(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段と、その走行車線検出手段が検出した走行車線に自車両が追従するように操舵制御を行う車線追従操舵手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記走行車線検出手段が検出した走行車線と前記走行状態検出手段が検出した走行状態とに基づいて、自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱傾向判定手段と、その車線逸脱傾向判定手段が車線逸脱傾向にあると判定したときに警告を発する車線逸脱警告手段と、を備え、
前記車線追従操舵手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が第１の閾値よりも低いときには前記操舵制御の実行を禁止し、
前記車線逸脱警告手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値より低いときには前記警告を発することも禁止することを特徴とする車線追従走行制御装置。
【請求項２】
自車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段と、その走行車線検出手段が検出した走行車線に自車両が追従するように操舵制御を行う車線追従操舵手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記走行車線検出手段が検出した走行車線と前記走行状態検出手段が検出した走行状態とに基づいて、自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱傾向判定手段と、その車線逸脱傾向判定手段が車線逸脱傾向にあると判定したときに警告を発する車線逸脱警告手段と、を備え、
前記走行車線検出手段は、自車両前方の道路を複数の領域に分割し、各領域毎にレーンマーカを検出して走行車線を検出し、
前記車線追従操舵手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が高い領域の数が、第１の閾値よりも小さいときには前記操舵制御の実行を禁止し、
前記車線逸脱警告手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が高い領域の数が、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さいときには前記警告を発することも禁止することを特徴とする車線追従走行制御装置。
【請求項３】
自車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段と、その走行車線検出手段が検出した走行車線に自車両が追従するように操舵制御を行う車線追従操舵手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記走行車線検出手段が検出した走行車線と前記走行状態検出手段が検出した走行状態とに基づいて、自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱傾向判定手段と、その車線逸脱傾向判定手段が車線逸脱傾向にあると判定したときに警告を発する車線逸脱警告手段と、を備え、
前記車線追従操舵手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が第１の閾値より低いときには前記操舵制御の実行を禁止し、
前記車線逸脱傾向判定手段は、走行車線の中央部からの距離が所定値よりも大きくなる傾向にあるときに、自車両が車線逸脱傾向にあると判定するとともに、前記車線追従操舵手段が前記操舵制御の実行を禁止しているときには、前記操舵制御を行っているときに比べて、前記所定値を大きくすることを特徴とする車線追従走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、道路の白線等のレーンマーカを検出して走行車線を検出し、その走行車線から逸脱しないように操舵制御して、乗員の運転操作を支援する車線追従走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の車線追従走行制御装置としては、例えば特開平１０−２０３３９５号公報に記載されている車両の操舵制御装置が知られている。
この従来例では、カメラで道路の画像を撮像して画像処理を行い、道路の白線を認識して、その白線認識結果に基づいて操舵制御を行っている。そして操舵制御を行っているときに、逆光等で環境条件が悪くなり、前記白線を認識できなくなったときには、直前の制御量を所定時間保持した後、徐々に減少させるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例にあっては、道路の白線を認識できなくなったときには制御量を徐々に減少させるようになっているが、操舵制御の信頼性を保つには、白線の認識結果の信頼性が低いときにも、その制御量を、徐々に減少させることが有効であると考えられる。
【０００４】
しかしながら、白線の認識結果の信頼性が低いときにも、白線を認識できなくなったときと同様に、操舵制御の制御量を「０」にして、乗員に運転操作を行わせるのでは、乗員の運転操作を支援することができる環境等が限られてしまうという問題があった。
そこで、この発明は、上記従来の技術の未解決の課題に着目してなされたものであり、操舵制御の信頼性を保ちつつ、多くの環境で乗員の運転操作を支援することができる車線追従走行制御装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明である車線追従走行制御装置は、自車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段と、その走行車線検出手段が検出した走行車線に自車両が追従するように操舵制御を行う車線追従操舵手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記走行車線検出手段が検出した走行車線と前記走行状態検出手段が検出した走行状態とに基づいて、自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱傾向判定手段と、その車線逸脱傾向判定手段が車線逸脱傾向にあると判定したときに警告を発する車線逸脱警告手段と、を備え、前記車線追従操舵手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が第１の閾値よりも低いときには前記操舵制御の実行を禁止し、前記車線逸脱警告手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が前記第１の閾値よりも低い第２の閾値より低いときには前記警告を発することも禁止することを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に係る発明である記載の車線追従走行制御装置は、自車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段と、その走行車線検出手段が検出した走行車線に自車両が追従するように操舵制御を行う車線追従操舵手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記走行車線検出手段が検出した走行車線と前記走行状態検出手段が検出した走行状態とに基づいて、自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱傾向判定手段と、その車線逸脱傾向判定手段が車線逸脱傾向にあると判定したときに警告を発する車線逸脱警告手段と、を備え、前記走行車線検出手段は、自車両前方の道路を複数の領域に分割し、各領域毎にレーンマーカを検出して走行車線を検出し、前記車線追従操舵手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が高い領域の数が、第１の閾値よりも小さいときには前記操舵制御の実行を禁止し、前記車線逸脱警告手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が高い領域の数が、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さいときには前記警告を発することも禁止することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に係る発明である車線追従走行制御装置は、自車両前方の走行車線を検出する走行車線検出手段と、その走行車線検出手段が検出した走行車線に自車両が追従するように操舵制御を行う車線追従操舵手段と、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記走行車線検出手段が検出した走行車線と前記走行状態検出手段が検出した走行状態とに基づいて、自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判定する車線逸脱傾向判定手段と、その車線逸脱傾向判定手段が車線逸脱傾向にあると判定したときに警告を発する車線逸脱警告手段と、を備え、前記車線追従操舵手段は、前記走行車線検出手段の検出結果の信頼性が第１の閾値より低いときには前記操舵制御の実行を禁止し、前記車線逸脱傾向判定手段は、走行車線の中央部からの距離が所定値よりも大きくなる傾向にあるときに、自車両が車線逸脱傾向にあると判定するとともに、前記車線追従操舵手段が前記操舵制御の実行を禁止しているときには、前記操舵制御を行っているときに比べて、前記所定値を大きくすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
したがって、請求項１に係る発明である車線追従走行制御装置にあっては、好天等、環境条件が良く、自車両前方の走行車線の検出結果の信頼性が高いときには、検出した走行車線に追従するように操舵制御を行うが、霧が発生する等して環境条件が悪くなり、前記信頼性が低くなったときには、操舵制御を停止するようになっているため、操舵制御の信頼性を保つことができる。
【０００９】
また、操舵制御を停止して、乗員に自車両を運転させるようにしてからも、検出した走行車線と走行状態とに基づいて、自車両が車線逸脱傾向にあるか否かを判定し、車線逸脱傾向にあると判定したときに警告を発するようになっているため、乗員の運転操作を支援することができる。
また、請求項２に係る発明である車線追従走行制御装置にあっては、自車両前方の道路を複数の領域に分割して、各領域毎に白線等のレーンマーカを検出して走行車線を検出する。そして、前記レーンマーカの検出結果の信頼性が高い領域の数が、第１の閾値よりも小さくなったときには前記操舵制御を停止するとともに、前記レーンマーカの検出結果の信頼性が高い領域の数が、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さくなったときには前記警告を発しない。そのため、操舵制御を停止して、乗員に自車両を運転させるようにしてからも、乗員の運転操作を支援することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の車線追従走行制御装置にあっては、走行車線の中央部からの距離が所定値よりも大きくなる傾向にあるときに、自車両が車線逸脱傾向にあると判定するとともに、前記操舵制御を停止しているときには、前記所定値を大きくするようになっている。そのため、前記操舵制御を停止しているときには、前記操舵制御を行っているときに比べて、走行車線の検出結果の信頼性は小さいが、自車両が車線逸脱傾向にあるものと誤った判定をして誤警告を発する可能性は小さく、そのようなときにも誤警告の発生を抑制できる。
【００１１】
さらに、前記操舵制御を停止して、乗員に自車両を運転させるようにしているときに、例えば、乗員が意図的に車線の中央から離れて走行しても警告を発しないようにして、乗員が自由に運転操作できる領域を広げることができ、乗員に煩わしい思いをさせずに済む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る車線追従走行制御装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を示す概略構成図であり、図１において、１ＦＬ及び１ＦＲは前輪、１ＲＬ及び１ＲＲは後輪を示し、前輪１ＦＬ、１ＦＲには一般的なラックアンドピニオン式の操舵機構が配設されている。この操舵機構は、前輪１ＦＬ、１ＦＲの操舵軸（タイロッド）に接続されるラック２と、これに噛合するピニオン３と、このピニオン３をステアリングホイール４に与えられる操舵トルクで回転させるステアリングシャフト５とを備えている。
【００１３】
また、ステアリングシャフト５におけるピニオン３の上部には、前輪１ＦＬ、１ＦＲを自動操舵するための操舵アクチュエータを構成する自動操舵機構６が配設されている。この自動操舵機構６は、ステアリングシャフト５と同軸に取付けられたドリブンギヤ７と、これに噛合するドライブギヤ８と、このドライブギヤ８を回転駆動する自動操舵用モータ９とから構成されている。なお、自動操舵用モータ９とドライブギヤ８との間にはクラッチ機構１０が介装されており、自動操舵制御時にのみクラッチ機構１０が締結され、そうでないときにはクラッチ機構１０が非締結状態となって自動操舵用モータ９の回転力がステアリングシャフト５に入力されないようにしている。
【００１４】
また、車両には種々のセンサ類が取り付けられている。図中、１１は操舵角センサであって、ステアリングシャフト５の回転角から実操舵角θを検出してコントロールユニット１２に出力する。また、図示しない自動変速機の出力側に車速センサ１３が取付けられ、この車速センサ１３で検出された車速検出値Ｖもコントロールユニット１２に出力される。さらに、車両には当該車両に発生する横加速度を検出する横加速度センサ１４が取付けられ、この横加速度センサ１４で検出された横加速度ＧYもコントロールユニット１２に出力される。ここで、操舵角センサ１１から出力される実操舵角θは、右操舵時に正値、左操舵時に負値となるように設定されている。
【００１５】
さらに、車室内のインナーミラーステー等の固定部には、図２に示すように、レンズの光軸と車両中心線とがなすヨー角が「０」となり、ピッチ角がα度となるように、ＣＣＤカメラ等の単眼カメラ１５が設置されて、車両前方の道路状況を撮像し、撮像した画像データをカメラコントローラ１６に出力する。このカメラコントローラ１６は、後述する道路白線検出処理を実行し、例えば特開平１１−１０２４９９号公報に記載されているように、単眼カメラ１５の画像データに二値化等の処理を行い自車両近傍の白線を検出するとともに、所定の車両前方注視点での道路に対する車両の横偏位量ｙ、白線の接線に対する車両のヨー角Φ、走行車線前方の道路曲率ρを算出し、これらをコントロールユニット１２に出力する。
【００１６】
コントロールユニット１２は、図示しないマイクロコンピュータ等の離散化されたディジタルシステムで構成され、操舵制御や警告制御を行うか判定する後述の作動判定処理を実行し、操舵制御を行うと判定したときには、入力されたヨー角Φ、横偏位量ｙ、道路曲率ρに基づいてコーナーを通過する際に最適な目標操舵角θ*を算出し、操舵角センサ１１で検出した実操舵角θを目標操舵角θ*に一致させるように自動操舵用モータ９に対するモータ供給電流ｉＭを算出し、このモータ供給電流ｉＭを電流制限処理してからパルス幅変調してパルス電流に変換して自動操舵用モータ９に出力することにより、自動操舵用モータ９をデューティ制御する。
【００１７】
また、コントロールユニット１２は、前記作動判定処理で警告制御を行うと判定したときには、カメラコントローラ１６からの入力に基づいてスピーカ１７に、車線から逸脱する旨を知らせる警告を発生させる指令を送信する。
次に、カメラコントローラ１６で実行される道路白線検出処理を、図３のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
この道路白線検出処理は、例えば、特開平１１−２９６６６０号公報に記載されている方法で行われ、その処理が実行されると、まず、ステップＳ１００で、走行車線や車両挙動等を表すパラメータａ〜ｅ（以下、道路パラメータという。）を初期化して、ステップＳ１０１に移行する。
道路パラメータａ〜ｅは、図４に示すように、単眼カメラ１５で撮影した画像の、横方向をＸ座標とし、上方向をＹ座標とする画面座標系Ｘ、Ｙ上の白線モデルを表す下記（１）式のパラメータである。
【００１９】
Ｘ＝（ａ＋ｅ）（Ｙ−ｄ）＋ｂ／（Ｙ−ｄ）＋ｃ  …（１）
ここで、単眼カメラ１５の路面からの高さが一定であるときには、各道路パラメータａ〜ｅは、それぞれ道路の形状、白線の形状又は車両の挙動を表す。すなわち、ａは走行車線の中央部からの自車両の横変位量を表し、ｂは道路の曲率を表し、ｃは自車両（単眼カメラ１５の光軸）と走行車線とのヨー角を表し、ｄは自車両（単眼カメラ１５の光軸）と走行車線とのピッチ角を表し、ｅは道路の車線幅を表す。
【００２０】
なお、初期状態においては道路の形状等は不明であるから、各道路パラメータａ〜ｅを初期化するときには、例えば各道路パラメータａ〜ｅの中央値に相当する値を初期値として設定する。つまり、例えば、自車両の横変位量ａとして車線中央での横変位量「０」を設定し、道路曲率ｂとして直線の曲率「０」を設定し、走行車線に対するヨー角ｃとして「０」度を設定し、走行車線に対するピッチ角ｄとして停止状態のときのピッチ角「α」度を設定し、車線幅ｅとして道路構造令に示される高速道路の車線幅を設定する。
【００２１】
前記ステップＳ１０１では、図５に示すように、後述の白線モデルの設定に利用する白線候補点を検出する白線候補点検出領域の大きさを設定してから、ステップＳ１０２に移行する。初期状態においては、道路パラメータａ〜ｅとして中央値が設定された白線モデルと、単眼カメラ１５で撮影した実際の道路の白線と、の間には大きな開きがあると予想されるので、できる限り大きな領域を設定するのが望ましい。図５（ａ）に示す例では、走行車線の左右の白線に対して５個ずつ設定し、合計１０個の白線候補点検出領域を設定する。
【００２２】
また、この道路白線検出処理が実行されるのが２回目以降であって、すでに前回の処理までに道路の白線が検出されているときには、実際の道路の白線と白線モデルとの差は小さいと考えられるので、図５（ｂ）に示すように、なるべく小さい領域を設定する方が、白線以外のものを誤検出する可能性が低く、しかも処理速度を向上することができるため好ましい。
【００２３】
前記ステップＳ１０２では、単眼カメラ１５で撮像された車両前方の道路状況を示す画像データを読み込み、ステップＳ１０３に移行する。
前記ステップＳ１０３では、図６に示すように、前記ステップＳ１００又は後述のステップＳ１０８で設定した道路パラメータａ〜ｅに基づく白線モデルが中心になるように、前記ステップＳ１０１で設定した大きさの白線候補点検出領域を設定し、ステップＳ１０４に移行する。このとき、図６に示す例では、白線候補点検出領域を、走行車線の左右の白線に対して５個ずつ設定し、合計１０個設定している。
【００２４】
前記ステップＳ１０４では、前記ステップＳ１０３で設定した白線候補点検出領域において白線候補点の検出を行ってから、ステップＳ１０５に移行する。
この白線候補点の検出方法としては、まず、前記ステップＳ１０２で読み込んだ画像データをｓｏｂｅｌフィルター等に通して微分画像を生成し、白線が撮像されている画素の濃度を高くする。次に、白線候補点検出領域の上辺の１点と下辺の１点とを結んでできる線分を複数作成し、図７に示すように、各線分上で微分画像の濃度が所定値以上となる画素の数を数える。そして、それらの線分のうちで、濃度が所定値以上の画素を最も多く含む線分を選択し、その線分の始点と終点とを白線候補点とする。
【００２５】
このとき、白線候補点検出領域のＹ軸方向への長さに対して、濃度が所定値以上となる画素の割合が、所定の割合よりも大きい線分がないときには、その白線候補点検出領域では白線候補点を検出できなかったものとみなす。例えば、白線候補点検出領域のＹ軸方向への長さが１５画素であって、濃度が所定値以上となる画素の割合が１／２よりも小さかったときに、白線候補点が検出されなかったものとみなすときには、選択された線分上に濃度が所定値以上となる画素が８以上あれば、その線分の始点と終点とを白線候補点とするが、７以下のときには、その白線候補点検出領域では白線候補点が検出されなかったものとする。
【００２６】
前記ステップＳ１０５では、前記ステップＳ１０４で検出された全ての白線候補点を合計した点数が所定値以上か否か判定し、所定値以上であるときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ１０６に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）前記ステップＳ１０３で設定した白線候補点検出領域内に道路の白線が含まれていなかったとみなし、再び前記ステップＳ１０１に移行する。
【００２７】
前記ステップＳ１０６では、図８に示すように、前記ステップＳ１０４で検出した白線候補点と、この道路白線検出処理が前回実行されたときに設定した白線モデル上の点と、のＸ方向へのずれ量を各点毎に算出し、ステップＳ１０７に移行する。
前記ステップＳ１０７では、前記ステップＳ１０６で算出した各点のずれ量に基づいて道路パラメータの変動量△ａ〜△ｅを算出し、ステップＳ１０８に移行する。これらの道路パラメータの変動量△ａ〜△ｅは、例えば特開平８−５３８８号公報に示されているように最小二乗法により算出することができる。
【００２８】
前記ステップＳ１０８では、前記ステップＳ１０７で算出した道路パラメータの変動量△ａ〜△ｅに基づいて道路パラメータａ〜ｅを補正してから、再び前記ステップＳ１０２に移行する。このとき、例えば、白線モデルとして上記（１）式に示すものを用いたときには、下記（２）式に従って、道路パラメータａ〜ｅの補正を行う。
【００２９】
ａ＝ａ＋△ａ、ｂ＝ｂ＋△ｂ、
ｃ＝ｃ＋△ｃ、ｄ＝ｄ＋△ｄ、ｅ＝ｅ＋△ｅ  …（２）
そして、このようにして補正した道路パラメータａ〜ｅを、新たな白線モデルの道路パラメータａ〜ｅとして所定の記憶領域に記憶する。
次に、コントロールユニット１２で実行される作動判定処理を、図９のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
この作動判定処理は、所定時間ΔＴ（例えば、１０msec. ）毎に実行されて、図１０に示すように、作動判定値ｔｈ1、ｔｈ2、ｔｈ3、ｔｈ4（ｔｈ1＞ｔｈ2＞ｔｈ3＞ｔｈ4）と白線候補点（画像認識精度）の数との関係に応じて、警告制御や操舵制御を作動状態にする処理であって、まず、ステップＳ２００では、上述の道路白線検出処理のステップＳ１０４で検出された白線候補点の数を算出し、ステップＳ２０１に移行する。
【００３１】
前記ステップＳ２０１では、操舵制御が作動状態にあるか否か判定し、作動状態にあるときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ２０２に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ２０５に移行する。
前記ステップＳ２０２では、白線候補点が第２の作動判定閾値ｔｈ2より大きいか否か判定して、大きいときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ２０３に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ２０４に移行する。
【００３２】
前記ステップＳ２０３では、操舵制御及び警告制御を作動状態にしたまま、この作動判定処理を終了する。
また、前記ステップＳ２０４では、警告制御を作動状態にしたまま、操舵制御だけを停止状態にしてから、この作動判定処理を終了する。
一方、前記ステップＳ２０５では、警告制御が作動しているか否か判定して、作動しているときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ２０６に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ２１１に移行するようになっている。
【００３３】
前記ステップＳ２０６では、白線候補点の数が第１の作動判定閾値ｔｈlより大きいか否か判定して、大きいときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ２０７に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ２０８に移行する。
前記ステップＳ２０７では、警告制御を作動状態にしたまま、操舵制御も作動状態にして、この作動判定処理を終了する。
【００３４】
一方、前記ステップＳ２０８では、白線候補点の数が第４の作動判定閾値ｔｈ4よりも大きいか否か判定して、大きいときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ２０９に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ２１０に移行する。
前記ステップＳ２０９では、操舵制御を停止状態にしたまま、警告制御を作動状態にしてから、この作動判定処理を終了する。
【００３５】
また、前記ステップＳ２１０では、操舵制御及び警告制御を停止状態にしてから、この作動判定処理を終了する。
一方、前記ステップＳ２１１では、第３の作動判定閾値ｔｈ3よりも白線候補点の数が大きいか否か判定して、大きいときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ２１２に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ２１３に移行する。
【００３６】
前記ステップＳ２１２では、操舵制御を停止状態にしたまま、警告制御を作動状態にしてから、この作動判定処理を終了する。
また、前記ステップＳ２１３では、操舵制御及び警告制御を停止状態にしたまま、この作動判定処理を終了する。
次に、コントロールユニット１２で実行される操舵制御処理を、図１１のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
この操舵制御処理は、上述の作動判定処理で操舵制御が作動状態にされたときに、所定時間ΔＴ毎に実行される処理であって、まず、ステップＳ３００で、操舵角センサ１１から実操舵角θ、横加速度センサ１４から横加速度ＧY、車速センサ１３から車速検出値Ｖ並びにカメラコントローラ１６からヨー角Φ、横偏位量ｙ及び道路曲率ρを読み込んでから、ステップＳ３０１に移行する。
【００３８】
前記ステップＳ３０１では、前記ステップＳ３００で読み込んだヨー角Φ、横偏位量ｙ及び道路曲率ρに基づいて、下記（３）式に従って、目標操舵角θ*を算出し、ステップＳ３０２に移行する。
θ*＝Ｋａ・Φ＋Ｋｂ・ｙ＋Ｋｃ・ρ  …（３）
ここで、Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃは、車速に応じて変動する制御ゲインであり、目標操舵角θ*は、右方向への操舵時に正値となり、左方向への操舵時には負値となる。
【００３９】
前記ステップＳ３０２では、下記（４）式に従って、自動操舵用モータ９に対するモータ供給電流ｉＭを算出して、このモータ供給電流ｉＭを電流制限処理してからパルス幅変調し、パルス電流に変換して自動操舵用モータ９に出力してから、この操舵制御処理を終了する。
ｉＭ＝Ｋｖｉ（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ＋Ｋｄ・ｓ）（θ*−θ）  …（４）
ここで、Ｋｖｉは電圧値を電流値に変換するための制御ゲインであり、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、Ｋｄは微分ゲインである。
【００４０】
次に、コントロールユニット１２で実行される警告制御処理を、図１２のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
この警告制御処理は、上述の作動判定処理で警告制御が作動状態にされたときに、所定時間ΔＴ毎に実行される処理であって、まず、ステップＳ４００では、上述の道路白線検出処理のステップＳ１０８で算出された最新の道路パラメータａ〜ｅを所定の記憶領域から読み出し、ステップＳ４０１に移行する。
【００４１】
ステップＳ４０１では、前記ステップＳ４００で読み出した道路パラメータａ〜ｅに基づき、下記（５）式に従って、走行予測前方変位Ｘｅｘｐを算出し、ステップＳ４０２に移行する。
Ｘｅｘｐ＝ａ＋ｌｓ・ｃ  …（５）
ここで、走行予測前方変位Ｘｅｘｐは、図１３に示すように、自車両からｌｓ［ｍ］前方にある車両前方注視点の位置に自車両が到達したときの道路中心からの横変位を意味しており、道路が直線路であるときには、その値が大きいほど、逸脱傾向が大きいと判断できる。
【００４２】
前記ステップＳ４０２では、走行予測前方変位Ｘｅｘｐの絶対値が警告閾値Ｘｔｈよりも小さいか否か判定し、小さいときに（「Ｙｅｓ」）ステップＳ４０３に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ４０４に移行する。
前記ステップＳ４０３では、スピーカ１７から警告を発することなく、この警告制御処理を終了する。
【００４３】
一方、前記ステップＳ４０４では、スピーカ１７から自車両が車線から逸脱する旨を知らせる警告を発してから、この警告制御処理を終了する。
次に、本実施形態の車線追従走行制御装置を搭載した車両で高速道路を走行する場合を例として、本実施形態の具体的な動作を詳細に説明する。
まず、天候が良く、道路の白線を単眼カメラ１５で明確に撮像することができ、操舵制御及び警告制御が作動状態にあるとする。すると、カメラコントローラ１６で道路白線検出処理が実行されて、まずステップＳ１００で、道路パラメータａ〜ｅが初期化されて、ステップＳ１０１で、白線候補点を検出する白線候補点検出領域の大きさが設定され、ステップＳ１０２で、単眼カメラ１５で撮像された車両前方の道路状況を示す画像データが読み込まれ、ステップＳ１０３で、前記ステップＳ１００で設定された道路パラメータａ〜ｅに基づく白線モデルが中心になるように、前記ステップＳ１０１で設定された大きさの白線候補点検出領域が設定され、ステップＳ１０４で、前記ステップＳ１０３で設定された白線候補点検出領域で白線候補点の検出が行われる。
【００４４】
ここで、道路の白線を明確に撮像することができたので、全ての白線候補点を検出することができたとする。すると、ステップＳ１０５の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ１０６で、図８に示すように、前記ステップＳ１０４で検出した白線候補点と、この道路白線検出処理が前回実行されたときに設定された白線モデル上の点とのＸ方向へのずれ量が各点毎に算出され、ステップＳ１０７で、それら各点のずれ量に基づいて道路パラメータの変動量△ａ〜△ｅが算出され、ステップＳ１０８で、それら道路パラメータの変動量△ａ〜△ｅに基づいて道路パラメータａ〜ｅが補正された後、再び上記フローが前記ステップＳ１０２から繰り返される。
【００４５】
一方、コントロールユニット１２では作動判定処理が実行されて、まず、ステップＳ２００で、上述の道路白線検出処理のステップＳ１０４で検出された白線候補点の数が算出され、また、操舵制御が作動状態にあるため、ステップＳ２０１の判定が「Ｙｅｓ」となり、さらに、全ての白線候補点を検出することができたので、ステップＳ２０２の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ２０３で、操舵制御及び警告制御が作動状態にされて、この作動判定処理が終了される。
【００４６】
すると、操舵制御が作動状態にされたことにより、コントロールユニット１２では操舵制御処理が実行されて、まず、ステップＳ３００で、操舵角センサ１１から実操舵角θ、横加速度センサ１４から横加速度ＧY、車速センサ１３から車速検出値Ｖ並びにカメラコントローラ１６からヨー角Φ、横偏位量ｙ及び道路曲率ρが読み込まれて、ステップＳ３０１で、前記ステップＳ３００で読み込まれたヨー角Φ、横偏位量ｙ及び道路曲率ρに基づいて目標操舵角θ*が算出され、ステップＳ３０２で、自動操舵用モータ９に対するモータ供給電流ｉＭが算出され、このモータ供給電流ｉＭが電流制限処理されてパルス幅変調され、パルス電流に変換されて自動操舵用モータ９に出力された後、この操舵制御処理が終了される。
【００４７】
自動操舵用モータ９にパルス電流が入力されると、自動操舵機構６のクラッチ機構１０が締結されるとともに、自動操舵用モータ９が回転されて、自動操舵用モータ９の回転力が、ドライブギヤ８及びドリブンギヤ７を介してステアリングシャフト５に入力され、実操舵角θが目標操舵角θ*に一致するように、ステアリングシャフト５が回転される。そして、ステアリングシャフト５の回転が、ピニオン３及びラック２を介して前輪１ＦＬ、１ＦＲに伝達されて、自車両は走行車線に沿って走行する。
【００４８】
また、警告制御が作動状態にされたことにより、コントロールユニット１２では警告制御処理が実行されて、まず、ステップＳ４００で、上述の道路白線検出処理のステップＳ１０８で算出された最新の道路パラメータａ〜ｅが所定の記憶領域から読み出され、ステップＳ４０１で、その道路パラメータａ〜ｅに基づいて走行予測前方変位Ｘｅｘｐが算出され、さらに、操舵制御が作動しているので、走行予測前方変位Ｘｅｘｐの絶対値が警告閾値Ｘｔｈよりも小さいとすると、ステップＳ４０２の判定が「Ｙｅｓ」となり、ステップＳ４０３で、スピーカ１７から警告が発せられずに、この警告制御処理が終了される。
【００４９】
上記フローを繰り返して、操舵制御及び警告制御を実行しているうちに、雨が降り始めて、道路の白線を単眼カメラ１５で明確には撮像することができなくなったとする。すると、コントロールユニット１２で実行される作動判定処理では、ステップＳ２００及びＳ２０１を経て、ステップＳ２０２の判定が「Ｎｏ」となり、ステップＳ２０４で、警告制御が作動状態のまま、操舵制御が停止状態にされて、この作動判定処理が終了される。
【００５０】
このように、本実施の形態の車線追従走行制御装置にあっては、晴れていて、カメラコントローラ１６の走行車線の検出結果の信頼性が高いときには、カメラコントローラ１６で検出された自車両前方の走行車線に追従するように操舵制御を行うが、雨が降る等して環境条件が悪くなり、前記信頼性が低くなったときには、操舵制御を停止するようにしたため、操舵制御の信頼性を保つことができる。
【００５１】
また、警告制御は作動状態のままであるため、コントロールユニット１２では警告制御処理が実行され、まず、ステップＳ４００及びＳ４０１を経て、さらに、操舵制御が停止したために、走行予測前方変位Ｘｅｘｐの絶対値が警告閾値Ｘｔｈよりも大きくなったとすると、ステップＳ４０２の判定が「Ｎｏ」となり、ステップＳ４０４で、スピーカ１７から自車両が車線から逸脱する旨を知らせる警告が発せられて、この警告制御処理が終了される。
【００５２】
このように、本実施の形態においては、操舵制御を停止して、乗員に自車両を運転させるようにしてからも、自車両が車線逸脱傾向にあるときには警告を発するようになっているため、乗員の運転操作を支援することができる。
さらに、上記フローが繰り返されて、警告制御が実行されているうちに、霧が発生して、道路の白線を単眼カメラ１５で撮像すること自体ができなくなったとする。すると、コントロールユニット１２で実行される作動判定処理では、操舵制御が停止状態にあるので、ステップＳ２０１の判定が「Ｎｏ」となり、また、警告制御が作動状態にあるので、ステップＳ２０５の判定が「Ｙｅｓ」となり、さらに、道路の白線を撮像することができないので、ステップＳ２０６及びＳ２０８の判定が「Ｎｏ」となり、ステップＳ２１０で、操舵制御及び警告制御が停止状態にされて、この作動判定処理が終了される。
【００５３】
次に、本発明の車線追従走行制御装置の第２の実施形態について説明する。この実施形態は、操舵制御が作動状態であるか否かで警告閾値Ｘｔｈを変化させるようになっており、図１４に示すように、操舵制御が停止状態にあるときの第２の警告閾値Ｘｔｈ２を、作動状態であるときの第１の警告閾値Ｘｔｈ１よりも大きくして、操舵制御が停止状態であるときには警告を発し難くした点が第１の実施形態と異なっている。
【００５４】
つまり、第２の実施形態では、コントロールユニット１２で実行される警告制御処理のうち、図１５に示すように、前述した第１の実施形態の図１２の前記ステップＳ４０２〜Ｓ４０４の代わりに、ステップＳ５００〜Ｓ５０６が設けられていることを除いては第１の実施形態と同様の処理を行う。なお、図１２に対応する処理には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００５５】
ステップＳ５００〜Ｓ５０６では、操舵制御の作動状態や警告閾値Ｘｔｈ１、Ｘｔｈ２に基づいて警告を発するか否かを判定するようになっており、図１５に示すように、まず、ステップＳ５００では、操舵制御が作動状態にあるか否か判定し、作動状態にあるときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ５０１に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ５０４に移行する。
【００５６】
前記ステップＳ５０１では、前記ステップＳ４０１で算出された走行予測前方変位Ｘｅｘｐの絶対値が第１の警告閾値Ｘｔｈ１よりも小さいか否か判定し、小さいときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ５０２に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ５０３に移行する。
前記ステップＳ５０２では、スピーカ１７から警告を発することなく、この警告制御処理を終了する。
【００５７】
また、前記ステップＳ５０３では、スピーカ１７から自車両が車線から逸脱する旨を知らせる警告を発してから、この警告制御処理を終了する。
一方、前記ステップＳ５０４では、前記ステップＳ４０１で算出された走行予測前方変位Ｘｅｘｐの絶対値が第２の警告閾値Ｘｔｈ２よりも小さいか否か判定し、小さいときには（「Ｙｅｓ」）ステップＳ５０５に移行し、そうでないときには（「Ｎｏ」）ステップＳ５０６に移行する。
【００５８】
前記ステップＳ５０５では、スピーカ１７から警告を発することなく、この警告制御処理を終了する。
また、前記ステップＳ５０６では、スピーカ１７から自車両が車線から逸脱する旨を知らせる警告を発してから、この警告制御処理を終了する。
このように、本実施の形態の車線追従走行制御装置にあっては、前記操舵制御を停止しているときには、前記操舵制御を行っているときに比べて、走行車線の検出結果の信頼性が低いが、自車両が車線逸脱傾向にあるものと誤った判定をして誤警告を発する可能性は小さく、そのようなときにも誤警告の発生を抑制できる。
【００５９】
さらに、前記操舵制御を停止して、乗員に自車両を運転させるようにしているときに、例えば、乗員が意図的に車線の中央から離れて走行しても警告を発しないようにして、乗員が自由に運転操作できる領域を広げることができ、乗員に煩わしい思いをさせてしまうことがない。
なお、上記実施の形態においては、走行車線検出手段は単眼カメラ１５及びカメラコントローラ１６に対応し、車線追従操舵手段はコントロールユニット１２に対応し、走行状態検出手段は、操舵角センサ１１、車速センサ１３、横加速度センサ１４、単眼カメラ１５及びカメラコントローラ１６に対応し、車線逸脱傾向判定手段はコントロールユニット１２に対応し、車線逸脱警告手段はコントロールユニット１２及びスピーカ１７に対応する。
【００６０】
また、上記実施の形態は本発明の車両追従走行制御装置の一例を示したものであり、装置の適用対象や構成等を限定するものではない。
例えば、上記実施の形態においては、コントロールユニット１２やカメラコントローラ１６をマイクロコンピュータ等の離散化されたディジタルシステムで構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、関数発生器、比較器、演算器等の電子回路を組み合わせて構成するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施の形態においては、操舵トルク発生源として自動操舵用モータ９を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、油圧アクチュエータを適用することもできる。
さらに、前回の白線モデルを中心として白線候補点検出領域を設定する例を示したが、白線候補点検出領域の設定方法は、これに限定されるものではなく、例えば、過去の白線モデルの変化の傾向を考慮して、白線モデルの変化方向にオフセットした位置を中心として白線候補点検出領域を設定するようにしてもよい。
【００６２】
また、白線候補点検出領域のＹ軸方向への長さに対して、濃度が所定値以上となる画素の割合が、所定の割合よりも大きい線分がないときには、その白線候補点検出領域には、白線候補点が検出されなかったものとみなす例を示したが、前記所定の割合は、全ての白線候補点検出領域で同一のものに限られるものではなく、例えば、検出領域毎に設定するようにしてもよい。さらに、上記濃度の所定値も、全ての検出領域で同一のものに限られるものではなく、検出領域毎に変えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両追従走行制御装置の第１の実施形態を示す車両の概略構成図である。
【図２】本発明の車両追従走行制御装置に用いられる単眼カメラの取り付け位置を説明するための説明図である。
【図３】カメラコントローラで実行される道路白線検出処理のフローチャートである。
【図４】図３の道路白線検出処理で用いられる白線モデルを説明するための説明図である。
【図５】白線候補点検出領域の大きさの設定方法を説明するための説明図である。
【図６】撮像した画像データ上での白線候補点検出領域の設定方法を説明するための説明図である。
【図７】白線候補点の検出方法を説明するための説明図である。
【図８】今回検出した白線候補点と前回求めた白線モデル上の点とのずれ量を示す説明図である。
【図９】コントロールユニットで実行される作動判定処理のフローチャートである。
【図１０】作動判定値と画像認識精度との関係を説明するための説明図である。
【図１１】コントロールユニットで実行される操舵制御処理のフローチャートである。
【図１２】コントロールユニットで実行される警告処理のフローチャートである。
【図１３】走行予測前方変位の設定方法を説明するための説明図である。
【図１４】警告閾値の大きさと警告領域との関係を説明するための説明図である。
【図１５】第２の実施形態における、図１２の警告処理に対応するフローチャートである。
【符号の説明】
１ＦＬ、１ＦＲは前輪
２はラック
３はピニオン
４はステアリングホイール
５はステアリングシャフト
６は自動操舵機構
７はドリブンギヤ
８はドライブギヤ
９は自動操舵用モータ
１０はクラッチ機構
１１は操舵角センサ
１２はコントロールユニット
１３は車速センサ
１４は横加速度センサ
１５は単眼カメラ
１６はカメラコントローラ
１７はスピーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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