CN102436763B - 车辆用驾驶支援装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆用驾驶支援装置。根据本发明，即使是没有搭载汽车导航装置的车辆也能够自动支援从合流车道进入行车道等的变道的时机。若驾驶员接通转向灯开关(5)而表示变道的意图，则基于由识别摄像头(1～3)拍摄的图像来检测行驶在欲要变道的一侧的车道上的车辆，并算出车辆之间的插入空间(S4、S5)，且基于本车辆(M)的车速与插入空间的移动速度之间的速度差来求出本车辆(M)的进入开始指示时间(Tst)，当达到该进入开始指示时间(Tst)时，从指示表示部(22)输出通知变道开始的语音导向(S6)。

Description

车辆用驾驶支援装置
技术领域
本发明涉及车辆用驾驶支援装置，用以在使本车辆变道时，在变道侧的车道设定本车辆的插入空间，并求出使本车辆进入该插入空间的进入开始指示时间，当达到进入开始指示时间时，向指示表示部输出进入开始指示信号，以告知驾驶员开始用于变道的操舵。
背景技术
在高速公路行驶中，从合流车道进入行车道时、从行车道变道至超车道时、以及从超车道返回至行车道时等的变道时，驾驶员需要注视前方的同时，基于由后视镜(后视镜或反光镜)以及车内镜所得到的信息来掌握变道侧的车道的道路行驶状况，平稳地变道，并设定用于插入该车道的车速以及变道开始时机(操舵开始时机)。但是，驾驶员在注视前方的状态下，进行这些一系列的操作是需要某种程度的熟练的，而这对于初学者来说比较困难，也成为了对高速公路驾驶敬而远之的理由。
因此，提出了即使初学者也能够容易地在高速公路上进行变道的各种驾驶支援装置。例如，专利文献一(日本特开2008-222153号公报)中公开了如下的技术。即，使本车辆从合流车道进入行车道时，利用设置于后视镜的后方摄像头来检测位于行车道区域内的其他车辆的状况(从本车辆的距离、车辆长度、车速、加速度等)，以计算空置空间，并且当判定为该空置空间具有本车辆能够插入的足够的长度，且无需过度加速也能够到达时，通过将空置空间特定为合流位置，且将该合流位置显示于后视镜，由此使驾驶员正确地掌握使本车辆插入的时机。
现有技术文献
专利文献
专利文献一：日本特开2008-222153号公报
然而，在上述文献中所公开的技术中，由于需要具备用于在后视镜中显示表示合流位置的图像的装置，因此需要特殊结构的后视镜，不仅缺乏通用性，还存在产品成本变高的问题。
并且，在高速公路上驾驶时，除了使本车辆从合流车道进入行车道的状况之外，欲变道至相邻的车道时，或者从行使车道变道至超车道，或者从超车道返回至行车道时，其时机的判断对于初学者来说比较困难，在这种状况下如果能够进行驾驶支援，则方便许多。
然而，在上述文献中所公开的技术中，合流支援对象区域由汽车导航装置从GPS的位置信息与地图数据之间的地图匹配来判定，且判定为合流支援对象区域时，自动检测行车道的状况，因此不仅不能适用于没有搭载GPS的车辆，而且除了使本车辆从合流车道进入行车道的状况之外都不能利用，因此具有缺乏便利性的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够原原本本地使用后视镜或车内镜，尤其即使是没有搭载汽车导航装置的车辆，也能够自动支援变道的时机，且能够得到高通用性的车辆用驾驶支援装置。
为了实现上述目的，本发明提供车辆用驾驶支援装置，其特征在于，包括：用于变道时操作的转向灯开关；拍摄本车辆周围的道路行驶状况的行驶状况拍摄单元；检测所述本车辆的车速的车速检测单元；设定变道的开始时机和变道时的指示车速的运算单元，所述运算单元包括：行车道状况检测单元，当所述转向灯开关被接通时检查所述转向灯开关中的右转向开关和左转向开关中的哪一个被接通，并基于由所述行驶状况拍摄单元拍摄的道路行驶状况来检测行驶在被接通的转向灯开关侧的车道上的车辆的行驶状况，同时基于所述道路行驶状况的检测结果检测插入空间；车辆进入时机检测单元，求出使所述本车辆进入所述插入空间的进入开始指示时间，当达到所述进入开始指示时间时将进入开始指示信号输出至指示表示部。
根据本发明，当转向灯开关被接通时，基于由所述行驶状况拍摄单元拍摄的道路行驶状况来检测行驶在被接通的转向灯开关侧的车道上的车辆的行驶状况，同时基于该道路行驶状况的检测结果检测插入空间，且基于本车辆与所述插入空间的移动速度之间的速度差来设定使本车辆进入该插入空间的进入开始指示时间，从而不仅能够原原本本地使用现有的产品，而无需同时设置用于在后视镜或车内镜显示图像的特殊的装置，而且即使是没有搭载汽车导航装置的车辆也能够自动支援变道开始时机，因此使用方便，且可得到较高的通用性。
附图说明
图1为车辆用驾驶支援装置的概略构成图；
图2为示出驾驶支援处理程序的流程图；
图3为示出右车道状况检测处理子程序的流程图；
图4为示出左车道状况检测处理子程序的流程图；
图5为示出车辆进入时机检测处理子程序的流程图；
图6为示出从合流车道进入行车道时的驾驶支援的说明图；
图7为示出从行车道变道至超车道时的驾驶支援的说明图；
图8为示出从超车道返回至行车道时的驾驶支援的说明图。
主要符号说明：1为前方识别摄像头，2为左侧识别摄像头，3为右侧识别摄像头，4为车速传感器，5为转向灯开关，11为驾驶支援控制装置，21为指示车速显示部，22为操舵开始指示表示部，49为插入空间，L为实际距离，Lo为距离，M为本车辆，St为指示车速，Tst为进入开始指示时间。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施形态。本实施形态所提供的车辆用驾驶支援装置是一种如下所述的装置。即，搭载于未图示的汽车等的车辆中，从而当驾驶者欲要从高速公路的合流车道进入行车道时、以及在本车道行驶中欲要变道时，检测出该情况而自动执行驾驶支援。
如图1所示，车辆用驾驶支援装置包括前方识别摄像头1、左侧识别摄像头2、右侧识别摄像头3、作为车速检测单元的车速传感器4、转向灯开关5、以及作为运算单元的驾驶支援控制装置(以下称为“驾驶支援_ECU”)11、作为指示车速显示单元的指示车速显示部21以及操舵开始指示表示部22。并且，各识别摄像头1～3对应于本发明的行驶状况拍摄单元。
前方识别摄像头1为安装于设置在汽车室内前部的车内镜上方的一对立体摄像单元(参照图6～图8)，具备电荷耦合器件(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)等的固体摄像器件，且由该固体摄像器件拍摄本车辆前方的道路行驶状况(白线、前车、护栏等)。并且，该前方识别摄像头1可以是单镜头摄像单元。
左侧识别摄像头2安装于本车辆的左侧后视镜，拍摄本车辆的左后方。并且，右侧识别摄像头3安装于本车辆的右侧后视镜，拍摄本车辆的右后方。这些识别摄像头2、3为与上述的前方识别摄像头1相同的立体摄像单元，或者为单镜头摄像单元，且具备CCD、CMOS等的固体摄像器件，且由该固体摄像器件拍摄本车辆左右后方的道路行驶状况。由此，基于用这些各识别摄像头1～3拍摄的图像来检测本车辆周围的道路行驶状况。
车速传感器4为由变速器输出轴或车轮的旋转速度来检测车速的装置。并且，转向灯开关5具有左转向开关和右转向开关，且在中间位置为断开(OFF)状态，通过向逆时针方向操作转向灯杆，左转向开关被接通(ON)，车体左侧的转向灯闪烁。另外，通过向顺时针方向操作转向灯杆，右转向开关被接通，车体右侧的转向灯闪烁。并且，在高速公路行驶中，通过接通转向灯开关5，使左右任何一方的转向灯闪烁，对后车表达本车辆要变道的意图。
由这些传感器、开关类检测出的信号被输入至驾驶支援控制装置11。驾驶支援控制装置11以具备中央处理器(CPU)11a、只读存储器(ROM)11b、随机存取存储器(RAM)11c、不挥发存储器11d等的公知的微型计算机为中心而构成。中央处理器11a依照保存于只读存储器11b的控制程序，基于从各种传感器、开关类得到的信号，运算车道进入或车道变更时的指示车速以及操舵开始时机的同时，向指示车速显示部21以及操舵开始指示表示部22等输出动作信号。并且，只读存储器11b保存后述的高速公路图案等的固定数据，随机存取存储器11c临时保存由中央处理器11a运算的各种数据。
指示车速显示部21由例如在车速表(未图示)的外周，例如每间隔5(km/h)排列的多个发光二极管(LED)构成，并通过使对应于指示车速的位置的LED亮灯，或者使对应于指示车速的位置的LED闪烁，由此给驾驶员指示从合流车道进入行车道时，以及变更行车道时的目标速度。
另外，操舵开始指示表示部22为一种如下所述的部件。即，从合流车道进入行车道时、以及变更行车道时，指示使本车辆插入到在欲要进入的行车道上行驶的车辆之间的插入空间的操舵开始时机，例如通过语音或者文字来告知。
上述的驾驶支援控制装置11的驾驶支援处理具体依照图2所示的驾驶支援处理程序来执行。
在该程序中，首先，在步骤S1，基于由前方识别摄像头1拍摄的图像来检测本车辆M(参照图6～图8)的前方道路行驶状况(是否在高速公路主车道行驶或者是否在合流车道行驶，以及前车，在相邻车道上行驶的车辆，以及这些车辆与本车辆M之间的车间距离等)。并且，对于本车辆M是否在高速公路的主车道行驶或者是否在合流车道上行驶而言，通过例如作为固定数据的预先保存的高速公路图案与由前方识别摄像头1拍摄的前方图像之间的图案匹配来判定。此时，当判定为不是在主车道上行驶，或者不是在合流车道上行驶时，可以退出程序。以下，特定于高速公路上的行驶而说明。
接着，进入步骤S2，检查转向灯开关5是否接通(ON)。接着，断开时，直接退出程序。另外，当判定为转向灯开关5接通时，进入步骤S3，检查右转向开关是否被接通，当右转向开关被接通时进入步骤S4，左转向开关被接通时进入步骤S5。若进入步骤S4，则执行右车道状况检测处理，另外若进入步骤S5，则执行左车道状况检测处理。并且，该步骤S4、S5中的处理对应于本发明的行车道状况检测单元。
右车道状况检测处理依照图3所示的右车道状况检测处理子程序来执行，左车道状况检测处理依照图4所示的左车道状况检测处理子程序来执行。以下，首先对图3的右车道状况检测处理子程序进行说明，接着对图4的左车道状况检测处理子程序进行说明。
在图3所示的子程序中，首先在步骤S11，读取由前方识别摄像头1拍摄的图像，在步骤S12，读取由右侧识别摄像头3拍摄的图像。
并且，在步骤S13，基于两个摄像头1、3拍摄的图像来检测右车道的区域，并进入步骤S14，检测行驶在右车道上的车辆。
即，如图6所示，本车辆M欲要从合流车道32进入高速公路主车道(以下仅称为“主车道”)31的行车道31a的时候，基于由前方识别摄像头1拍摄的图像来检测行驶在行车道31a上的前车N1，并且，基于由右侧识别摄像头3拍摄的图像来检测行驶在行车道31a上的后车N2。并且，图6、图7中的用单点划线表示的区域为前方识别摄像头1的视野范围α，用双点划线表示的区域为右侧识别摄像头3的视野范围β。并且，在本实施形态，为了使说明变得容易，在行车道31a中，相比本车辆M行驶在前方的车辆称作前车N1，行驶在后方的车辆称作后车N2。并且，在超车道31b，相比本车辆行驶在前方的车辆称作前车N3，行驶在后方的车辆称作后车N4。
另外，如图7所示，当本车辆M行驶在主车道31的行车道31a，且从这个位置欲要变道至超车道31b时，启动该子程序，基于由前方识别摄像头1拍摄的图像来检测行驶在行车道31a上的前车N1以及行驶在超车道31b上的前车N3，并且基于由右侧识别摄像头3拍摄的图像来检测行驶在超车道31b上的后车N4。
此后，若进入步骤S15，则计算行驶在右车道(图6中为行车道31a，图7中为超车道31b)上的各车辆N1、N2(图7中为车辆N3、N4)之间所形成的插入空间49的前后方向的实际距离L。并且，虽然在图6和图7中，在能够方便地插入的车辆之间记载了插入空间49，但实际上计算全部的车辆之间的插入空间。
如图6所示，该插入空间49的实际距离L通过以下方式来计算。即，当本车辆M欲要从合流车道32进入主车道31的行车道31a时，基于由前方识别摄像头1以及右侧识别摄像头3拍摄的图像，并基于行驶在行车道31a上的各车辆N1、N2的车辆之间来计算。该插入空间49的实际距离L通过将表示前后空间的余裕度的系数(例如0.8)乘于行驶在行车道31a上的各车辆的车间距离而设定。另外，从行车道31a变道至超车道31b时也可适用本子程序，但此时，如图7所示，若超车道31b上没有后车辆时，实际距离L设定为预设的固定值。
接着，进入步骤S16，比较预设的本车辆M的必要插入距离Lo和在步骤S15中计算出的实际距离L，当L≥Lo时，判定为能够插入，进入图2的步骤S6。另外，L＜Lo时，判定为难以插入，分支到步骤S17，在监视器等中表示传递不良(NG)的意思的信息，促使驾驶员注意，并退出程序。
另外，在图4所示的左车道状况检测处理子程序中，首先在步骤S21读取由前方识别摄像头1拍摄的图像，在步骤S22读取由左侧识别摄像头2拍摄的图像。
并且，在步骤S23，基于由两个摄像头1、2拍摄的图像来检测左车道的区域，并进入步骤S24，检测行驶在左车道上的车辆。
即，如图8所示，当本车辆M欲要从超车道31b返回至行车道31a时，基于由前方识别摄像头1拍摄的图像来检测行驶在行车道31a上的前车N1，并基于由左侧识别摄像头2拍摄的图像来检测行驶在行车道31a上的后车N2。另外，图8中的用双点划线表示的区域为左侧识别摄像头2的视野范围γ。
此后，进入步骤S25，计算形成于行驶在行车道31a上的各车辆N1、N2之间的插入空间49的实际距离L。如图8所示，该插入空间49的实际距离L通过如下方式来计算。即，当本车辆M欲要从超车道31b返回至行车道31a时，基于由前方识别摄像头1以及左侧识别摄像头2拍摄的图像，并基于行驶在行车道31a上的各车辆N1、N2的车辆之间来计算。并且，该插入空间49的实际距离L通过将表示前后空间的余裕度的系数(例如0.6)乘于行驶在行车道31a上的各车辆的车间距离而设定。此时，若行车道31a上没有图8所示的前车N1，则实际距离L设定为预设的固定值。
接着，进入步骤S26，比较预设的本车辆M的必要插入距离Lo和在步骤S25中计算出的实际距离L，当L≥Lo时，判定为能够插入，进入图2的步骤S6。另外，L＜Lo时，判定为难以插入，分支到步骤S27，在监视器等中表示传递不良(NG)的意思的信息，促使驾驶员注意，并退出程序。
并且，若从图3或图4的子程序进入图2的步骤S6，则执行车辆进入时机检测处理并进入步骤S7。该车辆进入时机检测处理根据图5所示的车辆进入时机检测处理子程序来执行。并且，该步骤中的处理对应于本发明的车辆进入时机检测单元。
在该子程序中，首先在步骤S31，基于由上述的各摄像头1～3拍摄的图像来计算行驶在判定为能够进入的插入空间49的前后的车辆的车速，并在步骤S32，从行驶在插入空间49的前后的车辆的车速计算插入空间49的移动速度。由于可认为该插入空间49相对于前端侧的车辆相距预定距离而移动，因此基于该本车辆M与插入空间49之间的速度差(相对速度)来设定进入时的指示车速St而作为本车辆的目标。
该指示车速St为本车辆M从合流车道32进入主车道31的行车道31a时，或者能够平稳地从行车道31a进入超车道31b的车速，该指示车速St为相比插入空间49的前端侧的车辆慢，且与后端侧的车辆相同或相比后端侧的车辆略慢的车速。即，该指示车速St设定为识别本车辆M进入的后端侧的车辆的驾驶员无需启动急刹车也能够留有余地的减速的车速。
接着，进入步骤S33，比较指示车速St与限制车速Slm。该限制车速Slm可以是高速公路的法定速度(若为汽车，则100[km/h])的固定值，但也可以是每个行车道所设定的规定速度(例如80[km/h])。
而且，当St＞Slm时，由于是超速，从而分支到步骤S34，向监视器等输出预定秒(例如3[秒])的告知该信息的注意表示，促使驾驶员注意，经过预定秒之后，进入步骤S35。若进入步骤S35，则检查转向灯开关5是否被断开(OFF)，当转向灯开关5被断开时，判定为放弃向超车道31b的变道，并退出程序。另外，当转向灯开关5的接通(ON)状态持续时，判定为车道变更的意愿在继续，并进入步骤S36。另外，在步骤S33，当判定为St≤Slm时，直接进入步骤S36。
若从步骤S33或者步骤S35进入步骤S36，则计算将指示进入开始的信息告知驾驶员为止的时间(进入开始指示时间)Tst。该进入开始指示时间Tst基于本车辆M与插入空间49之间的速度差(相对速度)而算出。即，当本车辆M的速度相比插入空间49的移动速度慢时，将该插入空间49的前端到达本车辆M的前端部为止的时间作为进入开始指示时间Tst而计算。另外，当本车辆M的速度相比插入空间49的移动速度快时，将本车辆的后端部到达插入空间49的后端为止的时间作为进入开始指示时间Tst而计算。
在此，本车辆M的速度相比插入空间49的移动速度慢的情况相当于使本车辆M从合流车道32进入行车道31a的状态(参照图6)，以及使本车辆M从行车道31a变道至超车道31b的状态(参照图7)。另外，本车辆M的速度相比插入空间49的移动速度快的情况相当于行驶在超车道31b的本车辆M返回至行车道31a的状态(参照图8)。
接着，进入步骤S37，由进入开始指示时间Tst调整减法计时器的计数值T(T←Tst)。然后，在步骤S38，将指示车速St输出至指示车速显示部21而显示，并在步骤S39，将对应于减法计时器的计数值T的读秒时间表示于监视器，或者由扬声器通过语音进行告知。驾驶员基于显示在指示车速显示部21的指示车速St和输出至监视器、扬声器等表示单元的读秒时间，使进入开始时的车速调整为指示车速St。此时，指示车速St相比本车辆的车速快时，踩下加速踏板，而当指示车速St相比本车辆M的车速慢时，松开加速踏板。
此后，进入步骤S40，检查减法计时器的计数值T是否为0，当T＞0时，进入步骤S41，使减法计时器的计数值T递减(T←T-1)，返回至步骤S39。
另外，在步骤S40，当判定为减法计时器的计数值T达到0(T＝0)时，进入步骤S42，将进入开始指示信号输出至操舵开始指示表示部22。接着，自操舵开始指示表示部22报知预定秒的(例如3[秒])语音向导，该语音向导用来通知以变道为目的的操舵开始。驾驶员根据该语音向导而开始进行用于变道的操舵。
此后，进入图2的步骤S7，直到转向灯开关5断开(OFF)为止一直待机，当转向灯开关5断开时，退出程序。指示车速显示部21直至转向灯开关5变成断开为止显示指示车速St，当转向灯开关5断开时，指示车速St的显示将会消失。
如此，根据本实施形态，通过转向灯开关5的接通/断开(ON/OFF)操作，检测当从高速公路的合流车道32进入行车道31a时以及从行车道31a变道至超车道31b或者从超车道31b变道至行车道31a时的驾驶员的意图，因此无需如现有的一样在后视镜专门设置用于显示图像的特殊的装置，对于后视镜或车内镜而言能够原原本本地使用现有的产品，因此比较经济。
并且，基于搭载在车辆的识别摄像头1～3所检测的图像来检测道路行驶状况，因此即使是没有搭载汽车导航装置的车辆也能够自动地支援变道的开始时机，因此可得到较高的通用性。
尤其，可从监视器等所表示的读秒时间容易地预测开始变道的时机，因此即使是初学者也能够容易地变道。此时，由于同时显示有变更时的指示车速St，因此基于读秒时间，可容易地把握使当前的车速在变道开始前加速或减速至指示车速St的时间感，从而即使是初学者也能够容易地将本车辆M插入到车辆之间的插入空间49。
另外，本发明并不局限于上述的实施形态，例如本发明所提供的车辆用驾驶支援装置也可适用于一般道路。此时，若设定为只有在适用车速定为40[km/h]以上等行驶当中才能够动作，则在一般道路上右左转向时，即使接通转向灯开关5，也不会启动车辆用驾驶支援装置，非常方便。

Claims (3)

1.一种车辆用驾驶支援装置，其特征在于，包括：用于变道时操作的转向灯开关；拍摄本车辆周围的道路行驶状况的行驶状况拍摄单元；检测所述本车辆的车速的车速检测单元；设定变道的开始时机和变道时的指示车速的运算单元，所述运算单元包括：
行车道状况检测单元，当所述转向灯开关被接通时检查所述转向灯开关的右转向开关和左转向开关中的哪一个被接通，并基于由所述行驶状况拍摄单元拍摄的道路行驶状况来检测行驶在被接通的转向开关侧的车道上的车辆的行驶状况，同时基于所述道路行驶状况的检测结果检测插入空间；
车辆进入时机检测单元，基于所述插入空间的移动速度与所述本车辆的车速之间的速度差来求出作为本车辆的目标的进入时的所述指示车速而输出至指示车速显示单元，并基于所述插入空间的移动速度与所述本车辆的车速之间的速度差来求出使所述本车辆进入所述插入空间的进入开始指示时间，当判断为达到所述进入开始指示时间时将作为所述变道的开始时机的进入开始指示信号输出至操舵开始指示表示部，
所述车辆进入时机检测单元将达到所述进入开始指示时间为止的读秒时间输出至表示单元。
2.如权利要求1所述的车辆用驾驶支援装置，其特征在于，所述行车道状况检测单元通过比较所述插入空间的前后方向的实际距离和预设的所述本车辆的必要插入距离来判定所述本车辆是否能够插入。
3.如权利要求1所述的车辆用驾驶支援装置，其特征在于，所述车辆进入时机检测单元在输出所述读秒时间时将所述指示车速输出至指示车速显示单元。
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