(57)【要約】【課題】ドライバが認識できていないと推測される前方の走行レーンに対して、ドライバに報知、ブレーキ作動等を行って適切に車線逸脱、路側障害物との衝突を防止する。【解決手段】制御ユニット５は、ステレオカメラユニット３からの白線情報とミリ波レーダユニット４からの対象立体物の立体物情報に基づいて、白線情報に基づきドライバの視程を推定し、白線情報と立体物情報の少なくとも一方に基づいて走行レーンを推定して、自車両１の走行軌跡を推定し、推定した走行レーンと走行軌跡に基づいて自車両１が走行レーンから逸脱する逸脱位置を推定して、逸脱位置が視程より遠方の場合に走行レーンからの逸脱の可能性に応じてドライバへの報知と自動ブレーキの付加の少なくとも一方を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に基づき前方の走行レーンの白線情報を検出する第１環境認識手段と、
送受信される電波情報に基づき上記前方の走行レーンの路側に存在する立体物情報を検出する第２環境認識手段と、
上記白線情報に基づいてドライバの視程を推定する視程推定手段と、
上記白線情報と上記立体物情報の少なくとも一方に基づいて走行レーンを推定する走行レーン推定手段と、
自車両の走行軌跡を推定する走行軌跡推定手段と、
上記走行レーン推定手段で推定した上記走行レーンと上記走行軌跡推定手段で推定した走行軌跡に基づいて自車両が上記走行レーンから逸脱する逸脱位置を推定する逸脱位置推定手段と、
上記逸脱位置が上記視程より遠方の場合に上記走行レーンからの逸脱の可能性に応じてドライバへの報知と自動ブレーキの付加の少なくとも一方を実行する車線逸脱防止制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両の運転支援制御装置。
【請求項２】
上記視程推定手段は、白線を検出する際の人間の視覚の平均的なコントラストの値を閾値として予め設定し、該閾値よりも高いコントラストの値で検出される白線までの距離を上記ドライバの視程として推定することを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援制御装置。
【請求項３】
上記車線逸脱防止制御手段は、上記逸脱位置が上記視程より遠方の場合で、且つ、上記逸脱位置が予め設定する閾値より近づいた場合にドライバへ車線逸脱の可能性を報知することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の運転支援制御装置。
【請求項４】
上記車線逸脱防止制御手段は、上記逸脱位置が上記視程より遠方の場合で、且つ、上記路側に存在する立体物に衝突するまでの距離が予め設定する閾値より近づいた場合に上記自動ブレーキを実行することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両の運転支援制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前方の走行レーンからの逸脱を防止すべく警報や自動ブレーキを実行する車両の運転支援制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両においては、前方に存在する走行レーン、車両や障害物等の立体物をカメラやレーダ等を用いて検出し、走行レーンからの車線逸脱、立体物との衝突を防止する様々な運転支援制御装置が開発され、実用化されている。このような、運転支援制御装置では、前方の走行環境を精度良く検出することが、運転支援制御を精度良く行うことに直結するため、例えば、特開２００３−２１７０９９号公報（以下、特許文献１という）では、撮像した画像情報に基づき物体の位置を算出し、照射した電波の反射波に基づき物体の位置を算出し、それぞれ算出された位置の双方に基づき、観測の結果得られた一つの観測位置を算出して、前方の物体が自車両に所定距離以下に接近する可能性を判断し、その可能性があると判断した場合に、ドライバに報知する車両周辺監視装置の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１７０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような衝突防止を図る車両の運転支援制御装置では、運転支援技術における大きな課題として、ドライバにとって必要な時に必要な情報を如何に抽出して提示し、制御するかという実行判断の難しさがある。すなわち、たとえ、上述の特許文献１に開示される車両周辺監視装置のように精度良く前方の障害物等の立体物を検出したとしても、ドライバも十分認知している危険を必要以上に警報、制御してしまうと、ドライバに慣れが生じて、いざという時の反応が遅れてしまったり、ドライバに煩わしさを感じさせて運転支援機能そのものがＯＦＦされてしまい、本来の運転支援制御装置としての機能が果たせなくなる虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバが認識できていないと推測される前方の走行レーンに対して、ドライバに報知、ブレーキ作動等を行って適切に車線逸脱、路側障害物との衝突を防止することができる車両の運転支援制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様による車両の運転支援制御装置は、画像情報に基づき前方の走行レーンの白線情報を検出する第１環境認識手段と、送受信される電波情報に基づき上記前方の走行レーンの路側に存在する立体物情報を検出する第２環境認識手段と、上記白線情報に基づいてドライバの視程を推定する視程推定手段と、上記白線情報と上記立体物情報の少なくとも一方に基づいて走行レーンを推定する走行レーン推定手段と、自車両の走行軌跡を推定する走行軌跡推定手段と、上記走行レーン推定手段で推定した上記走行レーンと上記走行軌跡推定手段で推定した走行軌跡に基づいて自車両が上記走行レーンから逸脱する逸脱位置を推定する逸脱位置推定手段と、上記逸脱位置が上記視程より遠方の場合に上記走行レーンからの逸脱の可能性に応じてドライバへの報知と自動ブレーキの付加の少なくとも一方を実行する車線逸脱防止制御手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車両の運転支援制御装置によれば、ドライバが認識できていないと推測される前方の走行レーンに対して、ドライバに報知、ブレーキ作動等を行って適切に車線逸脱、路側障害物との衝突を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の一形態に係る車両に搭載される車両の運転支援制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る制御ユニットの機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る車両運転支援制御プログラムのフローチャートである。
【図４】本発明の実施の一形態に係る車線逸脱防止制御の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。  
図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）で、自車両１には、運転支援制御装置２が搭載されている。この運転支援制御装置２は、第１環境認識手段としてのステレオカメラユニット３と、第２環境認識手段としてのミリ波レーダユニット４と、制御ユニット５とから主要に構成されている。そして、運転支援制御装置２には、自車速Ｖ０を検出する車速センサ６、ハンドル角θＨを検出するハンドル角センサ７の各種センサ類が接続され、制御ユニット５による制御信号が警報ランプ９、及び、ブレーキ駆動部１０に必要に応じて出力される。
【００１０】
ステレオカメラユニット３は、ステレオカメラ３１と該ステレオカメラ３１からの信号を処理する第１環境認識部３２から構成されている。
【００１１】
ステレオカメラ３１は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を備えた左右１組のＣＣＤカメラで構成されている。このステレオカメラ３１を構成する各ＣＣＤカメラは、車室内の天井前方に一定の間隔を持って取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、撮像した画像情報を第１環境認識部３２に出力する。
【００１２】
第１環境認識部３２は、ステレオカメラ３１からの画像情報が入力され、前方の白線データ等を認識して自車線を推定する。ここで、第１環境認識部３２は、ステレオカメラ３１からの画像情報の処理を、例えば、以下のように行う。すなわち、ステレオカメラ３１で自車進行方向を撮像した左右１組の画像（ステレオ画像対）に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって距離情報を生成する。具体的には、第１環境認識部３２は、基準画像（例えば、右側の画像）を小領域に分割し、それぞれの小領域の輝度或いは色のパターンを比較画像と比較して対応する領域を見つけ出し、基準画像全体に亘る距離分布を求める。更に、第１環境認識部３２は、基準画像上の各画素について隣接する画素との輝度差を調べ、これらの輝度差がともに閾値（コントラストの閾値）を超えているものをエッジとして抽出するとともに、抽出した画素（エッジ）に距離情報を付与することで、距離情報を備えたエッジの分布画像（距離画像）を生成する。そして、第１環境認識部３２は、例えば、距離画像に対して周知のグルーピング処理を行い、予め設定された各種テンプレートとのパターンマッチングを行うことにより、自車前方の白線を認識する。この白線の認識は、フレーム間で継続して監視される。ここで、第１環境認識部３２が、白線を認識するにあたり、左右の白線の位置座標から白線の幅Ｗ、自車線内での自車両１の幅方向位置（自車両１の左白線までの距離と右白線までの距離）も白線データとして記憶する。また、第１環境認識部３２は、ステレオカメラ３１からの画像情報の輝度、コントラストにより得られる上述の白線以外の白線、例えば、何等かの事情により中断された白線部分や、さらに遠方に存在すると推定される自車線の白線については、ステレオカメラ３１からの画像情報で得られた白線を、遠方に延出することで補外して座標データとして推定しておく。尚、この補外される白線の座標データは、図示しないナビゲーションシステムの地図データ等で求めるようにしても良い。そして、このようにステレオカメラユニット３で得られた走行レーンの白線情報は、制御ユニット５に出力される。
【００１３】
ミリ波レーダユニット４は、ミリ波送受信部４１と該ミリ波送受信部４１からの信号を処理する第２環境認識部４２から構成されている。
【００１４】
ミリ波送受信部４１は、自車両１の先端に設けられ、前方に所定にミリ波（例えば、３０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの電波）を送信するとともに、反射して戻ってくるミリ波を受信し、送受信データを第２環境認識部４２に入力する。
【００１５】
第２環境認識部４２は、ミリ波送受信部４１からの送受信データを、例えば、以下のように処理することで立体物の認識を行う。すなわち、第２環境認識部４２では、送信波が目標で反射されて戻ってくるまでの時間差を基に、自車両１から目標までの相対距離を計測する。そして、距離値の分布状態から、同一の距離値が連続する部分を１つの立体物として大きさ（幅寸法）、座標データとともに抽出する。こうして抽出される立体物のそれぞれについて自車両１からの距離が求められ、距離情報に対して周知のグルーピング処理を行い、予め設定された各種テンプレートとのパターンマッチングを行うことにより、前方の走行レーンの路側に存在する立体物が認識され抽出される。この立体物の立体物情報は、制御ユニット５に出力される。
【００１６】
制御ユニット５は、上述のステレオカメラユニット３の第１環境認識部３２から走行レーンの白線情報が入力され、ミリ波レーダユニット４の第２環境認識部４２から立体物の立体物情報が入力され、車速センサ６から自車速Ｖ０が入力され、ハンドル角センサ７からハンドル角θＨが入力される。
【００１７】
そして、制御ユニット５は、これらの入力情報に基づいて、白線情報に基づきドライバの視程を推定し、白線情報と立体物情報の少なくとも一方に基づいて走行レーンを推定して、自車両１の走行軌跡を推定し、推定した走行レーンと走行軌跡に基づいて自車両１が走行レーンから逸脱する逸脱位置を推定して、逸脱位置が視程より遠方の場合に走行レーンからの逸脱の可能性に応じてドライバへの報知と自動ブレーキの付加の少なくとも一方を実行する。
【００１８】
このため、制御ユニット５は、図２に示すように、視程推定部５１、走行軌跡推定部５２、第１の逸脱点までの距離算出部５３、第２の逸脱点までの距離算出部５４、制御判定部５５、警報制御部５６、ブレーキ制御部５７から主要に構成されている。
【００１９】
視程推定部５１は、第１環境認識部３２から走行レーンの白線情報が入力される。そして、例えば、第１環境認識部３２から入力される走行レーンの白線情報（白線の前方の距離情報）を基に、実験等により、路面上の白線を認識する人間の視覚の平均的なコントラストの値を閾値として予め設定しておき、この閾値よりも高いコントラストの値で検出された白線の最遠距離までをドライバの視程Ｌｖとして推定し、制御判定部５２に出力する。すなわち、視程推定部５１は、視程推定手段として設けられている。
【００２０】
走行軌跡推定部５２は、車速センサ６から自車速Ｖ０が入力され、ハンドル角センサ７からハンドル角θＨが入力される。そして、例えば、図４に示すように、自車両１の走行軌跡を、自車速Ｖ０とハンドル角θＨを基に、例えば、以下の（１）式により、旋回半径ρａの走行路で近似して推定する。  
ρａ＝（１＋Ａ・Ｖ０２）・ｌ・ｎ／θHe      …（１）
ここで、Ａはステア特性、ｌはホイールベース、ｎはステアリングギヤ比、θHeはハンドル角予測値であり、ハンドル角予測値θHeは、例えば、以下の（２）式により算出される。  
θHe＝θＨ＋（ｄθＨ／ｄｔ）・Δｔ        …（２）
ここで、（ｄθＨ／ｄｔ）はハンドル角速度、Δｔは予測時間である。
【００２１】
こうして、走行軌跡推定部５２で推定された自車両１の走行軌跡は、旋回半径ρａとして第１の逸脱点までの距離算出部５３に出力される。このように、走行軌跡推定部５２は、走行軌跡推定手段として設けられている。
【００２２】
第１の逸脱点までの距離算出部５３は、第１環境認識部３２から走行レーンの白線情報が入力され、走行軌跡推定部５２から自車両１の走行軌跡の旋回半径ρａが入力される。そして、走行軌跡の旋回半径ρａと、自車両１の接近方向車線までの幅方向距離Ｗｌを基に、自車両１の走行レーンから逸脱する位置（図４中、点Ｐｄで示す）までの距離を第１の逸脱点までの距離Ｌｄとして、例えば、以下の（３）式により算出する。  
Ｌｄ＝ρａ・cos（sin−１（（ρａ−Ｗｌ）／ρａ））        …（３）
このように、第１の逸脱点までの距離算出部５３は、走行レーン推定手段、逸脱位置推定手段として設けられ、算出された第１の逸脱点までの距離Ｌｄは、制御判定部５５、警報制御部５６、ブレーキ制御部５７に出力される。
【００２３】
第２の逸脱点までの距離算出部５４は、第１環境認識部３２から走行レーンの白線情報が入力され、第２環境認識部４２から立体物の立体物情報が入力される。そして、自車両１が現状のまま直進して、路側の立体物（例えば、ガードレール、縁石等）を超えて走行レーンから逸脱する逸脱位置（図４中、点Ｐｔで示す）までの距離を第２の逸脱点までの距離Ｌｔとして算出する。ここで、逸脱位置Ｐｔが、図４に示すように、図中上側の路側の障害物Ｐ01（ｘ１，ｙ１）と図中下側の路側の障害物Ｐ02（ｘ２，ｙ２）の間と仮定すると、この間を直線で結んで第２の逸脱点までの距離Ｌｔは、例えば、以下の（４）式で算出される。  
Ｌｔ＝ｘ１＋（ｙ１／（ｙ２−ｙ１））・（ｘ２−ｘ１）    …（４）
このように、第２の逸脱点までの距離算出部５４は、走行レーン推定手段、逸脱位置推定手段として設けられ、算出された第２の逸脱点までの距離Ｌｔは、ブレーキ制御部５７に出力される。
【００２４】
制御判定部５５は、視程推定部５１からドライバの視程Ｌｖが入力され、第１の逸脱点までの距離算出部５３から第１の逸脱点までの距離Ｌｄが入力される。そして、ドライバの視程Ｌｖと第１の逸脱点までの距離Ｌｄとを比較して、第１の逸脱点までの距離Ｌｄがドライバの視程Ｌｖ以下（Ｌｄ≦Ｌｖ）の場合は、自車両１の走行レーンから逸脱する逸脱位置（図４中、点Ｐｄ）は、ドライバにより認識されていると判定し、車線逸脱防止制御を非実行として判定結果を警報制御部５６、ブレーキ制御部５７に出力する。すなわち、ドライバにより認識されている車線逸脱に対しても報知や自動ブレーキを実行すると、ドライバに慣れが生じて、いざという時の反応が遅れてしまったり、ドライバに煩わしさを感じさせて運転支援機能そのものがＯＦＦされてしまい、本来の運転支援制御装置としての機能が果たせなくなる虞がある。従って、このような場合には、警報や自動ブレーキの作動を抑制するのである。
【００２５】
警報制御部５６は、車速センサ６から自車速Ｖ０が入力され、第１の逸脱点までの距離算出部５３から第１の逸脱点までの距離Ｌｄが入力され、制御判定部５５から制御の実行判定結果が入力される。そして、制御の実行が許可されている場合に、例えば、以下の（５）式が成立する場合、警報ランプ９を点灯させる等し、ドライバに対して車線逸脱の可能性を報知する。  
Ｌｄ＜Ｌal      …（５）
ここで、Ｌal ＝Ｖ０２／（２・ａ１）：ａ１は予め実験・演算等により設定しておいた減速度である。
【００２６】
ブレーキ制御部５７は、車速センサ６から自車速Ｖ０が入力され、第１の逸脱点までの距離算出部５３から第１の逸脱点までの距離Ｌｄが入力され、第２の逸脱点までの距離算出部５４から第２の逸脱点までの距離Ｌｔが入力され、制御判定部５５から制御の実行判定結果が入力される。そして、制御の実行が許可されている場合に、例えば、以下の（６）式、或いは、（７）式の少なくとも一方が成立する場合、ブレーキ駆動部１０を作動させて自動ブレーキを実行する。
【００２７】
Ｌｄ＜Ｌb1      …（６）
Ｌｔ＜Ｌb2      …（７）
ここで、Ｌb1 ＝Ｖ０２／（２・ａ２）：ａ２は予め実験・演算等により設定しておいた減速度であり、Ｌal＞Ｌb1とする。また、Ｌb2 ＝Ｖ０２／（２・ａ３）：ａ３は予め実験・演算等により設定しておいた減速度であり、Ｌb1＜Ｌb2とする。
【００２８】
このように、警報制御部５６、ブレーキ制御部５７は、車線逸脱防止制御手段として設けられている。
【００２９】
次に、上述のように構成される制御ユニット５で実行される車両運転支援制御を図３のフローチャートにより説明する。  
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要情報、すなわち、走行レーンの白線情報、対象立体物の立体物情報、自車速Ｖ０、ハンドル角θＨを読み込む。
【００３０】
次に、Ｓ１０２に進み、視程推定部５１で、上述の如く、例えば、第１環境認識部３２から入力される走行レーンの白線情報（白線の前方の距離情報）を基に、実験等により、路面上の白線を認識する人間の視覚の平均的なコントラストの値を閾値として予め設定しておき、この閾値よりも高いコントラストの値で検出された白線の最遠距離までをドライバの視程Ｌｖとして推定する。
【００３１】
次いで、Ｓ１０３に進み、走行軌跡推定部５２で、自車両１の走行軌跡を、例えば、前述の（１）式により、旋回半径ρａの走行路で近似して推定する。
【００３２】
次に、Ｓ１０４に進み、第１の逸脱点までの距離算出部５３で、自車両１の走行レーンから逸脱する逸脱位置（図４中、点Ｐｄで示す）までの距離を第１の逸脱点までの距離Ｌｄとして、例えば、前述の（３）式により算出する。
【００３３】
次いで、Ｓ１０５に進み、制御判定部５５で、ドライバの視程Ｌｖと第１の逸脱点までの距離Ｌｄとを比較し、第１の逸脱点までの距離Ｌｄがドライバの視程Ｌｖより遠方（Ｌｄ＞Ｌｖ）か否か判定する。この判定の結果、第１の逸脱点までの距離Ｌｄがドライバの視程Ｌｖより遠方（Ｌｄ＞Ｌｖ）の場合は、Ｓ１０６に進む。逆に、第１の逸脱点までの距離Ｌｄがドライバの視程Ｌｖ以下（Ｌｄ≦Ｌｖ）の場合は、自車両１の走行レーンから逸脱する逸脱位置（図４中、点Ｐｄ）は、ドライバにより認識されていると判定し、プログラムを抜ける。
【００３４】
Ｓ１０５の判定の結果、Ｌｄ＞ＬｖとしてＳ１０６に進むと、警報制御部５６で、前述の（５）式が成立しているか否か判定される。そして、前述の（５）式が成立している場合は、Ｓ１０７の報知制御に進み、警報ランプ９を点灯させる等し、ドライバに対して車線逸脱の可能性を報知する。また、前述の（５）式が成立していない場合は、ドライバへの報知の必要がないので、そのままプログラムから抜ける。
【００３５】
Ｓ１０７で報知制御を行ってＳ１０８に進むと、第２の逸脱点までの距離算出部５４で、例えば、前述の（４）式により、自車両１が現状のまま直進して、路側の立体物（例えば、ガードレール、縁石等）を超えて走行レーンから逸脱する逸脱位置（図４中、点Ｐｔで示す）までの距離を第２の逸脱点までの距離Ｌｔとして算出する。
【００３６】
次いで、Ｓ１０８に進み、ブレーキ制御部５７で、例えば、前述の（６）式、或いは、（７）式の少なくとも一方が成立するか否かを判定する。そして、この判定が成立する場合は、Ｓ１１０に進み、ブレーキ制御を実行し、ブレーキ駆動部１０を作動させて自動ブレーキを実行してプログラムを抜ける。また、この判定が成立しない場合、すなわち、Ｌｄ≧Ｌb1、且つ、Ｌｔ≧Ｌb2は、そのままプログラムを抜ける。
【００３７】
このように、本発明の実施の形態による運転支援制御によれば、白線情報に基づきドライバの視程を推定し、白線情報と立体物情報の少なくとも一方に基づいて走行レーンを推定して、自車両１の走行軌跡を推定し、推定した走行レーンと走行軌跡に基づいて自車両１が走行レーンから逸脱する逸脱位置を推定して、逸脱位置が視程より遠方の場合に走行レーンからの逸脱の可能性に応じてドライバへの報知と自動ブレーキの付加の少なくとも一方を実行する。すなわち、ドライバにより認識されている車線逸脱に対しても報知や自動ブレーキを実行すると、ドライバに慣れが生じて、いざという時の反応が遅れてしまったり、ドライバに煩わしさを感じさせて運転支援機能そのものがＯＦＦされてしまい、本来の運転支援制御装置としての機能が果たせなくなる虞がある。従って、このような場合には、警報や自動ブレーキの作動を抑制する。このように制御することにより、ドライバが認識できていないと推測される前方の走行レーンに対して、ドライバに報知、ブレーキ作動等を行って適切に車線逸脱、路側障害物との衝突を防止するのである。
【００３８】
尚、本発明の実施の形態では、白線の検出、視程の設定をステレオカメラユニット３からの画像情報を基に行うようにしたが、他に、単眼カメラユニット、カラーカメラユニットからの画像情報を基に行うようにしても良い。また、本実施の形態では、第２環境認識手段としてミリ波レーダによる電波情報により立体物情報を検出するようにしているが、レーザレーダによる光波情報により立体物情報を検出するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３９】
１    自車両
２    運転支援制御装置
３    ステレオカメラユニット（第１環境認識手段）
４    ミリ波レーダユニット（第２環境認識手段）
５    制御ユニット
６    車速センサ
７    ハンドル角センサ
９    警報ランプ
１０    ブレーキ駆動部
３１    ステレオカメラ
３２    第１環境認識部
４１    ミリ波送受信部
４２    第２環境認識部
５１    視程推定部（視程推定手段）
５２    走行軌跡推定部（走行軌跡推定手段）
５３    第１の逸脱点までの距離算出部（走行レーン推定手段、逸脱位置推定手段）
５４    第２の逸脱点までの距離算出部（走行レーン推定手段、逸脱位置推定手段）
５５    制御判定部
５６    警報制御部（車線逸脱防止制御手段）
５７    ブレーキ制御部（車線逸脱防止制御手段）
【図１】
2014109945.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014109945.tif 000005
【図４】
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