JPH11147481A - 車線逸脱防止装置 - Google Patents
車線逸脱防止装置Info
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- JPH11147481A JPH11147481A JP9317378A JP31737897A JPH11147481A JP H11147481 A JPH11147481 A JP H11147481A JP 9317378 A JP9317378 A JP 9317378A JP 31737897 A JP31737897 A JP 31737897A JP H11147481 A JPH11147481 A JP H11147481A
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Abstract
による操舵操作を妨げることなく且つ車両が走行車線か
ら逸脱しようとしている度合いや横方向への加速度等に
応じて適切な操舵用制御トルクを付与することにより車
線逸脱の回避をドライバに的確に案内できるようにす
る。 【解決手段】 横ずれ量算出手段4Aにより、走行車線
の基準位置からの車両1の走行位置の横ずれ量を算出
し、制御トルク算出手段5により、横ずれ量算出手段4
Aで算出された横ずれ量に基づいて操舵用制御トルクを
算出する。このとき、制御トルク算出手段5の制御トル
ク補正手段5Aで、横ずれ量に基づいて算出した制御ト
ルクをさらに横加速度検出手段31で検出された横加速
度に基づいて補正して、横ずれ量及び横加速度に基づく
と共にドライバが容易に打ち勝てる程度の大きさの操舵
用制御トルクを設定する。制御手段6は、このように制
御トルク算出手段5で設定された制御トルクが横ずれ量
を減らす方向に発生するように車両の操舵アクチュエー
タ21を制御する。
Description
から逸脱しそうになるとこれを防止する方向にドライバ
の加える操舵トルクとは別にドライバが容易に打ち勝て
る程度の操舵用制御トルクを加えて車両の車線逸脱の防
止を案内する、車線逸脱防止装置に関する。
や姿勢の把握を行ない、これに基づいて自動車の自動走
行制御を行なったり、ドライバの運転を案内したりする
技術(運転案内装置)が開発されている。自動走行制御
の場合、ドライバに何ら頼ることなく自動車を運転する
ことが必要であり、道路をはじめとした基本的施設(イ
ンフラ)を整備するなど、その実用化には様々な条件整
備が前提となる。
するのはあくまでもドライバであり、運転案内装置はド
ライバの運転操作のミスをドライバに知らせたりミスを
解消する方向へ運転を補助したりするものである。した
がって、運転案内装置は、現在の道路環境においても実
現可能な技術が多く、より実用性の高い運転案内装置の
開発が望まれている。
止装置がある。この車線逸脱防止装置としては、自動車
が不注意で走行車線から逸脱しそうになると運転車に警
告を発する技術(特開昭63−214900号公報)が
ある。しかし、単に警告を発するだけでは居眠りをして
いるドライバには有効でない場合があるため、さらに積
極的に、自動車が走行車線内の一定位置(例えば中央位
置)を走行するように操舵制御を行なう技術(特開平7
−104850号公報)も提案されている。
一定位置を維持するように制御する場合、ドライバの不
用意な操舵など一時的な操舵異常により自動車が走行車
線内からはみ出そうとした際にこの制御がはたらくと他
車両との緩衝を招くことがある。このため、こうした場
合には自動車を走行車線内の一定位置まで戻すのではな
く、走行車線内であっても車両がはみ出そうとした側に
偏った位置を保持するように操舵制御を行なう技術(特
開平5−297939号公報)も提案されている。
な運転案内装置の一つである車線逸脱防止装置の場合、
自動車が走行車線から逸脱しないようにするためにドラ
イバの加える操舵トルクとは別に操舵用アクチュエータ
を通じて操舵用制御トルクを加えることが必要になる
が、この場合に加える操舵用制御トルクは、小さ過ぎて
は効果を期待することができず、逆に、大きすぎてはド
ライバ自身による操舵操作の妨げとなってしまう。
逸脱防止のための操舵用制御トルクは、ドライバの操舵
操作を案内したりドライバの操舵上のミスを解消する方
向へ操舵を補助したりするものであり、操舵する主体は
あくまでもドライバである。従って、この場合の操舵用
制御トルクの付与は、自動車が走行車線を逸脱しそうに
なっていることをドライバに知らせることが主目的であ
り、実際に車両を車線内に保持するための操舵トルクは
ドライバ自身により加えられるようにしたい。
車線から逸脱しそうになっているか否かの判断を的確に
行なうのは困難である。例えば単純に自動車が走行車線
内の所定の範囲から外れそうになったら自動車が意に反
して走行車線から逸脱しそうな状態であると判断するこ
とができるが、これでは、車線変更などドライバの意思
で走行車線から脱しようとするときにも意に反した走行
車線逸脱と判定してしまうことになる。
エータにより制御トルクを発生させると、ドライバの意
思で走行車線から脱しようと操舵操作するときに、この
ドライバの操舵操作に対抗する方向に操舵用制御トルク
が発生することになり、操舵用制御トルクが大き過ぎる
とドライバの意思による車線変更等の操舵操作に支障を
来すことになり、この点からも、操舵用制御トルクが過
剰にならないようにしたい。
した場合、ドライバは一般に操舵用制御トルクの大きさ
に応じた反応を示すものと考えられる。つまり、操舵用
制御トルクを大きくすれば、ドライバは比較的速やかに
車線逸脱回避のための操舵操作を行なうものと考えられ
る。このため、操舵用制御トルクの大きさは、単に過剰
にならないようにするだけでなく、車両が走行車線から
逸脱しようとしている度合い(例えば走行車線の基準位
置からの車両の横ずれ量)に応じたものにすることが、
車線からの逸脱を速やか且つ円滑に回避する上で好まし
い。
て横方向への力を受けることがあり、このような横力は
車両の操舵にも影響する。例えば一般にカーブ路では、
走行速度や回転半径に応じて車両には横方向への加速度
(いわゆる遠心力)が作用するため、この点を考慮して
操舵用制御トルクの大きさや方向を設定するようにした
い。
ので、ドライバの意思による操舵操作を妨げることなく
且つ車両が走行車線から逸脱しようとしている度合いや
横方向への加速度等に応じて適切な操舵用制御トルクを
付与することにより車線逸脱の回避をドライバに的確に
案内できるようにした、車線逸脱防止装置を提供するこ
とを目的とする。
の本発明の車線逸脱防止装置では、横ずれ量算出手段
が、走行車線の基準位置からの車両の走行位置の横ずれ
量を算出し、制御トルク算出手段が、横ずれ量算出手段
で算出された横ずれ量に基づいて操舵用制御トルクを算
出する。このとき、制御トルク算出手段の制御トルク補
正手段では、横ずれ量に基づいて算出した制御トルクを
さらに横加速度検出手段で検出された横加速度に基づい
て補正して、横ずれ量及び横加速度に基づくと共にドラ
イバが容易に打ち勝てる程度の大きさの操舵用制御トル
クを設定する。
段で設定された制御トルクが横ずれ量を減らす方向に発
生するように車両の操舵アクチュエータを制御する。こ
れにより、自車両が走行車線から逸脱しそうになるとこ
れを防止する方向にドライバの加える操舵トルクとは別
にドライバが容易に打ち勝てる程度で且つ車両の横ずれ
量や車両に作用する横加速度に応じた操舵用制御トルク
が操舵アクチュエータにより付与されて車両の車線逸脱
の防止が案内される。
止装置では、制御トルク補正手段にそなえられた補正量
算出手段が横加速度検出手段で検出された横加速度に基
づいて制御トルクの補正量を算出し、補正量加算手段が
横ずれ量算出手段で算出された横ずれ量に基づいて算出
された制御トルクにこの補正量を加算する。これによ
り、路面の状況により車両の横ずれ量が検出できない場
合でも、車両に加わる横加速度に応じて設定される補正
量が、ドライバの操舵力とは別に操舵アクチュエータに
より付与されてロバスト性が確保される。
防止装置では、横ずれ量算出手段が、まず車両の現在の
横ずれ量を算出し、この現在の横ずれ量に、車両の現在
の進行方向と道路のカーブ状況とから得られる車両の所
定時間後の横ずれ変化量を加算して、車両の所定時間後
の横ずれ量を予測する。そして、この予測横ずれ量を該
制御トルク算出該手段に出力する。
度合いが前もって把握され、適切な大きさの操舵用制御
トルクが付与されて状況に応じた的確な車線逸脱防止の
案内が行なわれる。
の形態について説明すると、図1〜図11は本発明の一
実施形態としての車線逸脱防止装置を示すものである。
本車線逸脱防止装置(レーンガイダンスシステムとも言
う)は、自動車において自車両が走行車線から逸脱しそ
うになるとこれを防止するためのものであり、走行車線
に対する自車両の位置を認識して、車線逸脱のおそれが
生じると、図1に示すように、車両にそなえられた操舵
アクチュエータ21によりドライバの加える操舵トルク
とは別の操舵トルク(この操舵トルクは、ドライバの加
える操舵トルクと区別するために操舵用制御トルクと呼
ぶ)を与えて、操舵中のドライバにステアリングホイー
ル(以下、ハンドルともいう)20を通じて車線逸脱を
警告するものである。
車両の挙動を修正する作用があるが、この操舵用制御ト
ルクは、あくまでも操舵系を通じてドライバに警告する
ことが主目的であり、車線を逸脱しそうな車両の位置を
修正するのは、この操舵用制御トルクが加えられたこと
で車線を逸脱しそうなことを認識したドライバの操舵操
作によって行なうべきものとしている。
に示すように、走行車線に対する自車両の位置を認識す
るために、車両1の前方の道路状態を撮像する撮像手段
としてのカメラ2と、カメラ2からの画像情報から画像
情報を適宜処理して前方道路上の左右の白線位置を認識
する画像情報処理手段3と、この画像情報処理手段3に
よる白線位置画像情報から車両の走行レーン(走行車
線)の基準位置に対する所定時間後における横ずれ量Δ
Yを予測して算出する横ずれ量算出手段4Aとをそなえ
ている。
を逸脱しそうな度合いに関する判定パラメータに相当す
る。また、横ずれ量算出手段4Aは、自車両に対する走
行車線(走行レーン)の相対位置を推定する走行レーン
推定手段4内の機能要素としてそなえられている。さら
に、本車線逸脱防止装置は、この横ずれ量算出手段4A
により算出された横ずれ量(横偏差)ΔY、即ち、車線
を逸脱しそうな度合いに基づいて、操舵用制御トルクT
cを算出する制御トルク算出手段5と、ドライバの加え
る操舵トルクとは別に操舵用制御トルクを操舵系に付与
しうる操舵アクチュエータ21と、この制御トルク算出
手段5で算出された操舵用制御トルクTcが横ずれ量Δ
Yを減らす方向に発生するように操舵アクチュエータ2
1を制御する制御手段(コントローラ)6とをそなえて
いる。
るスイッチ(SW)23がそなえられている。したがっ
て、本装置を作動させたければスイッチ23をオンに、
本装置を作動させたくなければスイッチ23をオフに、
ドライバの好みに応じて選択できるようになっている。
さらに、例えばインパネ(インストルメントパネル)内
には、スイッチ23がオンの場合、又は、車線逸脱防止
のための制御トルクが加えられている場合に、これを表
示する作動表示部24が設けられている。
定手段4(横ずれ量算出手段4A),制御トルク算出手
段5,コントローラ6は、CPU,入出力インタフェー
ス,ROM,RAM等をそなえてなる電子制御ユニット
として構成される。まず、走行車線に対する自車両の位
置認識、即ち、自車両の横ずれ量ΔYの算出について説
明する。
すように、カメラ2からの原画像41を取り込み、この
原画像41から道路白線を抽出して、抽出した道路白線
の画像を、鉛直上方から見たような平面視画像42に変
換する。次に、白線12L,12Rの認識について図3
を参照しながら説明する。なお、ここでは、走行レーン
左端の路側線としての白線12Lの認識について説明す
るが、走行レーン右端の白線12Rを基準とする場合に
ついても同様であるため、左端の白線12Lについては
単に白線12と称することにする。
(a)に示すように、車両1にそなえられたカメラ2に
より平地において車両前方の範囲(例えば5m〜30
m)の白黒画像情報を取り込み、この画像情報から画面
上で縦方向の画像を一部省略する。そして、この画面上
で等間隔になるような複数の水平線11を設定する。こ
の白黒画像情報の取り込みは、微小な制御周期毎に更新
されるようになっており、図3(b)に示すように、そ
れぞれの水平線11上において前回の画面での白線位置
の左右の所要の範囲(ここでは、左右50画素〔do
t〕)を白線探査エリア(処理対象領域)10として設
定する。また、初回の画面は、直線路における白線位置
を前回の画面データとして利用する。
線の明度をそれぞれ左から横方向に微分する。また、図
中の符号14はガードレールである。ところで、通常の
路面は輝度が低く、輝度変化も小さい。これに対して、
白線12は通常の路面に比較して輝度が非常に高いの
で、このように道路の明度を微分すると、通常の路面か
ら白線12への境界点で輝度変化がプラス、白線12か
ら通常の路面への境界点で輝度変化がマイナスとなるよ
うな微分データが得られる。このような微分データの一
例を図3(d)に示す。
ついて、微分値のピークが左からプラス,マイナスの順
に並んで現れ、且つそれぞれのピークの間隔が白線12
として妥当と思われる程度(プラスのピークからマイナ
スのピークまでの間隔が例えば30dot以内)に納ま
っている組み合わせを白線候補として抽出し、通常は、
図3(e)に示すように、その中点Mを白線候補点15
として保存する。
画面中心に最も近いもののみを最終候補点として残す。
これは、例えば車両1が左側通行の場合、探索エリア1
0の中の右側が通常輝度変化の少ない道路面であり、こ
の通常の道路面に最も近い白線候補点15が白線12と
判断できる。したがって白線12よりもさらに左側に、
ノイズの原因となる物体(例えばガードレール14等)
が存在する場合であっても、カメラ2により撮像された
画像情報から白線12を確実に認識することができる。
各水平線データにおける白線候補点15の上下方向の連
続性を画面の下方から順次検証していく。まず、事前に
前画面での白線12の上下端間の傾きを計算しておく。
そして、最下点15Aを白線12とすると、一本だけ上
の水平線11上の候補点15Bが、前回の白線12の傾
き分±50dotの範囲内に入っているかを検証する。
これを白線とし、入っていないときは候補点15Bは却
下されて、上述の傾きから補間計算した座標が白線位置
としてみなされる。そして、この検出を各水平線につい
て同様の作業を行なうことにより、連続した白線12を
認識することができるのである。このような白線認識の
作業は、所要の周期で継続して行なわれ、その都度白線
12の認識が更新されるようになっている。
Rの認識についも、これと同様に行なわれる。推定手段
4では、このように各認識周期で認識された原画像41
上の白線12R,12Lを平面視画像42に変換して、
走行レーン左端の白線12Lから推定しうる道路中心線
LCL と走行レーン右端の白線12Rから推定しうる道
路中心線LCR とに基づいて、道路中心線LCの推定を
行なうようになっている。そして、この道路中心線LC
に基づいて、横ずれ量算出手段4Aにより現時点におけ
る横ずれ量ΔY0 と偏角βとを算出する。
曲した道路中心線LCの接線と車両中心線方向とがなす
角であり、カメラ画像で得られる画像情報のうち車両に
最も近い検出レベルである第1検出点(図中には近地点
と示す)における基準線位置情報と、この近地点よりも
さらに車両1から所定距離Lだけ離れた第2検出点(図
中には遠地点と示す)における基準線位置情報とから算
出することができる。
第2検出点とを結んだ直線と、車両1の中心線とがなす
角として算出するようになっている。このようにして算
出される偏角は、第1検出点と第2検出点との中間地点
(図中×印)における偏角であり、少なくとも車両1か
ら一定以上前方の地点の偏角である。そして、この例で
は、車両に最も近い地点である第1検出点における自車
両中心線(点P1参照)と道路中心線LC(点LC1参
照)との横方向距離(道路幅方向,即ちカメラ画像の横
方向の距離)を現時点における横ずれ量(現時点横偏
差)ΔY0 として算出する。また、第2検出点は、第1
検出点から所定時間t後に到達すると予測できる地点
(LC2,P2)、つまり、第1検出点から現時点での
車速Vに所定時間tを乗じて得られる距離Lだけ離れた
地点としており、これらの第1検出点(LC1)と第2
検出点(LC2)とを結んだ直線と、車両1の中心線
(P1P2)とがなす角を偏角βとして算出する。
出された偏角βに車速センサ32で検出された車両の車
速Vと所定時間tとを乗算して所定時間t後における横
ずれ変化量Δy(Δy=β×V×t)を算出し、これに
現時点における横ずれ量(横偏差)ΔY0 を加算して予
測横ずれ量(以下、単に横ずれ量という)ΔY(=ΔY
0 +β×V×t)を算出する。また、道路中心線の画像
情報に基づいて走行レーンの曲率(道路曲率)ρを推定
するようにもなっている。なお、所定時間tは運転手の
一般的なハンドル20の操作速度や、画像情報処理手段
3等による道路状況の認識速度を考慮して適宜の時間に
設定されている。また、車速Vに応じて可変にしてもよ
く、第1検出点から第2検出点までの距離Lが一定とな
るように所定時間tを設定してもよい。
て算出される走行車線の基準位置(道路幅中央位置)に
対する車両の横ずれ量に基づいて操舵用制御トルクTc
を設定するが、本装置では、この操舵用制御トルクTc
の設定に特徴がある。つまり、この操舵用制御トルクT
cは、自動操舵に用いる操舵トルクとは異なり、ドライ
バに警告することが主目的であって、車両の位置を修正
するのはドライバの操舵操作によるため、操舵用制御ト
ルクTcは、ドライバの操舵操作を妨げない程度の大き
さに、つまり、ドライバが容易に打ち勝てる程度の大き
さに制限されている。
の逸脱を回避する方向に操舵用制御トルクTcを加えた
場合にも、ドライバが車線を逸脱する方向に操舵操作を
行なおうとすれば、十分にこれを行なえるようになって
いる。これにより、車両を走行車線外に退避させるため
の緊急操舵も容易に行なえ、また、レーンチェンジの際
に操舵用制御トルクTcが働いたとしても、レーンチェ
ンジの妨げにはならないようになっている。
防止するためのトルク(横ずれ防止トルク)に基づくだ
けでなく、車両に加わる横加速度に対してハンドルを保
舵し易くするためのトルク(保舵補助トルク)にも基づ
いて、操舵用制御トルクを設定するようになっている。
すなわち、図10に示すように、補正トルク算出手段5
には、横ずれ防止トルクTyを算出してこの横ずれ防止
トルクTyに所定のゲインKyを乗算する機能(横ずれ
対応操舵用制御トルク算出手段)5Bと、この算出手段
5Bによる算出値Ky・Tyに、車両に加わる横加速度
に応じた補正を施す機能(操舵用制御トルク補正手段)
5Aとをそなえている。
助トルクTgを算出してこの保舵補助トルクTgに所定
のゲインKgを乗算する機能(補正量算出手段)5a
と、この補正量算出手段5aによる算出値Kg・Tgを
横ずれ対応操舵用制御トルクKy・Tyに加算すること
で補正を施して、操舵用制御トルクTc(=Ky・Ty
+Kg・Tg)を得る補正量加算手段5bとから構成さ
れる。
る補正は、車両に横加速度が加わる場合には、これに対
向するような保舵力が必要となり、このような保舵力を
補助することで、車線逸脱防止のための操舵制御をカー
ブ路等でも違和感なく行なえるようにするためである。
一般に、車両がカーブ路を走行しているときには、カー
ブの曲率や車両の走行速度に応じて車両の横方向に作用
する遠心力が旋回を妨げる方向に働くので、この遠心力
による横加速度Gの大きさに応じて保舵補助トルクTg
を加算し、操舵用制御トルクの補正を行なっている。
ず、路面のカント等の車両に加わる他の操舵影響要素も
含んでいるため、本装置によるこの横加速度Gに基づく
制御トルク補正は、カーブ路における遠心力のみならず
車両に作用する種々の操舵影響要素に対して補正するこ
とになる。ここで、横ずれ防止トルクTyについて説明
すると、制御トルク算出手段5では、図5に示すよう
に、横ずれ量ΔYに比例するように横ずれ防止トルクT
yを設定する。なお、図5中、横ずれ量ΔYに関する横
座標は、右方向が右側への横ずれを、左方向が左側への
横ずれを示しており、横ずれ防止トルクTyに関する縦
座標は、上方向が車両を車線左側へ導く左操舵を、下方
向が車両を車線右側へ導く右操舵を示している。
心線から右側へずれれば、この横ずれ量ΔYに応じて車
両を車線左側へ導く左操舵の横ずれ防止トルクTyを設
定し、車両が道路中心線から左側へずれれば、この横ず
れ量ΔYに応じて車両を車線右側へ導く右操舵の横ずれ
防止トルクTyを設定する。ただし、いずれも、横ずれ
防止トルクTyの大きさは一定値Tymで制限してい
る。ここでは、横ずれ量ΔYの大きさがY1となったら
横ずれ防止トルクTyの大きさを一定値Tymに制限し
ている。これは、上述のように、ドライバが容易に打ち
勝てる程度の大きさに制限しているのである。
すように、横加速度Gに比例するように保舵補助トルク
Tgを設定する。なお、図7中、横加速度Gに関する横
座標は、右方向が車両の右方向への横加速度の作用を、
左方向が車両の左方向への横加速度の作用を示してお
り、保舵補助トルクTgに関する縦座標は、上方向が車
両を車線左側へ導く左操舵を、下方向が車両を車線右側
へ導く右操舵を示している。
速度が作用すれば、この横加速度Gに応じて車両を車線
左側へ導く左操舵の保舵補助トルクTgを設定し、車両
に左方向への横加速度が作用すれば、この横加速度Gに
応じて車両を車線右側へ導く右操舵の保舵補助トルクT
gを設定する。ただし、いずれも、保舵補助トルクTg
の大きさは一定値Tgmで制限している。ここでは、横
加速度Gの大きさがG1となったら保舵補助トルクTg
の大きさを一定値Tgmに制限している。これは、上述
のように、ドライバが容易に打ち勝てる程度の大きさに
制限しているのである。
された保舵補助トルクTgに対して適宜のゲインKgを
乗じる。補正量加算手段5bでは、横ずれ量ΔYから算
出した横ずれ対応の操舵用制御トルクKy・Tyに加算
することで、車両の横加速度に応じた補正を行ない、操
舵用制御トルクTc(Tc=Ky×Ty+Kg×Tg)
を得るようになっている。
テアリングシャフトにトルクを加えうるアクチュエータ
であればよく、例えば、図11に示すように、ステアリ
ングシャフト40の図示しないトーションバーよりも下
方(パワーステアリング側)に設置した小型電動トルク
モータ41により構成してもよい。この場合、モータ4
1からステアリングシャフト40へのトルク伝達は、ウ
ォーム42aとウォームホイール42bとからなるウォ
ームギヤ42を介して行なうが、ウォームホイール42
bとステアリングシャフト40との間にはトルクリミッ
タ43を介装する。このトルクリミッタ43により、万
が一モータ41が固着した場合でもドライバーは容易に
ハンドル20の操作を行なうことができる。また、モー
タ41は最大トルクを必要最小限に設定されており、例
えコントローラ6に故障が生じてもドライバーに過剰な
操舵負担を与えないようになっている。
ラ6との間には、実際に操舵アクチュエータ21で発揮
される制御トルクが急変することなく滑らかに連続する
ように制御トルク算出情報の出力に対して平滑化処理す
るローパスフィルタ25が介装されている。本発明の一
実施形態としての車線逸脱防止装置は、上述のように構
成されているので、車線逸脱防止の処理は、例えば図9
に示すように行なわれる。
判定され(ステップS10)、制御スイッチ23がオン
でなければ車線逸脱防止の処理は行なわないが、制御ス
イッチ23がオンであれば、ステップS20以降の処理
を行なう。即ち、まず、制御トルク算出手段5で横ずれ
量に応じた制御トルクを算出し(ステップS20)、制
御トルク補正手段5Aでこの制御トルクに横加速度に基
づく補正を施し(ステップS30)、コントローラ6を
通じて、この横加速度に基づく補正を施された制御トル
クに応じた制御量で操舵アクチュエータ21を作動させ
るとともに、作動表示部24に表示信号を出力する(ス
テップS40)。
いて説明すれば、走行車線に対して、ドライバ側ではこ
れを視覚により認知しながら適宜判断を行なって、操舵
操作を行なう。一方、本車線逸脱防止装置(レーンガイ
ダンスシステム)では、まずカメラ2を通じた画像認識
により走行車線に対するレーン認識を行なって、車両の
車線の基準位置(ここでは、道路中心線LC)からの所
定時間後における横ずれ量ΔYを算出して、この横ずれ
量ΔYから横ずれ防止トルクTyを算出する。さらに、
横加速度センサ31を通じて検出された横加速度Gから
保舵補助トルクTgを算出する。そして、この保舵補助
トルクTgを横ずれ防止トルクTyに加算して操舵用制
御トルクTcを算出し、この操舵用制御トルクに基づい
て操舵アクチュエータ21を作動させる。
アクチュエータ21による操舵用制御トルクとが加算さ
れた状態となって、パワーステアリング装置を経て操舵
輪22側へ伝達され、操舵輪22を転舵するのである。
このような各処理について更に詳述すれば、制御トルク
を算出するにあたり、まず、所定時間後において車両が
走行車線からどの程度逸脱するかの指標である、横ずれ
量ΔYを算出する必要がある。本装置では、まず、走行
レーン推定手段4により、自車両に対する走行車線(走
行レーン)の相対位置を推定し、これに基づいて現時点
での横ずれ量ΔY0 を算出する。ここでは、カメラ2に
よる画像情報に基づいて、車両に最も近い地点(第1検
出点)における自車両中心線と道路中心線LCとの横方
向距離(道路幅方向,カメラ画像の横方向距離)を横ず
れ量(横偏差)ΔY0 として算出する。
線12Lと、走行レーン右端の白線12Rとに関して白
線認識を行ない、この白線認識から、車両の走行してい
る走行レーンが車両に対してどのような位置にあるか
(逆に言えば、車両が走行レーンに対してどのような位
置にあるか)を推定するが、まず、各白線12L、12
Rの認識について、左側の白線12Lを例に説明する。
により平地において車両前方の範囲(例えば5m〜30
m)の白黒画像情報を微小な制御周期毎に取り込み、各
周期毎に、この画面上で等間隔になるような複数の水平
線11を設定する。そして、図3(b)に示すように、
それぞれの水平線11上において前回の画面での白線位
置の左右の所要の範囲(例えば左右50画素〔do
t〕)を白線探査エリア(処理対象領域)10として設
定する。なお、初期画面では、直線路における白線位置
を前回の画面データとして利用する。
すように、各水平線の明度をそれぞれ左から横方向に微
分して、このような各水平線の微分データ〔図3(d)
参照〕から、微分値のピークが左からプラス,マイナス
の順に並んで現れ、且つそれぞれのピークの間隔が白線
12として妥当と思われる程度(プラスのピークからマ
イナスのピークまでの間隔が例えば30dot以内)に
納まっている組み合わせを白線候補として抽出し、その
中点を白線候補点15として保存する〔図3(e)参
照〕。
画面中心に最も近いもののみを最終候補点として残す。
このように白線候補点15を画面中心に最も近いものに
限定することにより、白線12よりもさらに外側に、ノ
イズの原因となる物体(例えばガードレール14や他の
走行レーンの車両等)が存在する場合であっても、カメ
ラ2による画像情報から白線12を確実に認識すること
ができる。
線データにおける白線候補点15の上下方向の連続性を
画面の下方から順次検証していく。まず、事前に前画面
での白線12の上下端間の傾きを計算しておく。そし
て、最下点15Aを白線12とすると、一本上の水平線
11上の候補点15Bが、前回の白線12の傾き分±5
0dotの範囲内に入っているかを比較して、候補点1
5Bがこの範囲内に入っていればこれを白線とし、入っ
ていないときは候補点15Bは却下されて、上述の傾き
から補間計算した座標を白線位置とみなす。
ことにより、連続した白線12を認識することができ
る。このような白線認識の作業は、所要の周期で継続し
て行なわれ、その都度白線12の認識を更新していく。
こうして、周期的に走行レーンの左右の白線12L,1
2Rの認識を行なうが、これと同様に行なわれる。
CL ,LCR を平均して道路中心線LC(=LCL +L
CR )を算出する。こうして推定された道路中心線LC
に基づいて、現時点での横ずれ量(横偏差)ΔY0 の算
出が行なわれ、さらに、車両から所定距離だけ離れた第
1検出点における基準線位置情報と、この近地点よりも
さらに車両1から距離Lだけ離れた第2検出点における
基準線位置情報とから、屈曲した道路中心線LCの接線
と車両中心線方向とがなす偏角βを算出する。
所定時間t後に到達すると予測できる地点、つまり、第
1検出点から現時点での車速Vに所定時間tを乗じて得
られる距離Lにある地点として、これらの第1検出点と
第2検出点とを結んだ直線と、車両1の中心線とがなす
角を偏角βとして算出する。このようにして、現時点で
の横ずれ量ΔY0 と偏角βが算出されると、走行レーン
推定手段4は、さらに偏角βに車速センサ32で検出さ
れた車両の車速Vと所定時間tとを乗じて横ずれ変化量
Δy(Δy=β×V×t)を算出し、これに現時点にお
ける横ずれ量(横偏差)ΔY0 を加算して所定時間t後
における予測横ずれ量ΔY(=ΔY0 +β×V×t)を
算出する。また、算出された偏角βに基づいて走行レー
ンの曲率(道路曲率)ρの算出が行なわれる。
ルクTyの算出は、図5に示すようなマップやテーブル
又は演算式を用いて行なう。横ずれ防止トルクTyは、
横ずれ量ΔYに比例し、且つ、その大きさを一定値で制
限される。つまり、図5に示すように、車両が道路中心
線から右側へずれれば、この横ずれ量ΔYに応じて車両
を車線左側へ導く左操舵の横ずれ防止トルクTyを設定
し、車両が道路中心線から左側へずれれば、この横ずれ
量ΔYに応じて車両を車線右側へ導く右操舵の横ずれ防
止トルクTyを設定するが、いずれも、横ずれ防止トル
クTyの大きさは一定値Tymで制限される。
ることで、横ずれ防止トルクTyが過大になることはな
く、横ずれ防止トルクTyの大きさはドライバが容易に
打ち勝てる程度に保たれることになる。したがって、こ
の横ずれ防止トルクTyを付与されることで、ドライバ
は車線逸脱(道路中心線からの外れ)とその修正方向を
ハンドル20の保舵感等から感じ取り、車両位置の修正
が、ドライバの操舵操作によって速やかに行なわれるよ
うになる。この横ずれ防止トルクTy自体もドライバへ
の警告の意味だけでなく車両位置の修正のためにも有効
となる。また、横ずれ防止トルクTyによる警告は、例
えば脇見運転のドライバに対しても有効であり、この場
合、車線からの逸脱を未然に防ぎながら、ドライバへ脇
見運転の防止を促すことにもなる。
時点における横ずれ量ΔY0 のみならず、現時点におけ
る横ずれ量ΔY0 に車速Vと偏角βとから予測される所
定時間t後における横ずれ変化量Δyを加算して得られ
る予測横ずれ量ΔYをもとに決定されるため、車両が逸
脱しようとしている度合いを前もって推定して制御遅れ
が生じないように車両の逸脱防止の制御を行なうことが
でき、車線逸脱防止の案内を状況に応じて的確に行なう
ことができる。
トルク補正手段5Aにより、横加速度Gに基づいて図7
に示すようなマップやテーブル又は演算式を用いて保舵
補助トルクTgの算出を行ない、この保舵補助トルクT
gにゲインKgを加算した値を横ずれ対応の操舵用制御
トルクKy・Tyに加算して操舵用制御トルクTcを設
定するので、例えば、カーブ路を走行しているときに
は、カーブの曲率,車両の走行速度及び路面のカント等
に応じて車両に作用する横加速度Gが旋回を妨げる方向
に働くのに対して、この横加速度Gの大きさに応じて保
舵補助トルクTgにより補正を行なうことになり、これ
により、道路のカーブの影響により操舵用制御トルクT
cが大きくなったり小さくなったりしてドライバに違和
感を与えるような事態も解消される効果がある。
な時でも、横加速度Gは横加速度センサ31を通じて検
出することができるので、保舵補助トルクTgは付与す
ることができ、これにより、ある程度はレーンガイダン
ス制御を継続することができる。つまりロバスト性を確
保することができる。また、ローパスフィルタ25によ
り、操舵用制御トルクTcがが平滑化処理されて出力さ
れるので、操舵アクチュエータ21で発生する操舵用制
御トルクが急変することなく滑らかに連続するようにな
り、車線逸脱防止の制御を安定させることができる利点
もある。
防止トルクTyの算出は、横ずれ量ΔYに対して図5に
示すような特性に限定されない。つまり、横ずれ防止ト
ルクTyは、横ずれ量ΔYが大きくなればこれを小さく
するように作用するものであればよく、特に、横ずれ量
ΔYが小さい領域では横ずれ防止トルクTyを0とし
て、この領域(不感帯)よりも横ずれ量ΔYの大きさが
大きくなれば、横ずれ防止トルクTyを横ずれ量ΔYに
応じて設定するようにしてもよい。この場合、横ずれ防
止トルクTyを横ずれ量ΔYに対して線型に増加させて
もよく、また、ステップ状に増加させてもよい。
りも横ずれ量ΔYの大きさが大きくなれば、横ずれ量Δ
Yが減少する方向に一定の大きさの横ずれ防止トルクT
y1を設定するようにしてもよい。また、制御トルク補
正手段5Aによる保舵補助トルクTgの算出も、横加速
度Gに対して図7に示すような特性に限定されない。
Gが大きいほどこの影響を解消するような傾向のもので
あればよく、例えば、図8に示すように、横加速度Gが
小さい領域では保舵補助トルクTgを0として、この領
域(不感帯)よりも横加速度Gの大きさが大きくなれ
ば、保舵補助トルクTgを横加速度Gに応じて設定する
ようにしてもよい。
車両の進行方向と見なし、横ずれ量ΔYを道路中心線L
Cの接線と車両中心線方向とがなす偏角βを基にして算
出しているが、現実の車両では、車両の進行方向はハン
ドル角θにより決まり、直進時以外は車両中心線方向と
は一致していない。このため、ハンドル角θにより横ず
れ量ΔYには多少の誤差が生じることになる。
持したとき所定時間t後に達する車両の予測位置を算出
して、この予測位置と現時点における車両の位置とを結
んだ直線を車両進行方向として得る。そして、この車両
進行方向と道路中心線LCの接線とがなす角度を補正後
偏角β′として、この補正後偏角β′を基に所定時間t
後における横ずれ量ΔY(ΔY=ΔY0 +β′×V×
t)を算出する。
偏角β′を算出することにより、横ずれ量ΔYの予測精
度が向上し、運転状況に応じた、より適切な操舵用制御
トルクTcを付与することができる。さらに、本実施形
態では、横加速度センサ32を通じて横加速度Gを検出
しているが、横ずれ量算出手段4Aにて算出されたカー
ブの曲率ρと、車速センサ32で検出された車両速度V
とから横加速度G(G=ρ×V2 )を算出してもよい。
ただし、この場合は、レーン認識のロスト時におけるロ
バスト性の確保のため、横加速度センサ32を併用する
ことが望ましい。
発明の車線逸脱防止装置によれば、自車両が走行車線か
ら逸脱しそうになるとこれを防止する方向にドライバの
操舵力とは別にドライバが容易に打ち勝てる程度の操舵
用制御トルクが操舵アクチュエータにより付与されるた
め、ドライバの意思による操舵操作を妨げることなく、
操舵用制御トルクの付与による車線逸脱防止の案内を行
なうことができ、しかも、操舵用制御トルクは車両の横
ずれ量や車両に作用する横加速度に応じた大きさに設定
されるので、車両が逸脱しようとしている度合いに応じ
て且つ路面のカーブ状況を考慮しながら適切な大きさの
操舵用制御トルクを付与することができるようになり、
車線逸脱防止の案内を状況に応じて的確に行なうことが
できる。
止装置によれば、車両の横ずれ量に応じて設定される操
舵用制御トルクには、車両に加わる横加速度に応じて設
定される補正量を加算されるようになっており、路面の
状況により車両の横ずれ量が検出できない場合でも、車
両に加わる横加速度に応じて設定される補正量が、ドラ
イバの操舵力とは別に操舵アクチュエータにより付与さ
れるので、ロバスト性を確保することができる。
防止装置によれば、車両の現在の横ずれ量のみならず、
車両の現在の進行方向と道路のカーブ状況とから車両の
所定時間後の横ずれ変化量を予測して、この横ずれ変化
量を現在の横ずれ量に加算することにより所定時間後の
横ずれ量を予測するようになっているので、車両が逸脱
しようとしている度合いを前もって把握することが可能
となり、適切な大きさの操舵用制御トルクを付与するこ
とができ、車線逸脱防止の案内を状況に応じて的確に行
なうことができる。
の構成を模式的に示すブロック図である。
ための画像処理を説明する図である。
(a)〜(f)の順で説明する模式図である。
る。
にかかる横ずれ防止トルクの設定マップの一例を示す図
である。
にかかる横ずれ防止トルクの設定マップの他の例を示す
図である。
にかかる保舵補助トルクの設定マップの一例を示す図で
ある。
にかかる保舵補助トルクの設定マップの他の例を示す図
である。
の動作を説明するフローチャートである。
置の作用を説明するブロック図である。
置にそなえられる操舵アクチュエータの構成の一例を示
す模式図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 自車両が走行車線から逸脱しそうになる
とこれを防止する方向にドライバの加える操舵トルクと
は別にドライバが容易に打ち勝てる程度の操舵用制御ト
ルクを該車両の操舵アクチュエータにより付与させて該
車両の車線逸脱の防止を案内する車線逸脱防止装置であ
って、 該走行車線の基準位置からの該車両の走行位置の横ずれ
量を算出する横ずれ量算出手段と、 該横ずれ量算出手段で算出された該横ずれ量に基づいて
制御トルクを算出する制御トルク算出手段と、 該制御トルク算出手段で算出された該制御トルクが該横
ずれ量を減らす方向に発生するように該操舵アクチュエ
ータを制御する制御手段と、 該車両に加わる横加速度を検出する横加速度検出手段と
をそなえ、 該制御トルク算出手段に、該横ずれ量に基づいた該制御
トルクを該横加速度検出手段で検出された該横加速度に
基づいて補正する制御トルク補正手段が設けられている
ことを特徴とする、車線逸脱防止装置。 - 【請求項2】 該制御トルク補正手段が、 該横加速度検出手段で検出された該横加速度に基づいて
該制御トルクの補正量を算出する補正量算出手段と、 該制御トルクに該補正量を加算する補正量加算手段とか
らなることを特徴とする、請求項1記載の車線逸脱防止
装置。 - 【請求項3】 該横ずれ量算出手段は、該車両の現在の
横ずれ量に、該車両の現在の進行方向と道路のカーブ状
況とから得られる該車両の所定時間後の横ずれ変化量を
加算して、該車両の所定時間後の横ずれ量を予測して、
この予測横ずれ量を該制御トルク算出該手段に出力する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の車線逸脱防止
装置。
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