JP4225190B2 - 車両運転支援装置 - Google Patents

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Description

本発明は、交差点において他車両との接触を防止するための運転支援を行なう車両運転支援装置に関するものである。
交差点を直進せずに、路側道路に沿って交差点を曲がる車両の運転者に対して、他車両との接触を防止するために警報を与える交差点警報装置が、例えば特許文献1に開示されている。
この交差点警報装置では、車両外部のインフラ側システムとして、交差点手前の監視領域を撮影するカメラ、映像処理回路、制御装置及び路上通信装置等からなるシステムが設けられる。カメラからの映像信号は、映像処理回路によって処理され、監視領域内に存在する物体の画像情報が生成される。制御装置は、映像処理回路からの画像情報に基づいて、監視領域内の物体(車両等)の位置情報、移動ベクトル等の走行状態に関する情報を演算する。この演算された情報が、路上通信装置から監視領域内に監視情報として送信される。さらに、インフラ側システムは、警報領域の開始地点に埋設されたレーンマーカを有し、交差点への進入方向及び絶対位置の各情報を車両に向けて発信する。
インフラ側システムと通信可能な車載器を搭載した自車両が、監視領域内に進入すると、車載器は、路上通信装置からの監視情報を受信する。車載器は、その監視情報から自車両の後方等に車両が存在することを認識し、その車両が交差点の左折位置に達するまでの時間を演算する。さらに、車載器は、警報領域の開始地点におけるレーンマーカの絶対位置を基準として、自車両の位置を算出するとともに、その位置、走行速度、減速度等から、自車両が左折位置に達するまでの時間を算出する。そして、それぞれ算出された時間の差が小さいとき、両車両が接触する可能性が高いと予測し、自車両の運転者に警報を与える。
特開平11−53694号公報
上述したように、従来の交差点警報装置は、大掛かりなインフラ側システムと、専用の車載器とが必要である。このようなインフラ側システムを各交差点に設置するとともに、車載機を各車両に普及させることは、非常に困難であることが予想される。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、大掛かりなインフラ等を必要とすることなく、交差点において他車両との接触を防止するための運転支援を行なうことが可能な車両運転支援装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の車両運転支援装置は、
自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
自車両と前方交差点との距離を検出する距離検出手段と、
自車両と前方交差点との距離が所定距離となったか否かを判定する距離判定手段と、
距離判定手段によって自車両と前方交差点との距離が所定距離となったと判定されたときに、当該自車両の少なくとも後方及び側方を走行する他車両の位置と走行速度とを検出する、自車両に搭載された他車両検出手段と、
自車両の走行状態及び前方交差点までの距離と、他車両の位置及び走行速度とに基づいて、自車両と他車両とが略同時に前方交差点に達する可能性があるか推定する推定手段と、
推定手段によって自車両と他車両とが略同時に前方交差点に達する可能性があると推定されたときに、両車両の接触を防止するための所定の運転支援を行なう運転支援手段と、
自車両が前方交差点において、現在走行している道路と交差する交差道路に曲進しようとしているか否かを判定する曲進判定手段と、
ナビゲーション装置と、を備え、
運転支援手段は、自車両が曲進しようとしている場合のみ、所定の運転支援を行なうものであり、
ナビゲーション装置は、目的地までの経路を案内する経路案内機能を有し、曲新判定手段は、ナビゲーション装置における経路案内データに基づいて、自車両が前方交差点において曲進しようとしているか否かを判定することを特徴とする。
このように請求項1に記載の車両運転支援装置では、インフラ側システムから何ら情報を得ることなく、自車両と他車両とが前方交差点において接触する可能性を推定することができる。従って、大掛かりなインフラ等を必要とすることなく、その推定結果に基づいて、交差点において他車両との接触を防止するための運転支援を行なうことができる。また、自車両が交差点を直進する場合には、自車両の側方や後方に存在する車両に特に注意を払う必要はない。従って、上述したような曲進判定手段を設けることにより、必要時のみ他車両との接触を防止するための運転支援を実行することが可能になる。
請求項2に記載したように、運転支援手段は、所定の運転支援として、他車両の存在を報知するための警報を発生することが好ましい。自車両の運転者が、他車両に気づいていない場合であっても、警報を発することによって、その他車両に対して注意を向けるようになる。それにより、自車両の運転者が他車両との接触を防止するように運転を行なうことが期待できるので、他車両との接触を未然に防止することができる。
また、請求項3に記載したように、運転支援手段は、所定の運転支援として、自車両の走行速度の増加の制限と、自車両に対する制動力の印加との少なくとも一方を実行するようにしても良い。このようにすれば、自車両の走行速度が低下することにより、他車両との接触を避けることが容易になる等、自車両をより安全に走行させることができる。
請求項4に記載したように、他車両検出手段は、自車両の前方を走行する他車両の位置及び走行速度も検出することが好ましい。例えば、他車両が二輪車である場合、その二輪車が自車両の前方を走行していても、交差点に達するまでに、自車両がその二輪車を追い抜く場合がある。このとき、二輪車の速度によっては、自車両が交差点で左折する際に、自車両に追いつく場合がある。このような場合、自車両と二輪車は接触する可能性があるので、自車両の前方を走行する他車両も併せて検出することが好ましい。
請求項5に記載したように、走行状態検出手段は、自車両の走行速度を検出するものであり、距離判定手段における所定距離は、自車両の走行速度に応じて変更されることが好ましい。自車両の走行速度に応じて、自車両が前方交差点に到達するまでの時間が変化する。そのため、交差点到達前に所定の運転支援を確実に行なうために、距離判定手段における所定距離を自車両の走行速度に応じて変更することが好ましいのである。
なお、距離検出手段は、請求項6に記載したように、
自車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
交差点を含む道路地図データを記憶する記憶手段と、
道路地図データに基づいて、自車両の現在位置から前方交差点までの距離を算出する距離算出手段とから構成することができる。
また、距離検出手段は、請求項7に記載したように、
自車両の前方の所定範囲を撮影して、画像信号を出力する撮影手段と、
撮影手段が撮影した画像信号に交差点が含まれる場合、その画像信号における交差点位置から、当該交差点までの距離を算出する距離算出手段とから構成することもできる。
上述したいずれの場合であっても、インフラ側システムからの情報提供を受けることなく、自車両から交差点までの距離を検出することができる。
また、他車両検出手段は、請求項8に記載したように、
自車両の後方及び側方を検出対象範囲として、レーダ信号を送信し、そのレーダ信号の反射信号を受信するレーダ手段と、
レーダ手段におけるレーダ信号の送受信結果から、他車両までの距離及び走行速度を算出する算出手段とから構成することができる。
さらに、他車両検出手段は、請求項9に記載したように、
自車両の後方及び側方を撮影範囲とする撮影手段と、
撮影手段によって撮影された画像信号において、他車両が抽出された場合に、その他車両までの距離及び走行速度を算出する算出手段とから構成することもできる。
このように他車両検出手段を構成すれば、他車両までの距離及び走行速度に関しても、インフラ側システムからの情報提供を受けることなく、自車両の後方や側方に存在する他車両までの距離及び走行速度を検出することができる。
以下、本発明の実施形態における車両運転支援装置について説明する。図1は、本実施形態に係わる車両運転支援装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、車両運転支援装置100は、車速センサ10、方向指示器20、CCDカメラ30、ナビゲーション装置40、報知器60、ブレーキアクチュエータ70、スロットルアクチュエータ80及びこれらに接続されたコンピュータ50から構成される。
コンピュータ50は、図示しない入出力インターフェース(I/O)、記憶素子としてのROM及びRAM,及びCPU等を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので、その構成に関する説明は省略する。このコンピュータ50は、主に、自車両が交差点において左折等する際に、他車両との接触を防止するための運転支援制御を実行するものである。この運転支援制御の詳細については後述する。
車速センサ10は、例えば車軸近傍に設置され、車輪の回転速度に対応した車速信号を出力する。コンピュータ50は、車速信号に基づいて、自車両の走行速度を算出する。
方向指示器20は、右左折等を行なおうとする際に、運転者によって操作され、自車両周囲の車両等に、自車両が右左折等することを報知するものである。この方向指示器20の動作状態を示す信号がコンピュータ50に入力されることにより、コンピュータ50は自車両が直進するのか曲進(右左折)するのかを判別することができる。
CCDカメラ30は、車室内の所定位置に複数台設置され、自車両の前方、後方及び側方を撮影する。そして、この複数台のCCDカメラ30は、撮影画像を電気信号に変換した画像信号をコンピュータ50へ出力する。コンピュータ50は、CCDカメラ30から出力された画像信号に基づいて、自車両が走行する道路において、自車両の前方、後方及び側方に二輪車等の他車両が存在するか否かを検出する。また、コンピュータ50は、他車両を検出した場合、画像信号における他車両の位置から、自車両と他車両との距離を算出する。さらに、所定周期で撮影した画像信号における他車両の位置の移動量から、自車両と他車両との相対速度を算出するとともに、その時の自車両の走行速度を基準として、他車両の走行速度を算出する。
ナビゲーション装置40は、周知のごとく、自車両の現在位置を検出して、自車両周辺の地図を表示する地図表示機能、周辺施設の検索を行なう周辺施設検索機能、目的地までの経路を案内する経路案内機能等の各種のナビゲーション機能を実行する装置である。
このナビゲーション装置40は、いずれも図示しない位置検出器、地図データ入力器、VICS受信装置、ナビゲーションECU等を備えている。このうち、位置検出器は、いずれも周知の地磁気センサ、ジャイロスコープ、距離センサ、及び衛星からの電波に基づいて車両の位置を検出するGPS(Global Positioning System)のためのGPS受信機を有している。これらは、各々が性質の異なる誤差を持っているため、複数のセンサにより各々補完しながら使用するように構成されている。なお、各センサの精度によっては位置検出器を上述した内の一部で構成してもよい。
地図データ入力器は、ナビゲーションECUに地図データを入力するための装置である。この地図データを記憶する記憶媒体としては、そのデータ量からCD−ROMやDVD−ROM等が用いられるが、メモリカードやハードディスク等の書き込み可能な記憶媒体を用いてもよい。ここで、地図データについて説明する。
地図データ(道路データ)は、主にリンクデータとノードデータによって構成される。このリンクデータのリンクとは、地図上の各道路を交差・分岐・合流する点等の複数のノードにて分割し、それぞれのノード間をリンクとして規定するものである。リンクデータは、リンクを特定する固有番号(リンクID)、リンクの長さを示すリンク長、リンクの始端及び終端ノード座標(緯度・経度)、道路名称、道路幅員等の各データから構成される。
さらに、ノードデータは、地図上の各道路が交差、合流、分岐するノード毎に固有の番号を付したノードID、ノード座標、ノード名称、ノードに接続する全てのリンクのリンクIDが記述される接続リンクID、交差点種類等の各データから構成されている。
また、VICS受信装置は、道路に敷設された路側ビーコンや各地のFM放送局を介して、VICS(Vehicle Information and Communication System)センタから配信される道路交通情報を受信する。この道路交通情報には、例えば、渋滞区間、渋滞度等の渋滞情報、通行止め等の通行規制情報等が含まれる。
このナビゲーション装置40から、自車両の現在位置及びそれに対応する道路データがコンピュータ50に入力される。コンピュータ50は、これらの自車両の現在位置及び道路データに基づいて、現在位置から前方交差点までの距離を算出する。なお、この距離の算出は、ナビゲーション装置40にて行ない、その算出結果をコンピュータ50に出力するようにしても良い。
報知器60は、例えばスピーカによって構成され、交差点での左折時等に、他車両に注意すべき旨を音声にて警告するものである。ただし、音声による警告以外に、例えばブザー等を鳴らして警告を行なっても良いし、ナビゲーション装置等の表示器を利用して警告表示を行なっても良い。
ブレーキアクチュエータ70は、自車両の各車輪に設けられた制動装置におけるブレーキシリンダに付与するブレーキ液圧を調整可能なものであり、コンピュータ50からの指示に従って、各車輪に制動力を発生させる。また、スロットルアクチュエータは、図示しないエンジンのスロットルバルブの開度を調節可能なものであり、コンピュータ50からの指示に従って、スロットルバルブ開度の開き側への駆動を制限したり、その開度を絞ったりする。
次に、コンピュータ50が実行する、他車両との接触を防止するための運転支援制御について詳細に説明する。図2は、運転支援制御の内容を示すフローチャートである。
図2において、まずステップS10では、自車両の現在位置及びその現在位置に対応する道路データをナビゲーション装置40から取得する。ステップS20では、取得した自車両の現在位置とそれに対応する道路データとに基づいて、最も自車両に近い位置にある前方交差点までの距離を算出する。
ステップS30では、車速センサ10から出力される車速信号に基づいて、自車両の走行速度及び走行加速度(減速度)を算出する。ステップS40では、ステップS30にて算出された走行速度に基づいて、警報を行なう必要があるか否かの判定を開始する基準となる判定距離を算出する。例えば、この判定距離は、自車両の走行速度が高いほど長くなり、走行速度が低いほど短くなるように算出される。なお、この判定距離の算出において、走行加速度に応じて補正しても良い。例えば車両が加速中である場合には、判定距離が長くなるように補正し、減速中であれば短くなるように補正する。
つまり、自車両の走行速度に応じて、自車両が前方交差点に到達するまでの時間が変化する。そのため、交差点到達前に他車両との接触を防止するための運転支援を確実に行なうためには、判定距離を自車両の走行速度に応じて変更することが好ましいのである。
ステップS50では、ステップS20にて算出された自車両から前方交差点までの距離が、ステップS40にて算出された判定距離以下であるか否かを判定する。この判定結果が「No」である場合、自車両は判定距離まで交差点に接近していないので、ステップS10に戻り、上述した処理を繰り返す。一方、ステップS60の判定結果が「Yes」である場合、ステップS60に進む。
次にステップS60では、自車両の前方、後方及び側方を撮影した画像信号に対して、画像認識処理を実行する。この画像認識処理では、自車両の前方、後方、及び側方をそれぞれ撮影した画像信号において、自車両から所定距離以内に存在する二輪車等の軽車両を含む他車両を認識して抽出する。さらに、抽出した他車両の画像信号における位置から、自車両と他車両との距離を算出する。また、所定周期で撮影した画像信号における他車両の位置の移動量から、自車両と他車両との相対速度を算出するとともに、その時の自車両の走行速度を基準として、他車両の走行速度を算出する。
なお、後方、側方に加えて、前方を走行する他車両も検出するのは、以下の理由による。例えば、他車両が二輪車である場合、その二輪車が自車両の前方を走行していても、交差点に達するまでに、自車両がその二輪車を追い抜く場合がある。このとき、二輪車の速度によっては、自車両が交差点で左折する際に、自車両に追いつく場合がある。このような場合、自車両と二輪車は接触する可能性があるので、自車両の前方を走行する他車両も併せて検出するのである。
ステップS70では、方向指示器20の動作状態を示す信号から、交差点において自車両が直進するのか曲進(左折)するのかを判定する。なお、曲進として左折を判定するのは、図3に示すように、交差点における二輪車等の他車両との接触は、左側通行においては左折時の巻き込みによる場合が多いためである。従って、右側通行が採用される国、地域においては、曲進として右折を判定することになる。さらに、一方通行道路を走行する場合には、左折及び右折の両方の場合とも、他車両との接触の可能性が考えられる。そのため、ナビゲーション装置40から得られる道路データから一方通行道路、双方向通行道路であるかを判別し、一方通行道路である場合には、右折及び左折を曲進として判定するようにしても良い。
また、ナビゲーション装置40によって経路案内が行なわれている場合には、その案内経路データを取得して、直進か曲進かを判定しても良い。さらに、直進するか、それとも曲進するかの判定は、補完的に、自車両の減速度を用いて行なっても良い。自車両の運転者による方向指示器20の操作が遅れている場合や、方向指示器20の操作を怠ったまま左折等する場合もありえるためである。具体的には、交差点が接近するにつれて自車両が減速している場合には、方向指示器20の操作等がなくても曲進する可能性があると判定しても良い。
ステップS70において、「直進」と判定された場合には、側方車両や後方車両に特に注意を払う必要はないので、ステップS130に進んで、自車両は交差点を通過したか否かを判定する。この判定は、ナビゲーション装置40からデータを取得して、その取得データに基づいて行なっても良いし、走行速度から自車両の走行距離を算出し、上述した判定距離と比較することによって行なうことも可能である。自車両がまだ交差点を通過していない場合には、ステップS60に戻り、継続して他車両の検出を行なう。
一方、ステップS70において、「曲進」と判定された場合には、ステップS80に進み、自車両の前方、後方及び側方において、他車両が検出されているか否かを判定する。このとき、他車両が検出されていないと判定されると、この場合も、交差点において自車両が他車両と接触することはないので、上述したステップS130に進む。逆に、ステップS80において、自車両の前方、後方及び側方のいずれかにおいて、他車両が検出されていると判定された場合には、ステップS90に進む。
ステップS90では、自車両と他車両との接触可能性に関する算出処理を行なう。具体的には、自車両の走行速度、走行加速度(減速度)、及び自車両の現在位置から交差点までの距離に基づいて、自車両が交差点に到達する時間を算出する。また、検出された他車両についても、他車両から交差点までの距離及び他車両の走行速度に基づいて、他車両が交差点に到達する時間を算出する。なお、他車両から交差点までの距離は、自車両から交差点までの距離及び自車両から他車両までの距離がわかっているので、これらの距離から求めることができる。
このようにして算出された自車両交差点到達時間と他車両交差点到達時間とが接近していると、自車両と他車両とは交差点において接触する可能性が生じる。このため、自車両交差点到達時間と他車両交差点到達時間との差を算出する。
続くステップS100では、自車両交差点到達時間と他車両交差点到達時間との差が、所定時間よりも短いか否かによって、衝突の可能性を判定する。このとき衝突の可能性がないと判定されると、上述したステップS130に進む。一方、衝突の可能性ありと判定されると、ステップS110に進む。なお、ステップS100における所定時間は、自車両が左折のために要する標準的な時間に所定の余裕時間を加えた時間として設定される。
ステップS110では、報知器60によって、自車両の運転者に対して、交差点で曲折する際に他車両と接触する可能性がある旨の警告を行なう。さらに、ステップS120では、ブレーキアクチュエータ70及び/又はスロットルアクチュエータ80に対して制御信号を出力し、自車両の各車輪に制動力を印加する制動処理を行なったり、スロットルバルブの開き側への駆動を禁止したり、スロットルバルブの開度を絞ることにより、加速制限処理を行なう。
このように、警報を発することによって、自車両の運転者が、他車両に気づいていない場合であっても、その他車両に対して注意を向けさせることができる。それにより、自車両の運転者が他車両との接触を防止するように運転を行なうことが期待できるので、他車両との接触を未然に防止することができる。さらに、上述したように制動処理を行なったり、加速制限処理を行なうことにより、自車両の走行速度が低下するので、交差点への到達時間がずれて他車両との接触を防止できる。さらに、他車両も同時に速度を低下した場合でも、走行速度が低ければ他車両との接触を避けることが容易になるので、自車両をより安全に走行させることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
例えば、上述した実施形態では、CCDカメラ30が撮影した画像信号から、自車両の前方、後方及び側方の他車両を抽出することによって、自車両と接触する可能性がある他車両を検出したが、その検出手段は、CCDカメラに限られるものではない。例えば、ミリ波やレーザ光の反射結果から車両等の反射物を検出するレーダ装置を用いて、他車両の位置や走行速度を検出するようにしても良い。
また、上述した実施形態では、ナビゲーション装置40から、自車両の現在位置及びそれに対応する道路データを取得することによって、自車両から前方交差点までの距離を求めたが、その他の手段によって前方交差点までの距離を求めても良い。例えば、自車両の前方を撮影するCCDカメラから出力される画像信号から、交差点までの距離を求めることも可能である。すなわち、CCDカメラの撮影範囲は予め分かっているため、画像信号における交差点の位置から、交差点までの実際の距離を算出することができるのである。
さらに、上述した実施形態では、警報処理に加えて、制動処理や加速制限処理を行なったが、他車両との接触を防止するための運転支援としては、これらのうち、少なくとも1つの処理が行なわれれば良い。
実施形態に係わる車両運転支援装置の概略構成を示すブロック図である。 交差点において他車両との接触を防止するための運転支援処理を示すフローチャートである。 自車両の後方を二輪車が走行しており、自車両が交差点において左折する際に、その二輪車と接触するケースを示した説明図である。
符号の説明
10 車速センサ
20 方向指示器
30 CCDカメラ
40 ナビゲーション装置
50 コンピュータ
60 報知器
70 ブレーキアクチュエータ
80 スロットルアクチュエータ

Claims (9)

  1. 自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
    前記自車両と前方交差点との距離を検出する距離検出手段と、
    前記自車両と前方交差点との距離が所定距離となったか否かを判定する距離判定手段と、
    前記距離判定手段によって自車両と前方交差点との距離が所定距離となったと判定されたときに、当該自車両の少なくとも後方及び側方を走行する他車両の位置と走行速度とを検出する、前記自車両に搭載された他車両検出手段と、
    前記自車両の走行状態及び前方交差点までの距離と、前記他車両の位置及び走行速度とに基づいて、前記自車両と前記他車両とが略同時に前方交差点に達する可能性があるか推定する推定手段と、
    前記推定手段によって前記自車両と前記他車両とが略同時に前方交差点に達する可能性があると推定されたときに、両車両の接触を防止するための所定の運転支援を行なう運転支援手段と、
    前記自車両が前方交差点において、現在走行している道路と交差する交差道路に曲進しようとしているか否かを判定する曲進判定手段と、
    ナビゲーション装置と、を備え、
    前記運転支援手段は、前記自車両が曲進しようとしている場合のみ、前記所定の運転支援を行なうものであり、
    前記ナビゲーション装置は、目的地までの経路を案内する経路案内機能を有し、前記曲進判定手段は、前記ナビゲーション装置における経路案内データに基づいて、前記自車両が前方交差点において曲進しようとしているか否かを判定することを特徴とする車両運転支援装置。
  2. 前記運転支援手段は、前記所定の運転支援として、前記他車両の存在を報知するための警報を発生することを特徴とする請求項1に記載の車両運転支援装置。
  3. 前記運転支援手段は、前記所定の運転支援として、前記自車両の走行速度の増加の制限と、前記自車両に対する制動力の印加との少なくとも一方を実行することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両運転支援装置。
  4. 前記他車両検出手段は、前記自車両の前方を走行する他車両の位置及び走行速度も検出することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両運転支援装置。
  5. 前記走行状態検出手段は、前記自車両の走行速度を検出するものであり、
    前記距離判定手段における前記所定距離は、前記自車両の走行速度に応じて変更されることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の車両運転支援装置。
  6. 前記距離検出手段は、
    自車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、
    交差点を含む道路地図データを記憶する記憶手段と、
    前記道路地図データに基づいて、前記自車両の現在位置から前方交差点までの距離を算出する距離算出手段とから構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の車両運転支援装置。
  7. 前記距離検出手段は、
    前記自車両の前方の所定範囲を撮影して、画像信号を出力する撮影手段と、
    前記撮影手段が撮影した画像信号に交差点が含まれる場合、その画像信号における交差点位置から、当該交差点までの距離を算出する距離算出手段とから構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の車両運転支援装置。
  8. 前記他車両検出手段は、
    前記自車両の後方及び側方を検出対象範囲として、レーダ信号を送信し、そのレーダ信号の反射信号を受信するレーダ手段と、
    前記レーダ手段におけるレーダ信号の送受信結果から、前記他車両までの距離及び走行速度を算出する算出手段とから構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の車両運転支援装置。
  9. 前記他車両検出手段は、
    前記自車両の後方及び側方を撮影範囲とする撮影手段と、
    前記撮影手段によって撮影された画像信号において、前記他車両が抽出された場合に、その他車両までの距離及び走行速度を算出する算出手段とから構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の車両運転支援装置。
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