JP4252945B2 - 車両用運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車走行レーン前方での先行車の捕捉状態に応じて追従走行制御或いは定速走行制御を行う車間距離制御クルーズコントロール機能を備えた車両用運転支援装置に関する。

近年、ミリ波レーダや赤外線レーザレーダ等のレーダ手段、ステレオカメラや単眼カメラ等の撮像手段、或いは、これらレーダ手段と撮像手段との併用によって車両前方の車外情報を認識し、認識した車外情報に基づいて車両の各種制御等を行う車両用運転支援装置については様々な提案がされている。

この種の車両用運転支援装置の機能の一つとして、自車走行レーン前方での先行車の捕捉状態に応じて、追従走行制御と定速走行制御とを選択的に行う車間距離制御付クルーズコントロール（ＡＣＣ；Adaptive Cruise Control）機能が広く実用化されている。このような走行制御では、特に、追従走行制御と定速走行制御との制御間の移行時に行われる加減速をドライバに違和感を感じさせることなく行うことが重要となる。このような要求に対し、例えば、特許文献１には、追従制御対象車両（先行車）を検出（捕捉）している状態から検出しない（ロスト）状態となり、走行制御が追従走行制御から定速走行制御へと移行して設定車速までの加速を行う際に、自車走行レーンの隣車線を走行している車両が先行車候補車両として検出されている場合は、所定の制限時間の間自車両の加速度を制限する技術が開示されている。
特開２００４−１１４９０６号公報

ところで、レーダ手段や撮像手段が捕捉していた先行車をロストするケースとして、自車や先行車のレーン変更等に起因して先行車をロストする通常のケースの他に、車外環境の悪化等によって実在する先行車を一時的にロストするケースがある。すなわち、例えば、ミリ波レーダは、当該ミリ波レーダの取り付け部付近の温度変化によるセンサ装置内部の結露やアンテナ部を保護する保護部材に付着する水分等に起因して検出性能が低下してしまう場合があり、このような場合、自車走行レーン上に実在する先行車を一時的にロストする場合がある。また、ステレオカメラは、天候等の影響を受けやすく、降雨や霧、或いは逆光等によって、自車走行レーン上に実在する先行車を一時的にロストする場合がある。そして、このような車外環境の悪化等によって先行車の捕捉とロストとが繰り返されると、短時間の間に不要な加速と減速とが繰り返され、フィーリングが悪化する虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車の捕捉が不安定となった際に、適切なタイミングで走行制御を中断することのできる車両用運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、立体物認識を含む車外情報の認識を行い自車走行レーン上に存在する立体物の中から先行車を登録する認識手段と、当該認識手段による先行車の登録状態に応じて追従走行制御と定速走行制御とを選択的に行う走行制御手段とを備えた車両用運転支援装置において、上記認識手段での認識時間が設定時間以下の立体物に基づく先行車をロストしたとき所定カウンタ値をカウンタに加算する一方、上記カウンタから周期的に所定カウンタ値を減算する計数手段と、上記カウンタの計数値が予め設定した第１の閾値に到達したとき上記走行制御手段による走行制御の実行禁止を判定し、この実行禁止判定を、少なくとも上記カウンタの計数値が予め設定した第２の閾値以下となるまでの間維持する制御実行禁止手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の車両用運転支援装置によれば、先行車の捕捉が不安定となった際に、適切なタイミングで走行制御を中断することができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一形態に係わり、図１は運転支援装置を搭載した車両の概略構成図、図２は車両用運転支援装置の概略構成を示す機能ブロック図、図３は制御実行禁止判定ルーチンを示すフローチャート、図４は先行車の登録状態に応じた各カウンタ値の推移と走行制御実行の推移の一例を示すタイミングチャートである。

先ず、本形態の車両用運転支援装置の概略構成について説明する。
図１において、符号１は自動車等の車両（自車）を示し、この車両１には運転支援装置（ＡＤＡ；Active Drive Assist system）２が搭載されている。図２に示すように、運転支援装置２は、撮像手段としてのステレオカメラユニット３と、レーダ手段としてのミリ波レーダユニット４と、イメージプロセッシングユニット（ＩＰＵ）５と、プレビューコントロールユニット（ＰＣＵ）６と、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７と、ビークルダイナミクスコントロールユニット（ＶＤＣ）８と、統合ユニット９とを有し、これらがＣＡＮ（Controller Area Network）等の多重通信系で接続されている。また、統合ユニット９には、例えば、通信速度の異なる他の通信系（車体側通信系）を介して、センターディスプレイ１０と、コンビネーションメータ１１と、オーディオ装置１２と、クラクション１３と、ヘッドランプ１４とが接続されている。

ステレオカメラユニット３は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラを有して構成されている。これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取付けられ（図１参照）、車外の対象を異なる視点で撮像する。そして、ステレオカメラユニット３は、左右のＣＣＤカメラで撮像した各画像（基準画像及び比較画像）にＡ／Ｄ変換やアフィン変換等を行い、これらの画像信号をＩＰＵ５に出力する。

ミリ波レーダユニット４は、例えば、車両１のフロントバンパ構造材に取付けられている（図１参照）。このミリ波レーダユニット４は送受信部（図示せず）を有し、送受信部は、車両１の水平方向に、所定の走査範囲で、一定の間隔毎にミリ波を送受信する。そして、ミリ波レーダユニット４は、送信したミリ波が立体物等の反射対象で反射されて戻ってくるまでの時間差を基に、自車前方の立体物の二次元分布情報からなるレーダ画像を生成し、これをＩＰＵ５に出力する。

ＩＰＵ５は、ステレオカメラユニット３及びミリ波レーダユニット４からの各画像信号に基づいて、車外情報の認識を行う。

具体的に説明すると、ＩＰＵ５は、ステレオ画像に基づき、三角測量の原理等を用いた周知の演算処理により、道路上の白線、道路に沿って存在するガードレールや縁石等の側壁、車両等の立体物を認識する。すなわち、ＩＰＵ５は、基準画像を例えば４×４画素の小領域に分割し、それぞれの小領域の輝度或いは色のパターンを比較画像と比較して対応する領域を見つけだし、基準画像全体に渡る距離分布を求める。さらに、ＩＰＵ５は、基準画像上の各画素について隣接する画素（例えば右側及び下側で隣接する画素）との輝度差を調べ、これらの輝度差がともに閾値を超えているものをエッジとして抽出するとともに、抽出した画素（エッジ）に距離情報を付与することで、距離情報を備えたエッジの分布画像（距離画像）を生成する。そして、ＩＰＵ５は、距離画像に対して周知のグルーピング処理を行うことにより、自車前方の白線、側壁、立体物等を認識し、認識した各データに、それぞれ異なるＩＤを割り当て、これらをＩＤ毎にフレーム間で継続して監視する。その際、車両等の立体物は２以上の面がコーナーを介して連続して認識されることが多いため、ＩＰＵ５は、このような車両等の可能性が高い立体物を、コーナー状立体物として別途登録する。

また、ＩＰＵ５は、レーダ画像上の距離値が連続する部分を１つの立体物として抽出することで、レーダ画像に基づく立体物認識を行う。そして、ＩＰＵ５は、認識した立体物に係る各データに、それぞれ異なるＩＤを割り当て、これらをＩＤ毎に継続して監視する。

そして、ＩＰＵ５は、ステレオ画像に基づいて認識した立体物（以下、画像立体物と称す）情報とレーダ画像に基づいて認識した立体物（以下、レーダ立体物と称す）情報とを融合することで、更なる立体物認識を行う（再認識を行う）。すなわち、ＩＰＵ５は、各画像立体物と各レーダ立体物の位置や移動速度に基づいて、各画像立体物と各レーダ立体物の各組み合わせ全てについての同一確率の判定を行い、同一確率が所定以上で最も一致する画像立体物とレーダ立体物の各組み合わせを特にフュージョン立体物として認識する。これにより、ＩＰＵ５では、画像立体物単体により認識された立体物、レーダ立体物単体により認識された立体物、或いは、フュージョン立体物の何れかの形態からなる各立体物を自車前方の道路上に認識する。

また、ＩＰＵ５は、ステレオ画像から認識した白線、側壁等の情報や、ＶＤＣ８から得られる自車１の走行状態情報等に基づいて自車走行レーンの推定を行い、さらに、推定した自車走行レーン上での先行車の捕捉・離脱判定を行う。すなわち、ＩＰＵ５は、自車進行方向と同一方向に所定以上の速度成分を有する立体物（順方向移動物）が自車走行レーン上の前方に存在するとき、自車に最も近い順方向移動物を先行車として登録（捕捉）し、一方、自車走行レーン上の前方に順方向移動物が存在しないとき、自車走行レーンからの先行車の離脱或いはロストを判定する。すなわち、ＩＰＵ５は、ステレオカメラユニット３、ミリ波レーダユニット４とともに認識手段としての機能を実現する。

ＰＣＵ６は、運転支援装置２の各機能を統括するもので、ＩＰＵ５やＶＤＣ８から得られる情報等に基づいて警報や加減速制御等の要否判定を行う。そして、これらの判定結果に応じて、ＰＣＵ６は、センターディスプレイ１０やコンビネーションメータ１１への表示信号の出力、コンビネーションメータ１１、オーディオ装置１２に接続するスピーカ１１ａ、１２ａへのブザー（或いは音声）信号の出力、ＥＣＵ７、ＶＤＣ８への制御信号の出力等を適宜行うことで、各種運転支援機能を実現する。

例えば、ＰＣＵ６は、自車走行レーン上に先行車を捕捉している場合において、先行車との車間距離が所定の警報車間距離以下になったとき、コンビネーションメータ１１の警報灯を表示するとともに、スピーカ１１ａからブザーを出力する（車間距離警報機能）。

また、ＰＣＵ６は、自車走行レーンの白線と自車１との位置関係から、予め設定された前方距離内で、白線と自車１の外側側壁の延長線の間隔とが略”０”となると判定したとき、コンビネーションメータ１１の警報灯を点灯表示するとともに、スピーカ１１ａからブザーを出力する（車線逸脱警報機能）。

また、ＰＣＵ６は、ＥＣＵ７やＶＤＣ８を通じた加減速制御によって、自車走行レーン上に先行車を登録時に当該先行車との車間距離を一定に維持する追従走行制御を行う一方、先行車のロスト時に、設定車速を維持する定速走行制御を行う（ＡＣＣ機能；車間距離制御クルーズコントロール機能）。すなわち、ＰＣＵ６は、走行制御手段としての機能を実現する。

また、ＰＣＵ６は、自車１と白線との関係に基づいて自車走行レーン上でのふらつきを計測し、その周波数分析からよそ見や居眠りに関係の深いふらつきを検出したとき、車線逸脱警報の警報タイミングを早める。さらに、車線逸脱を検出した際にスピーカ１２ａからの音声による警報を行う（ふらつき警報機能）。

また、ＰＣＵ６は、ドライバによるブレーキ踏み込み時の前後輪の車輪速差を検出し、この値が所定値を越えたとき、タイヤがスリップしやすい状態にあると判断し、センターディスプレイ１０を通じてその旨を表示する（グリップ予測機能）。

また、ＰＣＵ６は、自車走行レーン上を走行する先行車や、対向車との車間距離情報をセンターディスプレイ１０を通じて表示する。また、先行車に自車が一定速度以上の速さで接近しているとき、スピーカ１２ａからブザーを出力する（視界支援機能）。

ここで、センターディスプレイ１０には、タッチスイッチ機能が設けられており、ＰＣＵ６は、ドライバによるタッチスイッチの操作に応じて、各運転支援機能の実行／解除やセンターディスプレイ１０の表示切り替え等を行う。

このような構成において、ドライバによってＡＣＣ機能（走行制御機能）の実行が設定されている際に、車外環境等が不安定となり、追従走行制御と定速走行制御とが頻繁に切換えられて自車が不要な加減速を繰り返すことを防止するため、ＰＣＵ６は、ＩＰＵ５での先行車の登録状態に応じて、走行制御（ＡＣＣ機能）の実行を一時的に禁止（ＨＡＬＴ）する。本形態において、このような走行制御の実行禁止判定は、判定用カウンタＣｔ１の計数値に基づいて行われる。判定用カウンタＣｔ１は、例えばＰＣＵ６によって「０」〜「５」の値を計数するカウンタであり、この判定用カウンタＣｔ１には、ＩＰＵ５での認識時間が設定時間（例えば、５ｓｅｃ）以下の立体物に基づく先行車をロストしたとき所定カウンタ値が加算される（例えば、図４（ｄ）における、ｔ９，ｔ１２，ｔ１５，ｔ１８，ｔ２１，ｔ２４参照）。一方、判定用カウンタＣｔ１からは、設定周期毎に設定カウンタ値が減算される。そして、ＰＣＵ６は、判定用カウンタＣｔ１の計数値が予め設定した第１の閾値（例えば、「５」）に達したとき走行制御の実行禁止（ＨＡＬＴ）を判定し、少なくとも判定用カウンタＣｔ１のカウンタ値が予め設定した第２の閾値（例えば、「０」）以下となるまでの間（すなわち、Ｃｔ１＝０となるまでの間）、ＨＡＬＴ判定を維持する。すなわち、ＰＣＵ６は、計数手段、制御実行禁止手段としての各種機能を実現する。

ここで、図４に示すように、判定用カウンタＣｔ１への減算処理は、具体的には、クリアカウンタＣｔ０の計数値に基づいて行われる。本形態において、クリアカウンタＣｔ０は、例えば、「０」〜「２００」のカウンタ値を繰り返し計数するカウンタであり、ＰＣＵ６は、クリアカウンタＣｔ０＝２００が計数される毎に、判定用カウンタＣｔ１から設定カウンタ値（例えば、「１」）を減算する（例えば、図４（ｄ）における、ｔ１，ｔ３，ｔ２８，ｔ２９，ｔ３０参照）。但し、本形態において、ＰＣＵ６は、判定用カウンタＣｔ１の加算処理を行った際には、クリアカウンタＣｔ０のカウンタ値をリセット（Ｃｔ０＝０）する（例えば、図５（ｃ）における、ｔ９，ｔ１２，ｔ１５，ｔ１８，ｔ２１，ｔ２４参照）。

次に、ドライバによってＡＣＣ機能（走行制御機能）の実行が設定されている際に、ＰＣＵ６によって実行される制御実行禁止判定ルーチンについて、図３のフローチャートに従って説明する。このルーチンは設定時間（例えば、１０ｍｍｓｅｃ）毎に実行されるもので、ルーチンがスタートすると、ＰＣＵ６は、先ず、ステップＳ１０１において、クリアカウンタＣｔ０に設定カウンタ値（例えば、「１」）を加算し（Ｃｔ０←Ｃｔ０＋１）、続くステップＳ１０２において、現在、ＩＰＵ５によって、自車走行レーン前方に先行車が登録されているか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０２において、現在自車走行レーン前方に先行車が登録されていると判定すると、ＰＣＵ６は、ステップＳ１０３に進み、クリアカウンタＣｔ０が上限値に達したか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０３において、Ｃｔ０＝２００であり、クリアカウンタＣｔ０が上限値に達していると判定すると、ＰＣＵ６は、ステップＳ１０４に進み、判定用カウンタＣｔ１から設定カウンタ値（例えば、「１」）を減算し（Ｃｔ１←Ｃｔ１＋１）、続くステップＳ１０５で、クリアカウンタＣｔ０をリセット（Ｃｔ０＝０）した後、ステップＳ１１１に進む。

一方、ステップＳ１０３において、クリアカウンタＣｔ０＜２００であると判定した場合には、ＰＣＵ６は、そのままステップＳ１１１に進む。

また、ステップＳ１０２において、現在自車走行レーン前方に先行車が登録されていない（すなわち、先行車をロストしている）と判定すると、ＰＣＵ７は、ステップＳ１０６に進み、現在、先行車をロストした直後であるか否かを調べる。そして、ＰＣＵ６は、現在、先行車をロストした直後ではないと判定するとステップＳ１０３に進み、一方、現在、先行車をロストした直後であると判定するとステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、ＰＣＵ６は、先行車をロストする直前の自車が設定車速以上で略直進しており、且つ、ロスト直前の先行車が走行制御の制御対象として成立していたか否かを調べる。具体的には、ＰＣＵ６は、自車の走行状態が、例えば、以下の条件（１）、（２）を全て満たしているとき、設定車速以上で略直進走行していたと判定する。
（１）ウインカーがＯＦＦされていること。
（２）自車速が３０ｋｍ／ｈ以上であること。
また、ＰＣＵ６は、ロスト直前の先行車が、例えば、以下の（３）、（４）の条件を全て満たしていたとき、制御対象として成立していたと判定する。
（３）自車との車間距離が２０〜６０ｍの範囲内であること。
（４）自車と同一方向に移動する速度成分を有する順方向移動物だったこと。

そして、ＰＣＵ６は、ステップＳ１０７において、上述の条件（１）乃至（４）の少なくとも何れかを満たしていないと判定した場合には、ステップＳ１０３に進む。

すなわち、上述の（１）または（２）の条件を満たしていない場合、自車は車線変更やカーブ走行等を行っている可能性が高く、このよう場合、たとえ走行環境が良好であっても先行車を一時的にロストする可能性がある。そこで、本形態では、このようなケースでの先行車のロストによって、後述のステップＳ１１０の処理で判定用カウンタＣｔ１に加算処理が行われることを防止するため、ステップＳ１０３に進む。
また、上述の（３）または（４）の条件を満たしていない先行車は、走行制御の対象となる先行車としての登録要件から外れる立体物である。そこで、本形態では、このようなケースでの先行車のロストによって、後述のステップＳ１１０の処理で判定用カウンタＣｔ１に加算処理が行われることを防止するため、ステップＳ１０３に進む。

一方、ステップＳ１０７において、上述の（１）〜（４）の条件全てを満たしている場合、ＰＣＵ６は、ステップＳ１０８に進み、今回の先行車のロストが、自車或いは先行車の車線変更等に起因する自車走行レーンからの離脱によるものであるか否かを調べる。そして、ＰＣＵ６は、ステップＳ１０８において、今回の先行車のロストが自車走行レーンからの離脱によるものであると判定した場合にはステップＳ１０３に進み、一方、今回の先行車のロストが自車走行レーンからの離脱によるものではないと判定した場合にはステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０８からステップＳ１０９に進むと、ＰＣＵ６は、ロストする直前まで先行車として登録していた立体物の認識時間が設定時間（例えば、５ｓｅｃ）以上であるか否かを調べる。そして、ＰＣＵ６は、ステップＳ１０９において、立体物の認識時間が設定時間以上であると判定した場合にはステップＳ１０３に進み、一方、設定時間以下であると判定した場合にはステップＳ１１０に進む。

そして、ステップＳ１０９からステップＳ１１０に進むと、ＰＣＵ６は、判定用カウンタＣｔ１に所定カウンタ値（例えば、「１」）を加算（Ｃｔ１←Ｃｔ１＋１）した後、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０３或いはステップＳ１０５からステップＳ１１１に進むと、ＰＣＵ６は、判定用カウンタＣｔ１の計数値が予め設定した第１の閾値（例えば「５」）に達したか否かを調べる。そして、ＰＣＵ６は、ステップＳ１１１において、判定用カウンタＣｔ１の計数値が「５」に達していると判定した場合には、ステップＳ１１２に進み、走行制御の実行を禁止（ＨＡＬＴ）した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１１１において、判定用カウンタＣｔ１の計数値が「５」以下であると判定した場合、ＰＣＵ６は、ステップＳ１１３に進み、現在の判定用カウンタＣｔ１の計数値が予め設定した第２の閾値以下（すなわち、本形態においてはＣｔ１＝０）であり、且つ、ＩＰＵ５によって先行車の１０ｓｅｃ以上の登録、或いは、立体物の１５ｓｅｃ以上の認識の少なくとも何れかが達成されている否かを調べる。

そして、ステップＳ１１３において、判定用カウンタＣｔ１の計数値が「０」であり、且つ、ＩＰＵ５による先行車の１０ｓｅｃ以上の登録、或いは、立体物の１５ｓｅｃ以上の認識の少なくとも何れかが達成されていると判定した場合には、ＰＣＵ６は、ステップＳ１１４に進み、走行制御の実行許可（ＨＡＬＴ解除）を判定した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１１３において、判定用カウンタＣｔ１≠０であるとの判定、或いは、ＩＰＵ５により先行車の１０ｓｅｃ以上の登録及び立体物の１５ｓｅｃ以上の認識が達せされていないとの判定の少なくとも何れかを行った場合には、ＰＣＵ６は、前回までの判定結果（すなわち、ＨＡＬＴ、或いは、ＨＡＬＴ解除）を維持したまま、ルーチンを抜ける。

このような形態によれば、ＩＰＵ５での認識時間が設定時間以下の立体物に基づく先行車をロストしたとき所定カウンタ値を判定用カウンタＣｔ１に加算する一方、判定用カウンタＣｔ１から周期的に所定カウンタ値を減算することで判定用カウンタＣｔ１を計数し、この判定用カウンタＣｔ１の計数値に応じて走行制御の実行禁止を判定することにより、先行車の捕捉が不安定となった際に、適切なタイミングで走行制御を中断することができる。

すなわち、車外環境の悪化等によってＩＰＵ５による立体物の継続的な認識時間が短くなり先行車の捕捉とロストが頻繁に繰り返されている場合には、判定用カウンタＣｔ１にカウンタ値を加算し、先行車が継続的に捕捉されている場合、或いは、先行車が継続的にロストされている場合にはクリアカウンタＣｔ０の作用によって判定用カウンタＣｔ１からカウンタ値を周期的に減算することにより、先行車の捕捉状態に応じて判定用カウンタＣｔ１を適切に増減させることができ、この判定用カウンタＣｔ１の計数値が第１の閾値に達してから少なくとも第２の閾値以下となるまでの間、走行制御のＨＡＬＴを判定することにより、適切なタイミングで走行制御を中断して不要な加減速によるドライバへの違和感を低減することができる。

運転支援装置を搭載した車両の概略構成図 車両用運転支援装置の概略構成を示す機能ブロック図 制御実行禁止判定ルーチンを示すフローチャート 先行車の登録状態に応じた各カウンタ値の推移と走行制御実行の推移の一例を示すタイミングチャート

符号の説明

１ … 車両
２ … 車両用運転支援装置
３ … ステレオカメラユニット（認識手段）
４ … ミリ波レーダユニット（認識手段）
５ … イメージプロセッシングユニット（認識手段）
６ … プレビューコントロールユニット（走行制御手段、計数手段、制御実行禁止手段）
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (1)

1. 立体物認識を含む車外情報の認識を行い自車走行レーン上に存在する立体物の中から先行車を登録する認識手段と、当該認識手段による先行車の登録状態に応じて追従走行制御と定速走行制御とを選択的に行う走行制御手段とを備えた車両用運転支援装置において、
   上記認識手段での認識時間が設定時間以下の立体物に基づく先行車をロストしたとき所定カウンタ値をカウンタに加算する一方、上記カウンタから周期的に所定カウンタ値を減算する計数手段と、
   上記カウンタの計数値が予め設定した第１の閾値に到達したとき上記走行制御手段による走行制御の実行禁止を判定し、この実行禁止判定を、少なくとも上記カウンタの計数値が予め設定した第２の閾値以下となるまでの間維持する制御実行禁止手段とを備えたことを特徴とする車両用運転支援装置。

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