JP2018171959A - 車両の走行支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先行車の障害物回避行動を早期に検出し、余裕を持って自車両の障害物回避行動を行うことができるようにする。【解決手段】自車両Ｍの目標進行路上を走行する先行車Ｐの挙動に基づいて、先行車Ｐの横移動量を算出し（Ｓ５）、この横移動量が所定閾値を超えている場合（Ｓ６）、先行車Ｐは障害物回避行動を行ったと判定し、先行車Ｐの進行路を自車両Ｍの目標進行路として設定して先行車追従制御を行う（Ｓ７）。【選択図】図２

Description

本発明は、先行車の横方向への移動量が障害物回避行動であると判定した場合、自車両を先行車に追従して走行させるようにした車両の走行支援装置に関する。

従来、自動運転においては、自車両の前方に設定した目標進行路上に先行車を検出し、その車間距離が設定車間距離以内となった場合、先行車との車間距離を所定に維持させながら目標進行路上を走行させる先行車追従制御が知られている。

この種の自動運転技術においては、走行車線の左右を区画する白線等の車線区画線の例えば中央を自車両が走行するように目標進行路を設定し、自車両に搭載したカメラやレーダ、或いはこれらの組み合わせからなる走行環境情報取得手段で取得した自車両前方の走行環境情報、及びカーナビゲーションシステムによる地図情報と自車位置情報とに基づき、自車両が目標進行路上を走行するように車線維持制御（レーンキープアシスト）等の各種走行制御を行う。

ところで、自車両が設定した目標進行路上を先行車が走行しており、その前方に、停車車両や落下物等の障害物がある場合、当然、先行車は障害物回避行動を行う。その際、後続する自車両も前方の障害物を認識することで、先行車と同様に障害物回避行動を行うが、自車両前方は先行車によって遮られており、従って、走行環境情報取得手段による障害物の検出に遅れが生じ易く、余裕をもって障害物回避行動を行うことが困難となる場合がある。

その対策として、例えば、特許文献１（特開２０１７−１３６７８号公報）には、先行車の横加速度が所定閾値を上回った場合、障害物回避を開始したと判定し、そのときの横変位量を開始時横変位量として記憶し、回避行動に要する所定時間経過後の先行車の横位置と開始時横変位量との差分が所定変位量差以内の場合に、先行車は障害物回避行動を行ったと判定し、車線維持制御を停止して、自車両を先行車の進行軌跡、すなわち障害物を回避した進行路に沿って走行させるようにした技術が開示されている。

特開２０１７−１３６７８号公報

しかし、上述した文献に開示されている技術では、先行車による障害物回避行動の完了が確認されるまで、先行車が障害物回避行動を行ったか否かを判断することができない。

そのため、自車両は、少なくとも障害物回避行動の判定に要する所定時間に対応する車間距離を開けて先行車に追従させる必要があり、一般道路での走行等、ある程度の短い車間距離を維持して走行する場合には、先行車の障害物回避行動の判定に要する時間を充分に確保することが困難となり、余裕をもって障害物回避行動を行うことができなくなる場合がある。

又、先行車が障害物回避行動を開始した後、元の車線に復帰せず、隣接する車線を継続的に走行しているような場合には回避行動の終了を検出することができず、結果として、先行車は障害物回避行動を行ったのか否かを判定することができない不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、先行車の障害物回避行動を早期に検出し、余裕を持って自車両の障害物回避行動を行うことのできる車両の走行支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、自車両の誘導経路を設定する誘導経路設定手段と、前記自車両前方の走行環境情報を取得する走行環境情報取得手段と、前記誘導経路設定手段で設定した誘導経路と前記走行環境情報取得手段で取得した前記走行環境情報とに基づき、前記自車両を前記誘導経路の走行車線に沿って進行させる目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、前記走行環境情報取得手段で取得した走行環境情報に基づき前記自車両直前の前記目標進行路上を走行する先行車を検出した場合、該先行車に対して設定車間距離を維持して走行させる車間距離維持制御手段とを有する車両の走行支援装置において、前記走行環境情報取得手段で取得した前記先行車の挙動に基づいて該先行車の横移動量を算出する横移動量算出手段と、前記横移動量算出手段で算出した前記先行車の横移動量に基づき該先行車の障害物回避行動を検出する障害物回避行動検出手段と、前記障害物回避行動検出手段で前記先行車の障害物回避行動を検出した場合、前記先行車の進行路を前記自車両の目標進行路として設定して該自車両を進行させる先行車追従制御手段とを備える。

本発明によれば、先行車の挙動から算出した横移動量に基づき先行車の障害物回避行動を検出した場合、先行車の進行路を自車両の目標進行路として設定して進行させるようにしたので、先行車の障害物回避行動を早期に検出することができ、余裕を持って自車両の障害物回避行動を行うことができる。

走行支援装置を搭載する車両の概略構成図 自動運転制御ルーチンを示すフローチャート （ａ）は先行車が横からの外乱を受けてふらついている状態の説明図、（ｂ）は自車両が車線維持制御により先行車と設定車間距離を維持して走行している状態の説明図 （ａ）は先行車が障害物回避行動を行う状態の説明図、（ｂ）は自車両が先行車追従制御により障害物回避行動を行う状態の説明図、（ｃ）は自車両が先行車追従制御により障害物回避行動を行っている状態の説明図 車載カメラで撮像した先行車に基づき先行車進行路を設定する説明図 所定時間経過後、或いは所定距離移動後における自車両の目標進行路を基準とする先行車進行路の横変位量を示し、（ａ）は先行車のふらつきを判定する説明図、（ｂ）は先行車の障害物回避行動を判定する説明図

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１において、自車両Ｍには走行支援装置１が搭載されている。この走行支援装置１は自動運転制御部１１を有し、この自動運転制御部１１の入力側に、自動運転を行う際に必要とするパラメータを取得する手段として、カメラユニット１２、レーダユニット１３、及び、誘導経路設定手段としてのナビゲーションシステム１４が接続されている。又、この自動運転制御部１１の出力側に、自動運転時における自車両Ｍの走行を制御する制御部として、操舵制御部１５、スロットル制御部１６、ブレーキ制御部１７が接続されている。尚、カメラユニット１２、及びレーダユニット１３が、本発明の走行環境情報取得手段に対応している。

自動運転制御部１１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含む周知のマイクロコンピュータを主体に構成されており、ＲＯＭにはＣＰＵで実行する自動運転のための制御プログラムや固定データ等が記憶されている。

この自動運転制御部１１の入力側に接続されているカメラユニット１２は、自車両前方の走行環境を撮像し、撮像した画像を所定に画像処理して画像情報を取得する、単眼カメラ、ステレオカメラ、それらからなるカラーカメラ等のカメラ部と画像処理部とを有している。又、レーダユニット１３はレーザレーダ、ミリ波レーダ、超音波レーダ等のレーダ発信部と、発信したレーダ波の反射波を受信する受信部とレーダ波の発信タイミングと反射波の受信タイミングとの差に基づいて前方物体との距離を測定する測距部とを有している。

又、ナビゲーションシステム１４は、ＧＰＳ(Global Positioning System)、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）、ＱＺＳＳ(Quasi-Zenith Satellite System)等のＧＮＳＳ測位衛星からの位置情報を受信して、自車両Ｍの位置情報（緯度、経度、標高）を取得し、この位置情報に基づいて予め記憶されている道路地図情報に、自車両Ｍの現在位置から目的地までの誘導経路を設定し、この自車両Ｍの現在位置と誘導経路とをモニタ上に表示する。

一方、自動運転制御部１１の出力側に接続されている操舵制御部１５は、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）を有し、自動運転制御部１１からの操舵信号に従い、電動パワーステアリングの電動モータを駆動させて自車両Ｍを誘導経路に沿って走行させるように操舵制御を行う。

更に、スロットル制御部１６は自動運転制御部１１からのスロットル開度信号に従い、エンジンに併設されている電子スロットル制御（ＥＴＣ）の電動スロットル弁を開閉させて、自車両Ｍの車速(自車速)が目標車速となるように制御する。

又、ブレーキ制御部１７は各車輪に配設されているブレーキホイールシリンダに対するブレーキ液圧を調整するもので、自動運転制御部１１は、スロットル弁全閉によるエンジンブレーキのみでは車速を目標車速まで充分に減速させることができないと判定した場合、ブレーキ制御部１７にブレーキ液圧信号を出力し、所定に調圧されたブレーキ液圧にてブレーキホイールシリンダを動作させて制動し、自車速を目標車速まで強制的に減速させる。

自動運転制御部１１は、ナビゲーションシステム１４で設定した誘導経路とカメラユニット１２及びレーダユニット１３から取得した自車両Ｍ前方の走行環境情報とに基づき、走行車線の幅方向所定位置（本実施形態では、左右区画線の中央）を走行するための目標進行路を設定し、操舵制御部１５へ自車両Ｍが目標進行路に沿って走行させるための操舵信号を出力する。又、自車両Ｍ前方の走行環境情報に基づき自車両Ｍ前方の進行路上に先行車Ｐや障害物２１（停車車両、落下物、工事区域等、図４参照）があるか否かを検出する。

そして、先行車Ｐが検出された場合、自車両Ｍとの車間距離、及び相対車速を求め、先行車Ｐの車速が自車速よりも遅く、且つ、車間距離が車間距離維持のために設定した目標車間距離よりも短い場合、先行車Ｐと自車両Ｍとの車間距離を目標車間距離に維持させる目標車速を設定し、スロットル制御部１６、及びブレーキ制御部１７に自車速を目標車速とするための駆動信号を出力して車間距離を維持した状態での走行制御（ＡＣＣ(Adaptive Cruise Control)制御）を行う。又、障害物２１を検出した場合、当該障害物２１を回避するための操舵角、及び目標車速を設定して、各制御部１５〜１７に駆動信号を出力して障害物回避制御を行う。

更に、自動運転制御部１１は、先行車Ｐが障害物回避行動を行ったか否かを調べ、障害物回避行動を行ったと判定した場合、先行車Ｐの進行路に沿って自車両Ｍを走行させる先行車追従制御を行う。

自動運転制御部１１で実行される自動運転制御は、具体的には、図２に示す自動運転制御ルーチンに従って処理される。

このルーチンでは、先ず、ステップＳ１で、ナビゲーションシステム１４で設定した現在地から目的地までの誘導経路とカメラユニット１２、及びレーダユニット１３で検出した自車両Ｍ前方の走行環境情報とに基づき、自車両Ｍが現在走行している車線（走行車線）を区画する左右の区画線（白線）を検出し、この左右区画線間に沿って、例えば、その中央を走行（進行）させるための目標進行路を求める。尚、このステップでの処理が、本発明の目標進行路設定手段に対応している。

次いで、ステップＳ２へ進み、カメラユニット１２、及びレーダユニット１３で検出した自車両Ｍ前方の走行環境情報に基づき、目標進行路上における、ＡＣＣ制御時の先行車車間距離維持制御を行う際に設定される車間距離内に先行車Ｐが存在しているか否かを調べる。尚、この車間距離は自車速が高速になるに従い長い距離に設定される可変値である。

そして、先行車Ｐが設定車間距離内にある場合はステップＳ３へ進み、又、設定車間距離内に先行車Ｐが検出されない場合はステップＳ４へ分岐する。

ステップＳ３へ進むと、ＡＣＣ制御による車間距離維持制御を実行して、ステップＳ５へ進む。この車間距離維持制御は、例えば、先ず、自車両Ｍを目標進行路に沿って車線維持走行させるための目標操舵角、及び先行車Ｐとの相対車速に基づいて目標車速を設定する。そして、スロットル制御部１６によるスロットル弁の開度制御、及びブレーキ制御部１７によるブレーキ制御にて、先行車Ｐに対し、自車速に応じて設定されている車間距離を維持した状態で追従させる。更に、操舵角を目標操舵角に収束させる操舵信号を操舵制御部１５へ出力し、自車両Ｍを目標進行路に沿って走行させる操舵制御を行う。

次いで、ステップＳ５へ進むと、先行車Ｐの横移動量を算出する。尚、このステップでの処理が、本発明の横移動量算出手段に対応している。

先行車Ｐは直線路を走行中であっても、路面のカント（横勾配）や図３に示すような横風等の外乱の影響、又は脇見運転等によりふらつきを生じる場合がある。又、図４（ａ）に示すように、先行車Ｐの前方に障害物（停車車両、落下物や道路工事区域等）２１がある場合、先行車Ｐはこれを回避する行動を行う。

一方、自車両Ｍは、障害物２１との間に先行車Ｐが介在しているため、自車両Ｍに搭載されているカメラユニット１２、或いはレーダユニット１３では、障害物２１を早期に認識することが困難で、先行車Ｐの横方向への移動が単なるふらつき運転なのか、障害物回避行動なのかを判断することが困難となる。

そのため、本実施形態では、上述したステップＳ５において先行車Ｐの初期挙動を求め、ステップＳ６において横方向への移動が単なるふらつき運転なのか、障害物回避行動かを判定するようにしている。

ステップＳ５で実行される先行車横移動量算出処理は、例えば、図５に示すように、先ず、カメラユニット１２、或いはレーダユニット１３で認識した先行車Ｐの車幅方向の左右端点Ｘｌ，Ｘｒを検出し、その中間を先行車Ｐの中間点Ｘｓとして設定する。

次いで、図６に示すように、先行車Ｐの現在地点Ｐ１における自車両Ｍの目標進行路上の位置を基準とした、同地点Ｐ１における中間点Ｘｓの位置との差分から先行車基準横位置ΔＬ１を算出する。次いで、同地点Ｐ１から先行車Ｐが所定区間関数ｆ（ｘ）における地点Ｐ２での自車両Ｍの目標進行路上の位置を基準とした、先行車Ｐの中間点Ｘｓの位置との差分から比較横位置ΔＬ２を算出する。尚、区間関数ｆ（ｘ）は、先行車Ｐの初期の挙動を検出する因数（時間、距離）であり、因数が時間の場合は、ｆ（ｘ）＝0.5〜１[sec]、因数が距離の場合は、ｆ（ｘ）＝１５〜３０[m]程度に設定されている。

その後、比較横位置ΔＬ２と先行車基準横位置ΔＬ１との差分から横位置変化量（ΔＬ２−ΔＬ１）を求め、ステップＳ６において、横位置変化量（ΔＬ２−ΔＬ１）と、予め設定した閾値Ｌｏとを比較する。この閾値Ｌｏは、先行車Ｐの横方向への初期挙動がふらつき運転か障害物回避行動かを判定する値であり、予めシミュレーション等により求めた固定値である。尚、このステップでの処理が、本発明の障害物回避行動検出手段に対応している。

そして、（ΔＬ２−ΔＬ１）≦Ｌｏの場合は、横風等の外乱、或いは脇見運転等によるふらつき運転と判定し、ルーチンを抜け、ＡＣＣ制御による車間距離維持制御を継続させる。その結果、図３（ｂ）に示すように、自車両Ｍは先行車Ｐのふらつきを検出した地点を通過する場合であっても、先行車Ｐのふらつきの影響を受けることなく、目標進行路である左右区画線の中央を車線維持させた状態で走行させることができる。

一方、（ΔＬ２−ΔＬ１）＞Ｌｏの場合、先行車Ｐの横移動量が大きく、障害物回避行動と判定し、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７へ進むと、先行車Ｐに自車両Ｍを追従させる先行車追従制御を実行する。

この先行車追従制御は、例えば、演算周期毎に求めた先行車Ｐの中間点Ｘｓの横方向への移動量から先行車Ｐの進行路(先行車進行路)を求め、この先行車進行路を自車両Ｍの目標進行路として設定する。

その結果、図４（ｂ）に示すように、自車両Ｍが、先行車Ｐが障害物２１を回避するために進路変更を開始した地点に到達すると、先行車追従制御が開始され、先行車Ｐの進行路に沿って自車両Ｍの進路が変更される。従って、自車両Ｍは先行車Ｐによって前方が遮られている場合であっても、障害物２１を確認することなく、素早く、余裕を持って、スムーズに障害物回避行動を行うことができる。

その後、ステップＳ８へ進み、先行車Ｐの障害物回避行動が終了したか否かを調べる。この障害物回避行動の終了は、例えば図４（ｂ）に示すように、自車両Ｍが障害物２１を認識したとき、先行車追従による障害物回避行動は終了したと判定する。或いは、先行車Ｐの演算周期毎の横位置変化量を検出し、この横位置変化量が予め設定されている回避終了判定閾値とを比較し、横位置変化量が回避終了判定閾値以下の場合、すなわち、図４（ｃ）に示すように、先行車Ｐがほぼ直線走行へ移行したとき、障害物回避行動は終了したと判定する。

そして、障害物回避行動が未終了の場合は、ステップＳ７へ戻り、先行車追従制御を継続させる。又、終了と判断した場合は、ルーチンを抜け、次回のルーチン実行時のステップＳ１において、自車両Ｍの現在の走行地点からの目標進行路を演算する。

一方、ステップＳ２からステップＳ４へ分岐すると、自車両Ｍを目標進行路に沿って走行させるための目標操舵角、及び目標車速を設定する。そして、実際の操舵角を目標操舵角に収束させるための操舵信号を操舵制御部１５へ出力し、又、自車速を目標車速に維持させるための駆動信号をスロットル制御部１６、及びブレーキ制御部１７へ出力し、自車両Ｍを走行車線の中央に沿って巡航させる車線維持制御を実行する。

次いで、ステップＳ９へ進み、自車両Ｍ前方の目標進行路上に障害物があるか否かを、カメラユニット１２、及びレーダユニット１３で取得した自車両Ｍ前方の走行環境情報に基づいて判定する。尚、障害物は停車車両、落下物等の停止物以外に、歩行者、自転車等の移動物も含まれる。

そして、障害物ありと判定した場合はステップＳ１０へ進む。又、障害物なしと判定した場合はそのままルーチンを抜け、ステップＳ４の車線維持制御による自動運転を継続させる。

ステップＳ１０へ進むと、障害物回避制御を実行する。この障害物回避制御は、例えば、自車両Ｍの障害物までの到達時間を求め、回避可能か否かを判定し、回避可能と判定した場合、演算周期毎に求めた目標車速と障害物を回避する目標操舵角とに基づき、スロットル制御部１６、及びブレーキ制御部１７において自車速を目標車速に近づける速度制御を行う。同時に、操舵制御部１５にて操舵角を目標操舵角に一致させる操舵制御を行うことで進路変更し、自車両Ｍを停車させることなく障害物を回避する。

一方、回避困難と判定した場合は、自車両Ｍの障害物までの到達時間に基づきブレーキ制御部１７によるブレーキホイールシリンダに対するブレーキ液圧を調整し、自車両Ｍを障害物手前で自動的に停車させる。

その後、ステップＳ１１へ進み、障害物回避制御が終了したか否かを調べ、障害物回避行動が未終了の場合は、ステップＳ１０へ戻り、障害物回避制御を継続させる。又、終了と判断した場合は、ルーチンを抜ける。尚、自動運転中に、ハンドル操作やブレーキ操作等、運転者の介入によるオーバライドが検出された場合、当該自動運転は中断される。

このように、本実施形態によれば、自車両Ｍの追従対象となる先行車Ｐの横移動量から、先行車Ｐが障害物回避行動を行ったか否かを調べ、障害物回避行動と判定した場合、先行車Ｐの進行路を自車両Ｍの目標進行路として設定するようにしたので、自車両Ｍは余裕を持って障害物回避行動を行うことができる。又、先行車Ｐの初期挙動である横移動量から障害物回避行動を検出するようにしたので、先行車Ｐの障害物回避行動に対して早期に対応することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば、図２に示す自動運転制御ルーチンのステップＳ８において、障害物回避行動の終了を判定した場合であっても、所定時間、先行車Ｐを追従させ、その後、ステップＳ４の車線維持制御へ移行させるようにしても良い。

１…走行支援装置、
１１…自動運転制御部、
１２…カメラユニット、
１３…レーダユニット、
１４…ナビゲーションシステム、
１５…操舵制御部、
１６…スロットル制御部、
１７…ブレーキ制御部、
２１…障害物、
Ｌｏ…閾値、
Ｍ…自車両、
Ｐ…先行車、
Ｐ１，Ｐ２…先行車の地点、
Ｘｌ，Ｘｒ…左右端点、
Ｘｓ…中間点、
ΔＬ１…先行車基準横位置、
ΔＬ２…比較横位置

本発明は、自車両の誘導経路を設定する誘導経路設定手段と、前記自車両前方の走行環境情報を取得する走行環境情報取得手段と、前記誘導経路設定手段で設定した誘導経路と前記走行環境情報取得手段で取得した前記走行環境情報とに基づき、前記自車両を前記誘導経路の走行車線に沿って進行させる目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、前記走行環境情報取得手段で取得した前記走行環境情報に基づき前記自車両直前の前記目標進行路上を走行する先行車を検出した場合、該先行車に対して設定車間距離を維持して走行させる車間距離維持制御手段とを有する車両の走行支援装置において、前記走行環境情報取得手段で取得した前記先行車の挙動に基づいて該先行車の横移動量を算出する横移動量算出手段と、前記横移動量算出手段で算出した前記先行車の現在の横位置を基準として、該先行車の初期挙動を検出する区間関数だけ移動した際の横位置変化量を求め、該横位置変化量が予め設定した閾値を超えている場合に障害物回避行動と判定する障害物回避行動検出手段と、前記障害物回避行動検出手段で前記先行車の障害物回避行動と判定した場合、前記先行車の進行路を前記自車両の目標進行路として設定して該自車両を進行させる先行車追従制御手段とを備える。

Claims (3)

1. 自車両の誘導経路を設定する誘導経路設定手段と、
   前記自車両前方の走行環境情報を取得する走行環境情報取得手段と、
   前記誘導経路設定手段で設定した誘導経路と前記走行環境情報取得手段で取得した前記走行環境情報とに基づき、前記自車両を前記誘導経路の走行車線に沿って進行させる目標進行路を設定する目標進行路設定手段と、
   前記走行環境情報取得手段で取得した走行環境情報に基づき前記自車両直前の前記目標進行路上を走行する先行車を検出した場合、該先行車に対して設定車間距離を維持して走行させる車間距離維持制御手段と
   を有する車両の走行支援装置において、
   前記走行環境情報取得手段で取得した前記先行車の挙動に基づいて該先行車の横移動量を算出する横移動量算出手段と、
   前記横移動量算出手段で算出した前記先行車の横移動量に基づき該先行車の障害物回避行動を検出する障害物回避行動検出手段と、
   前記障害物回避行動検出手段で前記先行車の障害物回避行動を検出した場合、前記先行車の進行路を前記自車両の目標進行路として設定して該自車両を進行させる先行車追従制御手段と
   を備えることを特徴とする車両の走行支援装置。
2. 前記横移動量算出手段は、予め設定した区間時間での前記先行車の挙動から前記横移動量を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の走行支援装置。
3. 前記横移動量算出手段は、予め設定した区間距離での前記先行車の挙動から前記横移動量を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両の走行支援装置。

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