JP6311625B2 - 車線追従制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車線追従制御装置に関するものである。

従来、下記特許文献１に記載の支援装置が知られている。この車線追従制御装置は、車両の車幅方向の位置を目標位置に維持させる横ガイド支援システムの作動中において、隣接他車両との車幅方向の距離に応じて上記目標位置を変化させる。

特許4005597号公報

ところで、この制御装置によれば、自車両よりも後方に隣接他車両が存在し、自車両のドライバが隣接他車両を認識していない場合にも自車両が車幅方向に移動することになる。この場合に、自車両が大きく移動すると、後方の隣接他車両を認識していない自車両のドライバは、自車両が車幅方向へ移動した理由が分からず、違和感を持つ場合がある。この課題に対し、本発明は、車線追従制御のオフセット処理におけるドライバの違和感を低減することを目的とする。

本発明の車線追従制御装置は、自車両の横位置が走行車線の中央位置に設定された目標横位置となるように自車両の走行を制御する車線追従制御装置であって、自車両の走行車線に隣接する隣接車線を走行する隣接車両を検出する隣接車両検出部と、隣接車両検出部によって検出された隣接車両と自車両との走行方向距離が走行方向閾値以下、且つ隣接車両検出部によって検出された隣接車両と自車両の走行車線との車線幅方向距離が車線幅方向閾値以下の場合に、隣接車線から離れるように走行車線内で目標横位置を中央位置からオフセットさせるオフセット処理を行うオフセット部と、目標横位置に従って自車両の走行を制御する制御部と、を備え、オフセット部は、隣接車両検出部によって検出された隣接車両が自車両のドライバ席よりも後方に位置する場合には、それ以外の場合に比較して、目標横位置を隣接車両により近い位置にオフセットさせる。

本発明によれば、車線追従制御のオフセット処理におけるドライバの違和感を低減することができる。

本発明の実施形態に係る車線追従制御装置を備える車両のブロック図である。 （ａ），（ｂ）は、自車両と隣接車両との位置関係を示す平面図である。 図１の装置による処理を示すフローチャートである。 参考例に係る装置による処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示す車線追従制御装置１００は、例えば、乗用車などの自車両Ｖに搭載されており、運転者による自車両Ｖの運転を支援する。車線追従制御装置１００は、運転支援として車線維持支援（ＬＫＡ：Lane Keeping Assist）を行う。

本実施形態に係る車線維持支援とは、車両の横位置が走行車線内の目標横位置となるように車両を制御すると共に、車両の運転者の操舵を車両の走行に反映させる運転支援である。走行車線とは、車両が走行中の車線である。車両の横位置とは、走行車線の幅方向における車両の位置である。車両の横位置は、例えば、平面視における車両の中心の位置を基準として認識される。以下、走行車線の幅方向を車線幅方向と称する。目標横位置とは、車線維持支援において車両の制御目標となる位置である。本実施形態において目標横位置は、車線幅方向における走行車線の中央位置に設定される。なお、中央位置には、厳密に車線幅方向における走行車線の中央の位置に限られず、走行車線の中央付近の位置も含まれる。

車線追従制御装置１００は、例えば、車載カメラにより走行車線を形成する二本の白線（例えば車線境界線又は車道通行帯境界線）を認識し、車線幅方向で二本の白線から等距離の位置を走行車線の中央位置として、車線維持支援の目標横位置に設定する。また、車線追従制御装置１００は、例えば、車載カメラの撮像画像内における二本の白線の位置から、自車両Ｖの横位置を認識する。車線追従制御装置１００は、自車両Ｖの横位置が目標横位置となるように自車両Ｖへ操舵トルクを付与することで、走行車線に沿った自車両Ｖの走行を支援する。車線追従制御装置１００は、例えば、自車両Ｖの操舵アクチュエータを制御することにより、自車両Ｖの操舵装置に対して操舵トルクを付与する。

また、車線追従制御装置１００は、隣接車線を走行する隣接車両が自車両Ｖの走行車線に近い位置を走行している等の場合、隣接車両から車線幅方向の距離が離れるように自車両Ｖの目標横位置を走行車線の中央位置からオフセットさせる（オフセット処理）。隣接車線とは、車線境界線を介して自車両Ｖの走行車線に隣接する車線である。

ここで、図２（ａ）は、車線維持支援時において、自車両Ｖがその前方に位置する隣接車両Ｘを追い抜こうとする状態を示す平面図である。また、図２（ｂ）は、車線維持支援時において、自車両Ｖがその後方に位置する隣接車両Ｘに追い抜かれようとする状態を示す平面図である。図２（ａ），（ｂ）に示すＲ１は、自車両Ｖが走行する走行車線である。Ｒ２は、走行車線Ｒ１に隣接する隣接車線である。Ｌ１は、走行車線Ｒ１と隣接車線Ｒ２との間の境界となる白線（車線境界線）である。Ｌ２は、車線境界線Ｌ１と反対側の隣接車線Ｒ２の白線（中央線）である。Ｌ３は、車線境界線Ｌ１と反対側の走行車線Ｒ１の白線（車道通行帯境界線）である。Ｒｃは、走行車線Ｒ１の車線幅方向における中央位置を示す仮想線である。Ｔ０は、車線維持支援における初期の目標横位置である。初期の目標横位置とは、例えば、車線維持支援の開始時に走行車線Ｒ１に合わせて自動で設定される目標横位置である。ここでは、初期の目標横位置Ｔ０は、走行車線Ｒ１の中央位置Ｒｃと一致している。Ｔ１及びＴ２は、隣接車線Ｒ２を走行する隣接車両Ｘに反応して初期の目標横位置Ｔ０をオフセットさせた変更後の目標横位置である。

以下、車線追従制御装置１００の構成について説明する。車線追従制御装置１００は、ステレオカメラ１、レーザレーダ２、運転支援ＥＣＵ［Electronic Control Unit］４、及び操舵制御部５を備えている。

ステレオカメラ１は、例えば、自車両Ｖのフロントガラス及びリアガラスの裏面にそれぞれ設けられている。自車両Ｖのフロントガラスに設けられたステレオカメラ１は、二つの撮像部を有している。この二つの撮像部は、自車両Ｖの車幅方向に並んで配置されており、自車両Ｖの前方を撮像する。同様に、自車両Ｖのリアガラスに設けられたステレオカメラ１は、二つの撮像部を有している。この二つの撮像部は、自車両Ｖの車幅方向に並んで配置されており、自車両Ｖの後方を撮像する。ステレオカメラ１は、自車両Ｖの前方及び後方の撮像情報を運転支援ＥＣＵ４へ送信する。なお、ステレオカメラ１に代えて単眼カメラを用いてもよい。

レーザレーダ２は、例えば、自車両Ｖの前端及び後端に設けられ、レーザーを利用して自車両Ｖの前方及び後方の障害物（他車両、歩行者、建物など）を検出する。レーザレーダ２は、例えば、レーザーを自車両Ｖの前方及び後方に送信し、他車両などの障害物で反射したレーザーを受信することで障害物を検出する。レーザレーダ２は、検出した障害物情報を運転支援ＥＣＵ４へ送信する。なお、レーザレーダ２に代えて、ミリ波レーダなどを用いてもよい。

操舵制御部５は、自車両Ｖの電動パワーステアリングシステム［ＥＰＳ：Electric Power Steering］を制御する電子制御ユニットである。操舵制御部５は、電動パワーステアリングシステムのうち、自車両Ｖの操舵トルクをコントロールする操舵アクチュエータを駆動させることにより、自車両Ｖの操舵トルクを制御する。操舵制御部５は、運転支援ＥＣＵ４からの制御信号に応じて操舵トルクを制御する。

運転支援ＥＣＵ４は、運転制御に関する制御を行う。運転支援ＥＣＵ４は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などからなる電子制御ユニットである。運転支援ＥＣＵ４では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、各種の運転支援の制御を実行する。運転支援ＥＣＵ４は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

次に、運転支援ＥＣＵ４の機能的構成について説明する。運転支援ＥＣＵ４は、横位置認識部１１、隣接車両検出部１２、車線維持支援部（制御部）１３、及び目標横位置設定部（オフセット部）１４を備えている。

横位置認識部１１は、自車両Ｖの横位置を認識する。横位置認識部１１は、例えば、ステレオカメラ１が撮像した自車両Ｖの前方及び後方の画像に基づいて、画像解析により自車両Ｖの走行車線Ｒ１の白線（図２（ａ）に示す例では車線境界線Ｌ１及び車道通行帯境界線Ｌ３）を認識する。横位置認識部１１は、例えば、認識した白線の画像内における位置に基づいて、走行車線Ｒ１における自車両Ｖの横位置を認識する。

隣接車両検出部１２は、隣接車線Ｒ２を走行する隣接車両Ｘを検出する。隣接車両検出部１２は、例えば、レーザレーダ２の障害物情報に基づいて、隣接車線Ｒ２を走行する障害物を隣接車両Ｘとして検出する。隣接車両検出部１２は、ステレオカメラ１の撮像情報に基づいて、自車両Ｖの前方及び後方の撮像画像の解析により隣接車両Ｘを検出してもよい。隣接車両検出部１２は、例えば、レーザレーダ２の障害物情報に基づいて、認識した隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離及び相対速度を認識する。隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離とは、自車両Ｖの走行車線Ｒ１に沿った自車両Ｖの走行方向における車間距離である。隣接車両Ｘと自車両Ｖとの相対速度とは、自車両Ｖの走行車線Ｒ１に沿った自車両Ｖの走行方向における隣接車両Ｘの速度と自車両Ｖの速度との差分となる速度である。

隣接車両検出部１２は、隣接車両Ｘと自車両Ｖの走行車線Ｒ１との車線幅方向距離を検出する。車線幅方向距離とは、走行車線Ｒ１の車線幅方向の距離である。本実施形態において隣接車両検出部１２は、隣接車線Ｒ２との境界となる走行車線Ｒ１の車線境界線Ｌ１と、隣接車両Ｘとの車線幅方向距離を検出する。隣接車両検出部１２は、例えば、ステレオカメラ１の撮像情報に基づいて検出した車線境界線Ｌ１と、レーザレーダ２の障害物情報とに基づいて、隣接車両Ｘと車線境界線Ｌ１との車線幅方向距離を検出してもよい。なお、隣接車両検出部１２は、隣接車両Ｘにおける走行車線Ｒ１側の端部から車線境界線Ｌ１までの距離を車線幅方向距離として検出してもよい。或いは、隣接車両検出部１２は、隣接車両Ｘにおける車幅方向の中央位置から車線境界線Ｌ１までの距離を車線幅方向距離として検出してもよい。

また、隣接車両検出部１２は、隣接車両Ｘから車線境界線Ｌ１までの距離を車線幅方向距離として検出することに限定されない。例えば、隣接車両検出部１２は、隣接車両Ｘから走行車線Ｒ１の中央位置Ｒｃまでの距離を車線幅方向距離として検出してもよい。この場合であっても、隣接車両検出部１２は、例えば、ステレオカメラ１の撮像情報に基づいて検出した走行車線Ｒ１の中央位置Ｒｃと、レーザレーダ２の障害物情報とに基づいて、隣接車両Ｘと中央位置Ｒｃとの車線幅方向距離を検出してもよい。なお、中央位置Ｒｃは、走行車線Ｒ１の車線幅方向の中央の位置である。隣接車両検出部１２は、例えば、ステレオカメラ１の撮像情報に基づいて走行車線Ｒ１を形成する車線境界線Ｌ１及び車道通行帯境界線Ｌ３を検出し、車線境界線Ｌ１及び車道通行帯境界線Ｌ３から等距離の位置を走行車線Ｒ１の中央位置Ｒｃとして検出することができる。

車線維持支援部１３は、自車両Ｖの車線維持支援を行う。車線維持支援部１３は、例えば、ドライバのスイッチ操作に基づいて車線維持支援を開始する。車線維持支援部１３は、横位置認識部１１が認識した自車両Ｖの横位置が目標横位置設定部１４によって設定された目標横位置となるように自車両Ｖに操舵トルクを付与することで自車両Ｖの走行を制御する。車線維持支援部１３は、操舵制御部５に制御信号を送信することにより、自車両Ｖへ操舵トルクを付与する。

目標横位置設定部１４は、車線維持支援部１３が自車両Ｖの横位置を制御する際に用いる目標横位置を設定する。目標横位置設定部１４は、まず、車線維持支援部１３が用いる目標横位置として、走行車線Ｒ１に対して予め設定された初期の目標横位置Ｔ０を設定する。初期の目標横位置Ｔ０は、車線幅方向における走行車線Ｒ１の中央位置Ｒｃである。

また、目標横位置設定部１４は、車線維持支援部１３が用いる目標横位置を、隣接車線Ｒ２から離れるように走行車線Ｒ１内で中央位置Ｒｃからオフセットさせるオフセット処理を行う。具体的には、目標横位置設定部１４は、オフセット処理として、車線維持支援部１３が用いる目標横位置を初期の目標横位置Ｔ０から変更後の目標横位置Ｔ１又はＴ２に変更する。目標横位置をオフセットさせるオフセット量、すなわち、中央位置Ｒｃと変更後の目標横位置Ｔ１又はＴ２との車線幅方向の距離は、予め設定された値を用いてもよい。オフセット処理は、隣接車両検出部１２によって検出された隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離が走行方向閾値以下、且つ隣接車両Ｘと車線境界線Ｌ１との車線幅方向距離が車線幅方向閾値以下の場合に実行される。走行方向閾値、及び車線幅方向閾値は、予め設定された値を用いることができる。

目標横位置設定部１４は、隣接車両検出部１２によって検出された隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離が走行方向閾値より大きくなった場合、又は隣接車両Ｘと車線境界線Ｌ１との車線幅方向距離が車線幅方向閾値より大きくなった場合、オフセット処理を終了する。すなわち、目標横位置設定部１４は、車線維持支援部１３が用いる目標横位置を変更後の目標横位置Ｔ１又はＴ２から初期の目標横位置Ｔ０に戻す。

また、目標横位置設定部１４は、オフセット処理を行う場合、隣接車両Ｘは自車両Ｖのドライバ席Ｖｄよりも走行方向における後方に位置するか否かを判断する。目標横位置設定部１４は、隣接車両Ｘが自車両Ｖのドライバ席Ｖｄよりも走行方向における後方に位置すると判断した場合、隣接車両Ｘが自車両Ｖのドライバ席Ｖｄよりも走行方向における後方に位置しないと判断した場合と比べて、オフセット処理における目標横位置のオフセット量を小さくする。

続いて、車線追従制御装置１００で実行されるオフセット処理について説明する。以下の処理は、目標横位置をＴ０とする自車両３のＬＫＡ制御の実行中において繰り返し実行される。

目標横位置設定部１４は、隣接車両Ｘと自車両Ｖの走行車線Ｒ１との車線幅方向距離が車線幅方向閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２）。前述のとおり、隣接車両Ｘと自車両Ｖの走行車線Ｒ１との車線幅方向距離は、隣接車両検出部１２によって検出される。隣接車両Ｘと自車両Ｖの走行車線Ｒ１との車線幅方向距離が車線幅方向閾値以下である場合にはステップＳ３が実行され、それ以外の場合には処理が終了される。

ステップＳ３では、目標横位置設定部１４は、隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離が走行方向閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３）。前述のとおり、隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離は、隣接車両検出部１２によって検出される。隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離が走行方向閾値以下である場合にはステップＳ４が実行され、それ以外の場合には処理が終了される。なお、隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離に代えて、隣接車両Ｘと自車両ＶとのＴＴＣ（衝突余裕時間）が所定の閾値以下であるか否かを判断するようにしてもよい。

ステップＳ４では、目標横位置設定部１４は、隣接車両Ｘは自車両Ｖのドライバ席Ｖｄよりも走行方向における後方に位置するか否かを判断する（ステップＳ４）。例えば、ここでは、隣接車両Ｘの前端とドライバ席Ｖｄとの位置関係が判断される。前述のとおり、隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離が隣接車両検出部１２によって検出されるので、目標横位置設定部１４は、その走行方向距離と自車両Ｖにおけるドライバ席Ｖｄの位置とに基づいて、自車両Ｖのドライバ席Ｖｄの位置と隣接車両Ｘの前端との走行方向における位置関係を認識することができる。なお、自車両Ｖにおけるドライバ席Ｖｄの位置は、例えば、運転支援ＥＣＵ４の情報記憶部（図示せず）に予め記憶され、この情報がステップＳ４の判断処理時に目標横位置設定部１４によって使用される。

ステップＳ４において、隣接車両Ｘの前端が自車両Ｖのドライバ席Ｖｄよりも走行方向における後方に位置しないと判断された場合には、ＬＫＡ制御における目標横位置をＴ０からＴ１へオフセットさせる（ステップＳ５）。このような状況は、例えば図２（ａ）に示されるように、自車両Ｖが隣接車両Ｘを追抜こうとする場合に現れる。一方、ステップＳ４において、隣接車両Ｘの前端が自車両Ｖのドライバ席Ｖｄよりも走行方向における後方に位置すると判断された場合には、ＬＫＡ制御における目標横位置をＴ０からＴ２へオフセットさせる（ステップＳ６）。このような状況は、例えば図２（ｂ）に示されるように、自車両Ｖが隣接車両Ｘに追抜かれようとする場合に現れる。

ここで、目標横位置Ｔ２は、目標横位置Ｔ１に比較して、車線幅方向において隣接車両Ｘにより近い位置にある。すなわち、ステップＳ６で実行されるオフセット処理のオフセット量（目標横位置Ｔ０と目標横位置Ｔ２との車線幅方向の距離）は、ステップＳ５で実行されるオフセット処理のオフセット量（目標横位置Ｔ０と目標横位置Ｔ１との車線幅方向の距離）よりも小さい。ステップＳ５又はステップＳ６のオフセット処理に伴い、ＬＫＡ制御によって自車両Ｖは目標横位置Ｔ１又はＴ２を維持して走行する。

その後、目標横位置Ｔ２は、隣接車両Ｘと車線Ｒ１との車幅方向距離が車線幅閾値より大、又は隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離が走行方向閾値より大になるまで待機する（ステップＳ７）。そして、隣接車両Ｘと車線Ｒ１との車幅方向距離が車線幅閾値より大、又は隣接車両Ｘと自車両Ｖとの走行方向距離が走行方向閾値より大になったときに、目標横位置Ｔ２は、目標横位置をＴ０に戻す（ステップＳ８）。これに伴い、ＬＫＡ制御によって自車両Ｖは目標横位置Ｔ０を維持して走行する。

続いて、車線追従制御装置１００による作用効果について説明する。図２（ａ）に示されるように、隣接車両Ｘの前端が自車両Ｖのドライバ席Ｖｄよりも後方に位置する場合以外のオフセット処理時には、ドライバが隣接車両Ｘの存在を認識している可能性が高い。従って、自車両Ｖがオフセット処理により車線幅方向に移動したとしても、ドライバはその移動の原因を認識している可能性が高い。

その一方、図２（ｂ）に示されるように、隣接車両Ｘの前端が自車両Ｖのドライバ席Ｖｄよりも後方に位置する場合のオフセット処理では、ドライバが隣接車両Ｘの存在を認識していない可能性が高い。従って、自車両Ｖがオフセット処理により車線幅方向に移動したとしても、ドライバはその移動の原因を認識してない場合もあり、ドライバは当該移動に対して違和感を持つという問題がある。この問題に対し、車線追従制御装置１００によれば、隣接車両Ｘが自車両Ｖのドライバ席Ｖｄよりも後方に位置する場合においては、それ以外の場合に比べてオフセット処理のオフセット量が小さくなる。よって、ドライバにとって原因が分かりにくいオフセット処理については、オフセット量が小さく抑えられるので、オフセット処理においてドライバが持つ違和感が低減される。

（参考例）
続いて、上記実施形態に類似する参考例について説明する。本参考例が備える、上記実施形態と同一又は同等の構成要素については、図面に同一の符号を付して重複する説明を省略するものとする。本参考例の車線追従制御装置では、実施形態における図３の処理に代えて図４の処理が実行される。

図４に示されるオフセット処理は、図３におけるステップＳ４に代えて、ステップＳ２０４の判断処理を実行する。ステップＳ２０４では、隣接車両Ｘと自車両Ｖとの車線幅方向の相対速度が、所定の閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２０４）。所定の閾値は、例えば、運転支援ＥＣＵ４の情報記憶部（図示せず）に予め記憶される。隣接車両Ｘと自車両Ｖとの車線幅方向の相対速度とは、車線幅方向における隣接車両Ｘの速度と自車両Ｖの速度との差分となる速度であり、隣接車両Ｘが自車両Ｖに車線幅方向に近づく速度を言う。隣接車両Ｘと自車両Ｖとの車線幅方向の相対速度は、例えば、隣接車両検出部１２によって、レーザレーダ２の障害物情報に基づいて認識される。

ステップＳ２０４において、隣接車両Ｘと自車両Ｖとの車線幅方向の相対速度が、所定の閾値よりも大きい場合には、ＬＫＡ制御における目標横位置を隣接車両Ｘから離れる方向にオフセットさせる（Ｓ２０５）。このときのオフセット量をΔＴ３とする。一方、ステップＳ２０４において、隣接車両Ｘと自車両Ｖとの車線幅方向の相対速度が、所定の閾値以下の場合にも、ＬＫＡ制御における目標横位置を隣接車両Ｘから離れる方向にオフセットさせる（Ｓ２０６）。このときのオフセット量をΔＴ４とする。ここで、オフセット量ΔＴ３は、オフセット量ΔＴ４よりも大きい。このように、隣接車両Ｘが自車両Ｖに向けて車両幅方向に所定より大きい速度で近づいて来る場合には、オフセット量をより大きくするようにしている。このようなオフセット処理によれば、隣接車両Ｘが自車両Ｖに車線幅方向に迫ってくる感覚に合わせてオフセット量が変化するので、ドライバの違和感が低減される。

本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して実施例の変形例を構成することも可能である。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。

５…操舵制御部（制御部）、１２…隣接車両検出部、１４…目標位置設定部（オフセット部）、１００…車線追従制御装置、Ｒ１…走行車線、Ｒ２…隣接車線、Ｖ…自車両、Ｘ…隣接車両、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２…目標横位置、Ｒｃ…中央位置。

Claims (1)

1. 自車両の横位置が走行車線の中央位置に設定された目標横位置となるように前記自車両の走行を制御する車線追従制御装置であって、
   前記自車両の前記走行車線に隣接する隣接車線を走行する隣接車両を検出する隣接車両検出部と、
   前記隣接車両検出部によって検出された前記隣接車両と前記自車両との走行方向距離が走行方向閾値以下、且つ前記隣接車両検出部によって検出された前記隣接車両と前記自車両の前記走行車線との車線幅方向距離が車線幅方向閾値以下の場合に、前記隣接車線から離れるように前記走行車線内で前記目標横位置を前記中央位置からオフセットさせるオフセット処理を行うオフセット部と、
   前記目標横位置に従って前記自車両の走行を制御する制御部と、を備え、
   前記オフセット部は、
   前記オフセット処理を行う場合であって、前記隣接車両検出部によって検出された前記隣接車両が前記自車両のドライバ席よりも後方に位置するときには、それ以外のときに比較して、前記オフセット処理のオフセット量を小さくする、車線追従制御装置。

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