(57)【要約】【課題】車両前方における区画線形状の推定精度を向上できる操舵制御システムを提供する。【解決手段】操舵制御システムは、車両３０が走行する道路の区画線位置を検出する区画線認識センサと、区画線認識センサにより検出された区画線位置を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された区画線位置に基づいて車両前方の区画線形状を推定し、推定した車両前方の区画線形状に基づいて車両の操舵制御を実行する制御部と、を備える。走行方向後方の第１地点から現在地までの第１走行区間を車両が走行した際に区画線認識センサにより検出された区画線位置を第１区間区画線位置２１とするとき、制御部は、記憶部に記憶された第１区間区画線位置２１に二次曲線２３をフィッティングし、得られた二次曲線２３と第１区間区画線位置２１との標準偏差が所定の閾値よりも小さい場合、当該二次曲線２３から車両前方の区画線形状を推定する。【選択図】図２
2015217863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵制御を行う操舵制御システムであって、
前記車両が走行する道路の区画線位置を検出する区画線認識センサと、
前記区画線認識センサにより検出された区画線位置を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された区画線位置に基づいて前記車両前方の区画線形状を推定し、推定した前記車両前方の区画線形状に基づいて前記車両の操舵制御を実行する制御部と、を備え、
走行方向後方の第１地点から現在地までの第１走行区間を前記車両が走行した際に前記区画線認識センサにより検出された区画線位置を第１区間区画線位置とするとき、
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記第１区間区画線位置に多次曲線をフィッティングし、得られた前記多次曲線と前記第１区間区画線位置との標準偏差が所定の閾値よりも小さい場合、当該多次曲線から前記車両前方の区画線形状を推定する、ことを特徴とする操舵制御システム。
【請求項２】
前記第１地点よりも現在地に近い第２地点から現在地までの第２走行区間を前記車両が走行した際に前記区画線認識センサにより検出された区画線位置を第２区間区画線位置とするとき、
前記制御部は、前記標準偏差が前記閾値以上である場合、前記記憶部に記憶された前記第２区間区画線位置に前記多次曲線をフィッティングし、得られた前記多次曲線と前記第２区間区画線位置との標準偏差が前記閾値よりも小さい場合、当該多次曲線から前記車両前方の区画線形状を推定する、ことを特徴とする請求項１に記載の操舵制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、車両の操舵制御を行う操舵制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵制御システムとして、車両前方の区画線（例えば、車道外側線、車道中央線、及び車線境界線等）の形状を検出する区画線検出部と、区画線検出部により検出された車両前方の区画線形状を用いて操舵制御を実行する操舵制御部と、を備えたものが知られている。車両前方の区画線形状の検出には、例えば特許文献１に記載されたような検出装置を用いる場合が考えられる。この特許文献１に記載された検出装置では、車載カメラ（センサ）で撮像した道路の画像に基づいて区画線位置を検出することで、車両前方の区画線形状を検出することが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２２５３０８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、車両の操舵制御においては、一般的に、車両が所定秒後（例えば、２〜３秒後）に走行する地点を算出することが好ましく、車両前方の区画線形状を把握することが求められる。しかし、上述したような検出装置を用いた操舵制御システムでは、例えば先行車両によって車両前方の区画線が遮蔽された場合に、センサによる認識技術のみでは、車両前方の区画線形状を精度良く認識することが困難となる場合がある。このような問題点は、必要な検出範囲が広くなりがちな高速道路で車両が走行する際に特に生じやすい。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、車両前方における区画線形状の推定精度を向上できる操舵制御システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る操舵制御システムは、車両の操舵制御を行う操舵制御システムであって、車両が走行する道路の区画線位置を検出する区画線認識センサと、区画線認識センサにより検出された区画線位置を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された区画線位置に基づいて車両前方の区画線形状を推定し、推定した車両前方の区画線形状に基づいて車両の操舵制御を実行する制御部と、を備え、走行方向後方の第１地点から現在地までの第１走行区間を車両が走行した際に区画線認識センサにより検出された区画線位置を第１区間区画線位置とするとき、制御部は、記憶部に記憶された第１区間区画線位置に多次曲線をフィッティングし、得られた多次曲線と第１区間区画線位置との標準偏差が所定の閾値よりも小さい場合、当該多次曲線から車両前方の区画線形状を推定する。
【０００７】
この操舵制御システムでは、車両が既に走行した走行区間において検出された区画線位置に多次曲線をフィッティングし、その標準偏差が所定の閾値よりも小さい場合、当該多次曲線から車両前方の区画線形状を推定する。したがって、例えば車両前方の区画線が遮蔽された場合であっても、車両前方における区画線形状の推定精度が悪化することを抑制でき、推定精度を向上することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の一側面に係る操舵制御システムは、第１地点よりも現在地に近い第２地点から現在地までの第２走行区間を車両が走行した際に区画線認識センサにより検出された区画線位置を第２区間区画線位置とするとき、制御部は、標準偏差が閾値以上である場合、記憶部に記憶された第２区間区画線位置に多次曲線をフィッティングし、得られた多次曲線と第２区間区画線位置との標準偏差が閾値よりも小さい場合、当該多次曲線から車両前方の区画線形状を推定してもよい。
【０００９】
第１区間区画線位置に多次曲線をフィッティングする際、直線とカーブの境界等、曲率の変化が大きい区間が第１走行区間に含まれると、標準偏差が大きくなる。標準偏差が大きいということは、フィッティングのずれが大きいということであり、この場合、車両前方の区画線形状を正しく予測できないおそれがある。これに対し、本発明の一側面に係る操舵制御システムによれば、標準偏差が閾値以上である場合、第１地点よりも現在地に近い第２地点から現在地までの第２走行区間で検出された第２区間区画線位置に基づいて車両前方の区画線形状を推定する。よって、例えばフィッティング時に参照する走行区間から曲率の変化が大きい区間が除かれることとなり、これにより、大きな曲率の変化にも対応することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面によれば、車両前方における区画線形状の推定精度を向上できる操舵制御システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る操舵制御システムを示す概略構成図である。
【図２】図１の操舵制御システムによる区画線形状の推定方法を説明する説明図である。
【図３】図１の操舵制御システムによる区画線形状の推定方法を説明する他の説明図である。
【図４】図１の操舵制御システムによる区画線形状の推定方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一側面に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、一実施形態に係る操舵制御システムを示す概略構成図である。図１に示す操舵制御システム１は、例えばトラックやバスを含む商用車又は乗用車等の車両３０に搭載されて用いられる。操舵制御システム１は、車両３０の操舵制御を行うためのシステムであり、例えば、高速道路においてドライバが運転不能になった際に、車両３０を路肩で停止させるべく、必要に応じて車両３０を車線変更させつつ路肩まで誘導する操舵制御を行う。
【００１４】
まず、操舵制御システム１の各部の構成について説明する。図１に示すように、操舵制御システム１は、区画線認識センサ１１と、記憶部１３と、ドライバ状態検出部１５と、操舵アクチュエータ１７と、制御部１９と、を主な構成として備えている。
【００１５】
区画線認識センサ１１は、例えば車両３０の前側の外面（例えば、サイドミラーやバンパー等）に取り付けられたレーザセンサであり、車両３０が走行する道路の区画線位置を検出する。区画線とは、道路（車線）を区画するために白や黄色のペイント剤を用いて描かれた車道外側線、車道中央線、及び車線境界線等であり、区画線位置とは、車両３０の周辺（左右）にある区画線の位置である。なお、区画線認識センサ１１は、レーザセンサに限られず、例えば車載カメラ等の画像認識を用いるものであってもよい。
【００１６】
記憶部１３は、区画線認識センサ１１により検出された区画線位置を記憶するための記憶媒体（メモリ）である。本実施形態では、記憶部１３は、走行方向後方の第１地点から現在地までの第１走行区間を車両３０が走行した際に区画線認識センサ１１により検出された区画線位置である第１区間区画線位置を記憶している。本実施形態では、一例として、第１地点を現在地から１００ｍ後方の地点とし、直近の過去１００ｍの走行区間を第１走行区間としている。なお、記憶部１３としては、半導体メモリや磁気記憶装置等を用いることができるし、或いは外部記憶装置（例えば、ハードディスク）を用いることもできる。
【００１７】
ドライバ状態検出部１５は、例えば車両３０の車室内部に取り付けられ、ドライバの顔を含む画像を撮像するカメラである。操舵アクチュエータ１７は、例えば電動モータやギア等を含んで構成されるアクチュエータであり、制御部１９からの指示に従って車両３０の舵角を変更する。
【００１８】
制御部１９は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータにより構成される電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。制御部１９は、区画線認識センサ１１、記憶部１３、ドライバ状態検出部１５、及び操舵アクチュエータ１７に接続されている。
【００１９】
制御部１９は、ドライバ状態検出部１５で撮像された画像に基づいてドライバが正常に運転しているか否かを逐次判定し、ドライバが運転不能になったと判定した場合に、車両３０を路肩まで誘導する操舵制御を実行する。この操舵制御は、制御部１９が操舵アクチュエータ１７を制御することにより行われる。そして、制御部１９にあっては、当該操舵制御の際、記憶部１３に記憶された第１区間区画線位置に基づいて車両前方の区画線形状を推定し、推定した車両前方の区画線形状に基づいて車両３０の操舵制御を実行する（車両前方の区画線形状の推定方法については以下で説明する）。
【００２０】
このような操舵制御においては、一般的に、車両３０が２〜３秒後に走行する地点までの区画線形状を推定することが好ましく、例えば、車両３０が１００ｋｍ／ｈで走行中であると仮定した場合、約８５ｍ先の地点までの区画線形状を推定することが好ましい。
【００２１】
次に、操舵制御システム１の動作について、図２〜図４を参照しつつ説明する。図２及び図３は、図１の操舵制御システム１による区画線形状の推定方法を説明する説明図であり、図４は、図１の操舵制御システム１による区画線方法を説明するフローチャートである。
【００２２】
操舵制御システム１では、例えば高速道路上を車両３０が走行する走行時において、上述したように、第１走行区間（過去１００ｍ）を車両３０が走行した際に区画線認識センサ１１により検出された区画線位置である第１区間区画線位置２１（図２参照）を、記憶部１３に逐次記憶する。この記憶部１３に記憶される第１区間区画線位置２１は、車両３０が走行して区画線認識センサ１１が新たに区画線位置を検出する度に更新され、常に最新のデータとされている。
【００２３】
そして、ドライバ状態検出部１５で撮像された画像に基づいてドライバが運転不能になったと判定した場合、記憶部１３に記憶された第１区間区画線位置２１に基づいて車両前方の区画線形状を推定し、推定した車両前方の区画線形状に基づいて車両３０を路肩まで誘導する操舵制御を実行する。その後、ブレーキアクチュエータ（図示せず）を制御して車両３０を停止させる。
【００２４】
ここで、区画線形状の推定方法について説明する。まず、図２に示すように、第１区間区画線位置２１に二次曲線をフィッティングする。具体的には、図３に示すように、第１区間区画線位置２１を表すデータとしてｎ個の検出点が記憶部１３に記憶されていると仮定した場合、当該ｎ個の検出点に対し、例えば最小二乗法を用いて二次曲線をフィッティングする。そして、得られた二次曲線２３と第１区間区画線位置２１との標準偏差σが所定の閾値Ｓよりも小さい場合、当該二次曲線２３から車両前方の区画線形状を推定する。例えば、得られた二次曲線２３上に車両前方の区画線形状も位置すると仮定し、車両前方の区画線形状を推定する。ここで、標準偏差σは、下記数１により算出する。
【数１】
2015217863.tif 000003
ｘｉ：検出された区画線位置
ｙｉ：二次曲線で表される区画線位置
【００２５】
一方、フィッティングの結果、標準偏差σが閾値Ｓ以上であった場合には、標準偏差σが閾値Ｓよりも小さくなるまで、フィッティングする走行区間を所定値（例えば、２ｍ）ずつ短くしながらフィッティングを再帰的に行う。すなわち、第１区間区画線位置２１に二次曲線をフィッティングした結果、標準偏差σが閾値Ｓ以上であった場合、第１地点よりも現在地に近い第２地点から現在地までの第２走行区間の第２区間区画線位置に対して二次曲線をフィッティングする。第２区間区画線位置とは、第２走行区間を車両３０が走行した際に区画線認識センサ１１により検出された区画線位置である。
【００２６】
例えば、過去１００ｍの第１走行区間におけるｎ個の検出点（第１区間区画線位置２１）に二次曲線をフィッティングした結果、標準偏差σが閾値Ｓ以上となった場合、過去９８ｍの第２走行区間におけるｎ−１個の検出点（第２区間区画線位置）に二次曲線をフィッティングする（区画線認識センサ１１の検出間隔が２ｍである場合）。そして、標準偏差σが閾値Ｓよりも小さい場合は、得られた二次曲線から車両前方の区画線形状を推定する。すなわち、この例では、第２地点を現在地から９８ｍ後方の地点とし、直近の過去９８ｍの走行区間を第２走行区間としている。
【００２７】
なお、第２区間区画線位置は、記憶部１３に記憶されている第１区間区画線位置２１から得ることができる。さらに、第２区間区画線位置に二次曲線をフィッティングした結果、標準偏差σが閾値Ｓ以上であった場合には、走行区間を更に短くしてフィッティングを再び行う。例えば、過去９６ｍの第３走行区間におけるｎ−２個の検出点に二次曲線をフィッティングする。
【００２８】
このように、操舵制御システム１では、過去に検出された（車両後方の）区画線位置に対して二次曲線のフィッティングを行うことで将来の（車両前方の）区画線形状を予測する。また、フィッティング時に参照する走行区間の長さを、標準偏差σの大きさに従って決定する。直線やカーブの途中など、道路の曲率が一定となる部分では、長い走行区間に対しフィッティングを行っても標準偏差σは大きくならない。しかし、カーブの曲がり始めや曲がり終わりなど、曲率が変化している部分では、長い走行区間に対してフィッティングを行うと標準偏差σが大きくなる。標準偏差σが大きいということは、フィッティングのずれが大きいということであり、この場合、車両前方の区画線形状を正しく予測できないおそれがある。そこで、標準偏差σが閾値Ｓより小さくなるまで、フィッティング時に参照する走行区間を短くしつつ、二次曲線のフィッティングを再帰的に行う。
【００２９】
続いて、図４のフローチャートを参照し、車両前方の区画線形状を推定する際の制御部１９による処理手順を説明する。
【００３０】
まず、制御部１９は、過去１００ｍの第１走行区間において区画線認識センサ１１で検出された第１区間区画線位置２１が記憶部１３に記憶されているか否かを判定する（Ｓ１１）。判定の結果、記憶されていると判定した場合はＳ１２に進み、記憶されていないと判定した場合には処理を終了する。
【００３１】
Ｓ１２では、制御部１９は、フィッティング時に参照する走行区間の距離Ｘｍを初期値として１００ｍに設定する。そして、制御部１９は、過去Ｘｍにおける区画線位置に二次曲線をフィッティングし（Ｓ１３）、参照した過去Ｘｍにおける区画線位置と求めた二次曲線との標準偏差σを算出する（Ｓ１４）。制御部１９は、Ｓ１４で算出した標準偏差σが閾値Ｓよりも小さい場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、Ｓ１３で得られた二次曲線から車両前方の区画線形状を推定し（Ｓ１７）、処理を終了する。
【００３２】
これに対し、Ｓ１４で算出した標準偏差σが閾値Ｓ以上である場合（Ｓ１５でＮＯ）、制御部１９は、距離Ｘが所定の下限距離（ここでは、３０ｍ）未満であるか否かを判定する（Ｓ１６）。距離Ｘが３０ｍ未満である場合、Ｓ１３で得られた二次曲線から車両前方の区画線形状を推定し（Ｓ１７）、処理を終了する。一方、距離Ｘが３０ｍ以上である場合には、距離Ｘを所定値（ここでは、２ｍ）だけ減らし、Ｓ１３の処理に戻る。
【００３３】
これら一連の処理により、距離Ｘの初期値を１００ｍとしてフィッティングが行われた後、距離Ｘが３０ｍ未満となるまで、距離Ｘを所定値ずつ減らしつつ二次曲線のフィッティングが繰り返し行われる。そして、標準偏差σが閾値Ｓよりも小さくなった場合、当該フィッティングで得られた二次曲線に基づいて車両前方の区画線形状が推定される。また、処理の途中で距離Ｘが３０ｍ未満となった場合には、その時点において得られている二次曲線に基づいて車両前方の区画線形状が推定される。
【００３４】
以上、操舵制御システム１によれば、車両３０が既に走行した走行区間における区画線形状に基づいて車両前方の区画線形状を推定することから、車両前方の区画線が遮蔽された場合であっても推定精度が悪化することがなく、推定精度を向上することが可能となる。特に、操舵制御システム１によれば、曲率が一定のカーブが長く続くことが多い高速道路において好適に用いることができ、車両前方の区画線形状を精度良く推定することができる。この結果、車両３０の操舵制御を好適に行うことができる。
【００３５】
また、操舵制御システム１によれば、第１区間区画線位置２１に二次曲線をフィッティングした結果、標準偏差σが閾値Ｓ以上である場合、第１地点よりも現在地に近い第２地点から現在地までの第２走行区間において検出された第２区間区画線位置に基づいて、車両前方の区画線形状を推定する。よって、フィッティング時に参照する走行区間から曲率変化が大きい区間を除くことが可能となり、曲率の変化に対応することが可能となる。つまり、第１走行区間に曲率の変化が大きい区間が存在する場合、当該曲率の変化が大きい区間を除く第２走行区間の第２区画線位置にフィッティングされた二次曲線から、車両前方の区画線形状が推定されることとなる。
【００３６】
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、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
【００３７】
例えば、上記実施形態では、得られた二次曲線２３上に車両前方の区画線形状が位置するとして前方の区画線形状を推定したが、得られた二次曲線２３から車両前方の区画線形状を推定すればよく、例えば二次曲線２３に対し更なる補正等を加えた上で車両前方の区画線形状を推定してもよい。
【００３８】
上記実施形態では、推定した車両前方の区画線形状をそのまま用いて操舵制御を行う構成を挙げて説明したが、推定結果に基づいて操舵制御を行うものであればよい。例えば、操舵制御システム１は、車載カメラを更に備え、推定した車両前方の区画線位置の近傍を当該車載カメラで撮像した画像に基づいて車両前方の区画線形状を検出し、検出した車両前方の区画線形状を用いて操舵制御を行うものでもよい。
【００３９】
上記実施形態では、操舵制御の一例として、高速道路においてドライバが運転不能になった際に車両３０を路肩まで誘導する例を挙げて説明したが、操舵制御の内容はこれに限定されるものではなく、これに代えて又はこれに加えて、他の操舵制御を行うものであってもよい。例えば、高速道路において区画線に対する追従制御（レーンキーピング）を行うものであってよい。
【００４０】
上記実施形態では、二次曲線を用いてフィッティングを行う構成を説明したが、三次以上の多次曲線を用いてもよい。また、上記実施形態では、車両３０の左右双方の区画線について検出及び推定したが、左右の区画線のうちのいずれか一方を検出及び推定してもよい。
【００４１】
上記実施形態では、記憶部１３が第１走行区間（過去１００ｍ）において検出された第１区間区画線位置２１を記憶しているとして説明したが、記憶部１３は、少なくとも第１走行区間において検出された区画線位置を記憶していればよく、第１走行区間よりも長い区間において検出された区画線位置を記憶していてもよい。
【００４２】
上記実施形態では、ドライバ状態検出部１５が車載カメラである例を挙げて説明したが、ドライバ状態検出部１５としては、ドライバの運転状態を判定するために必要な情報を検出可能なものであればよく、例えばドライバに直接取り付けられてドライバの生体情報を検出するものでもよいし、操作情報を検出するものでもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…操舵制御システム、１１…区画線認識センサ、１３…記憶部、１５…ドライバ状態検出部、１７…操舵アクチュエータ、１９…制御部、２１…第１区間区画線位置、２３…二次曲線、３０…車両。
【図１】
2015217863.tif 000004
【図２】
2015217863.tif 000005
【図３】
2015217863.tif 000006
【図４】
2015217863.tif 000007