JP2008168684A - 車線逸脱防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵補助トルクの制御精度が向上された車線逸脱防止装置を提供すること。
【解決手段】運転者が自車両前方のカーブを認識しているカーブ認識状態であるか否かを判定するカーブ認識判定手段を設け、このカーブ認識判定手段によってカーブ認識状態であると判定された場合に、カーブ認識状態であると判定されなかった場合に比して、操舵補助トルクを大きくする。運転者がカーブを認識しているか否かに応じて、操舵補助トルクの大きさを変えることで、操舵補助トルクを精度良く付与する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車線逸脱防止装置に関する。

従来、自車両が走行する車線を認識し、自車両が車線から逸脱しそうな場合に、操舵補助トルクを付与する車線逸脱防止装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された車線逸脱防止装置は、車速に応じて設定される所定時間経過後の自車両の横ずれ量を算出し、この横ずれ量に応じて操舵トルクを制御している。
特開平１１−１４７４８１号公報

しかしながら、従来技術では、白線の位置を誤検出した場合に備えて、付与される操舵補助トルクは、車線逸脱を防止するのに必要な操舵補助トルクより小さい値に設定されていた。そのため、精度良く操舵補助トルクを付与することが求められている。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、操舵補助トルクの制御精度の向上を図った車線逸脱防止装置を提供することを目的とする。

本発明による車線逸脱防止装置は、自車両が走行する車線を認識し、車線と自車両との位置関係に基づいて自車両が車線を逸脱するか否かを判定し、逸脱すると判定した場合に、逸脱を防止するための操舵補助トルクを付与する車線逸脱防止装置において、操舵補助トルクを制御する制御手段と、運転者が自車両前方のカーブを認識しているカーブ認識状態であるか否かを判定するカーブ認識判定手段とを備え、制御手段は、カーブ認識判定手段によって、カーブ認識状態であると判定された場合に、カーブ認識状態であると判定されなかった場合に比して、操舵補助トルクを大きくすることを特徴としている。

このような車線逸脱防止装置によれば、運転者が自車両前方のカーブを認識しているカーブ認識状態であるか否かを判定するカーブ認識判定手段を備え、カーブ認識状態であると判定された場合に、カーブ認識状態であると判定されなかった場合に比して、操舵補助トルクを大きくすることができる。これにより、運転者がカーブを認識しているか否かに応じて、操舵補助トルクの大きさを変えることが可能となる。その結果、精度良く操舵補助トルクを制御することができる。

ここで、運転者の注視方向を判定する注視方向判定手段を備え、カーブ認識判定手段は、注視方向判定手段によって判定された注視方向が、自車両前方のカーブにおける車線中央部近傍を向いている場合に、カーブ認識状態であると判定することが好ましい。これにより、運転者の注視方向に基づいてカーブ認識状態であるか否かを判定することができる。なお、ここでいう「車線中央部近傍」とは、自車両の前方における任意の位置での車線中央部近傍を指すものであり、例えば車線の横方向の範囲内（白線間）を含むものとする。

また、運転者の顔向き角度を判定する顔向き角度判定手段を備え、注視方向判定手段は、顔向き角度判定手段による顔向き角度に基づいて、注視方向を判定することが好ましい。なお、顔向き角度とは、顔の向いている方向を指すものであり、体の正面を向いているときを基準とする。運転者の顔の向きがカーブの方向と同じ向きを向いている場合に、運転者がカーブを認識していると判定することができる。

また、運転者の視線角度を判定する視線角度判定手段を備え、注視方向判定手段は、視線角度判定手段による視線角度に基づいて、注視方向を判定することが好ましい。なお、視線角度とは、運転者の視線の方向を指すものであり、視線が顔の正面を向いているときを基準とする。運転者の視線の方向がカーブの方向と同じ向きを向いている場合に、運転者がカーブを認識していると判定することができる。

また、運転者の覚醒度の低下を判定する覚醒度判定手段を備え、制御手段は、覚醒度判定手段によって、運転者の覚醒度が低下していると判定した場合には、操舵補助トルクを大きくしないことが好ましい。これにより、運転者の覚醒度に応じて、操舵補助トルクを変えることが可能となり、制御精度を一層向上させることができる。また、「覚醒度」とは、運転者の居眠り状態の程度を示すものであり、例えば、運転者が居眠り状態ではなく、正常に運転操作を行える場合には、「覚醒度が高い」とし、運転者が居眠り状態であり、集中力が低下し正常な運転操作を行えない場合には、「覚醒度が低い」とする。

本発明によれば、操舵補助トルクの制御精度の向上が図られた車線逸脱防止装置を提供することができる。

以下、本発明による運転支援装置の好適な実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係る車線逸脱防止装置１００を示すシステム構成図である。

図１に示す車線逸脱防止装置１００は、自車両１０１が走行する走行レーン（車線、図３参照）１０３を認識し、走行レーン１０３と自車両１０１との位置に基づいて、自車両１０１が走行レーン１０３を逸脱するか否かを判定し、自車両１０１が逸脱すると判定された場合に、操舵補助トルクを付与し車線維持支援を行うものである。車線逸脱防止装置１００は、車線維持支援電子制御ユニット（以下、「車線維持支援ＥＣＵ」という。）１を備え、この車線維持支援ＥＣＵ１は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。

車線逸脱防止装置１００は、運転者Ｄの顔画像を撮像する顔画像撮像カメラ２、顔画像撮像カメラ２からの映像信号に基づいて画像処理を行う顔画像処理電子制御ユニット（以下、「顔画像処理ＥＣＵ」）３、車両前方の画像を取得する車両前方画像撮像カメラ４、車両前方画像撮像カメラ４からの映像信号に基づいて画像処理を行う前方画像処理電子制御ユニット（以下、「前方画像処理ＥＣＵ」という）５、車速を検出する車速センサ６、操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ７を有している。これらの顔画像処理ＥＣＵ３、前方画像処理ＥＣＵ５、車速センサ６、及び操舵トルクセンサ７からの出力信号は車線維持支援ＥＣＵ１に入力されている。さらに、車線維持支援ＥＣＵ１には、警報音を出力する警報器８が電気的に接続されている。

また、車線逸脱防止装置１００は、操舵トルクを制御する操舵電子制御ユニット（以下、「操舵ＥＣＵ」という。）１０を備えている。この操舵ＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ、記憶部となるＲＯＭ及びＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成されている。操舵ＥＣＵ１０は、車線維持支援ＥＣＵ１、操舵トルクセンサ７、及び操舵アクチュエータ１１と電気的に接続されている。操舵ＥＣＵ１０は、車線維持支援ＥＣＵ１及び操舵トルクセンサ７から信号が入力され、操舵アクチュエータ１１に付与する操舵アシストトルクを演算して、操舵アクチュエータ１１を制御する。操舵アクチュエータ１１は、ステアリングシャフト（不図示）に操舵アシストトルクを付与するものであり、例えば電動モータを有している。

顔画像撮像カメラ２は、例えばコラムカバー９の上面に設置され、運転者Ｄの顔画像を取得するものである。顔画像処理ＥＣＵ３は、入力された映像信号に基づいて、画像処理を行い運転者Ｄの顔画像を認識し、運転者Ｄの顔向き角度を検出する顔向き角度判定手段として機能すると共に、顔向き角度に基づいて覚醒度を判定する覚醒度判定手段として機能する。この顔画像処理ＥＣＵ３は、運転者Ｄが車両前方を向いている場合に覚醒度が高いと判定し、運転者Ｄが下方を向いている場合に覚醒度が低いと判定することができる。

また、顔画像処理ＥＣＵ３は、入力された映像信号に基づいて、画像処理を行い運転者Ｄの顔画像を認識し、運転者Ｄの視線角度を検出することができる。そして、顔画像処理ＥＣＵ３は、検出された顔向き角度及び視線角度に基づいて、運転者の注視方向Ａ（図３参照）を判定することができ、この判定結果は、車線維持支援ＥＣＵ１に出力される。なお、車線維持支援ＥＣＵ１において、運転者の注視方向Ａを判定してもよい。

車両前方画像撮像カメラ４は、車両１００の車室前方中央に配置され、フロントガラス越しに車両前方の路面の画像を取得するものである。前方画像処理ＥＣＵ５は、入力された映像信号に基づいて、画像処理を行い、自車両１００が走行している走行レーン１０３の両端を区画する道路区画線（道路に描かれた白線、黄色線や道路上に配置、または埋め込まれたブロック等の場合があるが、以下、「白線」という。）１０２を検出し、自車両１０１が走行する走行レーン１０３を認識する。

車線維持支援ＥＣＵ１は、前方画像処理ＥＣＵ５、車速センサ６、及び操舵トルク７からの各出力信号に基づいて、自車両１０１の将来の走行軌跡を予想し、前方画像処理ＥＣＵ５によって認識された白線位置と比較することで、自車両１０１が走行レーン１０３を逸脱するか否かを判定する。

また、車線維持支援ＥＣＵ１は、自車両が走行レーンを逸脱すると判定された場合に、操舵ＥＣＵ１０に出力信号を送信し、操舵ＥＣＵ１０は、操舵アクチュエータ１１を駆動させて、操舵アシストトルクを付与させることができる。

ここで、車線維持支援ＥＣＵ１は、運転者が自車両１０１前方のカーブを認識しているカーブ認識状態であるか否かを判定するカーブ認識判定手段として機能し、操舵ＥＣＵ１０は、車線維持支援ＥＣＵ１によってカーブ認識状態であると判定された場合に、カーブ認識状態であると判定されなかった場合に比して、操舵アシストトルクを大きくすることができる。

なお、操舵ＥＣＵ１０は、顔画像処理ＥＣＵ３によって運転者の覚醒度が低下していると判定された場合には、操舵アシストトルクを大きくしないで、通常と同じ操舵アシストトルクを設定する。

操舵ＥＣＵ１０のＲＯＭには、ＣＰＵを作動させるプログラムのほかに、操舵アシストトルクを設定するためのデータ（マップ）などが記憶されている。

次に、車線維持支援ＥＣＵ１で実行される「操舵アシストトルク決定処理」について図２のフローチャートに沿って説明する。図２は、車線維持支援ＥＣＵ１で実行される操舵アシストトルク決定処理を示すフローチャートである。まず、車線維持支援ＥＣＵ１では、顔画像処理ＥＣＵ３からの信号に基づいて、覚醒度低下を検出したか否かの判定を行う（Ｓ１）。覚醒度低下を検出したと判定した場合には、ステップ２に進み、覚醒度低下を検出したと判定されなかった場合には、処理を終了する。

ステップ２では、車線維持支援ＥＣＵ１は、顔画像処理ＥＣＵ３からの信号に基づいて、運転者の注視角度を算出する。なお、図３は、運転者の注視角度、カーブ認識距離、及びカーブ認識横位置閾値を説明するための平面図である。なお、図３では、車両１０１の運転者Ｄの頭部を拡大して示している。運転者Ｄの注視方向Ａは、運転者Ｄの顔向き角度及び視線角度に基づいて算出される。運転者が車両１０１の直進方向Ｂを注視しているときを基準（０度）とし、直進方向Ｂと注視方向Ａとの角度を注視角度ａとする。なお、運転者の注視方向Ａ（注視角度ａ）は、ミラー確認等の運転者の短時間の顔向け角度、視線角度の変化はノイズとして除去する。

次に、ステップ３では、車線維持支援ＥＣＵ１は、カーブ認識距離Ｃの設定を行う。このカーブ認識距離Ｃは、自車両１００からの距離であり、車速に応じて設定される。このカーブ認識距離Ｃは、例えば１秒間に自車両１０１が進む距離とし、自車両が時速１００ｋｍ／ｈ（２７．８ｍ／ｓ）で走行している場合、２７．８ｍとなる。これは、運転者がカーブを曲がるときは車速が高いほど遠くを見ることに起因しており、このようなカーブ認識距離設定方法により、運転者の感覚に合致させる。

ステップ４では、車線維持支援ＥＣＵ１は、カーブ認識横位置閾値Ｅを設定する。このカーブ認識横位置閾値Ｅは、カーブ認識距離Ｃにおいて、車両１０１の直進方向Ｂと直交する方向における白線１０２間の距離（図２に示すｂｃ）として設定される。

ステップ５では、車線維持支援ＥＣＵ１は、運転者が自車両前方のカーブを認識している状態であるカーブ認識状態であるか否かの判定を行う。ここでは、運転者の注視方向Ａが自車両から所定距離（カーブ認識距離Ｃ）先の車線中央Ｆ近傍を向いているか否かを判定する。具体的には、運転者の注視方向Ａがカーブ認識横位置閾値Ｅの範囲内を向いている場合には、運転者がカーブ認識状態であると判定する。

ステップ６では、車線維持支援ＥＣＵ１は、操舵ＥＣＵ１０に運転者がカーブ認識状態であるか否かの判定結果を操舵ＥＣＵ１０に出力する。操舵ＥＣＵ１０は、操舵アクチュエータ１１に駆動信号を送信して、操舵アクチュエータを制御する。操舵ＥＣＵ１０は、カーブ認識状態と判定されなかった場合には、通常操舵アシストトルクを付与するように操舵アクチュエータ１１を制御し、カーブ認識状態と判定された場合には、通常操舵アシストトルクより大きな操舵アシストトルクを付与するように制御する。また、カーブ認識状態である場合には、カーブ認識状態の継続時間に応じて操舵アシストトルクを増加させる。

次に、カーブ認識状態、及び操舵アシストトルクの関係について、図４を参照して説明する。図４は、カーブ認識状態に応じた操舵アシストトルクの設定例を示すグラフである。図４において、横軸に時間の経過を示し、グラフＬ１は、操舵アクチュエータ１１によって付与される操舵アシストトルクの変化を示している。グラフＬ２は、カーブ認識状態であるか否か「１」「０」で示すものであり、カーブ認識状態であると判定された場合を「１」、カーブ認識状態であると判定されなかった場合を「０」としている。

グラフＬ２に示すように、時間ｔ０〜ｔ１，ｔ３〜ｔ４〜ｔ５において、運転者は、カーブを認識していない状態であり、時間ｔ１〜ｔ２〜ｔ３において、運転者はカーブを認識している状態である。時間ｔ０〜ｔ１において、通常操舵アシストトルクが設定される。時間ｔ１においてカーブ認識状態と判定されると、操舵アシストトルクは徐々に大きくされる。カーブ認識状態である時間ｔ２において最大操舵アシストトルクが設定され、最大操舵アシストトルクは、時間ｔ３まで継続される。続いて、時間ｔ３において、カーブ認識状態であると判定されなくなり、操舵アシストトルクは、徐々に減らされる。そして、時間ｔ４において、通常操舵アシストトルクが設定される。

このような車線逸脱防止装置１００によれば、カーブ認識状態であるか否かを判定し、カーブ認識状態であると判定された場合に、カーブ認識状態であると判定されなかった場合に比して、操舵アシストトルクを大きくすることができるので、運転者がカーブを認識しているか否かに応じて、操舵アシストトルクの大きさを変えることが可能とされている。これにより、精度良く操舵補助トルクを制御することができる。

また、運転者の覚醒度を判定し、覚醒度が低下している場合に、操舵アシストトルクを大きく変更していないので、運転者の覚醒度に応じて、操舵アシストトルクが設定され、制御精度を一層向上させることができる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、カーブ認識距離Ｃを車速に応じて設定しているが、一定の値としてもよく、加速度に応じてカーブ設定距離Ｃを変化させてもよく、その他道路形状、自車両の走行状態、運転者の状態に応じて変化させてもよい。

また、上記実施形態では、カーブ認識横位置閾値Ｅを、カーブ認識距離Ｃにおいて、自車両１０１の直進方向Ｂと直交する方向の白線１０２間（ｂｃ）としているが、その他の範囲でもよい。例えば、走行路の横幅でもよく、カーブの半径方向の内側を含む範囲であってもよい。要は、運転者がカーブを認識しているか否かを判定可能であればよく、運転者の注視方向とカーブの方向とが同じ向きである場合に、運転者がカーブを認識していると判定することができる。

また、上記実施形態では、運転者の注視方向を、運転者の顔向き角度及び視線角度に基づいて、判定しているが、顔向き角度、視線角度の何れか一方に基づいて、運転者の注視方向を判定してもよい。

また、上記実施形態では、運転者の覚醒度を判定する覚醒度判定手段を備える構成としているが、覚醒度判定手段を備えない車線逸脱防止装置１００としても良い。

また、上記実施形態では、運転者の顔画像を取得して、顔向き角度に基づいて、覚醒度を判定しているが、その他の方法によって、運転者の覚醒度を判定してもよい。例えば、運転者の血圧、脳波等の生体情報を用いて覚醒度を判定してもよい。

本発明の実施形態に係る車線逸脱防止装置を示すシステム構成図である。 車線維持支援ＥＣＵで実行される操舵アシストトルク決定処理を示すフローチャートである。 運転者の注視角度、カーブ認識距離、及びカーブ認識横位置閾値を説明するための平面図である。 カーブ認識状態に応じた操舵アシストトルクの設定例を示すグラフである。

符号の説明

１…車線維持支援ＥＣＵ（カーブ認識判定手段）、３…顔画像処理ＥＣＵ（注視方向判定手段、顔向き角度判定手段、視線方向判定手段、覚醒度判定手段）、１０…操舵ＥＣＵ（制御手段）、１００…車線逸脱防止装置、１０１…自車両、１０３…走行レーン（車線）、Ａ…運転者の注視方向、ａ…注視角度、Ｅ…カーブ認識横位置閾値（車線中央部近傍）、Ｆ…車線中央部。

Claims (5)

1. 自車両が走行する車線を認識し、前記車線と自車両との位置関係に基づいて自車両が前記車線を逸脱するか否かを判定し、逸脱すると判定した場合に、逸脱を防止するための操舵補助トルクを付与する車線逸脱防止装置において、
   前記操舵補助トルクを制御する制御手段と、
   運転者が自車両前方のカーブを認識しているカーブ認識状態であるか否かを判定するカーブ認識判定手段とを備え、
   前記制御手段は、前記カーブ認識判定手段によって、前記カーブ認識状態であると判定された場合に、前記カーブ認識状態であると判定されなかった場合に比して、前記操舵補助トルクを大きくすることを特徴とする車線逸脱防止装置。
2. 運転者の注視方向を判定する注視方向判定手段を備え、
   前記カーブ認識判定手段は、
   前記注視方向判定手段によって判定された前記注視方向が、自車両前方のカーブにおける車線中央部近傍を向いている場合に、前記カーブ認識状態であると判定することを特徴とする請求項１記載の車線逸脱防止装置。
3. 運転者の顔向き角度を判定する顔向き角度判定手段を備え、
   前記注視方向判定手段は、
   前記顔向き角度判定手段による顔向き角度に基づいて、前記注視方向を判定することを特徴とする請求項２記載の車線逸脱防止装置。
4. 運転者の視線角度を判定する視線角度判定手段を備え、
   前記注視方向判定手段は、
   前記視線角度判定手段による視線角度に基づいて、前記注視方向を判定することを特徴とする請求項２又は３記載の車線逸脱防止装置。
5. 運転者の覚醒度の低下を判定する覚醒度判定手段を備え、
   前記制御手段は、前記覚醒度判定手段によって、運転者の覚醒度が低下していると判定した場合には、前記操舵補助トルクを大きくしないことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車線逸脱防止装置。

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