JP7467522B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行を制御する車両制御装置に関する。

この種の装置として、従来、自車両の前方の走行車線を撮像して得られた画像に基づき自車両が走行する車線を区画する走行区画線を認識するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置では、自車両が走行する道路の属性や、逆光や夜間、降雨などの自車両の周辺の環境条件に基づき、認識された走行区画線の信頼度を算出し、その信頼度に基づき区画線の誤認識の可能性を判定する。

特許６１８９８１５号公報

上記特許文献１記載の装置のように、区画線の信頼度を算出してその信頼度に基づき区画線の誤認識の可能性を判定するようにしたのでは、区画線の誤認識の検出に時間を要するおそれがあり迅速な走行支援が難しくなる。

本発明の一態様である車両制御装置は、車線に沿って走行する自動運転機能または運転支援機能を有する自車両を制御する車両制御装置であって、走行中の自車両の周囲の所定領域における外界状況を検出する外界検出部と、外界検出部の検出値に基づいて自車両が走行する車線を規定する左右一対の区画線を認識する認識部と、認識部により認識された左右一対の区画線の方向ベクトルを算出する方向ベクトル算出部と、外界検出部の検出値に基づき認識された複数の前方車両の、移動ベクトルの平均ベクトルを算出する移動ベクトル算出部と、方向ベクトル算出部により算出された方向ベクトルと、移動ベクトル算出部により算出された移動ベクトルの平均ベクトルとに基づいて、認識部による左右一対の区画線の認識結果が実際の左右一対の区画線と整合しているか否かを判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、自車両に適用する自動運転機能または運転支援機能を決定する決定部と、を備える。

本発明によれば、迅速な走行支援を行うことができる。

本発明の実施形態に係る車両制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 自車両の前方に設置されたカメラにより取得された撮像画像の一例を示す図。 自車両の前方に設置されたカメラにより取得された撮像画像の他の例を示す図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の要部構成を概略的に示すブロック図。 観測距離閾値を説明するための図。 図３のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 図５のロスト判定処理の一例を示すフローチャート。 図５の急変判定処理の一例を示すフローチャート。 図５の方向判定処理の一例を示すフローチャート。

以下、図１～図８を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両制御システムは、車両制御装置を有する。

車両制御システムは、自動運転機能を有する車両、すなわち自動運転車両と、自動運転機能を有しない車両、すなわち手動運転車両の両方に適用することができる。また、自動運転車両は、自動運転機能だけでなく手動運転機能も有し、手動運転車両として構成することもできる。車両制御装置は、自動運転モードで走行中の自車両前方の区画線を認識し、その認識結果に基づいて自車両に適用する自動運転モードのレベル（以下、自動運転レベルと呼ぶ。）を決定するように構成される。

なお、本実施形態に係る車両制御システムは、運転支援機能を有する車両にも適用することができる。以下では、運転支援機能を有する車両も含めて自動運転車両と表現する。また、本実施形態に係る車両制御システムが適用される車両を、他車両と区別して自車両と呼ぶことがある。以下では、自車両が自動運転車両であるものとして説明する。自動運転車両は、自動運転機能だけでなく手動運転機能も有し、手動運転車両として構成することもできる。すなわち、自車両（自動運転車両）は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

自車両は、内燃機関（エンジン）を走行駆動源として有するエンジン車両、走行モータを走行駆動源として有する電気自動車、エンジンと走行モータとを走行駆動源として有するハイブリッド車両のいずれであってもよい。図１は、本発明の実施形態に係る車両制御システム１００の全体構成を概略的に示すブロック図である。

図１に示すように、車両制御システム１００は、コントローラ１０と、ＣＡＮ通信線等を介してコントローラ１０にそれぞれ通信可能に接続された外部センサ群１と、内部センサ群２と、入出力装置３と、測位ユニット４と、地図データベース５と、ナビゲーション装置６と、通信ユニット７と、走行用のアクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群１は、自車両の周辺情報である外界状況を検出する複数のセンサ（外部センサ）の総称である。例えば外部センサ群１には、レーザ光を照射して反射光を検出することで自車両の周辺の物体の位置（自車両からの距離や方向）を検出するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで自車両の周辺の物体の位置を検出するレーダ、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有し、自車両の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。

内部センサ群２は、自車両の走行状態を検出する複数のセンサ（内部センサ）の総称である。例えば内部センサ群２には、自車両の車速を検出する車速センサ、自車両の前後方向および左右方向の加速度を検出する加速度センサ、走行駆動源の回転数を検出する回転数センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングホイールの操作等を検出するセンサも内部センサ群２に含まれる。

入出力装置３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供するディスプレイ、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。

測位ユニット（ＧＮＳＳユニット）４は、測位衛星から送信された測位用の信号を受信する測位センサを有する。測位センサを内部センサ群２に含めることもできる。測位衛星は、ＧＰＳ衛星や準天頂衛星などの人工衛星である。測位ユニット４は、測位センサが受信した測位情報を利用して、自車両の現在位置（緯度、経度、高度）を測定する。

地図データベース５は、ナビゲーション装置６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクや半導体素子により構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース５に記憶される地図情報は、コントローラ１０の記憶部１２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３を介して行われる。目標経路は、測位ユニット４により測定された自車両の現在位置と、地図データベース５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。外部センサ群１の検出値を用いて自車両の現在位置を測定することもでき、この現在位置と記憶部１２に記憶された高精度な地図情報とに基づいて目標経路を演算するようにしてもよい。

通信ユニット７は、インターネット網や携帯電話網に代表される無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報、走行履歴情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。ネットワークには、公衆無線通信網だけでなく、所定の管理地域ごとに設けられた閉鎖的な通信網、例えば無線ＬＡＮ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等も含まれる。取得した地図情報は、地図データベース５や記憶部１２に出力され、地図情報が更新される。通信ユニット７を介して他車両と通信することもできる。

アクチュエータＡＣは、自車両の走行を制御するための走行用アクチュエータである。走行駆動源がエンジンである場合、アクチュエータＡＣには、エンジンのスロットルバルブの開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータが含まれる。走行駆動源が走行モータである場合、走行モータがアクチュエータＡＣに含まれる。自車両の制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータと転舵装置を駆動する転舵用アクチュエータもアクチュエータＡＣに含まれる。

コントローラ１０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。より具体的には、コントローラ１０は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）等の演算部１１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部１２と、Ｉ／Ｏインターフェース等の図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、走行モータ制御用ＥＣＵ、制動装置用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図１では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ１０が示される。

記憶部１２には、高精度の道路地図情報が記憶される。この道路地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、道路の勾配の情報、交差点や分岐点の位置情報、車線数の情報、車線の幅員および車線毎の位置情報（車線の中央位置や車線位置の境界線の情報）、地図上の目印としてのランドマーク（信号機、標識、建物等）の位置情報、路面の凹凸などの路面プロファイルの情報が含まれる。記憶部１２に記憶される地図情報には、通信ユニット７を介して取得した自車両の外部から取得した地図情報と、外部センサ群１の検出値あるいは外部センサ群１と内部センサ群２との検出値を用いて自車両自体で作成される地図情報とが含まれる。

演算部１１は、機能的構成として、自車位置認識部１３と、外界認識部１４と、行動計画生成部１５と、走行制御部１６と、を有する。

自車位置認識部１３は、測位ユニット４で得られた自車両の位置情報および地図データベース５の地図情報に基づいて、地図上の自車両の位置（自車位置）を認識する。記憶部１２に記憶された地図情報と、外部センサ群１が検出した自車両の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット７を介して通信することにより、自車位置を認識することもできる。

外界認識部１４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群１からの信号に基づいて自車両の周囲の外部状況を認識する。例えば自車両の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、自車両の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の区画線や停止線等の標示、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部１５は、例えばナビゲーション装置６で演算された目標経路と、記憶部１２に記憶された地図情報と、自車位置認識部１３で認識された自車位置と、外界認識部１４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの自車両の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部１５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部１５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。行動計画生成部１５は、先行車両を追い越すための追い越し走行、走行車線を変更する車線変更走行、先行車両に追従する追従走行、車線を維持するレーンキープ走行（車線維持走行）、減速走行または加速走行等に対応した種々の行動計画を生成する。行動計画生成部１５は、目標軌道を生成する際に、まず走行態様を決定し、走行態様に基づいて目標軌道を生成する。

走行制御部１６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部１５で生成された目標軌道に沿って自車両が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。より具体的には、走行制御部１６は、自動運転モードにおいて道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部１５で算出された単位時間毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。すなわち、自車両が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。なお、運転モードが手動運転モードであるとき、走行制御部１６は、内部センサ群２により取得されたドライバからの走行指令（ステアリング操作等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

以上のように構成された車両制御システム１００は、自車両が手動運転モードで走行しているとき、外部センサ群１により取得されたセンサ値に基づいて自車両が走行する道路の車線を規定する境界線（以下、車線境界線と呼ぶ。）を認識し、車線境界線を含む道路地図情報を生成し、生成した道路地図情報を記憶部１２に記憶する。車両制御システム１００は、自車両が自動運転モードで走行するとき、記憶部１２に記憶された道路地図情報に基づき、自車両の右側および左側の車線境界線を認識し、左右の車線境界線の中央を走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。

自動運転車両が有する自動運転機能の一つとして、自車両がレーンキープ走行するように走行用アクチュエータを制御する機能（以下、車線維持機能と呼ぶ。）がある。車線維持機能が有効であるとき、自動運転車両は、車両の所定部位（例えばフロントガラス上部）に設置されたカメラにより得られた画像データ（以下、撮像画像データまたは単に撮像画像と呼ぶ。）に基づいて自車線を規定する左右一対の区画線を認識し、認識した左右一対の区画線の中央線上を自車両が走行するように走行用アクチュエータを制御する。

ところで、撮像画像に基づき区画線を認識するとき、逆光などにより区画線が認識できない場合や、道路上の補修痕や道路脇の建造物の影の端部（エッジ）を区画線と誤認識して、認識した区画線の形状が急変する場合がある。図２Ａおよび図２Ｂは、片側２車線の道路の左側車線を走行中の自車両の前方に設置されたカメラにより取得された撮像画像の例を示す図である。図２Ａおよび図２Ｂには、区画線の認識結果（以下、仮想区画線と呼ぶ。）が撮像画像に模式的に重ね合わせて表示されている。図中の太線ＶＬＬ，ＶＬＣ，ＶＬＲは、道路に設置された、各車線を規定する区画線ＬＬ，ＬＣ，ＬＲに対応する仮想区画線を表す。図２Ａでは、逆光により仮想区画線ＶＬＣの途中で消失している。領域ＤＰは、仮想区画線が消失してる領域を表す。図２Ｂでは、道路脇の壁ＷＬの影ＳＤの端部（エッジ）を区画線ＬＬと誤認識し、仮想区画線ＶＬＬの形状が途中から変形している。このように誤認識された区画線（仮想区画線）に従って自動走行を継続させると、自車両の走行位置が車線中央から外れたり、自車両が路外に逸脱したり、路肩の立体物に接近または接触したりするおそれがある。そこで、このような問題に対処するため、本実施形態では、以下のように車両制御装置を構成する。

図３は、本発明の実施形態に係る車両制御装置５０の要部構成を概略的に示すブロック図であり、自車両１０１が主に自動運転モードでレーンキープ走行するとき（車線維持機能が有効であるとき）の構成を示す。図３に示すように、車両制御装置５０は、コントローラ１０と、コントローラ１０にそれぞれ通信可能に接続されたカメラ１ａと、アクチュエータＡＣと、を有する。

カメラ１ａは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子（イメージセンサ）を有する。カメラ１ａは、自車両の周囲の所定領域を撮像する。カメラ１ａは、自車両の所定位置（前部）に取り付けられ、自車両の前方空間を連続的に撮像して画像データ（以下、撮像画像データまたは単に撮像画像と呼ぶ）を取得する。カメラ１ａは、単眼カメラであってもよいしステレオカメラであってもよい。カメラ１ａは、外部センサ群１の一部を構成する。

図３のコントローラ１０は、区画線認識部５１と、方向ベクトル算出部５２と、移動ベクトル算出部５３と、整合性判定部５４と、レベル決定部５５と、アクチュエータ制御部５６と、記憶部１２とを有する。

区画線認識部５１は、カメラ１ａの検出値（撮像画像）に基づいて自車両が走行する自車線を規定する左右一対の区画線を認識して、その認識結果（左右一対の仮想区画線）を取得する。

方向ベクトル算出部５２は、区画線認識部５１により取得された左右一対の仮想区画線の方向ベクトルを算出する。

移動ベクトル算出部５３は、カメラ１ａの撮像画像に基づいて、自車両前方を走行中の他車両（前方車両）の移動方向（移動ベクトル）を算出する。

整合性判定部５４は、区画線認識部５１により取得された左右一対の仮想区画線が道路上の実際の区画線と整合しているか否かを判定する。整合性判定部５４は、ロスト判定部５４１と、急変判定部５４２と、方向判定部５４３とを有する。

ロスト判定部５４１は、区画線認識部５１により取得された仮想区画線が途中で消失しているか否かを判定するロスト判定処理を実行する。具体的には、ロスト判定部５４１は、区画線認識部５１により左右一対の区画線が自車両から進行方向前方に所定距離離れた地点まで認識されているか否か、すなわち、左右一対の仮想区画線の長さが所定長さ（以下、観測距離閾値と呼ぶ。）以上であるか否かを判定する。図４は、観測距離閾値を説明するための図である。図４の特性ｆ１は、車両の走行速度と、その走行速度で車両が最大許容時間走行したときの移動距離との関係を示す。最大許容時間は、仮想区画線の消失や急変等による仮想区画線の誤認識を検出してから自動運転レベルを低下させるまでに許容される最大時間である。特性ｆ２は、車両の走行速度と観測距離閾値との関係を示す。図４に示すように、走行速度に対応する観測距離閾値は、その走行速度と、最大許容時間にマージンを付加して得られる時間とを乗算して得られる距離である。ロスト判定部５４１は、内部センサ群２の車速センサの検出値（走行速度）を取得し、図４に示す特性ｆ２に基づき、その走行速度に対応する観測距離閾値を取得する。

左右一対の仮想区画線の長さが観測距離閾値未満であるとき、ロスト判定部５４１は、ＮＧ（不整合）を示す判定結果を出力する。ＮＧ（不整合）は、仮想区画線と道路上の実際の区画線との整合が取れていないことを表す。左右一対の仮想区画線の長さが観測距離閾値以上であるとき、ロスト判定部５４１は、ＯＫ（整合）を示す判定結果を出力する。ＯＫ（整合）は、仮想区画線と道路上の実際の区画線との整合が取れていることを表す。

急変判定部５４２は、左右一対の仮想区画線の形状が急変していないか否かを判定する急変判定処理を実行する。具体的には、急変判定部５４２は、左右一対の仮想区画線の形状の変化の度合いが所定程度以上であるか否かを判定する。左右一対の仮想区画線の形状の変化の度合いが所定程度以上であるとき、急変判定部５４２は、ＮＧ（不整合）を示す判定結果を出力する。左右一対の仮想区画線の形状の変化の度合いが所定程未満であるとき、急変判定部５４２は、ＯＫ（整合）を示す判定結果を出力する。

方向判定部５４３は、仮想区画線の延在方向の整合性を判定する方向判定処理を実行する。具体的には、方向判定部５４３は、方向ベクトル算出部５２により算出された方向ベクトルと、移動ベクトル算出部５３により算出された移動ベクトルとのなす角度（以下、ベクトル間角度と呼ぶ。）を算出し、ベクトル間角度が所定角度未満であるか否かを判定する。ベクトル間角度が所定角度以上であるとき、方向判定部５４３は、ＮＧ（不整合）を示す判定結果を出力する。ベクトル間角度が所定角度未満であるとき、方向判定部５４３は、ＯＫ（整合）を示す判定結果を出力する。

レベル決定部５５は、自車両に適用する自動運転機能または運転支援機能を決定する。具体的には、自車両に適用する自動運転レベルまたは、軽減される運転タスクを決定する。なお、運転タスクは、例えば、乗員によるハンドル操作や、ハンドルの把持または非把持、ペダル操作、周辺監視義務等である。レベル決定部５５は、ロスト判定部５４１、急変判定部５４２および方向判定部５４３のすべてからＯＫ（整合）の判定結果が出力されたとき、車線維持機能が継続可能であると判断して、自動運転モードのレベルを現在のレベルに維持する。一方、レベル決定部５５は、ロスト判定部５４１、急変判定部５４２および方向判定部５４３のいずれかからＮＧ（不整合）の判定結果が出力されたとき、区画線の誤認識が発生していると判断する。この場合、レベル決定部５５は、自車両の車線維持機能によるレーンキープ走行が継続不可であると判断して、自車両に適用する自動運転モードのレベルを現在のレベルより低いレベルに決定する、または、軽減された運転タスクを戻す（運転タスクを、軽減された現在の状態よりも増加させる）。一例として、レベル決定部５５は、乗員に対しステアリングホイールの操作（ハンズオン）を促す画像情報や音声情報を入出力装置３（ディスプレイやスピーカ等）に出力してハンズオン要求する。その後、レベル決定部５５は、車線維持機能を無効にする。

アクチュエータ制御部５６は、レベル決定部５５により決定された自動運転機能または運転支援機能に応じた走行が行われるように、アクチュエータＡＣを制御する。

図５は、予め定められたプログラムに従い図３のコントローラ１０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば自車両の車線維持機能が有効になると開始され、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、カメラ１ａの撮像画像に基づき自車線を規定する区画線を認識し、その認識結果（仮想区画線）を取得する。このとき、３本以上の仮想区画線（例えば、図２Ａの仮想区画線ＶＬＬ，ＶＬＣ，ＶＬＲ）が認識されているときは、自車両との距離が最も近い仮想区画線（例えば、図２Ａの仮想区画線ＶＬＬ，ＶＬＣ）を自車両の右側および左側からそれぞれ取得する。ステップＳ２で、ステップＳ１で取得した左右一対の仮想区画線が途中で消失しているか否かを判定するロスト判定処理を実行する。ステップＳ３で、ステップＳ２のロスト判定処理の判定結果がＮＧ（不整合）を示すか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されると、ステップＳ９に進む。ステップＳ３で否定されると、ステップＳ４で、ステップＳ１で取得した仮想区画線の形状が途中で変形していないか否かを判定する急変判定処理を行う。ステップＳ５で、ステップＳ４の急変判定処理の判定結果がＮＧ（不整合）を示すか否かを判定する。

ステップＳ５で肯定されると、ステップＳ９に進む。ステップＳ５で否定されると、ステップＳ６で、仮想区画線の延在方向と周辺車両の移動方向とが一致しているか否かを判定する方向判定処理を行う。ステップＳ７で、ステップＳ６の方向判定処理の判定結果がＮＧ（不整合）を示すか否かを判定する。ステップＳ７で否定されると、ステップＳ８で、ステップＳ１で取得された仮想区画線と実際の区画線との整合が取れている、すなわち、区画線の誤認識なしと判定し、自動運転モードのレベルを現在のレベルに維持する。一方、ステップＳ７で肯定されると、ステップＳ９で、ステップＳ１で取得された仮想区画線と実際の区画線との整合が取れていない、すなわち、区画線の誤認識ありと判断し、自動運転モードのレベルを現在のレベルより低いレベルに決定する、または、軽減された運転タスクを戻す。

図６は、図５のロスト判定処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１で、図５のステップＳ１で取得された仮想区画線のうち、所定長さ（観測距離閾値）以上の仮想区画線は２本か否かを判定する。ステップＳ１１で否定されると、ステップＳ１２で、ＮＧ（不整合）を示す判定結果を出力して、処理を終了する。ステップＳ１１で肯定されると、ステップＳ１３で、ＯＫ（整合）を示す判定結果を出力して、処理を終了する。

図７は、図５の急変判定処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２１で、図５のステップＳ１で取得された仮想区画線の最小曲率半径を算出する。具体的には、仮想区画線を一定間隔に分割し、分割して得られた部分区画線ごとに曲率半径を算出し、算出された各曲率半径のうち最小の曲率半径を取得する。ステップＳ２２で、仮想区画線の最小曲率半径が所定閾値より大きいか否かを判定する。所定閾値には、道路の形状（カーブ等）に基づく仮想区画線の形状の変化を区画線の誤認識として検出しないような値が設定される。ステップＳ２２で否定されると、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２２で肯定されると、ステップＳ２３で、図５のステップＳ１で取得された仮想区画線の車線幅方向の変位量（オフセット量）を算出する。変位量は、ステップＳ１の前回実行に取得された仮想区画線を基準にして算出してもよいし、各部分区画線のうちの最も左側に位置する部分区画線と、最も右側に位置する部分区画線との車線幅方向の距離に基づき算出してもよい。ステップＳ２４で、ステップＳ２３で算出した変位量が所定量未満であるか否かを判定する。所定量は、自車両の車線内のふらつきに基づく仮想区画線の車線幅方向の変位を区画線の誤認識として検出しないような値に設定される。例えば、車線幅から車幅を減算して得られる値（長さ）の半分の値が設定される。車線幅は予め設定された値であってもよいし、記憶部１２に記憶された地図情報から自車両が走行中の道路の車線幅を取得してもよい。ステップＳ２４で否定されると、ステップＳ２５で、車線維持機能の制御距離（＜観測距離閾値）内において、仮想区画線の形状の変化の度合いが所定程度以上であるか否か、すなわち、仮想区画線の形状に異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、仮想区画線が図２Ｂのように途中で折れていないか、仮想区画線の一部がずれていないか（オフセットしていないか）等を判定する。車線維持機能の制御距離は、自車両の走行速度に車線維持機能の制御範囲（時間）を乗算して得られる距離である。ステップＳ２５で肯定されると、すなわち、仮想区画線の形状に異常がないとき、ステップＳ２６で、条件付きのＯＫ（整合）を示す情報（以下、付加条件情報と呼ぶ。）を記憶部１２に記憶して、ステップＳ２８に進む。条件付きのＯＫ（整合）は、所定条件下で仮想区画線と実際の区画線との整合が取れていることを表し、ステップＳ２６では、図５のステップＳ１で取得された仮想区画線のうち自車両から上記制御距離内の部分についてのみ道路上の実際の区画線との整合が取れていることを示す情報が、付加条件情報として記憶部１２に記憶される。ステップＳ２５で否定されると、仮想区画線の形状に異常があるとき、ステップＳ２７で、ＮＧ（不整合）を示す判定結果を出力する。一方、ステップＳ２４で肯定されると、ステップＳ２８で、ＯＫ（整合）を示す判定結果を出力して、処理を終了する。

図８は、図５の方向判定処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ３１で、カメラ１ａの撮像画像に基づき、隣接車線を自車両と同じ進行方向に走行する前方車両を認識し、認識された前方車両が１台以上であるか否かを判定する。前方車両には、自車線を走行する他車両が含まれてもよい。ステップＳ３１で否定されると、すなわち、認識された前方車両が０台であるとき、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３１で肯定されると、ステップＳ３２で、各前方車両の移動ベクトルを算出する。具体的には、カメラ１ａの撮像画像に基づき、各前方車両の一定時間ごとの位置を認識し、各前方車両の位置座標の変化を線形近似して、各前方車両の移動ベクトルをそれぞれ算出する。ステップＳ３３で、ステップＳ３２で算出した移動ベクトル（の傾き）と、自車線の中心線（の傾き）とのなす角度（ベクトル間角度）を算出する。自車線の中心線は、図５のステップＳ１で取得された左右一以の仮想区画線の中心線を算出することで取得される。ステップＳ３４で、ステップＳ３３で算出したベクトル間角度が所定角度未満であるか否かを判定する。

ステップＳ３４で肯定されると、ステップＳ３５で、ステップＳ３１で認識された前方車両の台数が所定台数以上か否か、より詳細には３台以上か否かを判定する。なお、所定台数には、要求される区画線の認識精度に応じてその他の台数、例えば４台や５台が設定されてもよい。ステップＳ３５で否定されると、ステップＳ３６で、条件付きのＯＫ（整合）を示す付加条件情報を記憶部１２に記憶して、ステップＳ３７に進む。ステップＳ３１で否定されたときに実行されるステップＳ３６では、前方車両が存在しないために方向判定処理が行われていないことを示す情報が付加条件情報として記憶部１２に記憶される。ステップＳ３５で否定されたときに実行されるステップＳ３６では、移動ベクトルの算出対象とされた前方車両の台数が少ないことを示す情報が付加条件情報として記憶部１２に記憶される。ステップＳ３５で肯定されると、ステップＳ３７で、ＯＫ（整合）を示す判定結果を出力する。ステップＳ３４で否定されると、すなわち、ベクトル間角度が所定角度以上であるとき、ステップＳ３８で、ＮＧ（不整合）を示す判定結果を出力する。なお、所定角度には、前方車両の車線内における車線幅方向のふらつきに基づく移動ベクトルの傾きや、前方車両の車線移動に基づく移動ベクトルの傾きにより、ＮＧ（不整合）と誤判定されないような値が設定される。

なお、図５のステップＳ８において、記憶部１２に付加条件情報が記憶されているか否かを判定し、付加条件情報が記憶されているときには、その付加条件情報に基づいて、車線維持機能を継続させてもよい。具体的には、仮想区画線のうち上記制御距離内の部分についてのみ道路上の実際の区画線との整合が取れていることを示す付加条件情報や、方向判定処理が行われていないことを示す付加条件情報が記憶部１２に記憶されているときは、注意喚起情報（画像情報や音声情報）を入出力装置３（ディスプレイやスピーカ等）に出力した上で、車線維持機能を継続させてもよい。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両制御装置５０は、車線に沿って走行する自動運転機能または運転支援機能を有する自車両を制御する。車両制御装置５０は、走行中の自車両の周囲の所定領域における外界状況を検出（撮像）するカメラ１ａと、カメラ１ａの検出値（撮像画像データ）に基づいて自車両が走行する自車線を規定する左右一対の区画線を認識する区画線認識部５１と、区画線認識部５１により認識された左右一対の区画線の方向ベクトルを算出する方向ベクトル算出部５２と、カメラ１ａの撮像画像データに基づいて、自車両前方の車両の移動ベクトルを算出する移動ベクトル算出部５３と、方向ベクトル算出部５２により算出された方向ベクトルと、移動ベクトル算出部５３により算出された移動ベクトルとの比較結果に基づき、自車両に適用する自動運転機能または運転支援機能を決定するレベル決定部５５と、を備える。レベル決定部５５による、自車両に適用する自動運転機能または運転支援機能の決定には、自動運転モードのレベルを現在のレベルより低いレベルに決定すること、または、軽減される運転タスクを決定することが含まれる。車両制御装置５０は、方向ベクトル算出部５２により算出された方向ベクトルと移動ベクトル算出部５３により算出された移動ベクトルとのなす角度を算出し、算出した該角度が所定角度以上であるか否かを判定する整合性判定部５４をさらに備える。レベル決定部５５は、整合性判定部５４（方向判定部５４３）により方向ベクトルと移動ベクトルとのなす角度が所定角度以上であると判定されると、自車両に適用する自動運転モードのレベルを現在のレベルより低いレベルに決定する、または、軽減された運転タスクを戻す。このように、区画線の方向ベクトルと他車両の移動ベクトルとに基づき、自車両に適用する自動運転機能または運転支援機能を決定するので、迅速な運転支援（走行支援）を行うことができる。その結果、区画線の誤認識が発生したときでも速やかに自車両の走行状態を安全側に制御できる。また、自動運転モードでの走行時の安全性を向上できる。

（２）方向ベクトル算出部５２は、左右一対の区画線の方向ベクトルの平均ベクトルを算出する。移動ベクトル算出部５３は、カメラ１ａの撮像画像データに基づいて複数の前方車両が認識されるとき、複数の前方車両のそれぞれの移動ベクトルの平均ベクトルを算出する。整合性判定部５４（方向判定部５４３）は、方向ベクトル算出部５２により算出された方向ベクトルの平均ベクトルと、移動ベクトル算出部５３により算出された移動ベクトルの平均ベクトルとのなす角度を算出する。レベル決定部５５は、整合性判定部５４（方向判定部５４３）により方向ベクトルの平均ベクトルと移動ベクトルの平均ベクトルとのなす角度が所定角度以上であると判定されると、自車両に適用する自動運転モードのレベルを現在のレベルよりも低いレベルに決定する、または、軽減された運転タスクを戻す。このように、複数の他車両の移動ベクトルに基づき、自車両に適用する自動運転機能または運転支援機能を決定することで、区画線の誤認識を精度よく検出でき、自動運転モードでの走行時の安全性をさらに向上できる。

（３）整合性判定部５４（ロスト判定部５４１）は、区画線認識部５１により左右一対の区画線が自車両から進行方向前方に所定距離離れた地点まで認識されているか否かを判定する。レベル決定部５５は、整合性判定部５４（ロスト判定部５４１）により左右一対の区画線が自車両から所定距離離れた地点まで認識されていないと判定されると、自車両に適用する自動運転モードのレベルを現在のレベルより低いレベルに決定する、または、軽減された運転タスクを戻す。これにより、区画線の消失が検出されたときに、速やかに自車両の走行状態を安全側に制御できる。

（４）整合性判定部５４（急変判定部５４２）は、左右一対の区画線が自車両から所定距離離れた地点まで認識されていると判定すると、左右一対の区画線の形状の変化の度合いが所定程度以上であるか否かを判定する。レベル決定部５５は、整合性判定部５４（急変判定部５４２）により左右一対の区画線の形状の変化の度合いが所定程度以上であると判定されると、自車両に適用する自動運転モードのレベルを現在より低いレベルに決定する、または、軽減された運転タスクを戻す。これにより、区画線の急変が検出されたときに、速やかに自車両の走行状態を安全側に制御できる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、いくつかの変形例について説明する。上記実施形態では、カメラ１ａ等の外部センサ群１により自車両の周囲の外界状況を検出するようにしたが、ライダ等を用いて外界状況を検出してもよく、外界検出部の構成は上述したものに限らない。この場合、移動ベクトル算出部は、ライダ等の検出値に基づき、前方車両の移動ベクトルを算出してもよい。

また、上記実施形態では、認識部としての区画線認識部５１が、コントローラ１０に含まれる例を説明したが、認識部の構成は上述したものに限らない。例えば、カメラ１ａが、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）等の演算部と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部と、Ｉ／Ｏインターフェース等の図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成されているとき、カメラ１ａが、機能的構成として認識部を有していてもよい。この場合、認識部は、区画線の認識結果を示す情報（以下、区画線情報と呼ぶ。）をコントローラ１０に出力する。コントローラ１０の方向ベクトル算出部５２等は、コントローラ１０に入力された区画線情報に基づき各種処理を行う。

また、上記実施形態では、図６のロスト判定処理において、図５のステップＳ１で取得された所定長さ（観測距離閾値）以上の仮想区画線の本数が２でないときに、ＮＧ（不整合）を示す判定結果を出力するようにした。しかしながら、自車両が左右いずれかの仮想区画線に従ってレーンキープ走行可能に構成されている場合には、図５のステップＳ１で取得された所定長さ以上の仮想区画線の本数が１であるときに、ＮＧ（不整合）を示す判定結果を出力する代わりに、条件付きのＯＫ（整合）を示す付加条件情報を記憶部１２に記憶してもよい。より詳細には、仮想区画線が１本しか取得できていないことを示す付加条件情報を記憶部１２に記憶してもよい。そして、図５のステップＳ８において、仮想区画線が１本しか取得できていないことを示す付加条件情報が記憶部１２に記憶されているとき、注意喚起情報（画像情報や音声情報）を入出力装置３（ディスプレイやスピーカ等）に出力した上で、車線維持機能を継続させてもよい。また、上記実施形態では、図８の方向判定処理において、図５のステップＳ１で取得された左右一対の仮想区画線の方向ベクトルの平均ベクトルに基づき、ベクトル間角度を算出するようにした。しかしながら、図５のステップＳ１で取得された左右一対の仮想区画線のうちの一方の仮想区画線が消失部分や急変部分を有するときには、判定部は、他方の仮想区画線の方向ベクトルに基づき、ベクトル間角度を算出してもよい。さらに、算出されたベクトル間角度が所定角度未満であるとき、条件付きのＯＫ（整合）を示す付加条件情報を記憶部１２に記憶してもよい。より詳細には、１本の仮想区画線の方向ベクトルに基づいてベクトル間角度が算出されたことを示す付加条件情報を記憶部１２に記憶してもよい。

さらに、上記実施形態では、整合性判定部５４が、車線維持機能が有効であるときに上記判定処理（ロスト判定処理、急変判定処理、および方向判定処理）を実行する例を示した（図５）。しかしながら、判定部は、仮想区画線に基づき走行用アクチュエータを制御する他の自動運転機能、例えば、路外逸脱抑制機能が有効であるときにも上記判定処理を実行してもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の一つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１０ コントローラ、１２ 記憶部、１ａ カメラ、５０ 車両制御装置、５１ 区画線認識部、５２ 方向ベクトル算出部、５３ 移動ベクトル算出部、５４ 整合性判定部、５５ レベル決定部、５４１ ロスト判定部、５４２ 急変判定部、５４３ 方向判定部、ＡＣ アクチュエータ

Claims (6)

1. 車線に沿って走行する自動運転機能または運転支援機能を有する自車両を制御する車両制御装置であって、
   走行中の自車両の周囲の所定領域における外界状況を検出する外界検出部と、
   前記外界検出部の検出値に基づいて自車両が走行する前記車線を規定する左右一対の区画線を認識する認識部と、
   前記認識部により認識された前記左右一対の区画線の方向ベクトルを算出する方向ベクトル算出部と、
   前記外界検出部の検出値に基づき認識された複数の前方車両の、移動ベクトルの平均ベクトルを算出する移動ベクトル算出部と、
   前記方向ベクトル算出部により算出された前記方向ベクトルと、前記移動ベクトル算出部により算出された前記移動ベクトルの平均ベクトルとに基づいて、前記認識部による前記左右一対の区画線の認識結果が実際の前記左右一対の区画線と整合しているか否かを判定する判定部と、
   前記判定部の判定結果に基づいて、自車両に適用する自動運転機能または運転支援機能を決定する決定部と、を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記決定部による自車両に適用する自動運転機能または運転支援機能の前記決定には、自車両が自動運転機能を有するときには、自動運転モードのレベルを現在のレベルより低いレベルに決定することが含まれ、自車両が運転支援機能を有するときには、軽減される運転タスクを決定することが含まれ、
   前記判定部は、前記方向ベクトル算出部により算出された前記方向ベクトルと、前記移動ベクトル算出部により算出された前記移動ベクトルの平均ベクトルとのなす角度が所定角度以上であるとき、前記左右一対の区画線の前記認識結果が実際の前記左右一対の区画線と整合していないと判定する一方、前記なす角度が前記所定角度未満であるとき、前記左右一対の区画線の前記認識結果が実際の前記左右一対の区画線と整合していると判定し、
   前記決定部は、自車両が自動運転機能を有するとき、前記判定部により前記左右一対の区画線の前記認識結果が実際の前記左右一対の区画線と整合していないと判定されると、自車両に適用する自動運転モードのレベルを現在のレベルより低いレベルに決定する一方、自車両が運転支援機能を有するとき、前記左右一対の区画線の前記認識結果が実際の前記左右一対の区画線と整合していないと判定されると、軽減された運転タスクを戻すことを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項２に記載の車両制御装置において、
   前記外界検出部の検出値に基づき認識された前記複数の前方車両が所定台数以上であって、かつ、前記方向ベクトル算出部により算出された前記方向ベクトルと、前記移動ベクトル算出部により算出された前記移動ベクトルの平均ベクトルとのなす角度が前記所定角度未満であるとき、前記左右一対の区画線の前記認識結果が実際の前記左右一対の区画線と整合していると判定することを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項２または３に記載の車両制御装置において、
   前記方向ベクトル算出部は、前記左右一対の区画線の前記方向ベクトルの平均ベクトルを算出し、
   前記判定部は、前記方向ベクトル算出部により算出された前記方向ベクトルの平均ベクトルと、前記移動ベクトル算出部により算出された前記移動ベクトルの平均ベクトルとのなす角度が前記所定角度以上であるとき、前記左右一対の区画線の前記認識結果が実際の前記左右一対の区画線と整合していないと判定し、
   前記決定部は、自車両が自動運転機能を有するとき、前記判定部により前記左右一対の区画線の前記認識結果が実際の前記左右一対の区画線と整合していないと判定されると、前記自動運転モードのレベルを現在のレベルよりも低いレベルに決定する一方、自車両が運転支援機能を有するとき、前記左右一対の区画線の前記認識結果が実際の前記左右一対の区画線と整合していないと判定されると、軽減された運転タスクを戻すことを特徴とする車両制御装置。
5. 請求項２から４のうちのいずれか１項に記載の車両制御装置において、
   前記判定部は、さらに、前記認識部により前記左右一対の区画線が自車両から進行方向前方に所定距離離れた地点まで認識されているか否かを判定し、
   前記決定部は、自車両が自動運転機能を有するとき、前記判定部により前記左右一対の区画線が自車両から所定距離離れた地点まで認識されていないと判定されると、前記自動運転モードのレベルを現在のレベルより低いレベルに決定する一方、自車両が運転支援機能を有するとき、前記判定部により前記左右一対の区画線が自車両から所定距離離れた地点まで認識されていないと判定されると、軽減された運転タスクを戻すことを特徴とする車両制御装置。
6. 請求項５に記載の車両制御装置において、
   前記判定部は、さらに、前記左右一対の区画線の形状の変化の度合いが所定程度以上であるか否かを判定し、
   前記決定部は、自車両が自動運転機能を有するとき、前記判定部により前記左右一対の区画線の形状の変化の度合いが前記所定程度以上であると判定されると、前記自動運転モードのレベルを現在より低いレベルに決定する一方、自車両が運転支援機能を有するとき、前記判定部により前記左右一対の区画線の形状の変化の度合いが前記所定程度以上であると判定されると、軽減された運転タスクを戻すことを特徴とする車両制御装置。

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