特許 6596045 車両の運転支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6596045

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】車両の運転支援装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20191010BHJP

   G08G 1/16 20060101ALI20191010BHJP

   G01C 21/26 20060101ALI20191010BHJP

   B60W 30/12 20060101ALI20191010BHJP

   B60W 30/14 20060101ALI20191010BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20191010BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20191010BHJP

【ＦＩ】

   B62D6/00ZYW

   G08G1/16 C

   G01C21/26 A

   B60W30/12

   B60W30/14

   B62D101:00

   B62D119:00

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-162240(P2017-162240)

(22)【出願日】2017年8月25日

(65)【公開番号】特開2019-38396(P2019-38396A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2018年3月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110002907

【氏名又は名称】特許業務法人イトーシン国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100076233

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 進

(74)【代理人】

【識別番号】100101661

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 靖

(74)【代理人】

【識別番号】100135932

【弁理士】

【氏名又は名称】篠浦 治

(72)【発明者】

【氏名】溝口 雅人

【審査官】 田々井 正吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１０７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０４３６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６８７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１１０７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００２９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０４７７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１８１０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０１３５８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６０Ｗ ３０／１２

Ｂ６０Ｗ ３０／１４

Ｇ０１Ｃ ２１／２６

Ｇ０８Ｇ １／１６

Ｂ６２Ｄ １０１／００

Ｂ６２Ｄ １１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測位情報発信手段からの測位信号を受信して自車両の位置である自車位置を推定する自車位置推定手段と、
道路地図情報を格納する記憶手段と、
前記自車位置推定手段で推定した前記自車位置に基づいて前記記憶手段に格納されている道路地図情報を参照して前記自車両が走行する走行車線を推定する走行車線推定手段と、
前記走行車線推定手段で推定した前記走行車線に基づき、前記自車両を前記走行車線に沿って走行させるための目標ハンドル角を設定する目標ハンドル角設定手段と
を備える車両の運転支援装置において、
前記自車両の自車速を検出する自車速検出手段と、
前記目標ハンドル角設定手段で設定する前記目標ハンドル角のフィードバック項に前記自車両の進行方向に直交する横位置にオフセット量を付与する横位置偏差を設定する横位置偏差算出手段と、
前記自車両が走行する走行車線の前方を走行する先行車の走行軌跡を取得する先行車情報取得手段と、
前記先行車情報取得手段で取得した前記先行車の前記走行軌跡に基づいて該走行軌跡の曲率を求める先行車曲率演算手段と
を有し、
前記横位置偏差算出手段は、前記走行車線推定手段で推定した前記走行車線の地図上の曲率と前記先行車曲率演算手段で求めた前記走行軌跡の曲率との差分と前記自車速検出手段で検出した前記自車速とに基づき前記横位置偏差を求め、
前記目標ハンドル角設定手段は、前記目標ハンドル角のフィードバック項に前記横位置偏差算出手段で求めた前記横位置偏差を加算して前記自車両を前記先行車の走行軌跡に沿って走行させる前記目標ハンドル角を設定する
ことを特徴とする車両の運転支援装置。

【請求項2】

前記目標ハンドル角設定手段は、前記地図上の曲率と前記走行軌跡の曲率との差分が所定許容値以内の場合に、前記横位置偏差を前記目標ハンドル角のフィードバック項に加算する
ことを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。

【請求項3】

測位情報発信手段からの測位信号を受信して自車両の位置である自車位置を推定する自車位置推定手段と、
道路地図情報を格納する記憶手段と、
前記自車位置推定手段で推定した前記自車位置に基づいて前記記憶手段に格納されている道路地図情報を参照して前記自車両が走行する走行車線を推定する走行車線推定手段と、
前記走行車線推定手段で推定した前記走行車線に基づき、前記自車両を前記走行車線に沿って走行させるための目標ハンドル角を設定する目標ハンドル角設定手段と
を備える車両の運転支援装置において、
前記自車両の自車速を検出する自車速検出手段と、
前記目標ハンドル角設定手段で設定する前記目標ハンドル角のフィードバック項に前記自車両の進行方向に直交する横位置にオフセット量を付与する横位置偏差を設定する横位置偏差算出手段と、
運転者のハンドル操作によって生じる前記自車両の曲率を算出する自車曲率算出手段と
を有し、
前記横位置偏差算出手段は、前記走行車線推定手段で推定した前記走行車線の地図上の曲率と前記自車曲率算出手段で算出した前記自車両の曲率との差分と前記自車速検出手段で検出した前記自車速とに基づき前記横位置偏差を求め、
前記目標ハンドル角設定手段は、前記目標ハンドル角のフィードバック項に前記横位置偏差算出手段で求めた前記横位置偏差を加算して前記自車両を前記運転者の設定した進行路に沿って走行させる前記目標ハンドル角を設定する
ことを特徴とする車両の運転支援装置。

【請求項4】

前記前記目標ハンドル角設定手段は、前記運転者のハンドル操作によって生じるヨー角が設定閾値以下で、且つその状態が所定時間継続している場合に、前記横位置偏差を前記目標ハンドル角のフィードバック項に加算する
ことを特徴とする請求項３記載の車両の運転支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、前方認識装置にて走行車線の左右を区画する区画線を認識することができなくなった場合でも、車線を維持した状態での走行を可能にする車両の運転支援装置に関する。

【背景技術】

【0002】

最近の車両には、走行中における運転者の運転負荷を軽減するため、様々な運転支援装置が搭載されており、代表的なものとして、自車両を走行車線に沿って走行させる車線維持（Lane Keep Assist）制御が知られている。

【0003】

車線維持制御では、自車両の位置（自車位置）をＧＰＳ（Global Positioning System）衛星を代表とするＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System ）衛星からの位置情報に基づき自車位置を認識し、道路地図情報にマップマッチングすることで、道路地図上の自車位置を特定し、その周辺の道路地図情報から走行車線を特定して、自車両を車線に沿って走行させる、いわゆる電波航法が知られている。この電波航法によれば、道路地図情報に目的地までの自車走行経路を設定し、この自車走行経路に沿って車両を目的地まで導く自動運転も可能となる。

【0004】

しかし、ＧＮＳＳ衛星からの位置情報に基づいて認識する自車位置には誤差が含まれているので、電波航法のみでの自動運転による車線維持制御には限界がある。そのため、前方認識手段で自車前方を認識して、自車両が走行車線の中央を走行するようにフィードバック制御を行う必要はある。その際、雪道や除雪されて路肩に積層された雪等にて走行車線の左右を区画する区画線が隠れていたり、或いは、区画線のかすれにより前方認識手段では区画線を認識することのできない場合は、区画線認識がエラーとなり、車線維持制御は一時的に解除される。

【0005】

この場合、車両が車線中央を走行していると運転者が認識している状態であっても、前方認識手段により左右白線を認識することができない場合に車線維持制御が解除されることは、運転者に負担を強いるばかりでなく、不快感や煩雑さを与えてしまうことになる。

【0006】

この対策として、例えば特許文献１（特開２０１７−１３５８６号公報）には、自動運転等の走行制御中に、運転者の操舵オーバライドを検出した場合、運転者が自車両を白線中央に戻す操作をしていると判定し、操舵オーバライドの終了を検出したときの自車位置が車線中央にあると推定し、そこを原点として車線維持制御を継続させるようにした技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１７−１３５８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、上述した文献に開示されている技術では、前方認識手段にて左右区画線が認識できなくなった場合、運転者は常時前方を注視して、自車両の横位置のずれを常時監視する必要があり、車線維持制御による走行中であってもリラックスすることができない不都合がある。

【0009】

又、車線変更等による操舵オーバライドか、自車進行路を車線中央に修正するためのオーバライドかを区別することができず、前者の場合は、車線維持制御を一時解除して、ハンドルに係る反力を低減させる必要があるが、上述した文献に開示されている技術では、操舵オーバライドが終了するまで、ハンドルに反力が継続されるため、運転者の負担が増加する不都合がある。

【0010】

本発明は、上記事情に鑑み、前方認識手段で左右区画線を認識することのできない状況であっても、運転者に負担を強いることなく車線維持制御を継続させることのできる車両の運転支援装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１は、測位情報発信手段からの測位信号を受信して自車両の位置である自車位置を推定する自車位置推定手段と、道路地図情報を格納する記憶手段と、前記自車位置推定手段で推定した前記自車位置に基づいて前記記憶手段に格納されている道路地図情報を参照して前記自車両が走行する走行車線を推定する走行車線推定手段と、前記走行車線推定手段で推定した前記走行車線に基づき、前記自車両を前記走行車線に沿って走行させるための目標ハンドル角を設定する目標ハンドル角設定手段とを備える車両の運転支援装置において、前記自車両の自車速を検出する自車速検出手段と、前記目標ハンドル角設定手段で設定する前記目標ハンドル角のフィードバック項に前記自車両の進行方向に直交する横位置にオフセット量を付与する横位置偏差を設定する横位置偏差算出手段と、前記自車両が走行する走行車線の前方を走行する先行車の走行軌跡を取得する先行車情報取得手段と、前記先行車情報取得手段で取得した前記先行車の前記走行軌跡に基づいて該走行軌跡の曲率を求める先行車曲率演算手段とを有し、前記横位置偏差算出手段は、前記走行車線推定手段で推定した前記走行車線の地図上の曲率と前記先行車曲率演算手段で求めた前記走行軌跡の曲率との差分と前記自車速検出手段で検出した前記自車速とに基づき前記横位置偏差を求め、前記目標ハンドル角設定手段は、前記目標ハンドル角のフィードバック項に前記横位置偏差算出手段で求めた前記横位置偏差を加算して前記自車両を前記先行車の走行軌跡に沿って走行させる前記目標ハンドル角を設定する。
本発明の第２は、測位情報発信手段からの測位信号を受信して自車両の位置である自車位置を推定する自車位置推定手段と、道路地図情報を格納する記憶手段と、前記自車位置推定手段で推定した前記自車位置に基づいて前記記憶手段に格納されている道路地図情報を参照して前記自車両が走行する走行車線を推定する走行車線推定手段と、前記走行車線推定手段で推定した前記走行車線に基づき、前記自車両を前記走行車線に沿って走行させるための目標ハンドル角を設定する目標ハンドル角設定手段とを備える車両の運転支援装置において、前記自車両の自車速を検出する自車速検出手段と、前記目標ハンドル角設定手段で設定する前記目標ハンドル角のフィードバック項に前記自車両の進行方向に直交する横位置にオフセット量を付与する横位置偏差を設定する横位置偏差算出手段と、運転者のハンドル操作によって生じる前記自車両の曲率を算出する自車曲率算出手段とを有し、前記横位置偏差算出手段は、前記走行車線推定手段で推定した前記走行車線の地図上の曲率と前記自車曲率算出手段で算出した前記自車両の曲率との差分と前記自車速検出手段で検出した前記自車速とに基づき前記横位置偏差を求め、前記目標ハンドル角設定手段は、前記目標ハンドル角のフィードバック項に前記横位置偏差算出手段で求めた前記横位置偏差を加算して前記自車両を前記運転者の設定した進行路に沿って走行させる前記目標ハンドル角を設定する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、目標ハンドル角設定手段で設定する目標ハンドル角のフィードバック項に自車両の進行方向に直交する横位置方向にオフセット量を付与する横位置偏差を車線走行に関する外的要因に基づいて設定し、目標ハンドル角のフィードバック項に横位置偏差を加算して自車両を走行車線に沿って走行させる目標ハンドル角を設定するようにしたので、前方認識手段で走行車線の左右区画線を認識することのできない状況であっても、運転者に負担を強いることなく車線維持制御を継続させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態による運転支援装置の全体概略構成図

【図2】同、車線維持目標ハンドル角演算ルーチンを示すフローチャート

【図3】同、ＦＦハンドル角演算サブルーチンを示すフローチャート

【図4】同、ヨー角ＦＢハンドル角演算サブルーチンを示すフローチャート

【図5】同、横位置ＦＢハンドル角演算サブルーチンを示すフローチャート

【図6】同、横位置補正処理ルーチンを示すフローチャート

【図7】同、ＦＦハンドル角ベースマップの概念図

【図8】同、自車両の地図上の車線中央からの横移動量、及び自車曲率と地図曲率との横位置変化量を示す説明図

【図9】同、左右区画線が隠れている状態での車線維持制御を示す説明図

【図10】同、先行車追従による車線維持制御の横位置補正を示す説明図

【図11】同、自車両の横位置補正を行うタイミングを示すタイムチャート

【図12】第２実施形態による横位置補正処理ルーチンを示すフローチャート

【図13】同、運転者の操舵による車線維持制御の横位置補正を示す説明図

【図14】同、自車両の横位置補正を行うタイミングを示すタイムチャート

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

【0015】

［第１実施形態］
図１〜図１１に本発明の第１実施形態を示す。図１に示す運転支援装置は自車両Ｍに搭載されており、自車位置推定装置１と操舵制御ユニット２１とを有している。自車位置推定装置１は、自車位置推定手段としての自車位置推定演算部２と記憶手段としての高精度道路地図データベース３とを有している。この自車位置推定演算部２、及び操舵制御ユニット２１は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を備える周知のマイクロコンピュータ、及びその周辺機器で構成されており、ＲＯＭにはＣＰＵで実行するプログラムやベースマップ等の固定データ等が予め記憶されている。

【0016】

又、自車位置推定演算部２の入力側に、複数の測位衛星から発信される測位信号を受信するＧＮＳＳ受信部１１、自車両Ｍに作用するヨーレートＹａｗｒ［rad/sec］を検出するヨーレートセンサ１２、自車両Ｍの車速（自車速）Ｖ[m/sec]を検出する自車速検出手段としての車速センサ１３、ステアリング軸に作用する軸トルクを検出する操舵トルクセンサ１４、及び前方認識手段としてのカメラユニット１６等、自車位置を推定し、自車両Ｍを走行車線に沿って走行させる際に必要とするセンサ類が接続されている。

【0017】

カメラユニット１６は、車室内前部の上部中央に固定されており、車幅方向中央を挟んで左右対称な位置に配設されているメインカメラ１６ａ及びサブカメラ１６ｂからなるステレオカメラと、画像処理ユニット（ＩＰＵ）１６ｃとを有している。このカメラユニット１６は、両カメラ１６ａ，１６ｂで撮像した自車両Ｍ前方の前方画像情報をＩＰＵ１６ｃにて所定に画像処理して、自車位置推定演算部２へ送信する。

【0018】

一方、この自車位置推定演算部２の出力側に操舵制御ユニット２１が接続されている。この操舵制御ユニット２１は、自動運転等において自車両Ｍを走行車線に沿って走行させるための操舵制御（車線維持制御）を実行するもので、具体的には、自車位置推定装置１からのフィードバック信号によって、自車両Ｍを車線中央に設定した目標進行路に沿って走行させるための横位置制御が行われる。

【0019】

又、高精度道路地図データベース３はＨＤＤ等の大容量記憶媒体であり、高精度な道路地図情報（ダイナミックマップ）３ａが記憶されている。この高精度道路地図情報３ａには、自動運転を行う際に必要とする車線データ（車線幅データ、車線中央位置座標データ、車線の進行方位角データ、制限速度等）が道路地図上の各車線に数メートル間隔で格納されている。

【0020】

一方、自車位置推定演算部２は、自車両Ｍを推定し道路地図上にマップマッチングして、自車両Ｍを、いわゆる電波航法によって走行させる機能として、先行車情報取得手段としての先行車情報取得部２ａ、目標ハンドル角設定手段としての車線維持目標ハンドル角演算部２ｂ、及び、横位置補正処理部２ｃを備えている。

【0021】

先行車情報取得部２ａは、カメラユニット１６で撮像した自車両Ｍの前方画像情報に基づき、自車両Ｍが走行している走行車線（自車進行路）の前方を追従対象となる先行車Ｐ（図１０参照）が走行しているか否かを調べる。この先行車Ｐは、例えば、周知のテンプレートマッチング法により認識する。

【0022】

そして、追従対象となる先行車Ｐが検出された場合、先行車Ｐの走行軌跡を先行車情報として取得する。尚、先行車Ｐを追従する走行では、この走行軌跡が自車両Ｍの車線走行に関する外的要因となる。

【0023】

この先行車情報取得部２ａは、特に、図９に示すように、例えば、自車両Ｍが走行している走行車線の左右を区画する左右区画線Ｌｌ，Ｌｒが積雪等により隠れており、或いは劣化によるかすれ等の影響で、上述した前方画像情報からは左右区画線Ｌｌ，Ｌｒを認識することが困難な場合、先行車Ｐの走行軌跡を、自車両Ｍの目標進行路を補正するためのパラメータとして取得する。

【0024】

又、車線維持目標ハンドル角演算部２ｂは、自車両Ｍを走行車線に沿って走行させる車線維持制御を実行させるための目標ハンドル角δTを求める。すなわち、ＧＮＳＳ受信部１１で受信した、測位情報発信手段としての複数の測位衛星から発信される測位信号に基づき測位した自車位置に基づき道路地図情報上の自車位置を特定し、道路地図上の走行車線中央に設定した目標進行路に沿って走行させるためのハンドル角を求め、このハンドル角を目標ハンドル角δTとして設定する（電波航法）。

【0025】

その際、カメラユニット１６で撮像した前方画像情報に基づき、自車両Ｍの走行車線を区画する左右区画線Ｌｌ，Ｌｒが認識されている場合は、左右区画線Ｌｌ，Ｌｒの中央（車線中央）を自車両Ｍが走行するように、道路地図に基づいて設定したハンドル角を横位置補正して目標ハンドル角δTを設定する。尚、カメラユニット１６による左右区画線Ｌｌ，Ｌｒの認識は、例えば、道路と区画線Ｌｌ，Ｌｒとのエッジを輝度差による二値化処理を行い、これを最小二乗法により曲線近似することで行う。或いは、ハフ変換、テンプレートマッチング等の手法を用いることにより認識することも可能である。

【0026】

一方、雪、かすれ等の影響で前方画像情報からは左右区画線Ｌｌ，Ｌｒを取得することができない場合で、且つ上述した先行車情報取得部２ａで先行車情報が取得されていない場合は、上述した電波航法により車線維持制御を実行するが、先行車情報が取得された場合は、先行車Ｐの走行軌跡から該走行軌跡の曲率（先行車曲率）ＲSENを求め、自車両Ｍが走行している道路地図上の曲率（地図曲率）ＲMPUとの差分に応じて、電波航法により設定したハンドル角を横位置補正して目標ハンドル角δTを設定することで、先行車Ｐに追従する車線維持制御を実行させる。

【0027】

上述した車線維持目標ハンドル角演算部２ｂで設定される目標ハンドル角δTは、具体的には、図２に示す車線維持目標ハンドル角演算ルーチンに従って求められる。

【0028】

このルーチンでは、先ず、ステップＳ１で、カメラユニット１６で撮像した前方画像情報を読込み、ステップＳ２で、自車両Ｍが走行している走行車線の左右を区画する左右区画線Ｌｌ，Ｌｒが認識されているか否かを調べる。そして、左右区画線Ｌｌ，Ｌｒが認識されていない場合はステップＳ３へ進み、又、認識されている場合は、ステップＳ１０へジャンプする。

【0029】

ステップＳ１０では、従来と同様、電波航法により設定したハンドル角を、前方画像情報から取得した左右区画線Ｌｌ，Ｌｒの間の車幅に基づいて算出した車線中央と道路地図上の車線中央との横位置差分に応じて、横位置補正することで目標ハンドル角δTを算出し、ルーチンを抜ける。

【0030】

一方、ステップＳ３へ進むと、ＧＮＳＳ受信部１１で受信した測位信号に基づいて測位した自車位置情報を読込み、ステップＳ４で、自車位置を道路地図上にマップマッチングさせる。次いで、ステップＳ５へ進み、特定した道路地図上の自車位置に基づき、その直近前方に記憶されている車線データ（地図曲率、進行方位等）を読込む。尚、このステップＳ３〜Ｓ５での処理が、本発明の走行車線推定手段に対応している。

【0031】

そして、ステップＳ６でフィードフォワード（ＦＦ）ハンドル角演算処理を行い、又、ステップＳ７で目標ハンドル角のヨー角フィードバック項であるヨー角フィードバック（ＦＢ）ハンドル角演算処理を行い、更に、ステップＳ８で目標ハンドル角の横位置フィードバック項である横位置ＦＢハンドル角演算処理を行う。そして、ステップＳ９で目標ハンドル角δTが設定される。

【0032】

［ＦＦハンドル角演算］
ステップＳ６でのＦＦハンドル角演算処理は、図３に示すＦＦハンドル角演算サブルーチンに従って行われる。このサブルーチンでは、先ず、ステップＳ１１で、車速センサ１３で検出した自車速Ｖを読込み、続く、ステップＳ１２で、道路地図上の自車位置直近前方に記憶されている車線データの地図曲率ＲMPUを読込む。

【0033】

そして、ステップＳ１３で、自車速Ｖと地図曲率ＲMPUに基づきＦＦハンドル角ＫFFを設定して、図２のステップＳ７へ進み、ヨー角ＦＢハンドル角演算処理を実行する。

【0034】

このＦＦハンドル角ＫFFは、例えば、図７に示すＦＦハンドル角ベースマップを参照して設定する。このＦＦハンドル角ベースマップには、地図曲率ＲMPUとＦＦハンドル角ＫFFとが車速Ｖを傾きとしてほぼ比例した値で格納されている。この場合、ＦＦハンドル角ＫFFを計算式から求めるようにしても良い。すなわち、先ず、自車速Ｖと地図曲率ＲMPUに基づきヨーレート（＝Ｖ・ＲMPU）を算出し、ハンドル角とヨーレートとの関係を示すモデル式の逆モデル式からハンドル角ＫFFを算出する。尚、図７においては、自車速Ｖの単位を便宜的に[Km/h]で表している。

【0035】

［ヨー角ＦＢハンドル角演算］
図２のステップＳ７でのヨー角ＦＢハンドル角演算処理は、図４に示すヨー角ＦＢハンドル角演算サブルーチンに従って実行される。このサブルーチンは、先ず、ステップＳ２１で、ヨーレートセンサ１２で検出したヨーレートＹａｗｒを読込み、ステップＳ２２で、車速センサ１３で検出した自車速Ｖを読込む。

【0036】

その後、ステップＳ２３で、ヨーレートＹａｗｒを自車速Ｖで除算して自車両Ｍの旋回曲率（自車曲率）Ｒyawrを算出し（Ｒyawr←Ｙａｗｒ／Ｖ）、ステップＳ２４へ進み、自車両Ｍが走行している道路の車線データから地図曲率ＲMPUを読込む。尚、このステップＳ２３での処理が自車曲率算出手段に対応している。

【0037】

そして、ステップＳ２５で、地図曲率ＲMPUと自車曲率Ｒyawrとの差分（曲率差分）により生じる角度、すなわち、地図曲率ＲMPUに対する自車曲率Ｒyawrによる自車両Ｍの向きの偏差から、道路方位偏差（推定ヨー角偏差）Ｙａｗdiff [rad]（図８参照）を、
Ｙａｗdiff←∫Ｖ・Ｔs・（ＲMPU−Ｒyawr）ｄｔ
に基づいて算出する。ここで、Ｔsはサンプリング周期（演算周期）である。

【0038】

次いで、ステップＳ２６へ進み、道路方位偏差Ｙａｗdiffを０にするためのヨー角ＦＢハンドル角ＫFBｙを、周知のＰＩＤ制御等により設定して、図２のステップＳ８へ進み、横位置ＦＢハンドル角演算処理を実行する。

【0039】

［横位置ＦＢハンドル角演算処理］
図２のステップＳ８での横位置ＦＢハンドル角演算処理は、図５に示す横位置ＦＢハンドル角演算サブルーチンに従って実行される。このサブルーチンでは、先ず、ステップＳ３１で前回の演算時まで積分された自車横位置Ｘzを読込む。図８に示すように、この自車横位置Ｘzは、カメラユニット１６にて左右区画線が認識できないと判定された最初のルーチン実行時に設定される地図上の車線中央の位置座標を横位置原点として演算周期で積分したものである。

【0040】

そして、ステップＳ３２へ進み、ＧＮＳＳ受信部１１で受信した測位信号に基づいて測位した自車位置情報に基づき、前回から今回の演算周期における地図上の自車横移動量Ｘrateを算出し（図８参照）、ステップＳ３３で自車横位置Ｘzと自車横移動量Ｘrateとを加算して、自車横位置Ｘを算出する。

【0041】

そして、ステップＳ３４へ進み、先行車検出フラグＦSENの値を参照し、ＦSEN＝０の場合は、そのままステップＳ３６へ進み、又、ＦSEN＝１の場合は、ステップＳ３５へ分岐する。この先行車検出フラグＦSENは、後述する図６に示す横位置補正処理ルーチンおいて、追従対象となる先行車が認識されて推定横位置偏差Ｘdiffが算出された場合にセットされ、又、カメラユニット１６にて左右区画線が認識されている状態、或いは先行車Ｐが検出されず、或いは先行車Ｐの走行が安定していない場合はクリアされる。

【0042】

ステップＳ３５へ分岐すると、自車横位置Ｘを、自車横位置Ｘに推定横位置偏差Ｘdiffを加算した値で更新して（Ｘ←Ｘ＋Ｘdiff）、ステップＳ３６へ進む。この推定横位置偏差Ｘdiffは、後述する図６のステップＳ５０において設定されるものであり、詳細については後述する。

【0043】

そして、ステップＳ３６へ進むと、自車横位置Ｘを０にするための横位置ＦＢハンドル角ＫFBxを、周知のＰＩＤ制御等により設定して、図２のステップＳ９へ進み、目標ハンドル角設定処理を実行して、ルーチンを抜ける。

【0044】

［目標ハンドル角設定処理］
図２のステップＳ９では、各ハンドル角ＫFF，ＫFBy，ＫFBx等、走行制御にかかるフィードフォワード制御系、フィードバック制御系の各ハンドル角に、所定重み付けのゲインを乗算した上で、加算して自車両Ｍを走行車線の中央に沿って走行させる目標ハンドル角δTを設定してルーチンを抜ける。

【0045】

この目標ハンドル角δTは、操舵制御ユニット２１に設けられている操舵制御部２１ａにて読込まれる。操舵制御部２１ａでは、目標ハンドル角δTに基づいて、ステアリング軸を駆動させる電動パワステ（ＥＰＳ）モータ（図示せず）を駆動させるＥＰＳ付加トルクを、演算により、或いはＥＰＳモータ出力マップを参照して設定し、このＥＰＳ付加トルクにてＥＰＳモータ（図示せず）を駆動制御して、自車両Ｍを、走行車線中央に設定されている目標進行路に沿って走行させる。

【0046】

ところで、図９に示すように、自車両Ｍが走行する車線の左右を区画する区画線Ｌｌ，Ｌｒが、道路を除雪した雪が積層されて隠れ、或いは劣化によりかすれて、カメラユニット１６で撮像した前方画像からは認識することができない場合、本実施形態では、上述した図２に示す車線維持目標ハンドル角演算ルーチンに従い、基本的にＧＮＳＳ受信部１１で受信した測位信号に基づいて求めた自車位置と道路地図情報とによる電波航法にて、道路地図上に設定した目標進行路に沿って自車両Ｍを走行させるようにしている。

【0047】

この場合、電波航法では地図上に設定した目標進行路に沿って自車両Ｍを走行させるように操舵制御を行っているので、実際の走行車線の車線中央から横位置がどの程度オフセットしているかは不明である。そのため、上述した図５に示す横位置ＦＢハンドル角演算サブルーチンにおいて、自車横移動量Ｘrateを演算周期で積分することで、地図上の目標進行路に対する自車横位置Ｘを推定し、これが０になるようにフィードバック制御することで、横位置方向へのオフセットを修正するようにしている。

【0048】

しかし、自車横位置Ｘには積分誤差が含まれており、積分時間が長くなれば、それだけ誤差が蓄積されることになる。そして、誤差が大きくなれば、車線維持制御が不安定化するため、運転者は自車両Ｍを車線中央へ戻す操舵介入（操舵オーバライド）を行うので、自動運転は解除されることになる。この場合、左右区画線Ｌｌ，Ｌｒが認識できない状況であっても、自車横位置Ｘの積分誤差による影響を補正することができれば、例えば、左右区画線Ｌｌ，Ｌｒを認識することができない区間が断続的に続く走行環境では、自動運転による車線維持制御を継続させることが可能となる。

【0049】

そのため、本実施形態では、横位置補正処理部２ｃにおいて、追従対象となる先行車Ｐを認識した場合、当該先行車Ｐの走行軌跡から求めた曲率（先行車曲率）ＲSENと地図曲率ＲMPUとの差分が所定以下の場合、その差分に応じた、進行方向に直交する横位置のずれ量である推定横位置偏差Ｘdiffを求める。そして、上述した図５のステップＳ３５において、自車横位置Ｘを、自車横位置Ｘに推定横位置偏差Ｘdiffを加算した値で更新することで、実質的に自車横位置Ｘの積分誤差を補正して、車線維持制御を継続させるようにしている。

【0050】

この横位置補正処理部２ｃで求める推定横位置偏差Ｘdiffは、具体的には、図６に示す横位置補正処理ルーチンに従って算出される。このルーチンでは、先ず、ステップＳ４１で、カメラユニット１６で撮像した自車両Ｍの前方画像情報を読込み、続く、ステップＳ４２で、この前方画像情報から走行車線を区画する左右区画線Ｌｌ，Ｌｒが認識されているか否かを調べる。そして、認識されている場合はステップＳ５２へジャンプする。又、左右区画線Ｌｌ，Ｌｒが認識されない場合は、ステップＳ４３へ進み、自車両Ｍの前方を走行する追従対象となる先行車Ｐが認識されているか否かを調べる。そして、当該先行車Ｐが認識されない場合は、ステップＳ５２へジャンプする。

【0051】

又、追従対象となる先行車Ｐが認識されている場合は、ステップＳ４４へ進む。そして、ステップＳ４４以降で先行車Ｐの走行軌跡に基づいて自車両Ｍの目標進行路を修正するか否かを調べる。

【0052】

すなわち、ステップＳ４４では、自車両Ｍが走行している道路地図上の曲率（地図曲率）ＲMPUを読込み、ステップＳ４５で先行車Ｐの走行軌跡（先行車軌跡）から先行車曲率ＲSENを求める。この先行車曲率ＲSENは、例えば、カメラユニット１６で撮像した先行車Ｐの後面車幅方向中央の軌跡を、最小二乗法により曲線近似して求める。このステップＳ４５での処理が、本発明の先行車曲率演算手段に対応している。

【0053】

その後、ステップＳ４６へ進み、両曲率ＲMPU，ＲSENの差分の絶対値｜ＲMPU−ＲSEN｜と許容値Ｋ1とを比較する。この許容値Ｋ1は、自車両Ｍの挙動を基準として先行車Ｐが大きく進路変更しているか否かを調べる閾値である。そして、｜ＲMPU−ＲSEN｜＜Ｋ1の場合、先行車Ｐは大きな進路変更はしていないと判定し、ステップＳ４７へ進む。又、｜ＲMPU−ＲSEN｜≧Ｋ1の場合、先行車Ｐは大きく進路変更したと判定し、ステップＳ５２へ分岐する。

【0054】

ステップＳ４７へ進むと、計時時間Ｔimをインクリメントし（Ｔin←Ｔim＋１）、ステップＳ４８で、計時時間Ｔimが設定時間Ｔkだけ経過したか否かを調べる。この設定時間Ｔkは、先行車Ｐが安定して走行しているか否かを判定する閾値であり、例えば、５〜１０[sec]程度であるが、これに限定されるものではない。そして、Ｔim＜Ｔｋの場合、計時中であるためそのままルーチンを抜ける。又、Ｔim≧Ｔｋの場合、先行車Ｐは安定して走行していると判定し、ステップＳ４９へ進む。従って、図１１に示すように、両曲率ＲMPU，ＲSENの差分（ＲMPU−ＲSEN）が、許容範囲±Ｋ1にあり、その計時時間Ｔimが設定時間Ｔk以上継続している場合、先行車Ｐの走行は安定していると判定する。

【0055】

ステップＳ４９では、地図曲率ＲMPUと先行車曲率ＲSENとの差分（曲率差分）により生じる角度、すなわち、地図曲率ＲMPUに対する先行車曲率ＲSENによる先行車Ｐの向きの偏差から、道路方位偏差（推定ヨー角偏差）Ｙｓｅｎdiff [rad]を、
Ｙｓｅｎdiff←∫Ｖ・Ｔs・（ＲMPU−ＲSEN）ｄｔ
から算出する。ここで、Ｔsはサンプリング周期（演算周期）である。

【0056】

次いで、ステップＳ５０へ進み、推定ヨー角偏差Ｙｓｅｎdiffと自車速Ｖとに基づき、推定横位置偏差Ｘdiff[m]を、
Ｘdiff←∫Ｖ・Ｔs・ｓｉｎ（Ｙｓｅｎdiff）ｄｔ
から算出する。この推定横位置偏差±Ｘdiffは、地図上の自車横位置Ｘを先行車Ｐの走行軌跡上にオフセットさせるものであり、前述した図５のステップＳ３５において、自車横位置Ｘに加算して、この自車横位置Ｘを更新する。尚、このステップＳ４９，Ｓ５０での処理が、本発明の横位置偏差算出手段に対応している。

【0057】

そして、ステップＳ５１へ進み、先行車検出フラグＦSENをセットして（ＦSEN←１）、ルーチンを抜ける。一方、ステップＳ４２，Ｓ４３、或いはＳ４６からステップＳ５２へ分岐すると、計時時間Ｔimをクリアし、ステップＳ５３で先行車検出フラグＦSENをクリアして（ＦSEN←０）、ルーチンを抜ける。

【0058】

従って、先行車Ｐが安定した走行をしていると判定した場合、図５に示す横位置ＦＢハンドル角演算サブルーチンでは、自車両Ｍの横位置を先行車Ｐの軌跡との横位置差分が０となるようにフィードバック制御される。その結果、カメラユニット１６で左右区画線Ｌｌ，Ｌｒを認識することのできない状況であっても、先行車Ｐの走行が安定していると判定した場合は、図１０に示すように、自車両Ｍの目標進行路が先行車Ｐの走行軌跡（先行車軌跡）に沿って設定されるので、自車横位置Ｘの積分誤差が修正され、自動運転による車線維持制御を継続させることが、運転者に負担をかけることなくリラックスさせた状態で継続させることができる。

【0059】

又、図１０に示すように、例えば、道路を除雪した際の排雪が路肩に堆積して左区画線Ｌｌが覆われている場合、運転者の手動による運転では、堆積されている雪を避けるため、やや右区画線Ｌｒ側によった状態で走行させる。一方、電波航法では、左区画線Ｌｌは認識していないため、地図上の車線中央を走行しようとする。このような場合、自車両Ｍが追従対象となる先行車Ｐを認識し、安定走行している場合、自車両Ｍの目標進行路を先行車Ｐの走行軌跡に沿って設定することで、自車両Ｍの車線維持制御を安定した状態で継続させることができる。

【0060】

［第２実施形態］
図１２〜図１４に本発明の第２実施形態を示す。尚、以下においては、便宜的に、先行車検出フラグＦSENを、進路変更検出フラグＦSENと読み替えて説明する。

【0061】

上述した第１実施形態では、カメラユニット１６で、走行車線の左右を区画する左右区画線Ｌｌ，Ｌｒが認識できない場合、電波航法による自車横位置Ｘの積分誤差を、先行車Ｐの走行軌跡に基づき自車両Ｍの目標進行路を補正ことでクリアするようにしたが、本実施形態による横位置補正処理部２ｃでは、運転者の車線走行に関する外的要因であるハンドル操作によりオフセット量を付与することで自車横位置Ｘの積分誤差を補正するようにしたものである。

【0062】

横位置補正処理部２ｃで実行される横位置補正処理は、具体的には図１２に示す横位置補正処理ルーチンに従って行われる。尚、このルーチンは、第１実施形態の図６に示すルーチンに代えて適用されるものである。

【0063】

このルーチンは、例えば、操舵トルクセンサ１４で検出した操舵トルクに基づき、自動運転時において運転者のハンドル操作を検出した際に起動され、先ず、ステップＳ６１で、ヨーレートセンサ１２で検出したヨーレートＹａｗｒを読込み、ステップＳ６２でヨーレートＹａｗｒを積分してヨー角Ｙａｗを算出する。そして、ステップＳ６３でヨー角Ｙａｗと設定閾値Ｋ2とを比較する。この設定閾値Ｋ2は、車線変更や障害物を回避するために運転者の行う急なハンドル操作か、目標進行路を車線中央から一方へ変位させるための僅かなハンドル操作かを判定する値で、予め実験などから求めて設定されている。そして、Ｙａｗ＞Ｋ2の場合、急なハンドル操作と判定してステップＳ７１へ分岐し、計時時間Ｔimをクリアし、ステップＳ７２で進路変更検出フラグＦSENをクリアして（ＦSEN←０）、ルーチンを抜ける。

【0064】

一方、Ｙａｗ≦Ｋ2の場合、僅かなハンドル操作であると判定し、ステップＳ６４へ進む。ステップＳ６４では自車両Ｍが現在走行している道路の車線データから地図曲率ＲMPUを読込み、続く、ステップＳ６５でヨーレートＹａｗｒを自車速Ｖで除算して求めた自車曲率（旋回曲率）Ｒyawr（Ｒyawr←Ｙａｗｒ／Ｖ）を読込む。

【0065】

そして、ステップＳ６６へ進み、自車速Ｖと各曲率ＲMPU，Ｒyawrに基づき推定ヨー角偏差Ｙａｗdiffを、
Ｙａｗdiff←∫Ｖ・Ｔs・（ＲMPU−Ｒyawr）ｄｔ
から算出する。ここで、Ｔsはサンプリング周期[sec]である。又、（ＲMPU−Ｒyawr）＞０の場合は、自車両Ｍが地図上の目標進行路に対してカーブ外側を旋回している状態を示し、（ＲMPU−Ｒyawr）＜０の場合はカーブ内側を旋回している状態を示している。

【0066】

その後、ステップＳ６７へ進み、推定ヨー角偏差Ｙａｗdiffと自車速Ｖに基づき、推定横位置偏差Ｘdiff[m]を、
Ｘdiff←∫Ｖ・Ｔs・ｓｉｎ（Ｙａｗdiff）ｄｔ
から算出する。尚、ステップＳ６６，Ｓ６７での処理が、本発明の横位置偏差算出手段に対応している。

【0067】

そして、ステップＳ６８で、タイマの計時時間Ｔimをインクリメントして（Ｔim←Ｔim＋１）、ステップＳ６９へ進み、計時時間Ｔimと設定時間Ｔkとを比較し、僅かなハンドル操作が設定時間Ｔk以上継続しているか否かを調べる。この設定時間Ｔkは、運転者がハンドル操作を継続して行っているか否かを判定する閾値であり、例えば、３〜５[sec]程度であるが、これに限定されるものではない。

【0068】

そして、Ｔim＜Ｔkの場合はそのままルーチンを抜け、Ｔim≧Ｔkに達した場合、継続的なハンドル操作と判定し、ステップＳ７０へ進み、進路変更検出フラグＦSENをセットして（ＦSEN←１）、ルーチンを抜ける。

【0069】

上述した推定横位置偏差Ｘdiff[m]は、地図上の自車横位置Ｘを運転者のハンドル操作により選択した進行路にオフセットさせるもので、進路変更検出フラグＦSENがセットされている場合に、前述した図５のステップＳ３５において読込まれ、自車横位置Ｘに加算して、新たな自車横位置Ｘを設定する。

【0070】

図１４に示すように、カーブ路において、運転者が自車両Ｍの進行路を変更しようとする場合、先ず、ハンドルを切り、自車両Ｍを横移動させた後、カーブ路に沿って操舵する。従って、進路変更直後のヨー角Ｙａｗは大きく変動し、進路変更後のカーブ路に沿った走行では、曲率に沿ったほぼ一定のヨー角Ｙａｗとなる。そして、ハンドルを戻して元の進行路を走行させようとした場合、再び、ヨー角Ｙａｗが大きく変動する。尚、図１４では説明を容易にするために、両曲率ＲMPU，Ｒyawr[1/m]を曲率半径[m]で示す。

【0071】

進路変更後のカーブ路に沿った走行で、そのヨー角Ｙａｗが設定閾値Ｋ2以下の場合であって、その状態が設定時間Ｔk継続している場合は、運転者が自らの意思で進行路を変更したと判定し、その後、運転者のハンドル操作によりヨー角Ｙａｗが設定閾値Ｋ2を超えた挙動が検出されるまで、図５のステップＳ３５において推定横位置偏差Ｘdiffを自車横位置Ｘに加算して、新たな自車横位置Ｘを設定する。その結果、図１３に示すように、カーブ路において、自車両Ｍは本来の地図曲率ＲMPUに対し、推定横位置偏差Ｘdiff分だけオフセットされた自車曲率Ｒyawrに沿って、すなわち、運転者の設定した進行路に沿って走行させることができ、直線路においても、運転者がハンドル操作により設定閾値Ｋ2を超えるヨー角Ｙａｗを発生させるまで、継続させることができる。

【0072】

従って、図１３に示すように、左区画線Ｌｌから走行車線側に積層された雪がはみ出て走行できない状態の場合、電波航法では自車両Ｍの進行を阻害する雪の積層を認識することができないため、走行車線の中央を走行させようとする。しかし、本実施形態では、運転者のハンドル操作による進路変更が、予め設定された条件を満足した場合、その曲率（自車曲率）Ｒyawrに沿って走行させるようにオフセットさせるので、自動運転による車線維持制御をより長く継続させることが可能となり、運転者の負担をより軽減させることができる。

【0073】

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば横位置補正処理部２ｃは、第１実施形態の図６に示す横位置補正処理ルーチンと、第２実施形形態の図１２に示す横位置補正処理ルーチンとを併用して、車線維持制御を継続させるようにしても良い。

【符号の説明】

【0074】

１…自車位置推定装置、
２…自車位置推定演算部、
２ａ…先行車情報取得部、
２ｂ…車線維持目標ハンドル角演算部、
２ｃ…横位置補正処理部、
３…高精度道路地図データベース、
３ａ…高精度道路地図情報、
１１…ＧＮＳＳ受信部、
１２…ヨーレートセンサ、
１３…車速センサ、
１４…操舵トルクセンサ、
１６…カメラユニット、
２１…操舵制御ユニット、
２１ａ…操舵制御部、
ＦSEN…先行車検出フラグ（進路変更検出フラグ）、
Ｋ1…許容値、
Ｋ2…設定閾値、
ＫFBx…横位置ＦＢハンドル角、
ＫFBｙ…ヨー角ＦＢハンドル角、
ＫFF…ＦＦハンドル角、
Ｌｌ，Ｌｒ…左右区画線、
Ｍ…自車両、
Ｐ…先行車、
ＲMPU…地図曲率、
ＲSEN…先行車曲率、
Ｒyawr…自車曲率、
Ｔim…計時時間、
Ｔk…設定時間、
Ｖ…自車速、
Ｘ…自車横位置、
Ｘdiff…推定横位置偏差、
Ｘrate…自車横移動量、
Ｘz…自車横位置、
Ｙａｗ…ヨー角、
Ｙａｗdiff，Ｙｓｅｎdiff…推定ヨー角偏差、
Ｙａｗｒ…ヨーレート、
δT…目標ハンドル角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】