JP4291741B2 - 車線逸脱警報装置 - Google Patents

Description

本発明は、車線逸脱警報装置に係り、特に、走行中の車両が車線から逸脱するのを防止する車線逸脱防止支援を行う際に、車線から逸脱する状態になったときに逸脱警報を作動させる車線逸脱警報装置に関する。

車線が描かれた道路を走行する車両が、車線から逸脱するのを防止する車線逸脱防止機能を備える車両がある。このような車線逸脱防止機能を備えるものとして、たとえば特開平７−１０５４９８号公報に開示された走行状態判定装置がある。この走行状態判定装置は、自車両の推定進行路と走行レーンの側縁との交点までの距離、および推定進行路と走行レーンの側縁とのなす角度（ヨー角）などに基づいて逸脱状態予測を行う。この逸脱予測の結果、車両が車線を逸脱すると判断したときに、警報を発したり、自動的に修正操舵をしたりする逸脱警報を作動させるというものである。
特開平７−１０５４９８号公報

上記特許文献１に開示された走行状態判定装置では、逸脱判定予測を行うためにヨー角を用いている。ヨー角は、車両に取り付けられたカメラで撮影された画像から走行レーンの側縁を検出し、カメラと走行レーンとの位置関係から求められている。カメラは、自車に対して規定の角度関係を持って取り付けられているがカメラの車両取付の際にばらつきが生じたり、あるいは０点学習が未完了であったりする場合には、ヨー角に誤差を含んでしまう。

このようにヨー角に誤差を含んでいる場合、上記特許文献１に開示された走行状態判定装置では、自車両が走行レーン中心付近を走行する場合であっても、誤ったヨー角の予測によって必要以上に逸脱警報を繰り返し作動させてしまうという問題があった。

そこで、本発明の課題は、ヨー角に誤差が含まれる場合でも、必要以上の逸脱警報の作動を防止することができる車線逸脱警報装置を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る車線逸脱警報装置は、走行中における自車の進路を推定する進路推定手段と、走行レーンを認識する走行レーン認識手段と、進路推定手段で推定された自車の進路および走行レーン認識手段で認識された自車が走行する走行レーンとの関係に基づいて、自車の逸脱判定を行う逸脱判定手段と、逸脱判定手段によって逸脱が判定されたときに、自車に逸脱警報を作動する逸脱警報手段と、を備える車線逸脱警報装置において、走行レーンに対する自車のヨー角のしきい値と、自車における走行レーンの中心からの離反距離のしきい値とを記憶するマスク処理部を備え、走行レーンに対する自車のヨー角と、走行レーンに対する自車の横位置とをそれぞれ検出し、マスク処理部は、検出した自車のヨー角および自車の横位置に基づいて、自車の逸脱判定を行うか否かを判断し、検出した自車のヨー角がヨー角のしきい値以下であり、かつ検出した自車の横位置が、走行レーンの中心からの離反距離のしきい値以下であるときには、逸脱判定手段による自車の逸脱判定を行わず、検出した自車のヨー角がヨー角のしきい値を超えたとき、または検出した自車の横位置が、走行レーンの中心からの離反距離のしきい値を超えたときに、逸脱判定手段による自車の逸脱判定を行うものである。

ヨー角に誤差を含んでいる場合、車両が走行レーンの中心に近い位置を車両が走行中であっても必要以上に逸脱警報が繰り返されるおそれがある。この点、本発明に係る逸脱警報装置においては、ヨー角のほかに、走行レーンの中心からの離反距離についても、しきい値を設定している。このため、大きな車線偏向が生じた場合、もしくは走行レーンの側縁直近に車両が位置した場合のみ逸脱警報判定が行われる。したがって、必要以上の逸脱警報の作動が繰り返されるといった事態を防止することができる。

本発明に係る車線逸脱警報装置によれば、ヨー角に誤差が含まれる場合でも、必要以上の逸脱警報の作動を防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る車線逸脱警報装置のブロック構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る車線逸脱警報装置は、逸脱判断ＥＣＵ１を備えている。逸脱判断ＥＣＵ１は、進路推定部１１、走行レーン認識部１２、マスク処理部１３、および逸脱判定部１４を備えている。また、逸脱判断ＥＣＵ１には、車速センサ２、ヨーレートセンサ３、および白線認識カメラ４が接続されている。

さらに、逸脱判断ＥＣＵ１には、操舵トルク印加手段５、警報ブザー６、およびメーター７が接続されている。これらの操舵トルク印加手段５、警報ブザー６、およびメーター７が本発明の逸脱警報手段に相当する。逸脱判断ＥＣＵ１は、車速センサ２から出力された自車の車速、ヨーレートセンサ３から出力されたヨーレート、および白線認識カメラ４から出力された白線が写された画像などに基づいて、自車が車線を逸脱するか否かを判断している。その結果、自車が車線を逸脱すると判断したときには、操舵トルク印加手段５、警報ブザー６、およびメーター７に所定の逸脱警報を出力する。

車速センサ２は、たとえば車両の前輪部分に取り付けられており、自車が走行する際の車速を検出している。車速センサ２は、検出した車速を逸脱判断ＥＣＵ１における進路推定部１１に出力している。

ヨーレートセンサ３は、たとえば車両の重心部のフロア部分に取り付けられており、車両におけるヨーレートを検出している。また、ヨーレートセンサ３は、検出したヨーレートを逸脱判断ＥＣＵ１における進路推定部１１に出力している。

白線認識カメラ４は、たとえば車室内におけるフロントガラス上部から車外を見渡す位置に配置されており、フロントガラス越しに覗く車外の状況を撮像している。白線認識カメラ４は、撮像した車外状況を逸脱判断ＥＣＵ１における進路推定部１１および走行レーン認識部１２に出力している。

操舵トルク印加手段５としては、たとえばステアリングロッドに接続された電動パワーステアリング装置における電動モータが用いられる。操舵トルク印加手段５は、逸脱判断ＥＣＵ１から出力される逸脱警報に基づいて、ステアリングロッドに所定の操舵トルクを印加する。ステアリングロッドに操舵トルクを印加することにより、自車の車線からの逸脱を回避する方向に操舵輪を転舵させる。

警報ブザー６は、たとえば車室内のインストルメントパネル部分に設けられており、ドライバに到達する所定の音量の警報を発する。また、警報ブザー６が発する信号には複数の種類が備えられており、逸脱判断ＥＣＵ１から出力される逸脱警報に基づいて、所定の種類の警報が出力される。

メーター７には、図２に示すように、速度メーター２１およびタコメーター２２が設けられている。速度メーター２１の表示部分には、「ＬＫＡ」の文字で表される逸脱防止支援実行表示２３、操舵制御実行表示２４、白線認識表示２５、レーダクルーズ表示２６、およびレーダクルーズ設定速度表示２７などが表示される。これらの表示部分には、逸脱判断ＥＣＵ１から出力される表示信号に基づいて、適宜の表示がなされる。

進路推定部１１には、車速センサ２からの車速、ヨーレートセンサ３からのヨーレート、および白線認識カメラ４からの画像がそれぞれ出力される。進路推定部１１では、これらの車速、ヨーレート、および画像に基づいて所定の画像処理および演算処理を施し、自車の進路を推定する。進路推定部１１は、ヨー角およびレーンオフセット量を算出しており、推定した進路とともにヨー角およびレーンオフセット量をマスク処理部１３に出力する。ヨー角およびレーンオフセット量については、図５を用いて後に説明する。

走行レーン認識部１２には、白線認識カメラ４からの画像が出力される。走行レーン認識部１２は、出力された画像に所定の画像処理および演算処理を施すことにより、走行レーンを認識し、自車が走行する走行レーンの将来位置を推定する。走行レーン認識部１２は、推定した走行レーンの将来位置を逸脱判定部１４に出力する。

マスク処理部１３には、所定のヨー角のしきい値およびレーンオフセット量のしきい値が記憶されている。マスク処理部１３では、進路推定部１１から出力されたヨー角またはレーンオフセット量とをそれぞれのしきい値と比較している。その結果、ヨー角およびレーンオフセット量のいずれもがそれぞれのしきい値よりも大きいときに、進路推定部１１から出力された自車の進路を逸脱判定部１４に出力する。なお、走行レーンの中心からの離反距離は、たとえばレーンオフセット量でもよいし、走行レーンの側縁に描かれた車線からの距離から間接的に求めたものであってもよい。したがって、走行レーンの中心からの離間距離がしきい値を超えるとは、側縁に描かれた車線からの距離がしきい値以下となる場合も含むものである。

逸脱判定部１４では、マスク処理部１３から出力された自車の進路および走行レーン認識部１２から出力された走行レーンの将来位置を比較している。この比較の結果、自車の進路が走行レーンの将来位置の外側になると判断したときには、逸脱判定を行って逸脱警報を操舵トルク印加手段５、警報ブザー６、およびメーター７に出力する。

以上の構成を有する本実施形態に係る車線逸脱警報装置における逸脱判断を行う手順について説明する。図３は、本実施形態に係る車線逸脱警報装置の逸脱判断ＥＣＵにおける逸脱判断の手順を示すフローチャートである。

車線の逸脱判断を行うにあたり、まず、車両の諸元を入力する（Ｓ１）。ここでの車両の諸元には、車速センサ２による車速、ヨーレートセンサ３からのヨーレートなどがある。車両の諸元を入力したら、進路推定部１１において、車両の未来位置を算出し（Ｓ２）、その一方で走行レーン認識部１２において、自車に対する相対的な車線の未来位置を算出する（Ｓ３）。

車両および車線の未来位置を算出するにあたり、たとえば図４に示す走行レーンＳを自車Ｃが走行しているとする。この状態からＴ秒後の自車Ｃの位置を自車未来位置（Ｘ＿ｌａｇ，Ｙ＿ｌａｇ）を求める。自車未来位置のＹ座標Ｙ＿ｌａｇは、下記（１）式で求めることができる。

Ｙ＿ｌａｇ＝Ｖ・Ｔ ・・・（１）

また自車未来位置のＸ座標は、車速Ｖとヨーレートωを用いて演算式によって求めることができる。このようにして求めた自車未来位置（Ｘ＿ｌａｇ，Ｙ＿ｌａｇ）は、ヨー角θおよびレーンオフセット量とともに、進路推定部１１からマスク処理部１３に出力される。

こうして、自車未来位置（Ｘ＿ｌａｇ，Ｙ＿ｌａｇ）を求めたら、続いて、走行レーンにおける自車に対する相対的な車線未来位置を求める。車線未来位置には自車に対する左車線の相対位置となる左車線未来相対位置（ＸＬ＿ｌａｇ＋ＸＬ＿ｎｏｗ，Ｙ＿ｌａｇ）と、右車線の相対位置となる右車線未来相対位置（ＸＲ＿ｌａｇ＋ＸＲ＿ｎｏｗ，Ｙ＿ｌａｇ）とがあり、この両者を求める。

ここで、ＸＬ＿ｎｏｗは現在の左車線と自車との距離であり、白線認識カメラ４で撮影された画像を画像処理することによって求められる。ＸＬ＿ｎｏｗは、具体的に、次のようにして求めることができる。いま、説明を簡単にするために、直線状の走行レーンを自車が走行している場合で説明する。

図５に示すように、直線状の走行レーンＳを自車が走行している際、白線認識カメラ４のカメラ注視点Ａを白線認識カメラ４からカメラ注視距離ｌの位置に設定したとする。このとき白線認識カメラ４で撮影された画像には、図６に示すように、左白線ＷＬおよび右白線ＷＲが映し出される。この画像におけるカメラ垂直軸ＰＡとカメラ水平軸ＬＡとの交点がカメラ注視点Ａとなるので、カメラ注視点Ａにより、カメラ注視距離ｌの地点での仮想センターラインＣＬからのオフセット量ｄを求めることができる。

また、カメラ垂直軸の仮想センターラインＣＬとのなす角は、ヨー角θに相当する。このため、仮想センターラインＣＬからのオフセット量ｄと、ヨー角θを用いることにより、下記（２）式により、車両のセンターラインからのオフセット量Ｄを推定することができる。

Ｄ＝ｄ−ｌθ ・・・（２）

また、車両の前後軸に対して、白線認識カメラ４のカメラ軸が仮想センターラインを挟んだ反対方向に偏向している場合、オフセット量Ｄは、カメラ偏向角に応じ、かつ符号を反転した値となる。さらに、カメラ注視点Ａにおけるカメラ垂直軸から左右白線ＷＬ，ＷＲまでの距離をそれぞれ求め、これらの距離とヨー角θとから、走行レーンの車線幅ｗを求めることができる。これらの仮想センターラインからのオフセット量および走行レーンの車線幅ｗから、ＸＬ＿ｎｏｗを求めることができる。

さらに、ＸＬ＿ｌａｇ，ＸＲ＿ｌａｇは、いずれも下記（３）式によって求めることができる。

ＸＬ＿ｌａｇ＝ＸＲ＿ｌａｇ＝ｄｒ＋ｄｙ ・・・（３）

上記（３）式において、また、ｄｒは、図７に示すカーブによるずれ量を表すものであり、下記（４）式で表すことができる。さらに、ｄｙは、ヨー角θによるずれ量であり、下記（５）式で表すことができる。

ｄｙ＝（Ｙ＿ｌａｇ）・θ ・・・（５）

こうして車線未来位置を求めたら、走行レーン認識部１２は、車線未来位置を逸脱判定部１４に出力する。

次に、マスク処理部１３では、進路推定部１１から出力されたヨー角およびレーンオフセット量を用いたマスク処理を行う。マスク処理部１３には、ヨー角のしきい値θｔｈｒおよびレーンオフセット量のしきい値Ｌｔｈｒが予め設定されている。マスク処理部１３は、進路推定部１１から出力されたヨー角θの絶対値と、予め記憶しているヨー角のしきい値θｔｈｒとを比較する。また、車線に対する横位置としてレーンオフセット量を求め、このレーンオフセット量とレーンオフセット量のしきい値Ｌｔｈｒとを比較する（Ｓ４）。この比較により、走行レーン中心付近（中心付近はレーンオフセット量のしきい値によって定義される）を走行中か否かの判断を行う。

その結果、ヨー角の絶対値がヨー角のしきい値θｔｈｒ以下であり、かつレーンオフセット量がレーンオフセット量のしきい値Ｌｔｈｒ以下であるというマスク処理条件を満たすか否かを判断する（Ｓ４）。その結果、マスク処理条件を満たさないと判断したときには、逸脱判定部１４に自車未来位置を出力し、逸脱判定部１４において自車に対する車線の位置判断による逸脱判定を行う（Ｓ５）。一方、上記のマスク処理条件を満たすと判断したときには、自車に対する車線の位置判断を行うことなく、制御を終了する。

ここで、マスク処理部１３では、ヨー角のほかに、レーンオフセット量についても所定のしきい値を設定している。このため、たとえば求められたヨー角θが取り付け誤差程度の場合もレーンオフセット量がしきい値を超えなければ、逸脱警報を作動させるか否かの判定は行われない。このため、ヨー角の誤差が生じる場合に、必要以上の逸脱警報の作動を防止することができる。また、大きな車線偏向が生じた場合は、車両位置によらずに逸脱判定が可能となる。さらに、ヨー角に誤差がある場合においてもレーンオフセット、すなわち車線までの距離（走行レーンの中心からの距離）で逸脱判定が可能であるため、逸脱警報が遅延される危険性を低くすることができる。

こうして、マスク処理部１３でマスク処理条件を満たさないと判断したら、逸脱判定部１４では、走行レーン認識部１２から出力された車線未来位置と、マスク処理部１３から出力された自車未来位置との比較を行う。車線未来位置と自車未来位置との比較は、下記（６）式から（９）式によって行われる。以下、車両の右側を正、左側を負として説明する。

Ｘ＿ｌａｇ＜ＸＬ＿ｎｏｗ ・・・（６）

Ｘ＿ｌａｇ＜ＸＬ＿ｌａｇ＋ＸＬ＿ｎｏｗ ・・・（７）

Ｘ＿ｌａｇ＞ＸＲ＿ｎｏｗ ・・・（８）

Ｘ＿ｌａｇ＞ＸＲ＿ｌａｇ＋ＸＲ＿ｎｏｗ ・・・（９）

そして、逸脱判定部１４は、上記（６）式から（９）式の一つ以上を満たすと判断したときには、自車が車線を逸脱すると判断し、操舵トルク印加手段５、警報ブザー６、およびメーター７に所定の逸脱警報を出力する（Ｓ６）。一方、上記（６）式から（９）式をいずれをも満たさないと判断したときには、逸脱警報を出力することなく、制御を終了する。

このように、本実施形態に係る車線逸脱警報装置では、逸脱警報を作動させるか否かの判断を行うにあたり、マスク処理を行っている。このマスク処理において、ヨー角のほかに自車の横位置を用いており、両者がともに所定のしきい値以上となることにより、マスク処理を行うことなく、逸脱警報の作動の判断を行うようにしている。したがって、ヨー角に誤差が含まれる場合でも、必要以上の逸脱警報の作動を防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、車線の横位置を求めるために、たとえば図５における仮想センターラインからの絶対的なオフセット量や、オフセット量を車線幅で除して求めた仮想センターラインからの相対的なオフセット率を用いることができる。さらには、車線幅から車幅を減算し、２で除した値からオフセット量を減算して求める白線までの絶対距離を用いることもできる。

また、上記実施形態では、ヨー角のしきい値および車両の横位置のしきい値を固定の値としているが、これらのしきい値を車速に応じた可変のしきい値とすることもできる。可変のしきい値とする場合には、車速が高いほどしきい値を大きくし、ある程度白線から遠い位置であっても、マスク処理が行われる態様とするのが好適である。

さらに、上記実施形態では、マスク処理が行われた際には、警報処理を行わないようにしているが、たとえばマスク処理を行う際にも、自車が白線の乗った状態を別途の検出手段等によって検出した場合には、逸脱警報を作動させる態様とすることもできる。

本発明に係る車線逸脱警報装置のブロック構成図である。 メーターの正面図である。 本発明に係る車線逸脱警報装置における逸脱判断の手順を示すフローチャートである。 自車と走行レーンとの間の距離関係を説明するための図である。 自車と白線認識カメラが撮影する走行レーンとの距離関係を説明するための図である。 白線認識カメラに撮影された画像の例を示す図である。設定とした際の車速とヨーレートとの関係を示すグラフである。 車線未来位置を説明するための図である。

符号の説明

１…逸脱判断ＥＣＵ、２…車速センサ、３…ヨーレートセンサ、４…白線認識カメラ、５…操舵トルク印加手段、６…警報ブザー、７…メーター、１１…進路推定部、１２…走行レーン認識部、１３…マスク処理部、１４…逸脱判定部、２１…速度メーター、２２…タコメーター、２３…逸脱防止支援実行表示、２４…操舵制御実行表示、２５…白線認識表示、２６…レーダクルーズ表示、２７…レーダクルーズ設定速度表示、Ａ…カメラ注視点、Ｃ…自車、ＣＬ…仮想センターライン、ＬＡ…カメラ水平軸、ＰＡ…カメラ垂直軸、Ｓ…走行レーン、ＷＬ…左白線、ＷＲ…右白線。

Claims (1)

1. 走行中における自車の進路を推定する進路推定手段と、走行レーンを認識する走行レーン認識手段と、前記進路推定手段で推定された自車の進路および前記走行レーン認識手段で認識された自車が走行する走行レーンとの関係に基づいて、自車の逸脱判定を行う逸脱判定手段と、前記逸脱判定手段によって逸脱が判定されたときに、自車に逸脱警報を作動する逸脱警報手段と、を備える車線逸脱警報装置において、
   前記走行レーンに対する前記自車のヨー角のしきい値と、前記自車における前記走行レーンの中心からの離反距離のしきい値とを記憶するマスク処理部を備え、
   前記走行レーンに対する前記自車のヨー角と、前記走行レーンに対する前記自車の横位置とをそれぞれ検出し、
   前記マスク処理部は、検出した前記自車のヨー角および前記自車の横位置に基づいて、自車の逸脱判定を行うか否かを判断し、
   検出した前記自車のヨー角が前記ヨー角のしきい値以下であり、かつ検出した前記自車の横位置が、走行レーンの中心からの離反距離のしきい値以下であるときには、前記逸脱判定手段による自車の逸脱判定を行わず、
   検出した前記自車のヨー角が前記ヨー角のしきい値を超えたとき、または検出した前記自車の横位置が、走行レーンの中心からの離反距離のしきい値を超えたときに、前記逸脱判定手段による自車の逸脱判定を行うことを特徴とする車線逸脱警報装置。

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