(57)【要約】  【課題】撮像手段とレーダ手段との双方の利点を有効に活用しつつ、誤認識を防止して先行車に対する適切な追従走行を可能とする。  【解決手段】前回、先行車をロストした場合、先行車情報に含まれる認識種別がＲ１で先行車の認識が画像のみによるものであるか否かを調べ（Ｓ１０４，Ｓ１０６）、その結果、認識種別がＲ１の画像のみによって先行車を認識している場合には、先行車への追従走行を禁止する（Ｓ１０７）。これにより、ゴースト像やカーブ走行中の背景像を先行車として誤認識した場合に対処し、誤制御による不具合発生を未然に防止する。【選択図】図４
2005145396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段からの情報とレーダ手段からの情報とに基づいて自車走行レーン上の先行車を捕捉し、この先行車に対する追従走行制御を行う車両用運転支援装置であって、
上記先行車の情報に、上記撮像手段と上記レーダ手段との何れか一方、或いは双方の組合せによる認識種別を付加する手段と、
上記先行車を上記撮像手段と上記レーダ手段との双方で認識できていない状態から、上記撮像手段のみによる認識種別で上記先行車を捕捉したとき、上記先行車に対する追従走行制御を禁止する手段とを備えたことを特徴とする車両用運転支援装置。
【請求項２】
上記撮像手段を一対のカメラを所定の基線長で配置したステレオカメラとし、上記レーダ手段をミリ波レーダとすることを特徴とする請求項１記載の車両用運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車走行レーン上の先行車を捕捉し、捕捉した先行車に対する追従走行制御を行う車両用運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波レーダ、赤外線レーザレーダ、ステレオカメラや単眼カメラ等を用いて車両前方の車外環境を認識し、認識した車外環境に基づいて自車の走行制御等を行う車両用運転支援装置が実用化されつつある。この種の車両用運転支援装置においては、特に、先行車の認識結果に応じて定速走行制御や先行車に対する追従走行制御を行う車間距離制御クルーズコントロール（ＡＣＣ；Adaptive Cruise Control）機能が主となっている。
【０００３】
ところで、この種の車両用運転支援装置においては、雨、雪、霧、逆光、夜間時等に先行車等の認識能力が低下する場合がある。これに対処するに、例えば特許文献１には、ステレオカメラで得られた画像を処理することにより先行車等との車間距離を検出し、ミリ波レーダによって得られたデータから先行車等との車間距離を検出するとともに、外部環境等に基づいてステレオカメラ及びミリ波レーダの信頼度を判定し、判定した信頼度に基づき、画像処理で得られた車間距離とミリ波レーダからのデータ処理で得られた車間距離のうちの何れかを選択的に用いる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２３０１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、ステレオカメラとミリ波レーダとの一方を、一義的に外部環境等に基づく信頼度によって選択する技術では、ミリ波レーダに比べて天候等に左右されやすく誤認識の機会が多いステレオカメラを使用する頻度が極めて低くなってしまい、カメラならではの画像の視野角の広さを有効に利用することができない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、撮像手段とレーダ手段との双方の利点を有効に活用しつつ、誤認識を防止して先行車に対する適切な追従走行を可能とすることのできる車両用運転支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の車両用運転支援装置は、撮像手段からの情報とレーダ手段からの情報とに基づいて自車走行レーン上の先行車を捕捉し、この先行車に対する追従走行制御を行う車両用運転支援装置であって、上記先行車の情報に、上記撮像手段と上記レーダ手段との何れか一方、或いは双方の組合せによる認識種別を付加する手段と、上記先行車を上記撮像手段と上記レーダ手段との双方で認識できていない状態から、上記撮像手段のみによる認識種別で上記先行車を捕捉したとき、上記先行車に対する追従走行制御を禁止する手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の車両用運転支援装置は、撮像手段とレーダ手段との双方の利点を有効に活用しつつ、誤認識を防止して先行車に対する適切な追従走行を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形態に係わり、図１は運転支援装置を搭載した車両の概略構成図、図２は車両用運転支援装置の全体システム構成図、図３はクルーズコントロール機能のブロック図、図４はクルーズコントロール実行判定ルーチンのフローチャートである。
【０００９】
図１において、符号１は自動車等の車両（自車）を示し、この車両１には運転支援装置（ＡＤＡ；Active Drive Assist system）２が搭載されている。図２に示すように、運転支援装置２は、ステレオカメラユニット３と、ミリ波レーダユニット４と、イメージプロセッシングユニット（ＩＰＵ）５と、プレビューコントロールユニット（ＰＣＵ）６と、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７と、ビークルダイナミクスコントロールユニット（ＶＤＣ）８と、統合ユニット９とを有し、これらがＣＡＮ（Controller Area Network）等の多重通信系で接続されている。また、統合ユニット９には、例えば、通信速度の異なる他の通信系（車体側通信系）を介して、センターディスプレイ１０と、コンビネーションメータ１１と、オーディオ装置１２とが接続されている。
【００１０】
ステレオカメラユニット３は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラを有して構成されている。これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に所定の基線長をもって取付けられ（図１参照）、車外の対象を異なる視点で撮像する。そして、ステレオカメラユニット３は、左右のＣＣＤカメラで撮像した各画像（基準画像及び比較画像）をＡ／Ｄ変換して各種補正処理を行い、これらの画像信号をＩＰＵ５に出力する。
【００１１】
ミリ波レーダユニット４は、例えば、車両１のフロントバンパ構造材に取り付けられている（図１参照）。このミリ波レーダユニット４は送受信部（図示せず）を有し、送受信部は、車両１の水平方向に、所定の走査範囲で、一定の間隔毎にミリ波を送受信する。そして、ミリ波レーダユニット４は、送信したミリ波が立体物等の反射対象で反射されて戻ってくるまでの時間差を基に、自車前方の立体物の二次元分布情報からなるミリ波レーダ画像を生成し、これをＩＰＵ５に出力する。
【００１２】
ステレオカメラユニット３及びミリ波レーダユニット４からの各画像信号は、ＩＰＵ５にて処理され、ＩＰＵ５から車外環境の認識結果が出力される。このＩＰＵ５による車外環境の認識結果は、運転支援装置２の各機能を統括するＰＣＵ６に入力される。ＰＣＵ６は、ＩＰＵ５やＶＤＣ８から得られる情報等に基づいて各種運転支援機能を実行し、センターディスプレイ１０やコンビネーションメータ１１への表示信号の出力、コンビネーションメータ１１やオーディオ装置１２に接続するスピーカ１１ａ、１２ａへのブザー（或いは音声）信号の出力、ＥＣＵ７、ＶＤＣ８への制御信号の出力等を適宜行う。
【００１３】
ＰＣＵ６による運転支援機能としては、例えば、以下に示すように、車間距離、車線逸脱、ふらつきに対する警報機能、グリップ予測機能、視界支援機能があり、更に、先行車の認識結果に応じて定速走行制御や先行車に対する追従走行制御を行う車間距離制御クルーズコントロール（Adaptive Cruise Control；ＡＣＣ）機能がある。
【００１４】
（ａ）車間距離警報機能
自車走行レーン上に先行車を捕捉している場合において、先行車との車間距離を監視し、この車間距離が所定の警報車間距離以下になったとき、コンビネーションメータ１１の警報灯を表示するとともに、スピーカ１１ａからのブザー音による警報を出力する。
【００１５】
（ｂ）車線逸脱警報機能
自車走行レーンの白線と自車１との位置関係から、予め設定された前方距離内で、白線と自車１の外側側壁の延長線の間隔とが略”０”となると判定したとき、コンビネーションメータ１１の警報灯を点灯表示すると共に、スピーカ１１ａからのブザー音による警報を出力する。
【００１６】
（ｃ）ふらつき警報機能
自車１と白線との関係に基づいて自車走行レーン上でのふらつきを計測し、その周波数分析からよそ見や居眠りに関係の深いふらつきを検出したとき、車線逸脱警報の警報タイミングを早める。さらに、車線逸脱を検出した際にスピーカ１２ａからの音声による警報を行う。
【００１７】
（ｄ）グリップ予測機能
ドライバによるブレーキ踏み込み時の前後輪の車輪速差を検出し、この値が所定値を越えたとき、タイヤがスリップしやすい状態にあると判断し、センターディスプレイ１０を通じてその旨を表示する。
【００１８】
（ｅ）視界支援機能
自車走行レーン上を走行する先行車や、対向車との車間距離情報をセンターディスプレイ１０を通じて表示する。また、先行車に自車が一定速度以上の速さで接近しているとき、スピーカ１２ａからのブザー音による警報を出力する。
【００１９】
（ｆ）ＡＣＣ機能
センターディスプレイ１０に設けられたタッチスイッチを操作してドライバが所望の走行車速をセットした場合、自車走行レーン上に先行車がいないときには、セットされた車速で自動定速走行を行い、自車走行レーン上に自車より低速の先行車を捕捉したときには、適切な車間距離を保持するように追従走行制御を行う。
【００２０】
尚、センターディスプレイ１０のタッチスイッチは、各運転支援機能の実行／解除やセンターディスプレイ１０の表示切り替え等を行うものであり、ＡＣＣ機能のＯＮ／ＯＦＦを行うメインスイッチ、定速走行時の目標車速を設定する車速スイッチ、主に目標車速を下降側へ変更設定するコーストスイッチ、主に目標車速を上昇側へ変更設定するリジュームスイッチ等を操作することにより、ＡＣＣ機能を選択することができる。
【００２１】
このＡＣＣ制御機能は、各ユニットで異常を検出したシステム異常時は勿論のこと、ＩＰＵ５において、ステレオ画像に基づく霧や雨或いは逆光等の撮像環境の悪化を検出した場合、フロントガラス，カメラレンズの汚れ、ミリ波レーダ画像に基づくレーダの軸ズレやレーダカバーの汚れ等を検出した場合には、ＯＦＦとされる。また、ＡＣＣ制御機能がＯＮであっても、先行車情報に付加される後述の認識種別情報から誤認識の可能性があると判断される場合には、先行車に対する追従走行が禁止される。
【００２２】
図３は、ＩＰＵ５及びＰＣＵ６によるＡＣＣ制御機能の主要構成を示すものであり、ＩＰＵ５による先行車情報認識部２０とＰＣＵ６によるＡＣＣ演算部２１とに大別される。先行車情報認識部２０は、先行車との距離、速度、認識種別等の情報をＡＣＣ演算部２１に出力し、これらの情報に基づいてＡＣＣ演算部２１で先行車との目標車間距離を演算し、ＥＣＵ７に対するエンジン出力制御の指示値やＶＤＣ８に対するブレーキ制御の指示値を出力する。
【００２３】
具体的には、先行車情報認識部２０は、ステレオ画像に基づく立体物認識処理、レーダ画像に基づく立体物認識処理、ステレオ画像に基づいて認識した立体物（以下、画像立体物と称す）とレーダ画像に基づいて認識した立体物（以下、レーダ立体物と称す）とを融合した立体物認識処理を行い、その認識結果に基いて自車両前方の先行車を捕捉する。
【００２４】
すなわち、ステレオ画像に基づく立体物認識処理では、ステレオ画像の三角測量の原理等を用いた周知の演算処理により、道路上の白線、道路に沿って存在するガードレールや縁石等の側壁、車両等の立体物を認識する。そして、認識された白線、側壁、立体物に係る各データに、それぞれのデータ毎に異なったＩＤを割り当てる。その際、車両等の立体物は２以上の面がコーナーを介して連続して認識されることが多いため、このような車両等の可能性が高い立体物を、コーナー状立体物として別途登録する。また、レーダ画像に基づく立体物認識処理では、レーダ画像上の距離値が連続する部分を１つの立体物として抽出し、抽出された立体物に係る各データに、ＩＤを割り当てる。
【００２５】
次に、各画像立体物と各レーダ立体物と位置や移動速度に基づいて、各画像立体物と各レーダ立体物の各組合せ全てについての同一確率の判定を行い、同一確率が所定以上で最も一致する画像立体物とレーダ立体物の各組み合わせを、ステレオ画像とミリ波レーダとのセンサフュージョンによる立体物（フュージョン立体物）として認識する。その結果、画像立体物単体により認識された立体物、レーダ立体物単体により認識された立体物、画像立体物とレーダ立体物との組み合わせにより認識されたフュージョン立体物の何れかからなる各立体物を自車前方に認識する。
【００２６】
更に、ステレオ画像から認識した白線、側壁等の情報や、ＶＤＣ８から得られる自車１の走行状態情報等に基づいて自車走行レーンの推定を行い、更に、推定した自車走行レーン上に存在する立体物を抽出する。そして、自車走行レーン上に立体物が抽出された場合、その中から自車に最も近距離に位置する立体物を先行車として捕捉し、先行車までの距離や速度等の先行車データに、先行車が、画像立体物、レーダ立体物、フュージョン立体物の何れとして認識されているかの認識種別を、自車走行レーン上での立体物の抽出不能時（先行車の捕捉不能時）に先行車のロストを判定した状態を含めて付加する。
【００２７】
この先行車の認識種別は、本形態においては、以下の示すように、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の３種類の認識種別として先行車情報に付加する。この認識種別Ｒ１〜Ｒ３は、実際には、フラグとして先行車データに付加される。  
Ｒ１…ステレオ画像のみからの認識状態
Ｒ２…ミリ波レーダのみからの認識状態、及び
ステレオ画像とミリ波レーダとのフュージョンによる認識状態
Ｒ３…ステレオ画像とミリ波レーダとの何れも非認識のロスト状態
【００２８】
ＡＣＣ演算部２１は、自車走行レーン上に先行車が存在しないとき、ドライバがセットしたセット車速を維持するよう制御する定速走行モード、自車走行レーン上に自車よりも低速の先行車を捕捉したとき、捕捉した先行車との適切な車間距離を保って追従走行する追従走行モードを基本として、追従走行中に先行車をロストしたとき、ロスト時の車速を保持する保持走行モード、ＶＤＣ８を介した加減速モード等の状態遷移を先行車情報に基づいて演算する。尚、状態遷移は、先行車情報に基づいて随時更新される。
【００２９】
また、ＡＣＣ演算部２１では、先行車情報から先行車が存在するとき、認識種別から先行車の誤認識がなく先行車に対する追従走行が可能か否かを判定する。そして、その判定結果に応じて、ＶＤＣ８へブレーキ制御指示を出力したり、また、先行車への追従走行の目標車速を演算し、その指示値をＥＣＵ７へ出力する。目標車速がＥＣＵ７へ出力されると、ＥＣＵ７では、目標車速と実際の車速との偏差に応じてスロットル弁を開閉駆動するアクチュエータを介してスロットル開度をフィードバック制御し、自車の車速を制御する。
【００３０】
以上のＡＣＣ制御機能における先行車への追従走行の可否は、具体的には、図４に示すプログラム処理によって判定される。以下、図４のクルーズコントロール実行判定ルーチンについて説明する。
【００３１】
このクルーズコントロール実行判定ルーチンは、ＡＣＣ制御実施可能条件下において、センターディスプレイ１０のＡＣＣメインスイッチのＯＮ操作によってスタートされ、所定時間毎に繰り返し実行される。
【００３２】
このルーチンがスタートすると、先ず、ステップＳ１０１において、ＩＰＵ５からの先行車情報を読込み、ステップＳ１０２で自車走行レーン上に先行車が捕捉されている（先行車有り）か否かを調べる。その結果、先行車が捕捉されていない場合には、ステップＳ１０３へ進んで、定速走行モードでの制御を実行し、ルーチンを抜ける。
【００３３】
この定速走行モードでの制御では、ドライバがセットしたセット車速を目標車速として算出し、この目標車速がＰＣＵ６からＥＣＵ７へ出力される。ＥＣＵ７においては、目標車速と現在の自車速との偏差を０に収束させるようエンジンのスロットル弁の開度をフィードバック制御する。すなわち、スロットルの開度が大きくなると、エンジン回転数が上昇して車速が上昇し、逆にスロットルの開度を小さくしていくと、エンジンブレーキが作動して減速していく。これにより、自車両１は、ドライバがセットした車速で定速走行するよう自動的に制御される。
【００３４】
一方、ステップＳ１０２において、自車走行レーン上に先行車がいない場合には、ステップＳ１０２からステップＳ１０４へ進み、前回、先行車のロスト判定がなされていたか否かを調べる。そして、前回、ロスト判定がなかった場合には、ステップＳ１０５へ進んで先行車への追従走行を許可し、状態遷移に応じたクルーズコントロールを実行してルーチンを抜ける。
【００３５】
例えば、先行車への追従走行モードでは、自車の速度に設定時間を乗算して追従対象との車間距離の目標値を求め、先行車の速度に、目標車間距離と実際の車間距離との偏差及び自車と先行車との間の相対速度に応じた演算値を加算して目標車速を演算する。そして、この目標車速がＰＣＵ６からＥＣＵ７に出力され、目標車速と実際の自車の車速との偏差に応じてスロットル弁の開度がフィードバック制御される。また、自車の走行レーンに他車の割込みがあった場合等には、必要に応じてＰＣＵ６からＶＤＣ８を介して自動ブレーキによる減速指示が出力され、自車と先行車との車間距離が目標車間距離に等しくなるように制御される。これにより、自車両１は、先行車に対して適正車間距離を保持した状態で追従走行する。
【００３６】
また、前回、追従走行中であって、今回、先行車をロストした場合には、保持走行モードに移行し、ＰＣＵ６からＥＣＵ７に出力される目標車速と現在の自車の車速との偏差に応じてスロットル弁の開度がフィードバック制御され、先行車を捕捉できなくなったときの目標車速に等しくなるような制御を維持する。すなわち、追従中の先行車両が捕捉できなくなったとしても、直ちに加速することなく現在の車速変化状態を保持し、制御上の緩衝帯を設けると共にドライバが違和感を持つことを防止する。
【００３７】
一方、ステップＳ１０４において、前回、ロスト判定が有った場合には、ステップＳ１０４からステップＳ１０６へ進み、先行車情報に含まれる認識種別がＲ１、すなわち今回の先行車の認識が画像のみによるものであるか否かを調べる。その結果、認識種別はＲ１でない場合には、前述のステップＳ１０５で状態遷移に応じたクルーズコントロールを実行し、認識種別がＲ１の画像のみによって先行車を認識している場合には、ステップＳ１０７へ進んで、先行車への追従走行を禁止する。この追尾禁止の判定がなされた時点では、そのときの走行状態を維持し、警報を発してドライバに注意を喚起する等の処置を行い、その後の状況の変化に応じて、適宜、ＥＣＵ７、ＶＤＣ８を介した車速やブレーキの制御を行う。
【００３８】
すなわち、前回、ロスト状態で画像及びミリ波レーダの双方で何も捉えていない状態から、今回、画像のみによる認識で先行車を捕捉した状態となったときには、ミリ波レーダの画像からは認識されない物体像、例えば、所定の天候条件下で発生するゴースト像や、カーブ走行中のレーダ視界から先行車が外れた背景像を、先行車として誤認識している可能性がある。従って、前回、ロスト状態で、今回、画像のみによって先行車と認識された物体像への追尾を禁止することで、誤制御による不具合発生を未然に防止する。
【００３９】
この場合、前回、ミリ波レーダ、或いは画像とミリ波レーダとのフュージョンにより先行車を認識しており、その後、カーブに侵入して先行車がレーダ視界から外れ、画角の広い画像のみによって先行車を認識した場合には、誤認識の虞がないため、先行車データは信頼できるものとして制御を継続するようにしており、画像の視野角の広さを有効に利用した制御とすることができる。
【００４０】
このように、先行車情報に、ステレオ画像、ミリ波レーダ、及びこれらのフュージョンの何れで先行車を認識しているかを示す認識種別の情報を付加しておき、先行車をロストした状態から新たに認識し、認識種別から画像のみによって先行車を認識したと判明した場合には、先行車に対する追従走行を禁止することで、誤認識による不具合を未然に防止し、制御信頼性を向上して予防安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】運転支援装置を搭載した車両の概略構成図
【図２】車両用運転支援装置の全体システム構成図
【図３】クルーズコントロール機能のブロック図
【図４】クルーズコントロール実行判定ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
【００４２】
１  自車両
２  運転支援装置
３  ステレオカメラユニット
４  ミリ波レーダユニット
５  イメージプロセッシングユニット
６  プレビューコントロールユニット
２０  先行車情報認識部
２１  ＡＣＣ演算部
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３  認識種別
代理人      弁理士      伊    藤      進
【図１】
2005145396.tif 000003
【図２】
2005145396.tif 000004
【図３】
2005145396.tif 000005
【図４】
2005145396.tif 000006