説明

車線維持支援装置

【課題】運転者に応じて最適な走行ラインを設定すること。
【解決手段】車線維持支援装置10は、車両が走行する道路上の走行車線を認識する走行車線認識手段1aと、走行車線認識手段1aにより認識された走行車線に基づいて、走行車線内において目標となる目標走行ラインL1、L2を設定する走行ライン設定手段1bと、走行ライン設定手段1bにより設定された目標走行ラインL1、L2に基づいて、車両の操舵を制御する操舵制御手段2と、車両の運転者の視線方向P1、P2、P3を検出する視線検出手段1cを備えている。走行ライン設定手段1bは、視線検出手段1cにより検出された運転者の視線方向P1、P2、P3に基づいて、目標走行ラインL1、L2を設定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、車線内に設定された走行ライン上を走行するように、車両を制御する車線維持支援装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、路線の走行地点での走行車線内の走行ラインの実績を、運転者の好みのモード毎に記録し、自動操舵時に好みの走行記録データを参照して走行地点での車線内の目標走行ラインを設定する車両の走行制御方法及び装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2003−162799号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記従来の走行制御方法及び装置においては、一度走行された走行地点の走行記録データを参照して、目標走行ラインが設定されている。したがって、初めて走行される走行地点では、走行記録データが存在しない為、上記目標走行ラインを設定することができず、最適な走行ラインを設定することが困難となる。
【0004】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、運転者に応じて最適な走行ラインを設定することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車両が走行する道路上の走行車線を認識する走行車線認識手段と、
前記走行車線認識手段により認識された前記走行車線に基づいて、前記走行車線内において目標となる目標走行ラインを設定する走行ライン設定手段と、
前記走行ライン設定手段により設定された前記目標走行ラインに基づいて、前記車両の操舵を制御する操舵制御手段と、を備えた車線維持支援装置であって、
前記車両の運転者の視線方向を検出する視線検出手段を備え、
前記走行ライン設定手段は、前記視線検出手段により検出された前記運転者の視線方向に基づいて、前記目標走行ラインを設定することを特徴とする車線維持支援装置である。
【0006】
この一態様によれば、走行ライン設定手段は、視線検出手段により検出された運転者の視線方向に基づいて、目標走行ラインを設定する。これにより、運転者に応じて最適な走行ラインを設定することができる。
【0007】
この一態様において、前記車両がこれから進入するカーブ路を検出するカーブ路検出手段を更に備え、
前記カーブ路検出手段により前記カーブ路が検出され、かつ、前記視線検出手段により検出された前記運転者の視線方向が前記カーブ路の内側寄りに向いているとき、前記走行ライン設定手段は、前記カーブ路の中間付近の前記目標走行ラインを前記カーブ路の内側寄りに設定してもよい。これにより、運転者の視線方向に応じて、運転者の好みの走行ラインを設定することができる。
【0008】
この一態様において、運転者の眠気を検出する眠気検出手段を更に備え、
前記眠気検出手段により前記運転者の眠気が検出され、前記カーブ路検出手段により前記カーブ路が検出され、かつ、前記視線検出手段により検出された前記運転者の視線方向が前記カーブ路の内側寄りに向いているとき、前記走行ライン設定手段は、前記目標走行ラインを、前記カーブ路の幅方向の略中央に設定してもよい。これにより、運転者の視線方向に応じて、運転者の好みの走行ラインを設定しつつ、安全性を確保することができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、運転者に応じて最適な走行ラインを設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【0011】
図1は、本発明の一実施例に係る車線維持支援装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。本実施例に係る車線維持支援装置10は、車両を車線内で走行させるように制御(レーンキープ制御)を行う車線維持ECU1と、車両の操舵を制御する操舵ECU(操舵制御手段)2と、を備えている。なお、車線には、白線(黄色線等の任意の色の線、実線、破線、点線、二重線を含む)、ボッツドッツ、キャッツアイ等の道路を区画するあらゆる線を含むものとする。
【0012】
また、車線維持ECU(Electronic Control Unit、電子制御装置)1及び操舵ECU2は、例えば、マイクロコンピュータから構成されており、制御、演算プログラムに従って各種処理を実行すると共に、当該装置10の各部を制御するCPU(Central Processing Unit)、CPUの実行プログラムを格納するROM(Read Only Memory)、演算結果等を格納する読書き可能なRAM(Random Access Memory)、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、出力インターフェイス等を有している。また、車線維持ECU1及び操舵ECU2は、車両LAN(Local Area Network)3を介して、双方向通信が可能なように接続されている。
【0013】
車線維持ECU1は、車両が走行する道路上の走行車線を認識する走行車線認識部(走行車線認識手段)1aと、走行車線内において、目標となる走行ラインを設定する走行ライン設定部(走行ライン設定手段)1bと、車両の運転者の視線方向を検出する視線検出部(視線検出手段)1cと、車両が進入するカーブ路を検出するカーブ路検出部(カーブ路検出手段)1dと、を有している。
【0014】
なお、走行車線認識部1a、走行ライン設定部1b、視線検出部1cおよびカーブ路検出部1dは、例えば、上記ROMに記憶され、上記CPUによって実行されるプログラムによって実現されている。
【0015】
走行車線認識部1aには、車両の前部に配設され、車両前方を撮影するためのCCDカメラ等のカメラ4が接続されている。カメラ4は、車両前方の道路上の車線を撮影し、その車線の撮影画像を走行車線認識部1aに対して送信する。走行車線認識部1aは、カメラ4により撮影された車線の撮影画像に対して、周知の画像処理を行い、車両前方に存在し、これから走行する道路上の車線を認識する。
【0016】
カーブ路検出部1dは、例えば、車両の現在位置からカーブ進入口までの距離が所定距離内となる、車両がこれから進入するカーブ路(以下、進入カーブ路と称す)を検出する(図2)。また、カーブ路検出部1dには、ナビゲーション装置5が接続されている。
【0017】
ナビゲーション装置5は、車両の現在位置を検出するGPS(Global Positioning System)受信部5aと、地図情報を記憶する地図情報記憶部5bと、を有している。
【0018】
なお、GPS受信部5aは、複数のGPS衛星から送信されるGPS電波を受信することで、車両の現在位置を算出する。また、地図情報記憶部5bは、道路情報が含まれた地図情報を、例えば、ハードディスク等を用いて記憶している。
【0019】
ナビゲーション装置5は、GPS受信部5aにより検出された車両の現在位置と、地図情報記憶部5bに記憶された地図情報の道路情報と、を比較処理して、車両が現在走行している道路及びその道路上の位置を検出する。
【0020】
カーブ路検出部1dは、ナビゲーション装置5により検出された車両が現在走行している道路と、その道路上の現在位置と、に基づいて、車両の現在位置Xからカーブ進入口X1までの距離が所定距離Sとなる、進入カーブ路を検出する(図2)。
【0021】
なお、所定距離Sは、予め最適な値が車線維持ECU1のRAMに設定されているが、車速センサ6により検出された車速に応じて、可変させてもよい。すなわち、車速センサ6により検出される車速が増加するほど、所定距離Sを増加させてもよい。ここで、カーブ進入口X1とは、例えば、進入カーブ路の曲がりが発生する位置を指す。
【0022】
また、カーブ路検出部1dは、所定の曲率半径以内の進入カーブ路を(急カーブ及び直線に近いカーブを除く一定の曲線となる等の特定のカーブ路を除いて)検出するようにしてもよい。カーブ路検出部1dは、ナビゲーション装置5により検出された車両が現在走行している道路情報に基づいて、進入カーブ路の曲率半径を検出し、この曲率半径が所定の曲率半径以内であるとき、この進入カーブ路を検出してもよい。なお、上記カーブ進入口X1の位置情報及び進入カーブ路の曲率半径は、ナビゲーション装置5の地図情報記憶部5bに記憶された地図情報に含まれているものとする。
【0023】
視線検出部1cには、カメラ7により撮影された運転者の顔の画像に対して周知の画像処理を行い、運転者の視線方向を検出する。カメラ7は、例えば、CCDカメラ等が用いられ、車室内のルームミラー近傍に、運転者の顔の撮影が可能なように配設されている。
【0024】
視線検出部1cは、運転者の顔を撮影するカメラ7の位置と、カメラ7により撮影された運転者の顔及び目の撮影画像と、ナビゲーション装置5により検出される車両の走行方向と、に基づいて、運転者の視線方向を検出することができる。
【0025】
視線検出部1cは、運転者の視線方向が、例えば、車両の道路の幅方向において左側寄り、略中央または右側寄りのうちいずれの方向にあるかを検出する。また、車両が一定の曲率の進入カーブ路に進入する場合、視線検出部1cは、運転者の視線方向が、車両前方にある進入カーブ路の幅方向において、内側寄りP1、略中央P2または外側寄りP3にあることを検出する(図2)。
【0026】
なお、視線検出部1cは、アイマークレコーダにより検出された運転者の左右の目の視線に基づいて、運転者の視線方向を検出してもよい。アイマークレコーダは、赤外線カメラを用いて、運転者の角膜部分における反射強度を検出し、この反射強度に基づいて左右の視線を検出する。
【0027】
走行ライン設定部1bは、走行車線認識部1aにより認識された車線内において、目標となる目標走行ラインを設定する。走行ライン設定部1bは、例えば、車線の幅方向において略中央(点線)L1に目標走行ラインを設定する。車両がこの目標走行ラインに従って走行した場合、車両は、一対の車線間の略中央を走行することとなる。
【0028】
また、走行ライン設定部1bは、例えば、カーブ進入口X1及びカーブ出口X2の目標走行ラインを、進入カーブ路の外側寄り(又は中央)に設定し、進入カーブ路の中間付近の目標走行ラインを、進入カーブ路の内側寄りに設定する、いわゆるアウトインアウト(実線)L2に設定してもよい(図2)。
【0029】
操舵ECU2は、ステアリング装置8を制御することで、車両の操舵を制御する(図3)。ステアリング装置8において、ステアリングホイール8aには操舵軸8bが連結され、操舵軸8bにはトーションバー8cを介して、出力軸8dが接続されている。出力軸8dには、ピニオンが設けられており、ピニオンは操舵ラック8eのラックと噛み合っている。操舵ラック8eの両端には、左右の一対の操舵輪8fが夫々連結されている。すなわち、ステアリングホイール8a及び操舵軸8bの出力軸8dが回転されると、ピニオン及びラックを介して、ラック軸8eが直線運動を行い、これにより、左右一対の操舵輪8fの方向が変更(操舵)される。出力軸8dのピニオンの回転力には、電動モータ等の操舵アクチュエータ8gから、操舵補助力が付加されるように構成されている。トーションバー8cには、トーションバー8cの捩れ量に基づいて、操舵軸8bの操舵トルクを検出するトルクセンサ9が配設されている。
【0030】
ステアリング装置8の操舵アクチュエータ8gには、操舵ECU2が接続されている。操舵ECU2は、例えば、トルクセンサ9により検出された操舵トルクに基づいて、ステアリング装置8の操舵アクチュエータ8gを制御し、操舵軸8bに最適な操舵補助力を付加する。これにより、各操舵輪8fの左右方向の操舵が最適に制御される。
【0031】
操舵ECU2は、走行ライン設定部1bにより設定された目標走行ライン上を、車両が走行するように、操舵アクチュエータ8gの操舵補助力を制御する。これにより、車両は、設定された目標走行ラインに従って、走行する。なお、操舵ECU2は、車両の略中央部を、走行ライン設定部1bにより設定された目標走行ラインに合わせるようにして、操舵アクチュエータ8gの操舵補助力を制御する。
【0032】
ところで、車両がカーブ路を走行する際に、運転者によって好みの走行ラインが相違することがある。例えば、運転者によっては、カーブ路を走行する際の走行ラインとして、上記アウトインアウトL2が好まれることがある。このような運転者の視線方向は、一般的に、カーブ進入口X1の手前(例えば、カーブ進入口X1から所定距離Sの位置X)において、進入カーブ路の内側寄りP1を向く傾向にある(図2)。
【0033】
そこで、本実施例に係る車線維持支援装置10において、カーブ路検出部1dにより進入カーブ路が検出され、かつ、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の内側寄りP1に向いているとき、走行ライン設定部1bは、目標走行ラインを上記アウトインアウトL2に設定する。これにより、運転者の好みに応じた目標走行ラインを、自動的に設定することができる。
【0034】
次に、本実施例に係る車線維持支援装置10の制御処理フローの一例について、説明する。図4は、本実施例に係る車線維持支援装置10の制御処理フローの一例を示すフロチャートである。なお、図4に示す制御処理フローは、所定の微少時間毎に繰り返し実行される。
【0035】
ナビゲーション装置5は、車両が現在走行している道路と、その道路上の現在位置と、を検出する(S100)。
【0036】
車線維持ECU1のカーブ路検出部1dは、ナビゲーション装置5により検出された車両が現在走行している道路と、その道路上の現在位置と、に基づいて、進入カーブ路を検出する(S110)。
【0037】
カーブ路検出部1dにより、進入カーブ路が検出されたとき(S110のYes)、視線検出部1cは、運転者の視線方向を検出する(S120)。
【0038】
なお、このとき、視線検出部1cは、運転者の視線方向を、所定時間継続して(例えば、1〜2秒程度)検出し、運転者の視線方向の傾向を検出するようにしてもよい。これにより、運転者の視線方向をより高精度に検出することができる。一方、カーブ路検出部1dにより、進入カーブ路が検出されないとき(S110のNo)、本制御処理ルーチンを終了する。
【0039】
車線維持ECU1の走行ライン設定部1bは、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の内側寄りP1を向いているか否かを判断する(S130)。
【0040】
なお、走行ライン設定部1bは、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の内側寄りP1を向いている傾向があるか(例えば、向いている頻度が高いか)否かを判断してもよい。
【0041】
走行ライン設定部1bは、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の内側寄りP1を向いていると判断したとき(S130のYes)、目標走行ラインをアウトインアウトL2に設定し(S140)、次の処理(S160)に移行する。
【0042】
一方、走行ライン設定部1bは、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の内側寄りP1を向いていないと判断したとき(S130のNo)、目標走行ラインを進入カーブ路の幅方向の略中央L1に設定し(S150)、次の処理(S160)に移行する。
【0043】
操舵ECU2は、車線維持ECU1の走行ライン設定部1bにより設定された目標走行ラインに従って、車両が走行するように、ステアリング装置8の操舵アクチュエータ8gを制御する(S160)。
【0044】
以上、本実施例に係る車線維持支援装置10において、カーブ路検出部1dにより進入カーブ路が検出され、かつ、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の内側寄りP1に向いているとき、走行ライン設定部1bは、目標走行ラインを上記アウトインアウトL2に設定する。これにより、運転者の好みに応じた目標走行ラインを、自動的に設定することができる。すなわち、運転者に応じて最適な走行ラインを設定することができる。なお、運転者の好みに応じた走行ラインが設定されることから、運転者に違和感を感じさせることがない。
【0045】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【0046】
上記一実施例において、カーブ路検出部1dは、ナビゲーション装置5により検出された車両が現在走行している道路と、その道路上の現在位置と、に基づいて、進入カーブ路を検出しているが、カメラ4により撮影された車両前方の撮影画像と、ナビゲーション装置5により検出された車両が現在走行している道路及びその道路上の位置と、を任意に組み合わせて、進入カーブ路を検出してもよい。これにより、より高精度に進入カーブ路を検出することができる。
【0047】
上記一実施例において、カーブ路検出部1dにより進入カーブ路が検出され、かつ、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の内側寄りP1に向いているとき、走行ライン設定部1bは、目標走行ラインを上記アウトインアウトL2に設定しているが、これに限らず、走行ライン設定部1bは、視線検出部1cにより検出された任意の運転者の視線方向に基づいて、任意の目標走行ラインを設定してもよい。
【0048】
例えば、カーブ路検出部1dにより進入カーブ路が検出され、かつ、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の略中央P2に向いているとき、走行ライン設定部1bは、目標走行ラインを進入カーブ路の略中央L1に設定してもよい。また、カーブ路検出部1dにより進入カーブ路が検出され、かつ、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の外側P3に向いているとき、走行ライン設定部1bは、目標走行ラインを進入カーブ路の外側寄りに設定してもよい。
【0049】
上記一実施例において、一車線の道路の場合について適用されているが、二車線、三車線等の任意の車線数の道路に適用可能である。
【0050】
上記一実施例において、一つの左に曲がるカーブ路が適用されているが、これに限らず、任意の方向へ曲がるカーブ路、複数のカーブ路が連続するようなS字状のカーブ路等の任意のカーブ路に適用可能である。
【0051】
上記一実施例において、運転者の眠気を検出する眠気検出部(眠気検出手段)1eを有する構成であってもよい(図5)。眠気検出部1eは、例えば、カメラ4により撮影された運転者の顔の撮影画像に基づいて、運転者の単位時間当りの瞬き回数(回数/分)を検出し、この瞬き回数が所定値以上となるとき、運転者に眠気が発生した(又は運転者の覚醒度が低い)として、眠気を検出してもよい。なお、ステアリングホイール8a又はシートベルトに内蔵されたセンサを用いて、運転者の心拍数を検出し、この心拍数の変化に基づいて、運転者の眠気を検出してもよく、任意のセンサを用いて、運転者の眠気を検出することが可能である。
【0052】
この場合、眠気検出部1eにより運転者の眠気が検出され、カーブ路検出部1dにより進入カーブ路が検出され、かつ、視線検出部1cにより検出された運転者の視線方向が進入カーブ路の内側寄りP1に向いているとき、走行ライン設定部1bは、目標走行ラインを、進入カーブ路の幅方向の略中央L1に設定してもよい。これにより、運転者に眠気が発生しているときに、目標走行ラインが進入カーブ路の略中央L1に設定されるため、安全性が確保される。
【0053】
ところで、眠気検出部1eにより運転者の眠気が検出されたとき、運転者に対して、警告を与えるようにしてもよい。例えば、眠気検出部1eにより運転者の眠気が検出されたとき、エンジンECU及び/又はブレーキECUは、夫々、車両の駆動力及び/又は制動力を制御して、車両前後方向の加速度を変化させて、運転者に車両前後方向の振動を与えてもよい。また、操舵ECU2は、ステアリン装置8の操舵アクチュエータ8gを制御して、運転者に車両左右方向の振動を与えるようにしてもよい。なお、車間距離制御が行われる際の車間距離の目標値又は上記レーキープ制御の目標値に外乱を与えることで、上記振動を与えるような制御(ぎくしゃくした制御)を意図的に行っても良い。これにより、運転者に対して効果的な刺激を与えることができる。したがって、運転者の覚醒度を効果的に上げ、運転者から眠気を確実に除去することができる。さらに、同時に、クラクション等から警告音を出力させ又は車両のインパネに配設された警告灯を点灯/点滅されることで、運転者の覚醒度をより効果的に上げ、運転者から眠気をより確実に除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明は、車線内に設定された走行ライン上を走行するように、車両を制御する車線維持支援装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明の一実施例に係る車線維持支援装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。
【図2】目標走行ラインが設定された進入カーブ路の一例を示す図である。
【図3】本発明の一実施例に係る車線維持支援装置のステアリング装置の構成の一例を示す図である。
【図4】本発明の一実施例に係る車線維持支援装置の制御処理フローの一例を示すフロチャートである。
【図5】車線維持装置において眠気検出部を更に備える構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【0056】
1 車線維持ECU
1a 走行車線認識部
1b 走行ライン設定部
1c 視線検出部
1d カーブ路検出部
1e 眠気検出部
2 操舵ECU
4 カメラ
5 ナビゲーション装置
7 カメラ
10 車線維持支援装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両が走行する道路上の走行車線を認識する走行車線認識手段と、
前記走行車線認識手段により認識された前記走行車線に基づいて、前記走行車線内において目標となる目標走行ラインを設定する走行ライン設定手段と、
前記走行ライン設定手段により設定された前記目標走行ラインに基づいて、前記車両の操舵を制御する操舵制御手段と、を備えた車線維持支援装置であって、
前記車両の運転者の視線方向を検出する視線検出手段を備え、
前記走行ライン設定手段は、前記視線検出手段により検出された前記運転者の視線方向に基づいて、前記目標走行ラインを設定することを特徴とする車線維持支援装置。
【請求項2】
請求項1記載の車線維持支援装置であって、
前記車両がこれから進入するカーブ路を検出するカーブ路検出手段を更に備え、
前記カーブ路検出手段により前記カーブ路が検出され、かつ、前記視線検出手段により検出された前記運転者の視線方向が前記カーブ路の内側寄りに向いているとき、前記走行ライン設定手段は、前記カーブ路の中間付近の前記目標走行ラインを前記カーブ路の内側寄りに設定することを特徴とする車線維持支援装置。
【請求項3】
請求項2記載の車線維持支援装置であって、
運転者の眠気を検出する眠気検出手段を更に備え、
前記眠気検出手段により前記運転者の眠気が検出され、前記カーブ路検出手段により前記カーブ路が検出され、かつ、前記視線検出手段により検出された前記運転者の視線方向が前記カーブ路の内側寄りに向いているとき、前記走行ライン設定手段は、前記目標走行ラインを、前記カーブ路の幅方向の略中央に設定することを特徴とする車線維持支援装置。

【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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【公開番号】特開2008−30617(P2008−30617A)
【公開日】平成20年2月14日(2008.2.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−206464(P2006−206464)
【出願日】平成18年7月28日(2006.7.28)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】