JP4539443B2 - 先行車検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のヨーレートに基づいて自車線を推定し、推定した自車線内で先行車を検出する装置に関する。

従来、先行車を検出して、先行車との間の車間距離を保つ制御と、自車両が走行車線を逸脱しそうな場合に、車線を逸脱しないように車両を制御する車線逸脱防止制御とを併用して行う装置が知られている（特許文献１参照）。また、先行車の検出を、ヨーレートセンサによって検出されたヨーレートおよび車速に基づいて推定される自車線内で行う技術も知られている。この自車線推定技術において、ヨーレートのわずかなぶれによって、推定する車線が変動するのを防ぐために、ヨーレートセンサで検出されたヨーレートに対してフィルタ処理を行い、ヨーレートの変化に対して、推定車線の変化の応答性を低くする技術も知られている。

特開２００３−３０６１３５号公報

ここで、車線逸脱防止制御が作動する前に、自車両が走行している車線上に存在する車両を見失ったり、隣接車線を走行している車両を先行車として切り替えたりすることがある。この場合、車線逸脱防止制御が作動して、自車両が自車線内にとどまることができても、フィルタ処理によって、車両のヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が低くなっているため、推定車線内で先にロストした自車線上の先行車を再度検出するまでに時間がかかるという問題が生じる。

本発明による先行車検出装置は、ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理が施されたヨーレートに基づいて、自車両が走行する車線を推定し、推定した車線内で、先行車を検出する先行車検出装置であって、検出している先行車を見失った後に、自車両が自車両が走行している車線から逸脱しないように車両を制御する車線逸脱防止制御が行われる場合には、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が小さくなるように、フィルタ処理の特性を変更することを特徴とする。

本発明による先行車検出装置によれば、検出している先行車を見失った後に車線逸脱防止制御が行われる場合に、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が小さくなるように、フィルタ処理の特性を変更するので、車線逸脱防止制御の作動によって、車両の向きが変わる際に、見失った先行車を迅速に検出し直すことができる。

図１は、一実施の形態における先行車検出装置の構成を示す図である。一実施の形態における先行車検出装置は、車両に搭載されて使用されるものであって、車間距離センサ１と、車速センサ２と、ヨーレートセンサ３と、スロットルアクチュエータ４と、ブレーキアクチュエータ５と、カメラ６と、制御装置７とを備える。

車間距離センサ１は、レーダ装置を備え、所定周期ごとに車両前方の所定範囲にレーザ光を送出し、先行車に反射して戻ってくる反射光を受光することにより、先行車までの車間距離を検出する。車速センサ２は、自車両の速度を検出する。ヨーレートセンサ３は、車両のヨーレート、すなわち、車両が回転する速度を検出する。

制御装置７は、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレート、および、車速センサ２によって検出された車速に基づいて、自車両がこれから走行する道路（自車線）を推定する。自車線の推定は、既知の方法を用いることができる。この時、自車線の推定に際し、ヨーレートのわずかな変動によって、推定する車線が変動しないように、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートに対して、フィルタ処理を施す。このフィルタは、例えば、ローパスフィルタによって実現することができる。

図２は、制御装置７によって、自車線を推定する処理の流れを示す図である。制御装置７は、内部で行う処理機能上、フィルタ処理部７ａおよび車線推定部７ｂを備えている。フィルタ処理部７ａは、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートに対して、ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理を行う。車線推定部７ｂは、フィルタ処理が施されたヨーレートと、車速センサ２によって検出された車速とに基づいて、自車線の推定を行う。具体的には、自車線の曲率を算出し、自車線の幅の情報を加えて自車線の推定を行う。このように、フィルタ処理後のヨーレートを用いて、自車線を推定することにより、ヨーレートのわずかな変動に対して、推定する車線が変動することを防ぐことができる。すなわち、実際のヨーレートの変化に対して、推定する自車線はゆっくりと変化することになる。

制御装置７は、また、車間距離センサ１によって送出および受光されるレーザ光に基づいて、上述した方法により推定した自車線内に存在する先行車を検出し、検出した先行車両に自車両が追従して自動走行するための先行車追従制御を行う。すなわち、車間距離センサ１によって検出される車間距離、および、車速センサ２によって検出される自車両の速度に基づいて、自車両と先行車両との車間距離が一定距離に保たれるように、スロットルアクチュエータ４およびブレーキアクチュエータ５を制御する。

カメラ６は、自車両前方を撮像する。制御装置７は、カメラ６によって撮像される画像に対して既知の画像処理（例えば、白線検出処理）を施すことにより、自車両が走行している車線（走行レーン）を規定する線（例えば、白線）を検出し、検出した線から車両が逸脱しそうであると判定すると、車線逸脱を防止する方向のヨーモーメントが車両に作用するように、車輪に制動力を加える。すなわち、左右輪のうち、車線逸脱方向と反対側の車輪に制動力を加えることにより、車線からの逸脱を防止する。この車線逸脱防止制御は、既知の制御である。車両に対するヨーモーメントは、自車速、車線内における車両の横位置、車線に対するヨー角等に基づいて算出される。このことは、特開２００３−１１２５４０号公報等で公知の技術を採用することができるので、ここでは詳しい説明を省略する。

一実施の形態における先行車検出装置では、推定車線内で検出している先行車を見失った後に、車線逸脱防止制御が作動する場合には、車線逸脱防止制御の作動時に、フィルタ処理部７ａが行うフィルタ処理の特性を変更する。

図３は、車線逸脱防止制御が作動する前に、自車線上を走行している車両を見失うとともに、隣接車線を走行している車両を先行車として誤検知した様子を示す図である。図３に示すように、車両１１の向きが直進方向から右側にずれることにより、ヨーレートおよび車速に基づいて推定される自車線２０も右方向にずれるため、推定車線内で検出される先行車が、自車線上に存在する車両１２から、隣接車線を走行している車両１３に切り替わる。

図４は、車線逸脱防止制御が作動して車両の向きが変わった時に、車線推定部７ｂによって推定された車線を示す図であり、フィルタ処理部７ａが行うフィルタ処理の特性に応じて、２つの車線を示している。車線２１は、フィルタ処理の特性を変更しなかった場合の推定車線を示している。上述したように、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートに対して、ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理が施されるので、ヨーレートの変化に対して、推定車線の変化の応答性が低くなっている。

一方、車線２２は、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が小さくなるように、フィルタ処理の特性を低くした場合の推定車線を示している。フィルタ処理の特性を低くすることにより、図４に示すように、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が高くなるので、推定車線２２内において、先行車１２を迅速に検出し直すことができる。

なお、フィルタ処理の特性の変更は、フィルタ処理部７ａによって行われる。上述したように、フィルタ処理の特性を低くすると、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が小さくなるので、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が高くなる。逆に、フィルタ処理の特性を高くすると、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が大きくなるので、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が低くなる。

一実施の形態における先行車検出装置では、車線逸脱防止制御が作動した時のフィルタ処理の特性を、車線逸脱防止制御によって車両に付与されるヨーモーメントに応じて変化させる。

図５（ａ）は、車線逸脱防止制御を作動させる際に車両に発生させるヨーモーメント（車線逸脱を防止する方向のヨーモーメント）と、フィルタ処理の特性との関係を示す図である。また、図５（ｂ）は、車線逸脱防止制御を作動させる際に車両に発生させるヨーモーメントと、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性との関係を示す図である。車両に発生させるヨーモーメントが小さくなる程、フィルタ処理の特性を低くして、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が高くなるようにする。これにより、車線逸脱防止制御の作動時に、車両に発生させるヨーモーメントが小さいために、車両の向きが変化する度合が小さい場合でも、自車線を走行している車両を先行車として、迅速に検出し直すことができる。

上述したように、先行車の検出は、車速およびヨーレートに基づいて推定する車線内で行う。ここでは、先行車を検出するための車線と、検出している先行車を見失ったと判定するための車線とを別々に設定する。図６は、先行車を検出するための車線６１と、検出している先行車を見失ったと判定するための車線６２とをそれぞれ示す図である。図６に示すように、先行車を見失ったと判定するための車線６２を、先行車を検出するための車線６１より外側に設定する。これにより、先行車の検出およびロスト（見失う）が頻繁に切り替わるのを防ぐことができる。

一実施の形態における先行車検出装置では、さらに、車線逸脱防止制御が作動すると、車両に発生させるヨーレートに基づいて、先行車を検出するための車線６１、および、先行車を見失ったと判定するための車線６２の車線幅をそれぞれ変更する。

図７は、車線逸脱防止制御時に車両に発生させるヨーモーメントと、先行車を検出するための車線６１の車線幅との関係を示す図である。図７に示すように、先行車を検出するための車線６１の車線幅は、車両に発生させるヨーモーメントが小さくなるほど、大きくする。これにより、車線逸脱防止制御の作動前に、隣接車線を走行している車両を先行車として誤検知している状況で、車線逸脱防止制御の作動時に、車両に発生させるヨーモーメントが小さいために、車両の向きが変化する度合が小さい場合でも、自車線を走行している車両を先行車として、迅速に検出し直すことができる。

図８は、車線逸脱防止制御時に車両に発生させるヨーモーメントと、先行車を見失ったと判定するための車線６２の車線幅との関係を示す図である。図８に示すように、先行車を見失ったと判定するための車線６２の車線幅は、車両に発生させるヨーモーメントが小さくなるほど、小さくする。これにより、車線逸脱防止制御の作動前に、隣接車線を走行している車両を先行車として誤検知している状況で、車線逸脱防止制御の作動時に、車両に発生させるヨーモーメントが小さいために、車両の向きが変化する度合が小さい場合でも、誤検知している車両をできるだけ早く推定車線の範囲内から外すことができる。

図９は、一実施の形態における先行車検出装置により行われる処理内容を示すフローチャートである。制御装置７は、ドライバからの指令に基づいて先行車追従制御を開始すると、ステップＳ１０の制御を開始する。ステップＳ１０では、先行車追従制御によって検出している先行車の切り替えがあったか否か、または、見失った（ロストした）か否かを判定する。図３を用いて説明したように、自車線上を走行している先行車を見失うとともに、隣接車線を走行している車両を先行車として検出してしまう場合のように、先行車の切り替えがあったと判定すると、ステップＳ２０に進み、先行車の切り替えが生じていないと判定すると、ステップＳ１０で待機する。

ステップＳ２０では、先行車の切り替わり、または、ロストがあってから所定時間（例えば、２秒）以内に、車線逸脱防止制御が作動するか否かを判定する。ここでは、自車両が走行車線から逸脱しそうであると判定した時に、車線逸脱防止制御が作動すると判定する。車線逸脱防止制御が作動すると判定すると、ステップＳ３０に進み、車線逸脱防止制御は作動しないと判定すると、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ３０では、車線逸脱防止制御の作動時に車両に発生させるヨーモーメントと、図５（ａ）に示す相関関係とに基づいて、フィルタ処理部７ａが行うフィルタ処理の特性を変更する。車線逸脱防止制御の作動時に車両に発生させるヨーモーメントは、車両の状態に応じて、制御装置７が算出する。なお、図５（ａ）に示す、車両に発生させるヨーモーメントとフィルタ特性との関係については、予め実験等により求めて、制御装置７の図示しないメモリに格納させておけばよい。車線逸脱防止制御の作動時に車両に発生させるヨーモーメントに基づいて、フィルタ特性を求めると、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、車線逸脱防止制御の作動時に車両に発生させるヨーモーメントと、図７および図８にそれぞれ示す応答特性とに基づいて、先行車を検出するための車線６１の車線幅、および、先行車を見失ったと判定するための車線６２の車線幅をそれぞれ求める。図７および図８にそれぞれ示す、車両に発生させるヨーモーメントと車線幅との関係については、予め実験等により求めて、制御装置７の図示しないメモリに格納させておけばよい。車線逸脱防止制御の作動時に車両に発生させるヨーモーメントに基づいて、先行車を検出するための車線６１の車線幅、および、先行車を見失ったと判定するための車線６２の車線幅をそれぞれ求め、それぞれの車線幅を、求めた車線幅に変更すると、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、ステップＳ１０において先行車が切り替わった場合、切り替わった先行車を見失ったか否かを判定する。先行車を見失っていないと判定すると、ステップＳ１０に戻り、見失ったと判定すると、ステップＳ６０に進む。ステップＳ６０では、所定時間だけ、車両が減速するように、ブレーキアクチュエータ５に指令を出す。

一般的に、先行車追従制御が作動している時に、先行車を見失うと、車速を所定車速に一致させるために、車両を加速させる制御が行われる。しかし、車線逸脱防止制御が作動している時には、車線逸脱を防止する方向のヨーモーメントが車両に作用するように車輪に制動力を加えているため、車両に制動力が加わっている間に、一時的に先行車を見失うことがある。従って、所定時間だけ、車両が減速する制御を行うことにより、所定時間の間に、再び先行車を検出できれば、不必要な加速を行うことなく、車両挙動も大きく変化することもなく、先行車追従制御を再開することができる。

なお、本実施の形態において、車線逸脱防止制御によって、車両にヨーモーメントを付与するタイミングは、ステップＳ２０であり、ヨーモーメントの付与中にフィルタ特性を変更するものであるが、本発明はこれに限らず、例えば、ステップＳ４０とステップＳ５０との間に新たなステップとして加えるようにしてもよい。

一実施の形態における先行車検出装置は、フィルタ処理が施されたヨーレートに基づいて自車線を推定し、推定した自車線内で先行車を検出するとともに、自車両が自車線から外れそうであると判定すると、自車両が自車線から逸脱しないように車両を制御する。このような装置において、検出している先行車を見失った後に、車線逸脱防止制御が行われる場合には、ヨーモーメントの変化が緩やかになる度合が小さくなるように、フィルタ処理の特性を低くするので、ヨーレートの変化に対する推定車線の変化の応答性が高くなり、自車線上を走行している車両を先行車として、迅速に検出し直すことができる。

一実施の形態における先行車検出装置によれば、車線逸脱防止制御時に車両に発生させるヨーモーメントが小さいほど、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が小さくなるように、フィルタ処理の特性を低くする。これにより、車線逸脱防止制御の作動時に、車両に発生させるヨーモーメントが小さいために、車両の向きが変化する度合が小さい場合でも、自車線上を走行している車両を先行車として、迅速に検出し直すことができる。

また、一実施の形態における先行車検出装置によれば、検出している先行車を見失った後に、車線逸脱防止制御が行われる場合には、推定した自車線の車線幅を広げるので、一度見失った自車線上の車両を、先行車として迅速に検出し直すことができる。この時、車線逸脱防止制御時に車両に発生させるヨーモーメントが小さいほど、車線幅を広げる割合を大きくするので、車線逸脱防止制御の作動時に、車両に発生させるヨーモーメントが小さいために、車両の向きが変化する度合が小さい場合でも、自車線上を走行している車両を先行車として、迅速に検出し直すことができる。

一実施の形態における先行車検出装置によれば、推定した自車線より外側に、検出している先行車を見失ったと判定するための車線（ロスト判定車線）を設定するとともに、車線逸脱防止制御が行われる場合に、ロスト判定車線の車線幅を狭めるので、車線逸脱防止制御の作動前に、隣接車線を走行している車両を誤って先行車として検出している場合に、先行車として誤検出している車両を、ロスト判定車線からできるだけ早く外すことができる。この時、車線逸脱防止制御時に車両に発生させるヨーモーメントが小さいほど、ロスト判定車線の車線幅を狭める割合を大きくするので、車両に発生させるヨーモーメントが小さいために、車両の向きが変化する度合が小さい場合でも、先行車として誤検出している車両を、ロスト判定車線からできるだけ早く外すことができる。

一実施の形態における先行車検出装置によれば、車線逸脱防止制御の作動時に、先行車を見失ってしまった場合に、所定時間は減速を行うので、所定時間の間に、再び先行車を検出できれば、不必要な加速を行うことなく、先行車追従制御を再開することができる。

本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、先行車の検出は、車間距離センサ１からレーザ光を送出・受光することにより行ったが、レーザ光以外の信号の送受信に基づいて行うこともできるし、他の機器を利用することもできる。例えば、車両前方を撮像するカメラを車両に搭載して、車載カメラで撮像した画像に基づいて、推定車線内に存在する先行車を検出するようにしてもよい。

上述した一実施の形態では、車線逸脱防止制御を作動させる際に車両に発生させるヨーモーメントに基づいて、フィルタ処理の特性や、車線幅を変更したが、車線逸脱防止制御の作動後に、ヨーレートセンサ３によって検出されたヨーレートに基づいて、フィルタ処理の特性および車線幅を変更するようにしてもよい。

図９に示すフローチャートでは、先行車追従制御によって検出している先行車が切り替わった後に、車線逸脱防止制御が作動する場合に、フィルタ特性および車線幅を変更したが、検出している先行車の切り替わりが起こらずに、検出している先行車を見失った後に、車線逸脱防止制御が作動する場合に、フィルタ特性および車線幅を変更するようにしてもよい。この場合、先行車は見失っている状態なので、ロスト判定車線の車線幅は変更しないようにしてもよい。また、検出している先行車を見失ってから、所定時間の間に車線逸脱防止制御が作動する場合にのみ、フィルタ特性および車線幅を変更するようにしてもよい。

車線逸脱防止制御では、車線逸脱を防止する方向のヨーモーメントが車両に作用するように車輪に制動力を加えたが、ステアリングを操作することにより、車線逸脱を防止するようにしてもよい。すなわち、車線逸脱方向と反対側にステアリングを回すことにより、車線逸脱を防止することができる。また、車線（白線）の検出も画像処理以外に、例えば、赤外線センサ等を用いて検出する構成であってもよい。さらに、車線からの逸脱に限らず、道路（アスファルト路面）からの逸脱を検出するものであってもよい。

フィルタ処理を行うためのフィルタの一例として、ローパスフィルタを挙げたが、ローパスフィルタ以外のフィルタを用いることもできる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ヨーレートセンサ３がヨーレート検出手段を、制御装置７が車線推定手段、先行車検出手段、車線逸脱防止制御手段、フィルタ特性変更手段、車線幅変更手段、ロスト判定車線設定手段およびロスト判定車線幅変更手段を、制御装置７およびブレーキアクチュエータ５が車両制御手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

一実施の形態における先行車検出装置の構成を示す図 制御装置によって、自車線を推定する処理の流れを示す図 車線逸脱防止制御が作動する前に、検出している先行車が切り替わった様子を示す図 車線逸脱防止制御が作動して車両の向きが変わった時に、車線推定部によって推定された車線を示す図 図５（ａ）は、車線逸脱防止制御を作動させる際に車両に発生させるヨーモーメントと、フィルタ処理の特性との関係を示す図、図５（ｂ）は、車線逸脱防止制御を作動させる際に車両に発生させるヨーモーメントと、ヨーレートの変化に対する推定車線の応答性との関係を示す図 先行車を検出するための車線と、検出している先行車を見失ったと判定するための車線とをそれぞれ示す図 車線逸脱防止制御時に車両に発生させるヨーモーメントと、先行車を検出するための車線の車線幅との関係を示す図 車線逸脱防止制御時に車両に発生させるヨーモーメントと、先行車を見失ったと判定するための車線の車線幅との関係を示す図 一実施の形態における先行車検出装置により行われる処理内容を示すフローチャート

符号の説明

１…車間距離センサ、２…車速センサ、３…ヨーレートセンサ、４…スロットルアクチュエータ、５…ブレーキアクチュエータ、６…カメラ、７…制御装置

Claims (8)

1. 車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
   前記ヨーレート検出手段によって検出されたヨーレートに対して、ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理を施して、自車両が走行する車線を推定する車線推定手段と、
   前記車線推定手段によって推定される車線内で、先行車を検出する先行車検出手段と、
   自車両が自車両が走行している車線から外れそうになると判定すると、自車両が前記自車両が走行している車線から逸脱しないように、車両にヨーモーメントを発生させる車線逸脱防止制御手段と、
   前記先行車検出手段が検出している先行車を見失ったか、または、先行車が切り替わった後に、前記車線逸脱防止制御手段によって、自車両が前記自車両が走行している車線から逸脱しないようにする車線逸脱防止制御が行われる場合には、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が小さくなるように、前記フィルタ処理のフィルタ特性を変更するフィルタ特性変更手段とを備えることを特徴とする先行車検出装置。
2. 請求項１に記載の先行車検出装置において、
   前記フィルタ特性変更手段は、前記車線逸脱防止制御の作動時に車両に発生させるヨーモーメントが小さいほど、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が小さくなるように、前記フィルタ特性を変更することを特徴とする先行車検出装置。
3. 請求項１または２記載の先行車検出装置において、
   前記先行車検出手段が検出している先行車を見失った後に、前記車線逸脱防止制御手段によって、前記車線逸脱防止制御が行われる場合に、前記車線推定手段で推定される車線の車線幅を広げる車線幅変更手段とをさらに備えることを特徴とする先行車検出装置。
4. 請求項３に記載の先行車検出装置において、
   前記車線幅変更手段は、前記車線逸脱防止制御の作動時に車両に発生させるヨーモーメントが小さいほど、前記車線幅を広げる割合を大きくすることを特徴とする先行車検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の先行車検出装置において、
   前記車線推定手段で推定される車線より外側に、検出している先行車を見失ったと判定するためのロスト判定車線を設定するロスト判定車線設定手段と、
   前記先行車検出手段が検出している先行車を見失った後に、前記車線逸脱防止制御手段によって、前記車線逸脱防止制御が行われた場合に、前記ロスト判定車線設定手段で設定されるロスト判定車線の車線幅を狭くするロスト判定車線幅変更手段とをさらに備えることを特徴とする先行車検出装置。
6. 請求項５に記載の先行車検出装置において、
   前記ロスト判定車線幅変更手段は、前記車線逸脱防止制御の作動時に車両に発生させるヨーモーメントが小さいほど、前記ロスト判定車線の車線幅を狭くする割合を大きくすることを特徴とする先行車検出装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の先行車検出装置において、
   前記車線逸脱防止制御の作動時に前記先行車検出手段が検出している先行車を見失った場合に、所定時間の間は、車両を減速させる制御を行う車両制御手段をさらに備えることを特徴とする先行車検出装置。
8. ヨーレートの変化が緩やかになるようなフィルタ処理が施されたヨーレートに基づいて、自車両が走行する車線を推定し、推定した車線内で、先行車を検出する先行車検出装置において、
   検出している先行車を見失ったか、または、先行車が切り替わった後に、自車両が自車両が走行している車線から逸脱しないように車両を制御する車線逸脱防止制御が行われる場合には、ヨーレートの変化が緩やかになる度合が小さくなるように、前記フィルタ処理の特性を変更することを特徴とする先行車検出装置。
   

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