さくすることができる。

図７は、一実施の形態における車線推定装置によって、フィルタ処理部６ａが行うフィルタ処理の特性を変更する処理内容を示すフローチャートである。コントローラ６は、車両が起動すると、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートが第１のしきい値Ｄ１以上であるか否かを判定する。ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートが第１のしきい値Ｄ１未満であると判定すると、フィルタ処理の特性を変更しない。すなわち、フィルタ処理部６ａは、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が第１の値Ｅ１になるように、フィルタ特性の値をＦ１に設定しておく（図４参照）。

一方、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートが第１のしきい値Ｄ１以上であると判定すると、車両がカーブ路に進入したと判断して、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が第１の値Ｅ１から第２の値Ｅ２になるように、フィルタ処理の特性を変更する。すなわち、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が高くなるように、フィルタ処理の特性を変更する。

ステップＳ２０に続くステップＳ３０では、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートが第２のしきい値Ｄ２以下であるか否かを判定する。ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートが第２のしきい値Ｄ２より大きいと判定すると、車両がカーブ路を走行中であると判断して、フィルタ処理の特性を変更せずに、ステップＳ３０で待機する。一方、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートが第２のしきい値Ｄ２以下であると判定すると、車両が直進路に進入したと判断して、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、タイマ７による時間計測を開始して、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、タイマ７が時間計測を開始してから、所定時間Ｔ１（例えば、２秒）が経過したか否かを判定する。所定時間Ｔ１が経過していないと判定するとステップＳ５０で待機し、所定時間Ｔ１が経過したと判定すると、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が第２の値Ｅ２から第１の値Ｅ１になるように、フィルタ処理の特性を変更する。すなわち、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が低くなるように、フィルタ特性をＦ２からＦ１に変更する（図４参照）。

なお、図７に示すフローチャートでは、フィルタ処理の特性を変更する処理内容のみを示しているが、コントローラ６は、フィルタ処理が施されたヨーレート、および、車速センサ２によって検出される車速に基づいて、自車線を推定する処理を随時行っている。

一実施の形態における車線推定装置は、ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理が施されたヨーレートと、車速とに基づいて、自車線を推定する装置であって、車両が旋回路を走行している間は、車両が旋回路を走行していない間に比べて、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が小さくなるように、フィルタ処理の特性を低くするとともに、車両が旋回路を走行している状態から、旋回路を走行していない状態に移行した場合に、所定時間の間は、フィルタ特性を、車両が旋回路を走行していない時のフィルタ特性よりも低い状態に保つ。これにより、車両が旋回路を走行している状態から直進路に進入した際の推定道路の精度を向上させることができる。また、推定した自車線内で先行車を検出するシステムにおいては、推定道路と実際の道路との誤差を少なくすることにより、検出している先行車を見失うのを防ぐことができる。また、旋回路の走行中に先行車を見失った場合でも、車線を推定する精度を向上させることにより、直進路に進入した後に、素早く先行車を検出することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した一実施の形態では、旋回路を走行している車両が直進路に進入したと判定すると、フィルタ処理の特性を所定時間だけ維持したが、所定時間（例えば、１秒間）だけフィルタ処理の特性をさらに低くするようにしてもよい。図８は、車両が旋回路から直進路に移行した時に、フィルタ処理の特性を低くする場合のフィルタ特性の変化を示す図である。これにより、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性がさらに高くなるので、旋回路から直進路に移行する際の道路の推定精度をさらに向上させることができる。

旋回路を走行している車両が直進路に進入したと判定すると、所定時間だけフィルタ処理の特性をさらに低くする制御を行う場合において、旋回路を走行中に推定車線内を走行していた先行車を見失った場合のみ、直進路への進入時にフィルタ処理の特性をさらに低くするようにしてもよい。旋回路を走行中に先行車を見失った場合には、先行車を素早く検出する必要があるが、車両が直進路に進入した際に、フィルタ処理の特性をさらに低くして、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性を高めることにより、実際の車線に対する推定車線の一致度を向上させることができる。これにより、推定車線内を走行する先行車を素早く検出することができる。

上述した一実施の形態における車線推定装置では、車両のヨーレートが第１のしきい値Ｄ１以上になると、車両が旋回路に進入したと判定し、その後に、ヨーレートが第２のしきい値以下になると、旋回路を抜けたと判定した。しかし、旋回路に進入したか（旋回状態か）否かの判定、および、旋回路を抜けたか（直進状態か）否かの判定を他の手法により行うこともできる。図９は、車両が旋回路に進入し、その後に、旋回路を抜けて直進路に移行したときの、ヨーレートの時間変化率を示す図である。車両が旋回路に進入すると、ヨーレートの時間変化率は大きくなり、旋回路を抜けると、ヨーレートの時間変化率は再び大きくなる。従って、ヨーレートの時間変化率が所定のしきい値Ｋ１を超えると、車両が旋回路に進入したと判定し、その後に再び、ヨーレートの時間変化率が所定のしきい値Ｋ１を超えると、旋回路を抜けたと判定することもできる。また、車両が旋回路を抜けたと判定するためのしきい値をＫ１より低いＫ２に設定するようにしてもよい。このしきい値Ｋ２は、直進路を走行している時に、ヨーレートが変動する幅より大きい値に設定する必要がある。

また、上述した一実施の形態では、旋回路を走行している車両が直進路に進入したと判定すると、フィルタ処理の特性を所定時間だけ維持したが、旋回路を走行している車両が直進路に進入したと判定してから、車両が所定距離を走行する間は、フィルタ処理の特性を維持するようにしてもよい。

また、車両の横加速度やハンドルの操舵角、タイヤに発生する横加速度を検出することにより、車両が旋回路に進入したか（旋回状態か）否か、および、旋回路を抜けたか（直進状態か）否かを判定することもできるし、左右輪に発生する上下方向の加速度に基づいて、車両のロール状態（ロール量）を検出し、車両が旋回路に進入したか（旋回状態か）否か、および、旋回路を抜けたか（直進状態か）否かを判定することもできる。例えば、横加速度や実操舵角がほぼ０（０を中心とした所定範囲）のときは、車両が直進状態、その範囲から外れたら旋回状態と判断することができる。また、直進状態から旋回状態へ移行する時と逆に移行する時で所定範囲を換えてヒステリシスを持たせてもよい。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ヨーレートセンサ３がヨーレート検出手段を、車速センサ２が車速検出手段を、コントローラ６がフィルタ処理手段、車線推定手段、旋回路判定手段、旋回走行判定手段、フィルタ特性変更手段、先行車検出手段、および、ヨーレート変化率算出手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

一実施の形態における車線推定装置の構成を示す図自車線を推定する処理の流れを示す図フィルタ処理後のヨーレートを用いて推定した自車線を示す図ヨーレートセンサによって検出されるヨーレートと、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性との関係を示す図カーブ路から直進路へ続く道を車両が走行する時に、一実施の形態における車線推定装置によって推定される車線を示す図車両が直進路に進入すると、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性をすぐに低下させる従来の方法によって推定される車線を示す図一実施の形態における車線推定装置において、フィルタ処理の特性を変更する処理内容を示すフローチャート車両が旋回路から直進路に移行した時に、フィルタ処理の特性を低くする場合のフィルタ特性の変化を示す図車両が旋回路に進入し、その後に、旋回路を抜けて直進路に移行したときの、ヨーレートの時間変化率を示す図

符号の説明

１…車間距離センサ、２…車速センサ、３…ヨーレートセンサ、４…スロットルアクチュエータ、５…ブレーキアクチュエータ、６…コントローラ、７…タイマ

Claims

車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記ヨーレート検出手段によって検出されたヨーレートに対して、ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理手段によってフィルタ処理が施されたヨーレート、および、前記車速検出手段によって検出された車速に基づいて、自車両が走行する車線を推定する車線推定手段と、
車両が旋回路を走行しているか否かを判定する旋回走行判定手段と、
前記旋回走行判定手段によって、車両が旋回路を走行していると判定されている間は、車両が旋回路を走行していないと判定されている間に比べて、前記フィルタ処理の特性（以下、フィルタ特性）を低くしてヨーレートの変化に対する応答性を高くするフィルタ特性変更手段とを備え、
前記フィルタ特性変更手段は、前記旋回走行判定手段によって、車両が旋回路を走行している状態から、旋回路を走行していない状態に移行したと判定された時に、所定時間、前記フィルタ特性を、車両が旋回路を走行していないと判定されている間のフィルタ特性よりも低い状態に保つことを特徴とする車線推定装置。
請求項１に記載の車線推定装置において、
前記フィルタ特性変更手段は、前記旋回走行判定手段によって、車両が旋回路を走行している状態から、旋回路を走行していない状態に移行したと判定された時に、所定時間、車両が旋回路を走行していると判定されている間のフィルタ特性を維持することを特徴とする車線推定装置。
請求項１に記載の車線推定装置において、
前記フィルタ特性変更手段は、前記旋回走行判定手段によって、車両が旋回路を走行している状態から、旋回路を走行していない状態に移行したと判定された時に、所定時間、前記フィルタ特性を、車両が旋回路を走行していると判定されている間のフィルタ特性よりもさらに低くすることを特徴とする車線推定装置。
請求項１に記載の車線推定装置において、
前記車線推定手段によって推定された車線内で先行車を検出する先行車検出手段をさらに備え、
前記フィルタ特性変更手段は、前記旋回走行判定手段によって、車両が旋回路を走行している状態において、前記先行車検出手段が検出している先行車を見失うと、車両が旋回路を走行していない状態に移行した時に、所定時間、前記フィルタ特性を、車両が旋回路を走行していると判定されている間のフィルタ特性よりもさらに低くすることを特徴とする車線推定装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の車線推定装置において、
前記判定手段は、前記ヨーレート検出手段によって検出されたヨーレートが第１のしきい値以上になると、車両が旋回路に進入したと判定するとともに、その後、前記ヨーレート検出手段によって検出されたヨーレートが第２のしきい値以下になると、車両が旋回路から抜けたと判定することを特徴とする車線推定装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の車線推定装置において、
前記ヨーレート検出手段によって検出されたヨーレートの時間変化率を算出するヨーレート変化率算出手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記ヨーレート変化率算出手段によって算出されたヨーレートの時間変化率が所定の変化率を越えると、車両が旋回路に進入したと判定するとともに、その後、再び、前記ヨーレート変化率算出手段によって算出されたヨーレートの時間変化率が所定の変化率を越えると、車両が旋回路から抜けたと判定することを特徴とする車線推定装置。
ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理が施されたヨーレートと車速とに基づいて、自車両が走行する車線を推定する車線推定装置において、
車両が旋回路を走行している間は、車両が旋回路を走行していない場合に比べて、フィルタ処理の特性（以下、フィルタ特性）を低くしてヨーレートの変化に対する応答性を高くするとともに、車両が旋回路を走行している状態から、旋回路を走行していない状態に移行した場合は、所定時間、前記フィルタ特性を、車両が旋回路を走行していない場合のフィルタ特性よりも低い状態に保つことを特徴とする車線推定装置。