JP6963211B2 - 車両運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両の前方領域を走行する他車両（前方車両）の走行軌跡に基づく目標走行ラインに沿って自車両を走行させる操舵制御を行う車両運転支援装置に関する。

従来から知られる車両運転支援装置の一つ（以下、「従来装置」と称呼される。）は、自車両の前方を走行する前方車両の中から選択した操舵追従目標車両の走行軌跡を生成する。従来装置は、生成した走行軌跡に基づく目標走行ラインに沿って自車両を走行させるように操舵制御（操舵追従制御）を行う。

操舵追従制御を行うとき、操舵追従目標車両が走行レーン（走行車線）を逸脱している状況にある場合、その走行軌跡が走行ラインの中央付近から大きくずれている可能性が高い。従って、この場合、従来装置は、生成した走行軌跡を用いて目標走行ラインを設定することは好ましくない。このため、従来装置は、操舵追従目標車両が走行レーンを逸脱している状況にあるか否かを次のように判定し、操舵追従目標車両が走行レーンを逸脱している状況にある場合、操舵追従制御を停止する。

従来装置は、操舵追従目標車両が現在の自車両の位置に対応する走行軌跡上の位置（以下、「自車両対応位置」と称呼される。）に存在していた時点の、操舵追従目標車両と白線との位置関係を、操舵追従目標車両の走行軌跡を用いて取得する。

即ち、従来装置は、まず、自車両対応位置に存在していたときの過去の操舵追従目標車両（以下、単に「過去の操舵追従目標車両」と称呼される。）と白線との位置関係として、自車両対応位置と白線との車線幅方向の第１距離ＤＬ１、過去の操舵追従目標車両の白線に対する第１ヨー角θ１を取得する。なお、第１ヨー角θ１は、自車両の操舵追従目標車両の走行軌跡に対する第３ヨー角θ３から自車両の白線に対する第４ヨー角θ４を減算することにより算出する。

次に、従来装置は、下記数式により、過去の操舵追従目標車両が白線に到達するまでの到達予想時間Ｔｘ１と、操舵追従目標車両が自車両対応位置から現在位置までに移動するのにかかる移動時間Ｔｘ２とを算出する。
到達予想時間Ｔｘ１＝「第１距離ＤＬ１／推定横速度（操舵追従目標車両の車速ｖ×sinθ１）」
移動時間Ｔｘ２＝「車間距離／操舵追従目標車両の車速ｖ」

更に、従来装置は、判定時間Ｔｘ＝到達予想時間Ｔｘ１から移動時間Ｔｘ２を減ずることにより、判定時間Ｔｘ（＝到達予想時間Ｔｘ１−移動時間Ｔｘ２）を算出する。判定時間Ｔｘが所定閾値より小さいとき、従来装置は、操舵追従目標車両が走行レーンを逸脱している状況にあると判定し、操舵追従制御を停止する（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１６−１０１７８３号公報

従来装置は、操舵追従目標車両が自車両対応位置から現在位置まで移動している間、操舵追従目標車両の白線に対するヨー角が、一定であって第１ヨー角θ１から変化しないことを前提として、操舵追従目標車両の走行レーン逸脱を判定している。

ところが、実際には、操舵追従目標車両が自車両対応位置から現在位置まで移動している間、操舵追従目標車両の白線に対するヨー角が、第１ヨー角θ１から変化していることがあり得る。この場合、到達予想時間Ｔｘ１の精度が低くなることにより、判定時間Ｔｘの精度が低下するので、操舵追従目標車両の走行レーン逸脱の判定精度が低下してしまう。

これに対して、本願発明者は、次のような車両運転支援装置を検討した。
即ち、この車両運転支援装置は、操舵追従目標車両の、操舵追従目標車両の白線に対する単位時間当たりの第１ヨー角θ１の変化量θ１’（「第１ヨー角変化率」又は「ヨー角速度」と称呼される。）を取得する。そして、第１ヨー角変化率θ’を用いて、操舵追従目標車両が走行レーンを逸脱している状況にあるか否かを判定する。

しかしながら、実際の第１ヨー角θ１の変化から算出することにより第１ヨー角変化率θ’を取得した場合、取得した第１ヨー角変化率θ’は非常にノイジーであり精度が低くなってしまう。従って、操舵追従目標者車両が走行レーンを逸脱しているか否かの判定精度が低下する可能性がある。

本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、操舵追従目標者車両が走行レーンを逸脱しているか否かの判定精度が低下する可能性を低くすることができる車両運転支援装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）を提供することにある。

本発明装置は、自車両（ＳＶ）が走行している走行レーンの区画線を認識する区画線認識部（１７ｂ）と、
前記区画線の認識の精度を判定する区画線認識精度判定部（１０）と、
前記認識できた区画線に基づき前記走行レーンの車線幅（Ｗ）を取得する車線幅取得部（１０）と、
前記自車両の前方を走行する前方車両の中から特定した操舵追従目標車両（ＴＶ）の走行軌跡（Ｌ１）を生成する走行軌跡生成部（１０）と、
前記操舵追従目標車両の車速（ｖ）を取得する車速取得部（１７ａ、１０）と、
所定時間（Δｔｃｙ）が経過するごとに、前記自車両と縦距離が同じであって横位置が前記走行軌跡上の位置にある自車両対応位置に存在していたときの過去の操舵追従目標車両（ＴＶｐ）の前記区画線（ＬＷ）と前記過去の操舵追従目標車両との間の車線幅方向の第１距離（ＤＬ１）、及び、前記過去の操舵追従目標車両の前記区画線に対する第１ヨー角（θ１）を、
前記認識した区画線、及び、前記走行軌跡に基づいて取得した、前記自車両と前記自車両対応位置との間の車線幅方向の第３距離（ＤＬ３）、及び、前記自車両の前記操舵追従目標車両の前記走行軌跡に対する第３ヨー角（θ３）、並びに、前記自車両と前記区画線との間の車線幅方向の第４距離（ＤＬ４）、及び、自車両の前記区画線に対する第４ヨー角（θ４）に基づいて、
前記第１距離＝前記第４距離−前記第３距離、及び、
前記第１ヨー角＝前記第３ヨー角−前記第４ヨー角、
なる式によって取得する、パラメータ取得部と、
前記操舵追従目標車両の車速、及び、前記車線幅を下記計算式１に代入して第１標準偏差（σ１）を算出し、下記計算式２を用いて第２標準偏差（σ２）である第１距離の誤差の標準偏差を算出し（ステップ９４５）、下記計算式３を用いて第３標準偏差（σ３）である第１ヨー角の誤差の標準偏差を算出する（ステップ９５０）標準偏差算出部（１０）であって、
前記区画線認識精度判定部によって前記区画線認識の精度が所定の閾値よりも高いと判定された場合、前記計算式２中の第４距離の誤差の標準偏差を第１の値に設定し、前記計算式３中の第４ヨー角の誤差の標準偏差を第３の値に設定し、
前記区画線認識精度判定部によって前記区画線認識の精度が前記閾値よりも低いと判定された場合、前記計算式２中の第４距離の誤差の標準偏差を前記第１の値より大きい前記第２の値に設定し、前記計算式３中の第４ヨー角の誤差の標準偏差を前記第３の値より大きい第４の値に設定する（ステップ９５０）ように構成された前記標準偏差算出部と、
カルマンフィルタ（１０ａ）を備えたパラメータ推定部（１０）であって、
前記カルマンフィルタに、前記所定時間が経過するごとに、観測値として、前記取得した第１距離及び第１ヨー角を入力し、
プロセスノイズとして、前記第１標準偏差を入力し、
観測ノイズとして、前記第２標準偏差及び前記第３標準偏差を入力し、
前記カルマンフィルタの原理に従って、前記第１ヨー角の前記所定時間当たりの変化量である第１ヨー角変化率（θ１’）、推定第１距離（ＤＬ１ｆ）、及び、推定第１ヨー角（θ１ｆ）を演算し、前記演算した第１ヨー角変化率、推定第１距離、及び、推定第１ヨー角を前記カルマンフィルタから出力値として出力するように構成された前記パラメータ推定部と、
前記第１ヨー角変化率、前記推定第１距離、及び、前記推定第１ヨー角を含む第１パラメータと、当該第１パラメータを用いて算出した前記操舵追従目標車両の前記区画線に対する第２ヨー角（θ２）と、前記操舵追従目標車両の車速と、を含むパラメータの少なくとも一つを用いて、前記操舵追従目標車両と前記区画線との間の車線幅方向の第２距離（ＤＬ２）、前記操舵追従目標車両の推定横速度（ｖ２）、及び、前記操舵追従目標車両が前記区画線に到達するまでの予測時間（Ｔａ）を算出し、前記算出した第２距離、推定横速度、及び、予測時間の少なくとも一つに基づいて、
前記操舵追従目標車両が前記走行レーンから逸脱している逸脱状況にあるか否かを判定する（ステップ９６５）走行レーン逸脱状況判定部（１０）と、
前記走行軌跡に基づいて設定した目標走行ラインに沿って前記自車両を走行させるように、前記自車両の操舵角を変更する操舵追従制御を実行する走行制御部（１０）と、
を備え、
前記走行制御部は、前記操舵追従目標車両が前記逸脱状況にあると判定した場合（ステップ９６５での「Ｙｅｓ」との判定）、前記操舵追従制御を停止し（ステップ９１０）、
前記操舵追従目標車両が前記逸脱状況にないと判定した場合（ステップ９６５での「Ｎｏ」との判定）、前記操舵追従制御を実行する（ステップ９７０）、
ように構成される。
（計算式１）
第１標準偏差＝（４Ｖxmax^３／Ｗ^２）×（Δｔｃｙ／３ｖ）
（第１標準偏差：前記所定時間当たりの前記第１ヨー角変化率の変化量の標準偏差、Ｖxmax：最大横速度、Ｗ：前記車線幅、Δｔｃｙ：前記所定時間、ｖ：前記操舵追従目標車両の車速）
（計算式２）
（第１距離の誤差の標準偏差）＝（（第３距離の誤差の標準偏差）^２＋（第４距離の誤差の標準偏差）^２）^０．５
（計算式３）
（第１ヨー角の誤差の標準偏差）＝（（第３ヨー角の誤差の標準偏差）^２＋（第４ヨー角の誤差の標準偏差）^２）^０．５

これによれば、操舵追従目標車両の車速及び走行レーンの車線幅に応じて、カルマンフィルタにプロセスノイズとして入力される第１標準偏差の値が決定される。更に、白線の認識精度に応じて、観測ノイズとして入力される第２標準偏差、及び、第３標準偏差の値が決定される。これらにより、判定パラメータの算出に使用される第１ヨー角変化率を精度よく取得することができ、判定パラメータの精度を向上することができる。その結果、操舵追従目標者車両が走行レーンを逸脱しているか否かの判定精度が低下する可能性を低くすることができる

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、上記名称及び／又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明の実施形態に係る車両運転支援装置の概略構成図である。 図２は車線維持制御を説明するための平面図である。 図３（Ａ）は車線維持制御を説明するための平面図である。図３（Ｂ）は走行軌跡の３次関数の係数と曲率等との関係を説明するための数式である。図３（Ｃ）は走行軌跡の３次関数の係数と曲率等との関係を説明するための数式である。 図４（Ａ）は本発明の実施形態に係る車両運転支援装置の作動を説明するための道路及び車両の平面図である。図４（Ｂ）は本発明の実施形態に係る車両運転支援装置の作動を説明するための道路及び車両の平面図である。 図５は本発明の実施形態に係る車両運転支援装置の作動を説明するための道路及び車両の平面図である。 図６はカルマンフィルタの作動の概略を示す概略図である。 図７は（計算式１）の導出方法を説明するためのグラフである。 図８は本発明の実施形態に係る車両運転支援装置の作動を説明するための道路及び車両の平面図である。 図９は本発明の実施形態に係る車両運転支援装置が備える運転支援ＥＣＵのＣＰＵが実行するルーチンを表すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る車両運転支援装置（以下、「本実施装置」とも称呼される。）について図面を参照しながら説明する。本実施装置は、車両走行制御装置でもある。なお、実施形態の全図において、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。

（構成）
本実施装置は、図１に示したように、車両（自動車）に適用される。本実施装置が適用される車両は、他車両と区別するために「自車両」と称呼される場合がある。本実施装置は、運転支援ＥＣＵ１０、エンジンＥＣＵ３０、ブレーキＥＣＵ４０、ステアリングＥＣＵ６０、メータＥＣＵ７０、警報ＥＣＵ８０、及び、ナビゲーションＥＣＵ９０を備えている。なお、以下において、運転支援ＥＣＵ１０は、単に、「ＤＳＥＣＵ」とも称呼される。

これらのＥＣＵは、マイクロコンピュータを主要部として備える電気制御装置（Electric Control Unit）であり、図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）を介して相互に情報を送信可能及び受信可能に接続されている。マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ及びインターフェースＩ／Ｆ等を含む。ＣＰＵはＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム、ルーチン）を実行することにより各種機能を実現するようになっている。これらのＥＣＵは、幾つか又は全部が一つのＥＣＵに統合されてもよい。

ＤＳＥＣＵは、以下に列挙するセンサ（スイッチを含む。）と接続されていて、それらのセンサの検出信号又は出力信号を受信するようになっている。なお、各センサは、ＤＳＥＣＵ以外のＥＣＵに接続されていてもよい。その場合、ＤＳＥＣＵは、センサが接続されたＥＣＵからＣＡＮを介してそのセンサの検出信号又は出力信号を受信する。

アクセルペダル操作量センサ１１は、自車両のアクセルペダル１１ａの操作量（アクセル開度）を検出し、アクセルペダル操作量ＡＰを表す信号を出力するようになっている。
ブレーキペダル操作量センサ１２は、自車両のブレーキペダル１２ａの操作量を検出し、ブレーキペダル操作量ＢＰを表す信号を出力するようになっている。

操舵角センサ１４は、自車両のステアリングホイールＳＷの回転角である操舵操作角を検出し、操舵操作角θを表す信号を出力するようになっている。
操舵トルクセンサ１５は、ステアリングホイールＳＷの操作により自車両のステアリングシャフトＵＳに加わる操舵トルクを検出し、操舵トルクＴｒａを表す信号を出力するようになっている。
車速センサ１６は、自車両の走行速度（車速）を検出し、車速ＳＰＤを表す信号を出力するようになっている。

周囲センサ１７は、レーダセンサ１７ａ、カメラセンサ１７ｂ及び物標認識部１７ｃを備えている。周囲センサ１７は、少なくとも自車両の前方の道路、及び、その道路に存在する立体物に関する情報を取得するようになっている。立体物は、例えば、歩行者、自転車及び自動車等の移動物、並びに、電柱、樹木及びガードレール等の固定物を表す。以下、これらの立体物は「物標」と称呼される場合がある。

周囲センサ１７は、レーダセンサ１７ａ及びカメラセンサ１７ｂの少なくとも一つによって立体物から検出した情報に基づいて、物標の有無、認識した物標（ｎ）の物標ＩＤ、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）、横位置Ｄｆｙ（ｎ）、相対速度Ｖｆｘ（ｎ）、相対横速度Ｖｆｙ（ｎ）及び車速ｖ等を含む物標（ｎ）の情報（以下、「物標情報」と称呼される。）を演算して出力するようになっている。

なお、周囲センサ１７は、予め規定されたｘ−ｙ座標に基づいて、これらの値を取得する（図２を参照。）。ｘ軸は、自車両ＳＶの前後方向に沿って自車両ＳＶの前端部の幅方向中心位置を通るように伸び、前方を正の値として有する座標軸である。ｙ軸は、ｘ軸と直交し、自車両ＳＶの左方向を正の値として有する座標軸である。ｘ軸の原点及びｙ軸の原点は、自車両ＳＶの前端部の幅方向中心位置である。ｘ−ｙ座標のｘ座標位置は縦距離Ｄｆｘ、Ｙ座標位置は横位置Ｄｆｙと称呼される。

物標（ｎ）の縦距離Ｄｆｘ（ｎ）は、自車両ＳＶの前端部と物標（ｎ）（例えば、自車両ＳＶの前方領域を走行する他車両である前方車両）の後端部と間の自車両ＳＶの中心軸方向（ｘ軸方向）の符号付き距離である。
物標（ｎ）の横位置Ｄｆｙ（ｎ）は、「物標（ｎ）の中心位置（例えば、前方車両の後端部の車幅方向中心位置）」の、自車両ＳＶの中心軸と直交する方向（ｙ軸方向）の符号付き距離である。
物標（ｎ）の相対速度Ｖｆｘ（ｎ）は、物標（ｎ）の速度Ｖｓと自車両ＳＶの速度Ｖｊ（＝ＳＰＤ）との差（＝Ｖｓ−Ｖｊ）である。物標（ｎ）の速度Ｖｓは自車両ＳＶの中心軸方向（ｘ軸方向）における物標（ｎ）の速度である。
物標（ｎ）の相対横速度Ｖｆｙ（ｎ）は、物標（ｎ）の中心位置の、自車両ＳＶの中心軸と直交する方向（ｙ軸方向）における速度（符号付き速さ）である。

図１に示したレーダセンサ１７ａは、レーダ波送受信部と処理部とを備えている。レーダ波送受信部は、例えば、ミリ波帯の電波（以下、「ミリ波」と称呼する。）を少なくとも自車両ＳＶの前方領域を含む自車両ＳＶの周辺領域に放射し、且つ、放射したミリ波が立体物の部分（即、反射点）によって反射されることにより生成される反射波を受信する。なお、レーダセンサ１７ａはミリ波帯以外の周波数帯の電波（レーダ波）を用いるレーダセンサであってもよい。

レーダセンサ１７ａの処理部は、送信したミリ波と受信した反射波との位相差、反射波の減衰レベル及びミリ波を送信してから反射波を受信するまでの時間等を含む反射点情報に基づいて、物標の有無を判定する。

更に、レーダセンサ１７ａの処理部は、認識できた物標に属する反射点の反射点情報に基づいて、物標の縦距離Ｄｆｘ、自車両ＳＶに対する物標の方位θｐ、及び、自車両ＳＶと物標との相対速度Ｖｆｘ、並びに、物標の車速ｖ等（以下、「レーダセンサ検出情報」と称呼される。）を演算する。

カメラセンサ１７ｂは、ステレオカメラ及び画像処理部を備える。ステレオカメラは、自車両ＳＶの前方の「左側領域及び右側領域」の風景を撮影して左右一対の画像データを取得する。

画像処理部は、その撮影した左右一対の画像データに基づいて、撮影領域に存在する物標の有無を判定する。物標が存在すると判定された場合、画像処理部は、その物標の方位θ_ｐ、その物標の縦距離Ｄｆｘ、及び、自車両ＳＶとその物標との相対速度Ｖｆｘ等（以下、「カメラセンサ検出情報」と称呼される。）を演算する。

物標認識部１７ｃは、レーダセンサ１７ａの処理部及びカメラセンサ１７ｂの画像処理部と通信可能な状態で接続され、「レーダセンサ検出情報」、及び、「カメラセンサ検出情報」を受信するようになっている。物標認識部１７ｃは、「レーダセンサ検出情報」、及び、「カメラセンサ検出情報」の少なくとも一つを用いて認識した物標（ｎ）の「物標ＩＤ、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）、横位置Ｄｆｙ（ｎ）及び相対速度Ｖｆｘ（ｎ）等を含む物標情報」を決定（取得）する。物標認識部１７ｃは、所定時間が経過する毎に、決定した物標情報をＤＳＥＣＵに送信する。

更に、カメラセンサ１７ｂの画像処理部は、左右一対の画像データに基づいて、道路の左及び右の白線等の車線区画線（レーンマーカーであり、以下、単に「白線」とも称呼する。）を認識する。そして、画像処理部は、自車両ＳＶが走行している車線である自車両ＳＶ走行レーンの形状（例えば、曲率半径）、及び、自車両ＳＶ走行レーンと自車両ＳＶとの位置関係を所定時間が経過する毎に演算し、ＤＳＥＣＵに送信するようになっている。自車両ＳＶ走行レーンと自車両ＳＶとの位置関係は、例えば、自車両走行レーンの左白線及び右白線の中央位置（即ち、中央ライン）と自車両ＳＶの車幅方向の中心位置との車線幅方向の距離、及び、中央ラインの方向と自車両ＳＶのｘ軸方向とがなす角（即ち、ヨー角）等により表される。

更に、カメラセンサ１７ｂは、カメラセンサ１７ｂが前方の白線の何ｍ先まで認識しているかを示す情報（「認識距離情報」と称呼される場合がある。）を演算してＤＳＥＣＵに出力するようになっている。ＤＳＥＣＵは、カメラセンサ１７ｂが白線を認識できている距離（認識距離情報）に基づいて、白線の認識精度が高精度であるか否かを判定するようになっている。

なお、自車両走行レーンの形状、及び、自車両走行レーンと自車両との車線幅方向の位置関係等を表す情報はナビゲーションＥＣＵ９０から与えられてもよい。

図１に示した操作スイッチ１８は、自車両ＳＶの運転者により操作されるスイッチである。運転者は、操作スイッチ１８を操作することにより、後述する操舵追従制御を含む車線維持制御を実行するか否かを選択することができる。更に、運転者は、操作スイッチ１８を操作することにより、後述する車間距離制御（追従車間距離制御）を実行するか否かを選択することができる。

ヨーレートセンサ１９は、自車両ＳＶのヨーレートを検出し、実ヨーレートＹＲｔを出力するようになっている。

エンジンＥＣＵ３０は、エンジンアクチュエータ３１に接続されている。エンジンアクチュエータ３１は内燃機関３２の運転状態を変更するためのアクチュエータであり、少なくとも、スロットル弁の開度を変更するスロットル弁アクチュエータを含む。エンジンＥＣＵ３０は、エンジンアクチュエータ３１を駆動することによって、内燃機関３２が発生するトルクを変更することができ、それにより、自車両ＳＶの駆動力を制御して自車両ＳＶの加速度を変更することができる。

ブレーキＥＣＵ４０は、ブレーキアクチュエータ４１に接続されている。ブレーキアクチュエータ４１は、図示しないマスタシリンダと、左右前後輪に設けられる摩擦ブレーキ機構４２との間の油圧回路に設けられている。ブレーキアクチュエータ４１は、ブレーキＥＣＵ４０からの指示に応じて、摩擦ブレーキ機構４２のブレーキキャリパ４２ｂに内蔵されたホイールシリンダに供給する作動油の油圧を調整し、その油圧により図示しないブレーキパッドをブレーキディスク４２ａに押し付けて摩擦制動力を発生させる。従って、ブレーキＥＣＵ４０は、ブレーキアクチュエータ４１を制御することによって、自車両ＳＶの制動力を制御して自車両ＳＶの加速度（この場合、減速度）を変更することができる。

ステアリングＥＣＵ６０は、周知の電動パワーステアリングシステムの制御装置であって、モータドライバ６１に接続されている。モータドライバ６１は、転舵用モータ６２に接続されている。転舵用モータ６２は、「ステアリングホイールＳＷ、ステアリングシャフトＵＳ、及び、図示しない操舵用ギア機構等を含むステアリング機構」に組み込まれている。転舵用モータ６２は、モータドライバ６１から供給される電力によってトルクを発生し、このトルクによって操舵アシストトルクを発生したり、左右の操舵輪を転舵したりすることができる。即ち、転舵用モータ６２は、自車両ＳＶの操舵角（「転舵角」又は「舵角」とも称呼される。）を変更することができる。

メータＥＣＵ７０は、図示しないデジタル表示式メータに接続されている。更に、メータＥＣＵ７０は、ハザードランプ７１及びストップランプ７２にも接続されていて、ＤＳＥＣＵからの指示に応じてこれらの点灯状態を変更することができる。

警報ＥＣＵ８０は、ブザー８１及び表示器８２に接続されている。警報ＥＣＵ８０は、ＤＳＥＣＵからの指示に応じてブザー８１を鳴動させて運転者への注意喚起を行うことができ、且つ、表示器８２に注意喚起用のマーク（例えば、ウォーニングランプ）を点灯させたりすることができる。

ナビゲーションＥＣＵ９０は、自車両ＳＶの現在位置を検出するためのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機９１、地図情報等を記憶した地図データベース９２及びタッチパネル式ディスプレイ９３等と接続されている。ナビゲーションＥＣＵ９０は、ＧＰＳ信号に基づいて現時点の自車両ＳＶの位置（自車両ＳＶが複数の車線を有する道路を走行している場合には、自車両ＳＶがどの車線を走行しているかを特定する情報を含む。）を特定する。ナビゲーションＥＣＵ９０は、自車両ＳＶの位置及び地図データベース９２に記憶されている地図情報等に基づいて各種の演算処理を行い、その演算処理結果に基づいてディスプレイ９３を用いながら経路案内を行う。

＜作動の概要＞
次に、本実施装置の作動の概要について説明する。本実施装置のＤＳＥＣＵは、車間距離制御及び車線維持制御を実行できるようになっている。以下、「車間距離制御及び車線維持制御」について説明する。

＜車間距離制御（ＡＣＣ：アダプティブ・クルーズ・コントロール））＞
車間距離制御（即ち、追従車間距離制御）は、物標情報に基づいて、自車両ＳＶの前方の領域であって自車両ＳＶの直前を走行している前方車両と自車両ＳＶとの車間距離（即ち、自車両ＳＶに対するその前方車両の縦距離Ｄｆｘ（ｎ））を所定の目標車間距離に維持しながら、自車両ＳＶを前方車両に追従させる制御である。追従車間距離制御自体は周知である（例えば、特開２０１４−１４８２９３号公報、特開２００６−３１５４９１号公報、特許第４１７２４３４号明細書、及び、特許第４９２９７７７号明細書等を参照。）。従って、以下、簡単に説明する。

ＤＳＥＣＵは、操作スイッチ１８の操作によって車間距離制御が要求されている場合、車間距離制御を実行する。

先ず、ＤＳＥＣＵは、車間距離制御が要求されている場合、周囲センサ１７により取得した物標（ｎ）の物標情報に基づいて追従する対象となる車両（以下、「車間距離目標車両」と称呼される。）を特定する。より具体的に述べると、ＤＳＥＣＵは、以下のようにして、自車両ＳＶの前方領域を走行する他車両（即ち、前方車両）の中から車間距離目標車両を決定（特定）する。

ステップ１Ａ：ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの運動状態量である「自車両ＳＶの車速ＳＰＤ及び自車両ＳＶのヨーレートＹｒｔ」を車速センサ１６及びヨーレートセンサ１９からそれぞれ取得する。
ステップ２Ａ：ＤＳＥＣＵは、車速ＳＰＤ及びヨーレートＹｒｔに基づいて、自車両ＳＶの走行進路をｘ−ｙ座標において予測する。
ステップ３Ａ：ＤＳＥＣＵは、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）が正の値を有する他車両（即ち、前方車両）の中から、予測した自車両ＳＶの走行進路からの車線幅方向の距離の絶対値が所定の第１基準閾値以内である他車両を車間距離目標車両（ａ）として決定（選択・設定）する。第１基準閾値は、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）が大きくなるほど小さくなるように設定されている。なお、決定された他車両が複数存在する場合、ＤＳＥＣＵは、縦距離Ｄｆｘ（ｎ）が最小の他車両を車間距離目標車両（ａ）として特定する。

ＤＳＥＣＵは、車間距離目標車両（ａ）を特定すると、目標加速度Ｇｔｇｔを下記（１）式及び（２）式の何れかに従って算出する。（１）式及び（２）式において、Ｖｆｘ（ａ）は車間距離目標車両（ａ）の相対速度であり、ｋ１及びｋ２は所定の正のゲイン（係数）であり、ΔＤ１は「車間距離目標車両（ａ）の縦距離Ｄｆｘ（ａ）」から「目標車間距離Ｄｔｇｔ」を減じることにより得られる車間偏差（ΔＤ１＝Ｄｆｘ（ａ）−Ｄｔｇｔ）である。なお、目標車間距離Ｄｔｇｔは、運転者により操作スイッチ１８を用いて設定される目標車間時間Ｔｔｇｔに自車両ＳＶの車速ＳＰＤを乗じることにより算出される（即ち、Ｄｔｇｔ＝Ｔｔｇｔ・ＳＰＤ）。

ＤＳＥＣＵは、値（ｋ１・ΔＤ１＋ｋ２・Ｖｆｘ（ａ））が正又は「０」の場合に下記（１）式を使用して目標加速度Ｇｔｇｔを決定する。ｋａ１は、加速用の正のゲイン（係数）であり、「１」以下の値に設定されている。
ＤＳＥＣＵは、値（ｋ１・ΔＤ１＋ｋ２・Ｖｆｘ（ａ））が負の場合に下記（２）式を使用して目標加速度Ｇｔｇｔを決定する。ｋｄ１は、減速用の正のゲイン（係数）であり、本例においては「１」に設定されている。

Ｇｔｇｔ（加速用）＝ｋａ１・（ｋ１・ΔＤ１＋ｋ２・Ｖｆｘ（ａ）） …（１）
Ｇｔｇｔ（減速用）＝ｋｄ１・（ｋ１・ΔＤ１＋ｋ２・Ｖｆｘ（ａ）） …（２）

なお、前方車両が存在していないことに起因して車間距離目標車両が特定できない場合、ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの車速ＳＰＤが「操作スイッチ１８を用いて設定される目標車速」に一致するように、目標車速と車速ＳＰＤとに基づいて目標加速度Ｇｔｇｔを決定する。

ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの加速度が目標加速度Ｇｔｇｔに一致するように、エンジンＥＣＵ３０を用いてエンジンアクチュエータ３１を制御するとともに、必要に応じてブレーキＥＣＵ４０を用いてブレーキアクチュエータ４１を制御する。

＜車線維持制御＞
ＤＳＥＣＵは、操作スイッチ１８の操作によって車線維持制御が要求されている場合、車間距離制御の実行中に限り車線維持制御を実行する。車線維持制御は、主として、区画レーン維持制御と、操舵追従制御と、を含む。

区画レーン維持制御は、白線及び黄色線等の区画線に基づいて目標走行ライン（目標走行路）を決定し、自車両ＳＶがその目標走行ラインに沿って走行するように自車両ＳＶの操舵角を調整する制御である。区画レーン維持制御は、ＬＴＣ（Lane Trace Control）」と称呼される場合がある。以下において、区画線は白線として説明される。

操舵追従制御は、前方車両の一つを操舵追従目標車両ＴＶとして特定し、自車両ＳＶがその操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡に応じた目標走行ラインに沿って走行するように自車両ＳＶの操舵角を調整する制御である（図２を参照。）。操舵追従制御及び区画レーン維持制御は、「ＴＪＡ（Traffic Jam Assist）」とも総称される場合があり、運転者の操舵操作を支援する制御であるから「操舵支援制御」と称呼される場合もある。以下、区画レーン維持制御、次いで、操舵追従制御の順に説明を加える。

＜＜区画レーン維持制御＞＞
ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線の少なくとも一方が、自車両ＳＶの前方方向に所定距離以上に渡ってカメラセンサ１７ｂによって認識されている場合、左白線及び右白線の少なくとも一方に基づいて目標走行ラインＬｄを設定する。尚、ＤＳＥＣＵは、認識した「左白線及び右白線の位置」に基づいて車線幅（即ち、左白線と右白線との距離）を所定時間が経過する毎に取得して、随時ＲＡＭに記憶している。

より具体的に述べると、ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線の何れもが自車両ＳＶの前方方向に所定距離以上に渡って認識されている場合、左白線及び右白線の車線幅方向の中央位置を通るライン（即ち、中央ライン）を目標走行ラインＬｄとして設定する。

これに対し、ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線のうちの一方の白線のみが自車両ＳＶの前方方向に所定距離以上に渡って認識されている場合、認識されている一方の白線と、左白線及び右白線の両方が認識されていた時点において取得した車線幅と、に基づいて、認識されていない白線（他方の白線）の位置を推定する。そして、ＤＳＥＣＵは、認識されている一方の白線及び推定された他方の白線の中央ラインを目標走行ラインＬｄとして設定する。

更に、ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの横位置（即ち、自車両走行レーンに対する車線幅方向の自車両ＳＶの位置）が設定された目標走行ラインＬｄの付近に維持されるように、転舵用モータ６２を用いて操舵トルクをステアリング機構に付与することにより自車両ＳＶの操舵角を変更し、以て、運転者の操舵操作を支援する（例えば、特開２００８−１９５４０２号公報、特開２００９−１９０４６４号公報、特開２０１０−６２７９号公報、及び、特許第４３４９２１０号明細書、等を参照。）。なお、具体的な操舵制御方法については後述する。

＜＜操舵追従制御＞＞
ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの前方方向に所定距離以上に渡って認識される白線がない場合、自車両ＳＶの前方領域を走行する他車両（前方車両）の中から操舵追従目標車両ＴＶとして適切な前方車両を選択する。そして、ＤＳＥＣＵは、操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡（以下、「先行車軌跡」とも称呼される。）を生成し、その先行車軌跡に基づいて定まる目標走行ラインに従って自車両ＳＶが走行するように、操舵トルクをステアリング機構に付与して操舵角を変更する。本例において、ＤＳＥＣＵは、先行車軌跡そのものを目標走行ラインＬｄとして設定する。但し、ＤＳＥＣＵは、先行車軌跡から所定距離だけ車線幅方向に変位したラインを目標走行ラインＬｄとして設定してもよい。

次に、操舵追従目標車両ＴＶの決定方法、先行車軌跡の生成方法及び操舵追従制御の方法について説明を加える。

１．操舵追従目標車両の決定方法
図２に示したように、ＤＳＥＣＵは、先行車軌跡の作成対象となる物標（ｎ）である前方車両を操舵追従目標車両ＴＶとして設定する。なお、操舵追従目標車両ＴＶの設定方法については、後で詳述する。

２．先行車軌跡の生成
図２に示したように、ＤＳＥＣＵは、操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡Ｌ１（即ち、先行車軌跡）を生成する。より具体的に述べると、図３（Ａ）に示したように、この走行軌跡Ｌ１は、自車両ＳＶの現在位置における前述のｘ−ｙ座標において、下記（３）式の３次関数で表される曲線で精度良く近似されることが知られている。

ｙ＝（１／６）Ｃｖ’・ｘ^３＋（１／２）Ｃｖ・ｘ^２＋θｖ・ｘ＋ｄｖ …（３）

Ｃｖ’：曲率変化率（当該曲線上の任意の位置（ｘ＝ｘ０、ｘ０は任意の値）での単位距離（Δｘ）当たりの曲率変化量）。
Ｃｖ：操舵追従目標車両ＴＶが自車両ＳＶの現在位置（ｘ＝０）に存在していたとき（即ち、操舵追従目標車両ＴＶが（ｘ＝０、ｙ＝ｄｖ）の位置に存在していたとき）の走行軌跡Ｌ１の曲率。
θｖ：操舵追従目標車両ＴＶが自車両ＳＶの現在位置（ｘ＝０）に存在していたときの走行軌跡Ｌ１の方向（走行軌跡Ｌ１の接線方向）と自車両ＳＶの進行方向（ｘ軸の＋の方向）との角度偏差。この角度偏差θｖは「ヨー角」とも称呼される。
ｄｖ：自車両ＳＶの現在位置（ｘ＝０、ｙ＝０）と走行軌跡Ｌ１とのｙ軸方向における（実質的には、車線幅方向における）距離ｄｖ。この距離ｄｖは「センター距離」とも称呼される。

上記（３）式は、以下に説明するように導出される。即ち、図３（Ｂ）に示したように、走行軌跡Ｌ１を３次関数ｆ（ｘ）＝ａｘ^３+ｂｘ^２+ｃｘ+ｄと置き、更に、図３（Ｂ）に示した関係式及び条件を用いると、図３（Ｃ）に示した「３次関数の係数（ａ、ｂ、ｃ及びｄ）と曲率等との関係」が導出できる。よって、図３（Ｃ）に示した関係から３次関数の係数（ａ、ｂ、ｃ及びｄ）を求めると、上記（３）式が導出される。

係る観点に基づき、ＤＳＥＣＵは（３）式の右辺の第１項乃至第４項の係数（即ち、関数ｆ（ｘ）の係数ａ、ｂ、ｃ、及び、ｄ）を次のようにして求める。

・ＤＳＥＣＵは、所定の測定時間が経過するごとに、操舵追従目標車両ＴＶ（以下、「物標（ｂ）」と称呼する場合がある。）の物標情報を取得し、その物標情報を取得した時点の操舵追従目標車両ＴＶの位置（縦距離Ｄｆｘ（ｎ）及び横位置Ｄｆｙ（ｎ））を表す位置座標データをＲＡＭに保存（バッファリング）する。なお、保存するデータの量をできるだけ少なくするために、ＤＳＥＣＵは、操舵追従目標車両ＴＶの最新の位置座標データから或る程度の数の位置座標データのみを保存し、古い位置座標データを逐次破棄してもよい。

・ＤＳＥＣＵは、ＲＡＭに保存した操舵追従目標車両ＴＶの位置座標データを、それぞれの位置座標データを取得した時点における「自車両ＳＶの位置及び進行方向と、現時点における自車両ＳＶの位置及び進行方向と、の差」に基づいて、現在位置を原点（ｘ＝０、ｙ＝０）とするｘ−ｙ座標の位置座標データに変換する。この変換された位置座標データ（以下、「変換後位置座標」と称呼する場合がある。）のｘ座標及びｙ座標をｘｉ及びｙｉとそれぞれ置く。この場合、図２に示した（ｘｉ、ｙｉ）＝（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）は、このようにして取得された操舵追従目標車両ＴＶの変換後位置座標の例である。

ＤＳＥＣＵは、それらの操舵追従目標車両ＴＶの変更後位置座標を用いた曲線フィッティング処理を実行することにより、操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡Ｌ１を生成する。このフィッティング処理に用いられる曲線は３次曲線（上述の３次関数ｆ（ｘ）により表される曲線）である。フィッティング処理は、最小二乗法により実行される。

３．操舵追従制御の実行
ＤＳＥＣＵは、生成した走行軌跡Ｌ１を目標走行ラインＬｄに設定する。更に、ＤＳＥＣＵは、（３）式の３次関数の係数と図３（Ｃ）に示した関係式とに基づいて、走行軌跡Ｌ１を目標走行ラインＬｄに設定した場合の操舵追従制御に必要な情報（以下、「目標走路情報」と称呼する場合がある。）を取得する。この目標走路情報は、走行軌跡Ｌ１の曲率Ｃｖ、走行軌跡Ｌ１に対するヨー角θｖ、及び、走行軌跡Ｌ１に対するセンター距離ｄｖ等である。

ＤＳＥＣＵは、所定時間が経過するごとに、曲率Ｃｖ、ヨー角θｖ及びセンター距離ｄｖを下記の（４）式に適用することにより目標操舵角θ＊を演算する。（４）式において、Ｋlta１，Ｋlta２及びＫlta３は予め定められた制御ゲインである。更に、ＤＳＥＣＵは、実際の操舵角θが目標操舵角θ＊に一致するようにステアリングＥＣＵ６０を用いて転舵用モータ６２を制御する。以上によって、操舵追従制御による操舵制御が実行される。

θ＊＝Ｋlta１・Ｃｖ＋Ｋlta２・θｖ＋Ｋlta３・ｄｖ …（４）

なお、ＤＳＥＣＵは、所定時間が経過するごとに、曲率Ｃｖ、ヨー角θｖ及びセンター距離ｄｖを下記の（５）式に適用することにより目標ヨーレートＹＲｃ＊を演算してもよい。この場合、ＤＳＥＣＵは、目標ヨーレートＹＲｃ＊と実ヨーレートＹＲｔとに基づいて、目標ヨーレートＹＲｃ＊を得るための目標操舵トルクＴｒ＊を、ルックアップテーブルを用いて演算する。そして、ＤＳＥＣＵは、実際の操舵トルクＴｒａが目標操舵トルクＴｒ＊に一致するように、ステアリングＥＣＵ６０を用いて転舵用モータ６２を制御する。以上によっても、操舵追従制御による操舵制御が実行される。以上から理解されるように、ＤＳＥＣＵは目標走路情報が取得できれば、目標走行ラインそのものを計算しなくても、操舵追従制御を実行することができる。

ＹＲｃ＊＝Ｋ１×ｄｖ＋Ｋ２×θｖ＋Ｋ３×Ｃｖ …（５）

ＤＳＥＣＵは上述した区画レーン維持制御を実行する場合にも上記（４）式又は（５）式を利用する。より具体的に述べると、ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線の少なくとも一方に基づいて設定された目標走行ラインＬｄ（即ち、自車両走行レーンの中央ライン）の曲率ＣＬと、自車両ＳＶの車幅方向の中央位置と目標走行ラインＬｄとの間のｙ軸方向（実質的には道路幅方向）の距離ｄＬと、目標走行ラインＬｄの方向（接線方向）と自車両ＳＶの進行方向とのずれ角θＬ（ヨー角θＬ）と、を演算する。

そして、ＤＳＥＣＵは、式（４）（又は、（５）式）において、ｄｖをｄＬに置換し、θｖをθＬに置換し、ＣｖをＣＬに置換することにより、目標操舵角θ＊を演算し、実際の操舵角θが目標操舵角θ＊に一致するように転舵用モータ６２を制御する。以上によって、区画レーン維持制御による操舵制御が実行される。

ＤＳＥＣＵは、左白線及び右白線の少なくとも一方に基づいて目標走行ラインＬｄが設定することができず、且つ、先行車軌跡が生成できない場合（操舵追従目標車両ＴＶが決定できない場合を含む。）、車線維持制御の実行をキャンセルする。即ち、この場合、ＤＳＥＣＵは、車線維持制御を行わない。

次に、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）、並びに、図５乃至図８を参照しながら、本実施装置のＤＳＥＣＵが実行する「操舵追従目標車両ＴＶが走行レーンを逸脱している状況にあるか否か判定する方法」について説明する。

図４（Ａ）に示されるように、現在、ＤＳＥＣＵは、操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡Ｌ１に自車両ＳＶが従うように操舵制御（操舵追従制御）を実行している。

ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの位置に対応する走行軌跡Ｌ１上の位置（自車両対応位置）に存在していた時点の、操舵追従目標車両ＴＶ（即ち、過去の操舵追従目標車両ＴＶｐ）と白線ＬＷとの位置関係を推定した第１パラメータ（第１距離ＤＬ１、第１ヨー角θ１（図５を参照））を次のようにして取得する。

（第３距離ＤＬ３、第３ヨー角θ３の取得）
まず、図４（Ａ）に示されるように、ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶと自車両対応位置との間の車線幅方向の第３距離ＤＬ３を取得する。更に、ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡Ｌ１に対する第３ヨー角θ３を取得する。

尚、「自車両対応位置」は、その縦距離が自車両ＳＶの縦距離と同じであり、且つ、横位置が走行軌跡Ｌ１上にある位置である。自車両対応位置の横位置は、走行軌跡Ｌ１を表す上記（３）式の変数ｘに自車両ＳＶの縦距離を代入することにより取得できる値である。

（第４距離ＤＬ４、第４ヨー角θ４の取得）
次に、図４（Ｂ）に示されるように、自車両ＳＶと白線ＬＷとの間の車線幅方向の第４距離ＤＬ４を取得する。更に、ＤＳＥＣＵは、自車両ＳＶの白線ＬＷに対する第４ヨー角θ４を取得する。

（第１距離ＤＬ１、第１ヨー角θ１の取得）
そして、図５に示されるように、ＤＳＥＣＵは、第４距離ＤＬ４から第３距離ＤＬ３を減算（第１距離ＤＬ１＝第４距離ＤＬ４−第３距離ＤＬ３）することにより、第１距離ＤＬ１を取得する。

更に、ＤＳＥＣＵは、第３ヨー角θ３と第４ヨー角θ４との差分（「第１ヨー角θ１」＝「第３ヨー角θ３」−「第４ヨー角θ４」）を演算することにより第１ヨー角θ１を取得する。以上により、第１パラメータ（第１距離ＤＬ１及び第１ヨー角θ１）を取得する。

更に、ＤＳＥＣＵは、図６に示されるように、ＤＳＥＣＵが備えるカルマンフィルタ１０ａに、第１パラメータ（第１距離ＤＬ１及び第１ヨー角θ１）を観測値として入力することにより、出力値として、推定第１距離ＤＬ１ｆ、推定第１ヨー角θ１ｆ、第１ヨー角変化率θ１’を取得する。

具体的に述べると、カルマンフィルタ１０ａは、観測値としての（第１距離ＤＬ１及び第１ヨー角θ１）、プロセスノイズとしてσ１、及び、観測ノイズとしてのσ２、及び、σ３を入力値として、カルマンフィルタ処理後の出力値としての第１距離ＤＬ１（推定第１距離ＤＬ１ｆ）、第１ヨー角θ１（推定第１ヨー角θ１ｆ）、及び、第１ヨー角変化率θ１’を演算するようになっている。

カルマンフィルタ１０ａ（拡張カルマンフィルタ）は、周知のように、非線形の動的システムについて、同システムの状態方程式、及び、観測方程式をノイズの影響を受けて考慮した上で記述し、それら方程式に基づいて現在の観測値、及び、過去の状態量の推定値から現在の状態量を推定する、反復推定型フィルタである（例えば、特表２００７−５０５３７７号公報、特開２０１４−１０８７２号公報、特開２０１４−１０２１３７号公報、特開２０１４−２１０３号公報及び特開２０１７−０１２６５０号公報等を参照。）

カルマンフィルタ１０ａは、観測値として（ＤＬ１、θ１）及び観測ノイズとして（σ２、σ３）を有する観測方程式、並びに、状態量として（ＤＬ１、θ１、θ１’）及びプロセスノイズ（σ１）を有する状態方程式等を用いて、周知のカルマンフィルタの原理に従った周知のカルマフィルタ処理を実行する。これにより、ＤＳＥＣＵは、推定第１距離ＤＬ１ｆ、推定第１ヨー角θ１ｆ、及び、第１ヨー角変化率θ１’を取得することができる。

（σ１乃至σ３の演算）
ＤＳＥＣＵは、次のように、カルマンフィルタ１０ａに入力するσ１乃至σ３を次のように演算している。

（σ１の演算）
σ１は、「演算周期（所定時間）当たりの第１ヨー角変化率θ１’の変化量Δθ１’の標準偏差σΔθ１’」である。なお、σ１は、便宜上「第１標準偏差」とも称呼される。

ＤＳＥＣＵは、操舵追従目標車両ＴＶの車速ｖ、車線幅Ｗ、最大横速度Ｖmax、及び、演算周期ΔＴｃｙを、下記（計算式１）に代入することにより、算出する。最大横速度Ｖxmaxとしては、実験的に得られた値が設定される。最大横速度Ｖxmaxとしては、例えば、操舵追従対象車両が急なレーンチェンジをしたと仮定した場合の最大横速度（固定値）が設定される。なお、検出されている操舵追従目標車両ＴＶの車速ｖに基づいて推定した最大横速度（操舵追従目標車両ＴＶの車速ｖに応じて変動する値）が、最大横速度Ｖxmaxとして設定されてもよい。

（計算式１）
σ１（＝σΔθ１’）＝（４Ｖxmax^３／Ｗ^２）×（Δｔｃｙ／３ｖ）
（σ１：「演算周期当たりの第１ヨー角変化率θ１’の変化量の標準偏差（σΔθ１’）」、Ｖxmax：最大横速度、Ｗ：車線幅、Δｔｃｙ：演算周期、ｖ：操舵追従目標車両の車速）

（計算式１）は次のように導出された計算式である。操舵追従目標車両ＴＶが、急なレーンチェンジを行ったと仮定する。このとき操舵追従目標車両ＴＶの最大横速度Ｖxmax、及び、レーンチェンジ開始から完了までの時間がＴｆである場合、操舵追従目標車両ＴＶの横速度Ｖｘと時間との関係は図７に示されたグラフ１に示されたようになる。

時間が０から０．５Ｔｆまでの間、操舵追従目標車両ＴＶの横速度を示す線ｍ１の横加速度は、線ｍ２に示されるように一定であり、Ｖｘmax／０．５Ｔｆとなる。時間が０から０．５Ｔｆまでの間の範囲にて、線ｍ２に示された横加速度変化を、当該横加速度変化の速度を表す面積と、同一の速度を表す面積を有する線ｍ３に示された横加速度変化に変換する。

即ち、線ｍ３に示されるように、時間が０から０．２５Ｔｆまでの間、操舵追従目標車両ＴＶの横加速度が一定の横ジャークＪｘ（単位時間当たりの横加速度の変化量）で最大横加速度まで上昇した後、０．２５Ｔｆから０．５までの間、一定の横ジャークＪｘで横加速度０まで減少する横加速度変化に、変換する。

このときの横ジャークＪｘ（以下、「最大横ジャークＪｘmax」と称呼される。）は、（２Ｖｘmax÷０．５Ｔｆ）÷０．２５Ｔ＝（１６Ｖxmax／Ｔｆ^２）（＝最大横ジャークＪｘmax）・・・（１ａ）となる。グラフ１の線ｍ１が示す関数を時間０からＴｆまでの範囲で時間積分すると車線幅Ｗを算出することできる。即ち、車線幅Ｗ＝１／２×Ｔｆ×Ｖxmax（即ち、Ｔｆ＝２Ｗ／Ｖxmax）となる。そして、Ｔｆ＝２Ｗ／Ｖxmaxを、上記（１ａ）に代入すると、最大横ジャークＪｘmax＝４Ｖxmax^３／Ｗ^２となる。

ここで、最大横ジャークＪｘmaxを、平均０の正規分布に従う発生確率０．３％の値とすると、横ジャークの標準偏差３σｊｘ＝４Ｖxmax^３／Ｗ^２となる。「横ジャークの標準偏差σｊｘ」と「演算周期当たりの第１ヨー角変化率θ１’の変化量の標準偏差σΔθ１’」との関係式（σｊｘ＝（ｖ／Δｔｃｙ）σΔθ１’）を上式に代入すると、σΔθ１’＝（４Ｖxmax^３／Ｗ^２）×（Δｔｃｙ／３ｖ）が導出される。以上により、（計算式１）を導出することができ、操舵追従目標車両ＴＶの車速ｖ、走行レーンの車線幅Ｗに応じた「第１ヨー角変化率θ１’の変化量Δθ１’の標準偏差σΔθ１’（即ち、σ１）」が推定できる。

（σ２及びσ３の演算）
σ２は「第１距離ＤＬ１の誤差の標準偏差」である。ＤＳＥＣＵは、下記（計算式２）を用いてσ２を算出する。σ３は「第１ヨー角θ１の誤差の標準偏差」である、ＤＳＥＣＵは、下記（計算式３）を用いてσ３を算出する。なお、σ２は、便宜上「第２標準偏差」とも称呼される。σ３は、便宜上「第３標準偏差」とも称呼される。

（計算式２）
σ２＝（（「第３距離ＤＬ３の誤差の標準偏差」）^２＋（「第４距離ＤＬ４の誤差の標準偏差」）^２）^０．５
（計算式３）
σ３＝（（「第３ヨー角θ３の誤差の標準偏差」）^２＋（「第４ヨー角θ４の誤差の標準偏差」）^２）^０．５

「第３距離ＤＬ３の誤差の標準偏差」、及び、「第３ヨー角θ３の誤差の標準偏差」は、それぞれ、例えば、実験的に得られた値が適宜設定される。「第４距離ＤＬ４誤差の標準偏差」、及び、「第４ヨー角θ４の誤差の標準偏差」は、白線認識の精度に応じて違う値が設定される。

具体的に述べると、白線認識精度が高い場合、ＤＳＥＣＵは、「第４距離ＤＬ４誤差の標準偏差」を第１の値に設定する。白線認識精度が低い場合、ＤＳＥＣＵは、「第４距離ＤＬ４誤差の標準偏差」を第１の値より大きい第２の値に設定する。なお、第１の値及び第２の値は、例えば、実験的に得られた値が適宜設定される。

更に、白線認識精度が高い場合、ＤＳＥＣＵは、「第４ヨー角θ４誤差の標準偏差」を第３の値に設定する。白線認識精度が低い場合、ＤＳＥＣＵは、「第４ヨー角θ４誤差の標準偏差」を第３の値より大きい第４の値に設定する。なお、第３の値及び第４の値は、実験的に得られた値が適宜設定される。

（判定方法）
更に、図８に示されるように、ＤＳＥＣＵは、第１パラメータ（カルマンフィルタ処理後の出力値としての第１距離ＤＬ１（ＤＬ１ｆ）、第１ヨー角θ１（θ１ｆ）及び第１ヨー角変化率θ１’）、操舵追従目標車両ＴＶの車速ｖ、及び、操舵追従目標車両ＴＶが自車両対応位置から現在位置まで移動するのにかかる第１移動時間Ｔｘ２（＝「車間距離／操舵追従目標車両ＴＶの車速ｖ」）等を用いて、下記（第１数式）乃至（第３数式）により、操舵追従目標車両ＴＶの白線ＬＷに対するヨー角である第２ヨー角θ２、及び、操舵追従目標車両ＴＶと白線ＬＷとの位置関係を推定した下記の第２パラメータ（判定パラメータ）を取得する。

（判定パラメータ）
・第２距離ＤＬ２：操舵追従目標車両ＴＶと白線ＬＷとの間の車線幅方向の距離
・推定横速度ｖ２ ：推定した操舵追従目標車両ＴＶの横速度
・逸脱予測時間Ｔａ：逸脱予測時間Ｔａ＝第２距離ＤＬ２／推定横速度ｖ２で演算される操舵追従目標車両ＴＶが白線ＬＷに到達するまでの予測時間

（ＤＬ２：第２距離、ＤＬ１：第１距離、ｖ：操舵追従目標車両の車速、θ１：第１ヨー角、θ１’：第１ヨー角変化率、Ｔｘ２：第１移動時間）

θ2＝θ1+(θ１’×Ｔｘ２)・・・（第２数式）

（θ２：第２ヨー角、θ１：第１ヨー角、θ１’：第１ヨー角変化率、Ｔｘ２：第１移動時間）

ｖ２＝ｖ×θ２・・・（第３数式）
（ｖ２：推定横速度、ｖ：操舵追従目標車両の速度、θ２：第２ヨー角）

ＤＳＥＣＵは、取得した判定パラメータ（第２距離ＤＬ２、推定横速度ｖ２、及び、逸脱予測時間Ｔａ）を用いて、操舵追従目標車両ＴＶの走行レーンからの逸脱状況を判定する。

具体的に述べると、ＤＳＥＣＵは、まず判定パラメータを用いて、操舵追従目標車両ＴＶが走行レーンから逸脱している逸脱状況にあるか否かを判定する。

次の逸脱状況判定条件１乃至３の少なくとも何れかが成立する場合、ＤＳＥＣＵは、操舵追従目標車両ＴＶが逸脱状況にあると判定する。
逸脱状況判定条件１：第２距離ＤＬ２が第１閾値距離Ｄth1以下である。
逸脱状況判定条件２：推定横速度ｖ２が第１閾値横速度ｖth1以上である。
逸脱状況判定条件３：逸脱予測時間Ｔａ（＝ＤＬ２／ｖ２）が第１閾値時間Ｔth1以下である。

操舵追従目標車両ＴＶが逸脱状況にある場合、ＤＳＥＣＵは、操舵追従制御をキャンセルする。操舵追従目標車両ＴＶが逸脱状況にない場合、ＤＳＥＣＵは、操舵追従制御を実行する。

＜具体的作動＞
次に、ＤＳＥＣＵのＣＰＵ（単に「ＣＰＵ」と称呼する場合がある。）の具体的作動について説明する。ＣＰＵは、所定時間（演算周期Δｔｃｙ）が経過する毎に図９のフローチャートにより示した操舵追従制御ルーチンを実行するようになっている。なお、ＣＰＵは図示しないルーチンにより車間距離制御（ＡＣＣ）を実行するようになっている。ＣＰＵは、車間距離制御が実行されている場合に限り図９に示したルーチンを実行する。

従って、車間距離制御が実行されている場合において、所定のタイミングになると、ＣＰＵは、図９のステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、操舵追従制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。

操舵追従制御の実行条件は、例えば、以下に述べる条件Ａ１乃至条件Ａ３の総てが成立したとき成立する。
条件Ａ１：操作スイッチ１８の操作により、車線維持制御を実行することが選択されている。
条件Ａ２：自車両ＳＶの車速ＳＰＤが、所定の下限車速以上であり且つ所定の上限車速以下である。
条件Ａ３：カメラセンサ１７ｂが認識する「左白線及び右白線の少なくとも一方」に基づいた目標走行ラインＬｄが設定できない。

操舵追従制御の実行条件が成立していない場合、ＣＰＵはステップ９０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９１０に進み、操舵追従制御をキャンセル（中止）する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対して、操舵追従制御の実行条件が成立している場合、ＣＰＵはステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１５に進み、走行軌跡Ｌ１の生成対象となる操舵追従目標車両ＴＶを特定する。具体的に述べると、ＣＰＵは、車速センサ１６から自車両ＳＶの車速を取得して、ヨーレートセンサ１９から自車両ＳＶのヨーレートを取得する。ＣＰＵは取得した車速及びヨーレートから自車両ＳＶの走行進路を予測する。次いで、予測された「自車両ＳＶの走行進路」にも最も近い前方車両に最も近い物標を「走行軌跡Ｌ１の生成対象となる操舵追従目標車両ＴＶ」として選択する。

ＣＰＵは、周囲センサ１７からの物標情報に基づいて、各物標の物標情報を各物標に対応させて記憶させている。ＣＰＵは、その物標情報の中から特定した操舵追従目標車両ＴＶに対する物標情報を選択し、その選択した物標情報に基づいて操舵追従目標車両ＴＶについて走行軌跡Ｌ１を生成する。

その後、ＣＰＵはステップ９２０に進み、走行軌跡Ｌ１を生成できているか否かを判定する。具体的に述べると、操舵追従目標車両ＴＶが特定できていない場合、又は、操舵追従目標車両ＴＶは特定できているが、その操舵追従目標車両ＴＶについての物標情報の時系列データが走行軌跡Ｌ１を生成するには十分でない場合、ＣＰＵは走行軌跡Ｌ１が生成できていないと判定する。そうでない場合、ＣＰＵは走行軌跡Ｌ１が生成できていると判定する。

走行軌跡Ｌ１が生成できている場合、ＣＰＵはステップ９２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２５に進み、カメラセンサ１７ｂから送られてきた「認識距離情報」に基づいてカメラセンサ１７ｂにより白線（左白線及び右白線）が第１所定距離以上第２所定距離未満の範囲で認識できているか否かを判定する。換言すると、ＣＰＵはカメラセンサ１７ｂにより白線が近傍で認識できているか否かを判定する。尚、第１所定距離は、第２所定距離より小さい距離が設定される。

カメラセンサ１７ｂにより白線が第１所定距離以上第２所定距離未満の範囲で認識できている場合、ＣＰＵはステップ９２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９３０に進み、以下に述べるステップ９３０乃至ステップ９６０の処理を順に行った後、ステップ９６５に進む。

ステップ９３０：ＣＰＵは、自車両ＳＶと自車両対応位置との間の車線幅方向の第３距離ＤＬ３を取得する。更に、ＣＰＵは、自車両ＳＶの操舵追従目標車両ＴＶの走行軌跡Ｌ１に対する第３ヨー角θ３を取得する。
ステップ９３５：ＣＰＵは、自車両ＳＶと白線ＬＷとの間の車線幅方向の第４距離ＤＬ４を取得する。更に、ＣＰＵは、自車両ＳＶの白線ＬＷに対する第４ヨー角θ４を取得する。
ステップ９４０：ＣＰＵは、第４距離ＤＬ４から第３距離ＤＬ３を減算（第１距離ＤＬ１＝第４距離ＤＬ４−第３距離ＤＬ３）することにより、第１距離ＤＬ１を取得する。
ＣＰＵは、第３ヨー角θ３と第４ヨー角θ４、との差分（第１ヨー角θ１＝第３ヨー角θ３−第４ヨー角θ４）を演算することにより第１ヨー角θ１を取得する。

ステップ９４５：ＣＰＵは、上述したように（計算式１）を用いてσ１を算出（推定）する。
ステップ９５０：ＣＰＵは、上述したように（計算式２）を用いてσ２を算出（推定）する。このとき、白線認識精度が高い場合、ＣＰＵは、（計算式２）の「第４距離ＤＬ４誤差の標準偏差」を第１の値に設定する。白線認識精度が低い場合、ＣＰＵは、（計算式２）の「第４距離ＤＬ４誤差の標準偏差」を第１の値より大きい第２の値に設定する。
ＣＰＵは、上述したように（計算式３）を用いてσ３を算出する。このとき、白線認識精度が高い場合、ＣＰＵは、（計算式３）の「第４ヨー角θ４誤差の標準偏差」を第３の値に設定する。白線認識精度が低い場合、ＣＰＵは、（計算式３）の「第４ヨー角θ４誤差の標準偏差」を第３の値より大きい第４の値に設定する。

ステップ９５５：ＣＰＵは、上述したようにカルマンフィルタ１０ａを用いて、推定第１距離ＤＬ１ｆ、推定第１ヨー角θ１ｆ及び第１ヨー角変化率θ１’を取得する。

ステップ９６０：ＣＰＵは、推定第１距離ＤＬ１ｆ、推定第１ヨー角θ１ｆ及び第１ヨー角変化率θ１’（第１パラメータ）、並びに、車速ｖ及び第１移動時間Ｔｘ２を用いて、上述したように、判定パラメータ（第２距離ＤＬ２、推定横速度ｖ２及び逸脱予測時間Ｔａ）を算出する。

ＣＰＵはステップ９６５に進むと、判定パラメータに基づいて、操舵追従目標車両ＴＶが逸脱状況にあるか否かを判定する。ＣＰＵは、既述した逸脱状況判定条件１乃至３の少なくとも何れかが成立する場合、ＣＰＵは、操舵追従目標車両ＴＶが逸脱状況にあると判定する。

操舵追従目標車両ＴＶが逸脱状況にない場合、ＣＰＵはステップ９６５にて「Ｎｏ」と判定してステップ９７０に進み、ステップ９１５にて操舵追従対象車両に基づいて生成した走行軌跡Ｌ１を目標走行ラインＬｄに設定し、且つ、その目標走行ラインＬｄに沿って自車両ＳＶを走行させるように自車両ＳＶの操舵角を制御する（操舵制御を行う。）。即ち、ＣＰＵは、操舵追従制御を実行する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

操舵追従目標車両ＴＶが逸脱状況にある場合、ＣＰＵはステップ９６５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進み、操舵追従制御をキャンセル（中止）する。その後、ＣＰＵはステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。

以上説明した本実施装置は、次の効果を奏する。即ち、操舵追従目標車両ＴＶの車速ｖ及び走行レーンの車線幅Ｗに応じて、カルマンフィルタ１０ａにプロセスノイズとして入力されるσ１の値が決定される。更に、白線の認識精度に応じて、観測ノイズとして入力されるσ２及びσ３の値が決定される。これらにより、本実施装置は、判定パラメータの算出に使用される第１ヨー角変化率θ１’を精度よく取得することができ、判定パラメータの精度を向上することができる。その結果、操舵追従目標者車両が走行レーンを逸脱しているか否かの判定精度が低下する可能性を低くすることができる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、本実施装置は、車線維持制御を追従車間距離制御の実行中にのみ実行するようになっているが、追従車間距離制御の実行中でなくても車線維持制御を実行するように構成されてもよい。

例えば、本実施装置は、操舵追従目標車両ＴＶ及び車間距離目標車両を含む他車両の位置情報及び速度情報等を車車間通信にて取得するようにしてもよい。具体的に述べると、例えば、他車両が当該他車両のナビゲーション装置により取得した当該他車両の位置情報を、当該他車両自身を特定する車両ＩＤ信号とともに自車両ＳＶに送信し、自車両ＳＶはその送信されてきた情報に基づいて操舵追従目標車両ＴＶ及び／又は車間距離目標車両の位置情報を取得してもよい。

例えば、本実施装置において、走行軌跡の生成方法は、上述の例に限定されず公知の種々の方法を採用することができる。即ち、操舵追従目標車両の走行軌跡（先行車軌跡）を近似する曲線を作成できる方法であればよく、例えば、カルマンフィルタを用いて走行軌跡を生成してもよい。

具体的に述べると、ステップ９１５のステップにて、ＣＰＵは、カルマンフィルタを用いて走行軌跡を生成してもよい。運転支援ＥＣＵ１０が備えるカルマンフィルタに自車両の位置情報を入力すると、カルマンフィルタから、自車両ＳＶの現在位置の操舵追従車両の走行軌跡Ｌ１の曲率Ｃｖ、走行軌跡Ｌ１の曲率変化率Ｃｖ’、走行軌跡Ｌ１に対する自車両ＳＶのヨー角θｖ、走行軌跡Ｌ１と自車両ＳＶの現在位置との間の距離ｄｖが出力される。ＣＰＵは、図３（Ｃ）に示した３次関数の係数と曲率及びヨー角等との関係を用いることにより、３次関数ｆ（ｘ）の係数ａ、ｂ、ｃ及びｄを求めることができる。

１０…運転支援ＥＣＵ、１６…車速センサ、１７…周囲センサ、１７ａ…レーダセンサ、１７ｂ…カメラセンサ、１７ｃ…物標認識部、１８…操作スイッチ、１９…ヨーレートセンサ、６０…ステアリングＥＣＵ、６１…モータドライバ、６２…転舵用モータ、８０…警報ＥＣＵ、８１…ブザー、８２…表示器、ＳＶ…自車両、ＴＶ…操舵追従目標車両、ＴＶｐ…過去の操舵追従目標車両

Claims (1)

1. 自車両が走行している走行レーンの区画線を認識する区画線認識部と、
   前記区画線の認識の精度を判定する区画線認識精度判定部と、
   前記認識できた区画線に基づき前記走行レーンの車線幅を取得する車線幅取得部と、
   前記自車両の前方を走行する前方車両の中から特定した操舵追従目標車両の走行軌跡を生成する走行軌跡生成部と、
   前記操舵追従目標車両の車速を取得する車速取得部と、
   所定時間が経過するごとに、前記自車両と縦距離が同じであって横位置が前記走行軌跡上の位置にある自車両対応位置に存在していたときの過去の操舵追従目標車両の前記区画線と前記過去の操舵追従目標車両との間の車線幅方向の第１距離、及び、前記過去の操舵追従目標車両の前記区画線に対する第１ヨー角を、
   前記認識した区画線、及び、前記走行軌跡に基づいて取得した、前記自車両と前記自車両対応位置との間の車線幅方向の第３距離、及び、前記自車両の前記操舵追従目標車両の前記走行軌跡に対する第３ヨー角、並びに、前記自車両と前記区画線との間の車線幅方向の第４距離、及び、自車両の前記区画線に対する第４ヨー角に基づいて、
   前記第１距離＝前記第４距離−前記第３距離、及び、
   前記第１ヨー角＝前記第３ヨー角−前記第４ヨー角、
   なる式によって取得する、パラメータ取得部と、
   前記操舵追従目標車両の車速、及び、前記車線幅を下記計算式１に代入して第１標準偏差を算出し、下記計算式２を用いて第２標準偏差である第１距離の誤差の標準偏差を算出し、下記計算式３を用いて第３標準偏差である第１ヨー角の誤差の標準偏差を算出する標準偏差算出部であって、
   前記区画線認識精度判定部によって前記区画線認識の精度が所定の閾値よりも高いと判定された場合、前記計算式２中の第４距離の誤差の標準偏差を第１の値に設定し、前記計算式３中の第４ヨー角の誤差の標準偏差を第３の値に設定し、
   前記区画線認識精度判定部によって前記区画線認識の精度が前記閾値よりも低いと判定された場合、前記計算式２中の第４距離の誤差の標準偏差を第１の値より大きい前記第２の値に設定し、前記計算式３中の第４ヨー角の誤差の標準偏差を前記第３の値より大きい第４の値に設定するように構成された前記標準偏差算出部と、
   カルマンフィルタを備えたパラメータ推定部であって、
   前記カルマンフィルタに、前記所定時間が経過するごとに、観測値として、前記取得した第１距離及び第１ヨー角を入力し、
   プロセスノイズとして、前記第１標準偏差を入力し、
   観測ノイズとして、前記第２標準偏差及び前記第３標準偏差を入力し、
   前記カルマンフィルタの原理に従って、前記第１ヨー角の前記所定時間当たりの変化量である第１ヨー角変化率、推定第１距離、及び、推定第１ヨー角を演算し、前記演算した第１ヨー角変化率、推定第１距離、及び、推定第１ヨー角を前記カルマンフィルタから出力値として出力するように構成された前記パラメータ推定部と、
   前記第１ヨー角変化率、前記推定第１距離、及び、前記推定第１ヨー角を含む第１パラメータと、当該第１パラメータを用いて算出した前記操舵追従目標車両の前記区画線に対する第２ヨー角と、前記操舵追従目標車両の車速と、を含むパラメータの少なくとも一つを用いて、前記操舵追従目標車両と前記区画線との間の車線幅方向の第２距離、前記操舵追従目標車両の推定横速度、及び、前記操舵追従目標車両が前記区画線に到達するまでの予測時間を算出し、前記算出した第２距離、推定横速度、及び、予測時間の少なくとも一つに基づいて、
   前記操舵追従目標車両が前記走行レーンから逸脱している逸脱状況にあるか否かを判定する走行レーン逸脱状況判定部と、
   前記走行軌跡に基づいて設定した目標走行ラインに沿って前記自車両を走行させるように、前記自車両の操舵角を変更する操舵追従制御を実行する走行制御部と、
   を備え、
   前記走行制御部は、前記操舵追従目標車両が前記逸脱状況にあると判定した場合、前記操舵追従制御を停止し、
   前記操舵追従目標車両が前記逸脱状況にないと判定した場合、前記操舵追従制御を実行する、
   ように構成された車両運転支援装置。
   （計算式１）
   第１標準偏差＝（４Ｖxmax^３／Ｗ^２）×（Δｔｃｙ／３ｖ）
   （第１標準偏差：前記所定時間当たりの前記第１ヨー角変化率の変化量の標準偏差、Ｖxmax：最大横速度、Ｗ：前記車線幅、Δｔｃｙ：前記所定時間、ｖ：前記操舵追従目標車両の車速）
   （計算式２）
   （第１距離の誤差の標準偏差）＝（（第３距離の誤差の標準偏差）^２＋（第４距離の誤差の標準偏差）^２）^０．５
   （計算式３）
   （第１ヨー角の誤差の標準偏差）＝（（第３ヨー角の誤差の標準偏差）^２＋（第４ヨー角の誤差の標準偏差）^２）^０．５

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