JP4983089B2 - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
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Description
しかし、車線区分線の認識デバイスとしてのカメラが車線区分線を認識が困難となる場合がある。例えば、車線逸脱防止制御中は、自車両にヨーモーメントが付与されるので、自車両が回転運動することで、カメラによる車線区分線の認識が一時的に困難になる場合がある。
そして、車線区分線を正確に認識できないと、車線区分線の誤認識や検出遅れにより、車線逸脱防止制御で制御目標となる車線区分線に対する自車両のヨー角を正確に検出できなくなる。
本発明の課題は、車線区分線に対する自車両のヨー角を的確に検出できるようにすることである。
(構成)
実施形態は、本発明に係る車線逸脱防止装置を搭載した後輪駆動車両である。この車両は、自動変速機とコンベンショナルディファレンシャルギヤとを搭載し、前後輪とも左右輪の制動力を独立制御可能な制動装置を搭載している。
図1は、本実施形態を示す概略構成図である。
図中の符号1はブレーキペダル、2はブースタ、3はマスタシリンダ、4はリザーバであり、通常は運転者によるブレーキペダル1の踏込み量に応じて、マスタシリンダ3で昇圧された制動流体圧を各車輪5FL〜5RRの各ホイールシリンダ6FL〜6RRに供給する。また、マスタシリンダ3と各ホイールシリンダ6FL〜6RRとの間には制動流体圧制御部7が介装されており、制動流体圧制御部7によって、各ホイールシリンダ6FL〜6RRの制動流体圧を個別に制御することも可能となっている。
例えば、制動流体圧制御部7は、液圧供給系にアクチュエータを含んで構成されている。アクチュエータとしては、各ホイールシリンダ液圧を任意の制動液圧に制御可能な比例ソレノイド弁が挙げられる。
また、この車両には、画像処理機能付きの撮像部13が設けられている。撮像部13は、自車両の車線逸脱傾向検出用として、走行車線内の自車両の位置を検出するために備えられている。例えば、撮像部13は、CCD(ChargeCoupled Device)カメラからなる単眼カメラで撮像するように構成されている。撮像部13は車両前部に設置されている。
さらに、撮像部13は、その検出した走行車線に基づいて、自車両の走行車線と自車両の前後方向軸とのなす角(ヨー角)φr、走行車線中央からの横変位X及び走行車線曲率β等を算出する。撮像部13は、算出したこれらヨー角φr、横変位X及び走行車線曲率β等を制駆動力コントロールユニット8に出力する。
また、本発明は走行車線を車線区分線に基づいて決定する構成に限定されるものではない。すなわち、走行車線を認識させるための車線区分線が走路上にない場合、画像処理や各種センサによって得られる道路形状や周囲環境等の情報から、自車両が走行に適した走路範囲や、運転者が自車両を走行させるべき走路範囲を推測し、走行車線として決定しても良い。例えば、走路上に車線区分線がなく、道路の両側ががけになっている場合には、走路のアスファルト部分を走行車線として決定する。また、ガードレールや縁石等がある場合は、その情報を考慮して走行車線を決定すれば良い。
また、この車両には、ナビゲーション装置14が設けられている。ナビゲーション装置14は、自車両に発生する前後加速度Yg或いは横加速度Xg、又は自車両に発生するヨーレイトφ´を検出する。ナビゲーション装置14は、検出した前後加速度Yg、横加速度Xg及びヨーレイトφ´を、道路情報とともに、制駆動力コントロールユニット8に出力する。ここで、道路情報としては、車線数や一般道路か高速道路かを示す道路種別情報がある。
また、この車両には、レーザ光を前方に掃射して先行障害物からの反射光を受光することで、自車両と前方障害物との間の距離等を計測するためのレーダ16が設けられている。
そして、レーダ16は、前方障害物の位置の情報を制駆動力コントロールユニット8に出力する。レーダ16による検出結果は、追従走行制御(クルーズコントロール)や追突速度低減ブレーキ装置等における処理のために使用される。
図2は、制駆動力コントロールユニット8で行う演算処理手順を示す。演算処理は、例えば10msec.毎の所定サンプリング時間ΔT毎にタイマ割込によって実行される。なお、図2に示す処理内には通信処理を設けていないが、演算処理によって得られた情報は随時記憶装置に更新記憶されると共に、必要な情報は随時記憶装置から読出される。
前輪駆動の場合
V=(Vwrl+Vwrr)/2
後輪駆動の場合
V=(Vwfl+Vwfr)/2
・・・(1)
ここで、Vwfl,Vwfrは左右前輪それぞれの車輪速度であり、Vwrl,Vwrrは左右後輪それぞれの車輪速度である。すなわち、この(1)式では、従動輪の車輪速の平均値として車速Vを算出している。なお、本実施形態では、後輪駆動の車両であるので、後者の式、すなわち前輪の車輪速度により車速Vを算出する。
続いてステップS3において、後処理のステップS4の車線逸脱傾向判定で用いる車線逸脱傾向判定で用いるヨー角(以下、車線逸脱傾向判定用ヨー角という。)を設定しており、具体的には、図3に示す処理手順により車線逸脱傾向判定用ヨー角を設定する。
St=Nj/(β・Xg・φ´) ・・・(2)
ここで、Njは、実線の白線、破線の白線、ボッツドッツ等の車線区分線(物を含む)の種別に対応した値である。この区分線種別対応値Njは、実線の白線、破線の白線、ボッツドッツの順番で次第に値が小さくなる。なお、ボッツドッツは、走行車線を認識するために道路に打ちつけられた鋲である。
続いてステップS12において、逸脱判断フラグFoutがONか否かを判定する。逸脱判断フラグFoutは、後処理となるステップS4で設定される値であり、よって、ここで判定で用いる逸脱判断フラグFoutは、前回処理時の逸脱判断フラグFoutである。なお、逸脱判断フラグFoutがONに設定される場合とは、車線逸脱傾向がある場合であり、逸脱判断フラグFoutがOFFに設定される場合とは、車線逸脱傾向がない場合である。
ステップS13では、カメラ認識状態判定用しきい値Wthを増加補正させるために、カメラ認識状態判定用しきい値Wthに加算値Wf0を加算する(Wth=Wth+Wf0)。そして、ステップS14に進む。
ステップS17では、カメラ認識状態判断フラグNfが1か否かを判定する。ここで、カメラ認識状態判断フラグNfが1の場合(Nf=1)、ステップS18に進み、そうでない場合(Nf=0)、ステップS19に進む。
ステップS20では、車線逸脱傾向判定用ヨー角φcに撮像部13から得たヨー角(以下、ヨー角検出値という。)φrを設定する(φc=φr)。そして、当該図3に示す処理を終了する(ステップS3を終了してステップS4に進む)。
φc=φcz1+φ´・(tnow−tz1) ・・・(3)
ここで、φcz1は、前回処理時の車線逸脱傾向判定用ヨー角φcである。また、tnowは、車線逸脱傾向判定用ヨー角φcの設定時(今回処理時)の時刻であり、tz1は、前回処理時の時刻であり、すなわち、tnow−tz1はサンプリング時間である。これにより、前回処理時の車線逸脱傾向判定用ヨー角φcに、サンプリング時間を考慮したヨー角(φ´・(tnow−tz1))を加算した値として今回の車線逸脱傾向判定用ヨー角φcを得ている。このステップS21で設定した車線逸脱傾向判定用ヨー角φcを、以下では、補正車線逸脱傾向判定用ヨー角φcという。そして、当該図3に示す処理を終了する(ステップS3を終了してステップS4に進む)。
続いてステップS4において、車線逸脱傾向の判定を行う。
図4に示すように、先ずステップS31において、所定時間T後の車両重心横位置の推定横変位Xsを算出する。具体的には、車線逸脱傾向判定用ヨー角φc、走行車線曲率β及び現在の車両の横変位X0、及び前記ステップS2で得た車速Vを用いて、下記(4)式により推定横変位Xsを算出する。
Xs=Tt・V・(φc+Tt・V・β)+X0 ・・・(4)
ここで、(4)式の車線逸脱傾向判定用ヨー角φcは、前記ステップS3で設定した補正車線逸脱傾向判定用ヨー角φc又は補正なし車線逸脱傾向判定用ヨー角φcである。この(4)式によれば、車線逸脱傾向判定用ヨー角φcが大きくなるほど、推定横変位Xsは大きくなる。
ここで、逸脱傾向判定用しきい値XLは、一般的に車両が車線逸脱傾向にあると把握できる値であり、実験等で得る。例えば、逸脱傾向判定用しきい値XLは、走行路の境界線の位置を示す値であり、下記(5)式により算出する。
XL=(L−H)/2 ・・・(5)
ここで、Lは車線幅であり、Hは車両の幅である。車線幅Lについては、撮像部13が撮像画像を処理することで得ている。また、ナビゲーション装置14から車両の位置を得たり、ナビゲーション装置14の地図データから車線幅Lを得たりしても良い。
このステップS32において、推定横変位Xsが逸脱傾向判定用しきい値XL以上の場合(|Xs|≧XL)、車線逸脱傾向ありと判定し、推定横変位Xsが逸脱傾向判定用しきい値XL未満の場合(|Xs|<XL)、車線逸脱傾向なしと判定する。
以上のようにステップS4において車線逸脱傾向を判定する。
方向スイッチ信号が示す方向(ウインカ点灯側)と、前記ステップS4で得た逸脱方向Doutが示す方向とが同じである場合、運転者が意識的に車線変更していると判定し、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する(Fout=OFF)。すなわち、車線逸脱傾向なしとの判定結果に変更する。
また、方向指示スイッチ20が操作されていない場合には、操舵角δに基づいて運転者の車線変更の意思を判定する。すなわち、運転者が逸脱方向に操舵している場合において、その操舵角δとその操舵角の変化量(単位時間当たりの変化量)Δδとの両方が設定値以上のときには、運転者が意識的に車線変更していると判定し、逸脱判断フラグFoutをOFFに変更する(Fout=OFF)。
このように、逸脱判断フラグFoutがONである場合において運転者が意識的に車線変更していないときには、逸脱判断フラグFoutをONに維持している。
続いてステップS6において、前記逸脱判断フラグFoutがONの場合、車線逸脱防止のための警報として、音出力又は表示出力をする。
続いてステップS7において、車線逸脱防止制御として車両に付与する目標ヨーモーメントMsを算出する。
Ms=K1・K2・(|Xs|−XL) ・・・(6)
ここで、K1は車両諸元から決まる比例ゲインであり、K2は車速Vに応じて変動するゲインである。図6はそのゲインK2の例を示す。図6に示すように、例えばゲインK2は、低速域で大きい値になり、車速Vがある値になると、車速Vの増加に対して減少し、その後ある車速Vに達すると小さい値で一定値となる。
また、目標ヨーモーメントMsは、逸脱判断フラグFoutがONの場合に算出され、目標ヨーモーメントMsは、逸脱判断フラグFoutがOFFの場合に0に設定される。
続いてステップS8において、各車輪の目標制動液圧を算出する。すなわち、車線逸脱防止制御の実施有無に基づいて最終的な制動液圧を算出する。具体的には次のように算出する。
Psfl=Psfr=Pmf ・・・(7)
Psrl=Psrr=Pmr ・・・(8)
ここで、Pmfは前輪用の制動液圧である。また、Pmrは後輪用の制動液圧であり、前後配分を考慮して前輪用の制動液圧Pmfに基づいて算出した値になる。例えば、運転者がブレーキ操作をしていれば、制動液圧Pmf,Pmrはそのブレーキ操作の操作量に応じた値になる。
|Ms|<Ms1の場合
ΔPsf=0 ・・・(9)
ΔPsr=Kbr・|Ms|/T ・・・(10)
|Ms|≧Ms1の場合
ΔPsf=Kbf・(|Ms|−Ms1)/T ・・・(11)
ΔPsr=Kbr・Ms1/T ・・・(12)
ここで、Ms1は設定用しきい値を示す。また、Tはトレッドを示す。なお、このトレッドTは、簡単のため前後で同じ値にする。また、Kbf,Kbrは、制動力を制動液圧に換算する場合の前輪及び後輪についての換算係数であり、ブレーキ諸元により定まる。
Psfl=Pmf
Psfr=Pmf+ΔPsf
Psrl=Pmr
Psrr=Pmr+ΔPsr
・・・(13)
Psfl=Pmf+ΔPsf
Psfr=Pmf
Psrl=Pmr+ΔPsr
Psrr=Pmr
・・・(14)
この(13)式及び(14)式によれば、車線逸脱回避側の車輪の制動力が大きくなるように、左右輪の制動力差が発生する。
また、この(13)式及び(14)式が示すように、運転者によるブレーキ操作、すなわち制動液圧Pmf,Pmrを考慮して各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を算出している。そして、制駆動力コントロールユニット8は、このようにして算出した各車輪の目標制動液圧Psi(i=fl,fr,rl,rr)を制動流体圧指令値として、制動流体圧制御部7に出力する。
動作は次のようになる。
車両走行中、各種データを読み込むとともに(前記ステップS1)、車速Vを算出し(前記ステップS2)、車線逸脱傾向判定用ヨー角φcを設定(選択)する(前記ステップS3)。続いて、設定した車線逸脱傾向判定用ヨー角(補正なし車線逸脱傾向判定用ヨー角又は補正車線逸脱傾向判定用ヨー角)φcに基づいて、将来の推定横変位(逸脱推定値)Xsを算出するとともに、算出した推定横変位Xsに基づいて車線逸脱傾向の判定(逸脱判断フラグFoutの設定)を行い(前記ステップS4)、その車線逸脱傾向の判定結果(逸脱判断フラグFout)を、運転者の車線変更の意思に基づいて修正する(前記ステップS5)。そして、車線逸脱傾向の判定結果に基づいて、警報出力を行う(前記ステップS6)。
次に作用及び効果を説明する。
前述のように、カメラ認識状態判定用値Stが認識状態判定用しきい値Wth未満の場合(前記ステップS14の判定で“Yes”の場合)、カメラ認識状態判断フラグNfを1に設定するとともに(Nf=1、前記ステップS15)、前回処理時のカメラ認識状態判断フラグNfz1が0であれば(前記ステップS17の判定で“Yes”の場合、前記ステップS18の判定で“Yes”の場合)、今回使用する車線逸脱傾向判定用ヨー角φcに撮像部13から得たヨー角検出値φrを設定している(前記ステップS20)。そして、カメラ認識状態判定用値Stが認識状態判定用しきい値Wth未満の場合に(前記ステップS14の判定で“Yes”の場合)、前回処理時のカメラ認識状態判断フラグNfz1が1であれば(前記ステップS18の判定で“No”の場合)、前回処理時の車線逸脱傾向判定用ヨー角φcにサンプリング時間を考慮したヨー角(φ´・(tnow−tz1))を加算した値として今回使用する車線逸脱傾向判定用ヨー角φcを得ている(前記ステップS21)。
なお、カメラ認識状態判定用値Stが認識状態判定用しきい値Wth未満になった後、カメラ認識状態判定用値Stが認識状態判定用しきい値Wth以上になれば、補正車線逸脱傾向判定用ヨー角φcに基づく車線逸脱判定から、補正なし車線逸脱傾向判定用ヨー角φcに基づく車線逸脱判定に切り換わる。
また、車線逸脱傾向がある場合(Fout=ON)、すなわち車線逸脱防止制御を行っている場合には、カメラ認識状態判定用しきい値Wthを増加補正している(前記ステップS12の判定で“Yes”の場合、ステップS13)。これにより、車線逸脱防止制御を行っている場合、カメラ認識状態判定用値Stがカメラ認識状態判定用しきい値Wth未満になるとの判定結果になり易くして(前記ステップS14)、補正車線逸脱傾向判定用ヨー角φcに基づく車線逸脱判定を行うようにしている。このようにすることで、車線逸脱防止制御により自車両にヨーモーメントを付与したことで、撮像部13による車線区分線の認識度が低くなっている可能性が高いとして、撮像部13から得たヨー角検出値φrではなく、補正車線逸脱傾向判定用ヨー角φcに基づく車線逸脱判定を行い、撮像部13による車線区分線の認識度が低くなっているような場合の車線区分線の誤認識や検出遅れを防止して、適切な制御量やタイミングで車線逸脱防止制御を行うことができる。
すなわち、図8に示すような処理手順により車線逸脱防止制御を行っても良い。すなわち、ステップS12において、逸脱判断フラグFoutがONか否かを判定し、逸脱判断フラグFoutがONの場合(Fout=ON)、ステップS15に進み、そうでない場合(Fout=OFF)、ステップS16に進む。ステップS15では、前記実施形態と同様に、カメラ認識状態判断フラグNfを1に設定し(Nf=1)、ステップS16では、前記実施形態と同様に、カメラ認識状態判断フラグNfを0に設定する。すなわち、逸脱判断フラグFoutを判定した後、カメラ認識状態判定用値Stとカメラ認識状態判定用しきい値Wthとの関係にかかわらず、カメラ認識状態判断フラグNfを設定する。そして、逸脱判断フラグFoutがONの場合(Fout=ON)、カメラ認識状態判断フラグNfを1に設定することで、補正車線逸脱傾向判定用ヨー角φcに基づく車線逸脱判定を行っている。なお、この場合、前記車線逸脱防止制御開始時に撮像部13から得たヨー角検出値φrを初期値として、補正車線逸脱傾向判定用ヨー角φcを算出する(ステップS20、ステップS21)。
また、前記実施形態は、基準ヨー角に自車両のヨーレイト検出値の積分値を加算して得た自車両のヨー角により、撮像して得た走行車線に対する自車両のヨー角を補正し、補正したヨー角に基づいて、走行車線から自車両が逸脱するのを防止する車線逸脱防止制御を行うことを実現している。
Claims (3)
- 走行車線を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した走行車線に対する自車両のヨー角を取得する第1ヨー角取得手段と、
前記走行車線から自車両が逸脱するのを防止する車線逸脱防止制御を行う制御手段と、
自車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段と、
前記車線逸脱防止制御開始時に前記第1ヨー角取得手段が取得したヨー角である基準ヨー角に、前記ヨーレイト検出手段が検出したヨーレイトの積分値を加算してヨー角を取得する第2ヨー角取得手段と、
前記撮像手段による走行車線の撮像状態の低下を推定する撮像状態推定手段と、を備え、
前記撮像状態推定手段は、前記車線逸脱防止制御が行われた場合、前記撮像状態が低下しているか否かを推定する際に用いるしきい値を、前記撮像状態が低下していると推定し易くなる方向に補正し、
前記制御手段は、前記撮像状態推定手段が前記撮像状態が低下すると推定した場合、前記第2ヨー角取得手段が取得したヨー角を用いて前記車線逸脱防止制御を行うことを特徴とする車線逸脱防止装置。 - 前記車線逸脱防止制御で用いた前回値のヨー角に対する前記第1ヨー角取得手段が取得したヨー角の差分と、前記前回値のヨー角に対する前記第2ヨー角取得手段が取得したヨー角の差分とを比較する比較手段を備え、前記制御手段は、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記第1ヨー角取得手段が取得したヨー角及び前記第2ヨー角取得手段が取得したヨー角のうちの前記差分が小さい方のヨー角に基づいて、今回の前記車線逸脱防止制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の車線逸脱防止装置。
- 前記第1ヨー角取得手段は、前記撮像手段が撮像した車線区分線に基づいて、走行車線に対する自車両のヨー角を取得しており、前記制御手段は、前記撮像手段による車線区分線の認識が困難になる場合、前記第1ヨー角取得手段が取得したヨー角よりも前記第2ヨー角取得手段が取得したヨー角の方を優先的に用いて、前記車線逸脱防止制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の車線逸脱防止装置。
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