JP2005182124A - 運転意図推定装置、車両用運転操作補助装置および車両用運転操作補助装置を備えた車両 - Google Patents
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Abstract
ドライバの運転意図を精度よく推定し、ドライバの意図に合った反力制御を行う車両用運転操作補助装置を提供する。
【解決手段】
車両用運転操作補助装置は、自車両周囲のリスクポテンシャルを算出し、リスクポテンシャルに基づいてアクセルペダルに発生させる操作反力の指令値を算出する。そして、運転意図推定装置において推定した実際のドライバの運転意図と推定した運転意図状態に基づいて、反力指令値を補正する。実際のドライバの運転意図が車線変更であると推定される場合は、ドライバが車線変更を想起してからの経過時間に基づいてアクセルペダル反力指令値を減衰する。
【選択図】 図7
Description
本発明の第1の実施の形態による運転意図推定装置について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態による運転意図推定装置1の構成を示すシステム図である。まず、第1の実施の形態による運転意図推定装置1の構成を説明する。
仮想ドライバの操舵角θidを算出するために、まず仮想ドライバの運転意図が車線維持である場合の前方参照点LK(i)を設定し、前方参照点LK(i)の横位置p_lkを算出する。前方参照点LK(i)の個数は任意であるが、ここでは自車両の前後方向中心線上に2つの前方参照点LK1,LK2を設定した場合を例として説明する。図3に示すように、自車両中心点Oから前方参照点LK1,LK2までの距離px(i)は、例えばpx(1)=10m、px(2)=30mに設定する(px={10m、30m})。距離px(i)は、例えば自車速に応じて設定することもできる。
p_lk(px(i))=lat_pos(px(i)) i={1,...,n}・・・(式1)
ここで、n=2である。
θid_lk=Σ{a(i)×p_lk(px(i))} ・・・(式2)
ここで、a(i)は前方参照点LK(i)における横位置p_lk(px(i))に重み付けをする重み付け係数であり、予め適切な値を設定しておく。
仮想ドライバの操舵角θidを算出するために、仮想ドライバの運転意図が右車線変更である場合の前方参照点LCR(i)を設定する。図3には、自車両の前方に2つの前方参照点LCR1,LCR2を設定した場合を例として示している。
p_lcr(px(i))=lat_pos(px(i))+lc_offset_lcr i={1,...,n}・・・(式3)
ここで、n=2である。オフセット量lc_offset_lcrは、右車線変更の場合の前方参照点LCR(i)の横位置p_lcr(px(i))を設定するために予め適切な値、例えばlc_offset_lcr=−1.75に設定する。
θid_lcr=Σ{a(i)×p_lcr(px(i))} ・・・(式4)
ここで、a(i)は前方参照点LCR(i)における車線内横位置p_lcr(px(i))に重み付けをする重み付け係数であり、予め適切な値を設定しておく。
仮想ドライバの操舵角θidを算出するために、仮想ドライバの運転意図が左車線変更である場合の前方参照点LCL(i)を設定する。図3には、自車両の前方に2つの前方参照点LCL1,LCL2を設定した場合を例として示している。
p_lcl(px(i))=lat_pos(px(i))+lc_offset_lcl i={1,...,n}・・・(式5)
ここで、n=2である。オフセット量lc_offset_lclは、左車線変更の場合の前方参照点LCL(i)の横位置p_lcl(px(i))を設定するために予め適切な値、例えばlc_offset_lcl=1.75に設定する。
θid_lcl=Σ{a(i)×p_lcl(px(i))} ・・・(式6)
ここで、a(i)は前方参照点LCL(i)における車線内横位置p_lcl(px(i))に重み付けをする重み付け係数であり、予め適切な値を設定しておく。
Pid=log{Probn((θid−θrd)/ρrd)} ・・・(式7)
ここで、Probnは、与えられた標本が、正規分布で表される母集団から観測される確率を計算するための確率密度変換関数である。
ステップS107では、以下の(式9)に表すように、ステップS106で算出した動的仮想ドライバ運転操作量系列近似度合P(j)idsの最大値を有する仮想ドライバの運転意図系列jを、最大の尤度を持つ運転意図系列Lmaxとして選択する。そして、運転意図系列Lmaxを持つ仮想ドライバの現在の運転意図を、実際のドライバの運転意図λrdとして選択する。
λrd=max{Pids_lk, Pids_lcr, Pids_lcl} ・・・(式9)
λrd=Lmax(λdid(k)) ・・・(式10)
etlc=(t−k)×ΔT ・・・(式11)
(式11)において、ΔTは運転意図系列生成処理のサンプリング周期であり、例えば現時点tと、1フレーム前の時間(t−1)との時間間隔である。また、時間kは、運転意図系列Lmaxにおいて運転意図λrdが出現したときの時間を用いる。
ステップS113では、ステップS107で推定した実際のドライバの運転意図λrd、およびステップS112で算出した推定運転意図経過時間etlcを出力する。これにより、今回の処理を終了する。
(1)運転意図推定装置1は、現時点tを含む過去の所定時間区間における複数の仮想ドライバの運転意図系列を動的に生成し、運転意図系列j毎に、仮想ドライバの運転操作量Oidと実際のドライバの運転操作量Ordとの系列的な近似度合を表す運転操作量系列近似度合P(j)idsを算出する。そして、複数の運転操作量系列近似度合P(j)idsを比較することによって実際のドライバの運転意図λrdを推定し、推定した運転意図λrdについてその状態を推定する。このように、運転意図λrdの状態を推定することにより、運転意図推定部70において実際のドライバの意図がλrdであると推定したときの、実際のドライバの状態を判定することができる。
(2)運転意図状態判定部80は、運転意図λrdの状態として、推定された運転意図λrdが実際のドライバによって想起されてからの経過時間etlcを推定する。これにより、運転意図λrdの状態、すなわち実際のドライバがどれだけの間その運転行動を意図していたかを的確に推定することができる。
(3)運転意図状態判定部80において、実際のドライバが車線変更を想起してからの経過時間(車線変更意図経過時間)etlcを推定することにより、運転意図推定部70で推定した車線変更意図がどれほど確実であるかを知るすることができる。なお、上述した第1の実施の形態においては、推定された運転意図λrdについて推定運転意図経過時間etlcを算出したが、車線変更意図が推定された場合のみに推定運転意図経過時間etlcを算出することも可能である。
本発明の第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、図面を用いて説明する。図7は、本発明の第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置100の構成を示すシステム図であり、図8は、車両用運転操作補助装置100を搭載した車両の構成図である。
レーザレーダ110は、車両の前方グリル部もしくはバンパ部等に取り付けられ、水平方向に赤外光パルスを照射して自車両の前方領域を走査する。レーザレーダ110は、前方にある複数の反射物(通常、先行車の後端)で反射された赤外光パルスの反射波を計測し、反射波の到達時間より、先行車までの車間距離と相対速度を検出する。検出した車間距離及び相対速度はコントローラ150へ出力される。レーザレーダ110によりスキャンされる前方の領域は、自車正面に対して±6deg 程度であり、この範囲内に存在する前方物体が検出される。
さらに、上述した第1の実施の形態の運転意図推定装置1によって推定された実際のドライバの運転意図λrdおよび運転意図経過時間etlcがコントローラ150へ入力される。
TTC=−D/Vr ・・・(式12)
THW=D/V1 ・・・(式13)
RP=a/THW+b/TTC ・・・(式14)
ΔF=k・RPn ・・・(式15)
ここで、定数k、nはそれぞれ車種等によって異なり、ドライブシミュレータや実地試験によって取得される結果に基づいて、リスクポテンシャルRPを効果的に反力増加量ΔFに変換できるように予め適切に設定しておく。
FAc=gf(FA)
=kf・{1/(1+Tsf_etlc)}・FA ・・・(式16)
ここで、kfは適切に設定された定数、Tsf_etlcはローパスフィルタの時定数である。なお、時定数Tsf_etlcは、以下の(式17)に示すように実際のドライバの推定運転意図経過時間etlcの関数として設定される。
Tsf_etlc=f(etlc) ・・・(式17)
(1)コントローラ150は、自車両周囲の障害物状況に基づいてリスクポテンシャルRPを算出し、リスクポテンシャルRPに基づいてアクセルペダル操作反力制御を行う。このとき、推定された運転意図λrdおよび運転意図λrdの状態に基づいて、アクセルペダル160に発生させる操作反力を補正する。これにより、自車両周囲のリスクポテンシャルRPを操作反力としてドライバに知らせながら、実際のドライバの運転意図を反映し、ドライバの期待に合ったアクセルペダル反力制御を行うことができる。
(2)コントローラ150は、推定された運転意図λrdが車線変更である場合に、車線変更意図経過時間etlcに基づいて、アクセルペダル160に発生させる操作反力を補正する。これにより、車線変更を行おうとしているときにドライバの意図に合ったアクセルペダル反力制御を行うことができる。
(3)コントローラ150は、リスクポテンシャルRPと操作反力との関係を補正するアクセルペダル反力指令値補正部153を備えている。アクセルペダル反力指令値補正部153は、車線変更意図経過時間etlcが長くなるほど操作反力を低下させる。これにより、実際のドライバが長い間車線変更を意図し、アクセルペダル反力の速やかな減少を期待しているときに、ドライバの期待に合ったアクセルペダル反力制御を行うことができる。
ここでは、実際のドライバの推定運転意図経過時間etlcが所定値etlcoを上回る場合のみ、アクセルペダル反力指令値FAを補正する。以下に、アクセルペダル反力指令値FAをどのように補正するかを、図14を用いて説明する。図14は、コントローラ150における運転操作補助制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。本処理内容は、一定間隔(例えば50msec)毎に連続的に行われる。ステップS301〜S307での処理は、図10のフローチャートで説明したステップS201〜S207での処理と同様であるので説明を省略する。
FAc=gf(FA)
=kf・{1/(1+Ksf×Tsf_etlc)}・FA ・・・(式18)
(式18)において、Ksfは時定数Tsf_etlcにかかる係数である。係数Ksfは、以下の(式19)に示すように実際のドライバの推定運転意図経過時間etlcの関数として設定される。
Ksf=f(etlc) ・・・(式19)
本発明の第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、図面を用いて説明する。図16は、本発明の第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置200の構成を示すシステム図である。図16において、上述した第2の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第2の実施の形態との相違点を説明する。
RPc=gp(RP)
=kp・{1/(1+Tsp_etlc)}・RP ・・・(式20)
ここで、kpは適切に設定された定数、Tsp_etlcはローパスフィルタの時定数である。なお、時定数Tsp_etlcは、以下の(式21)に示すように実際のドライバの推定運転意図経過時間etlcの関数として設定される。
Tsp_etlc=f(etlc) ・・・(式21)
コントローラ150Aは、障害物状況とリスクポテンシャルRPとの関係を補正するリスクポテンシャル補正部154を備えている。リスクポテンシャル補正部154は、車線変更意図経過時間etlcが長くなるほどリスクポテンシャルを低下させる。これにより、実際のドライバが長い間車線変更を意図し、アクセルペダル反力の速やかな減少を期待しているときに、ドライバの期待に合ったアクセルペダル反力制御を行うことができる。
ここでは、実際のドライバの推定運転意図経過時間etlcが所定値etlcoを上回る場合のみ、リスクポテンシャルRPを補正する。以下に、リスクポテンシャルRPをどのように補正するかを、図20を用いて説明する。図20は、コントローラ150Aにおける運転操作補助制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。本処理内容は、一定間隔(例えば50msec)毎に連続的に行われる。ステップS501〜S505での処理は、図17のフローチャートで説明したステップS401〜S405での処理と同様であるので説明を省略する。
RPc=gp(RP)
=kp・{1/(1+Ksp×Tsp_etlc)}・RP ・・・(式22)
(式22)において、Kspは時定数Tsp_etlcにかかる係数である。係数Kspは、以下の(式23)に示すように実際のドライバの推定運転意図経過時間etlcの関数として設定される。
Ksp=f(etlc) ・・・(式23)
10:車両周囲状態検出部
20:車両状態検出部
30:運転操作量検出部
40:仮想ドライバ運転意図系列動的決定部
50:仮想ドライバ運転操作量計算部
60:仮想ドライバ運転操作量近似度合計算部
70:運転意図推定部
80:運転意図状態判定部
100,200:車両用運転操作補助装置
150,150A:コントローラ
170:アクセルペダル反力制御装置
Claims (10)
- 自車両の車両周囲状態を検出する車両周囲状態検出手段と、
実際のドライバによる運転操作量を検出する運転操作量検出手段と、
運転意図を与えられた複数の異なる仮想のドライバについて、前記車両周囲状態検出手段によって検出される前記自車両の車両周囲状態に基づいて、各仮想ドライバが前記運転意図を遂行するために必要な運転操作量を計算する仮想ドライバ運転操作量計算手段と、
現時点を含む過去の所定時間区間の各時間フレームにおいて前記複数の仮想ドライバの前記運転意図をそれぞれ決定し、前記所定時間区間における前記複数の仮想ドライバの運転意図系列を動的に生成する運転意図系列生成手段と、
前記所定時間区間における前記複数の仮想ドライバの前記運転操作量と前記実際のドライバの前記運転操作量との系列的な近似度合(以降、運転操作量系列近似度合とする)を、前記運転意図系列生成手段によって生成された前記運転意図系列毎に計算する運転操作量系列近似度合計算手段と、
前記運転操作量系列近似度合計算手段によって計算された複数の前記運転操作量系列近似度合を比較することによって、前記実際のドライバの運転意図を推定する運転意図推定手段と、
前記運転意図推定手段によって推定された前記実際のドライバの前記運転意図について、前記運転意図の状態を推定する運転意図状態判定手段とを備えることを特徴とする運転意図推定装置。 - 請求項1に記載の運転意図推定装置において、
前記運転意図状態判定手段は、前記運転意図の状態として、前記運転意図推定手段によって推定された前記運転意図が前記実際のドライバによって想起されてからの経過時間を推定することを特徴とする運転意図推定装置。 - 請求項2に記載の運転意図推定装置において、
前記複数の仮想ドライバの前記運転意図は、車線維持および車線変更であり、
前記運転意図状態判定手段は、前記実際のドライバが車線変更を想起してからの車線変更意図経過時間を推定することを特徴とする運転意図推定装置。 - 自車両の車両周囲状態を検出する車両周囲状態検出手段と、実際のドライバによる運転操作量を検出する運転操作量検出手段と、運転意図を与えられた複数の異なる仮想のドライバについて、前記車両周囲状態検出手段によって検出される前記自車両の車両周囲状態に基づいて、各仮想ドライバが前記運転意図を遂行するために必要な運転操作量を計算する仮想ドライバ運転操作量計算手段と、現時点を含む過去の所定時間区間の各時間フレームにおいて前記複数の仮想ドライバの前記運転意図をそれぞれ決定し、前記所定時間区間における前記複数の仮想ドライバの運転意図系列を動的に生成する運転意図系列生成手段と、前記所定時間区間における前記複数の仮想ドライバの前記運転操作量と前記実際のドライバの前記運転操作量との系列的な近似度合(以降、運転操作量系列近似度合とする)を、前記運転意図系列生成手段によって生成された前記運転意図系列毎に計算する運転操作量系列近似度合計算手段と、前記運転操作量系列近似度合計算手段によって計算された複数の前記運転操作量系列近似度合を比較することによって、前記実際のドライバの運転意図を推定する運転意図推定手段と、前記運転意図推定手段によって推定された前記実際のドライバの前記運転意図について、前記運転意図の状態を推定する運転意図状態判定手段とを有する運転意図推定装置と、
自車両周囲の障害物状況を検出する障害物検出手段と、
前記障害物検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両周囲のリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルに基づいて、アクセルペダルの操作反力を計算する操作反力計算手段と、
前記アクセルペダルに前記操作反力を発生させる操作反力発生手段と、
前記運転意図推定装置によって推定された前記運転意図および前記運転意図の状態に基づいて、前記アクセルペダルに発生させる前記操作反力を補正する補正手段とを備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項4に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記複数の仮想ドライバの前記運転意図は、車線維持および車線変更であり、
前記運転意図状態判定手段は、前記実際のドライバが車線変更を想起してからの車線変更意図経過時間を推定し、
前記運転意図推定装置によって前記運転意図が車線変更であると推定されると、前記車線変更意図経過時間に基づいて、前記アクセルペダルに発生させる前記操作反力を補正する補正手段とを備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項5に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記補正手段は、前記リスクポテンシャルと前記操作反力との関係を補正する操作反力補正手段であり、前記操作反力補正手段は、前記車線変更意図経過時間が長くなるほど前記操作反力を低下することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項6に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記操作反力補正手段は、前記車線変更意図経過時間が所定値以上の場合に、前記リスクポテンシャルと前記操作反力との関係を補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項5に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記補正手段は、前記障害物状況と前記リスクポテンシャルとの関係を補正するリスクポテンシャル補正手段であり、前記リスクポテンシャル補正手段は、前記車線変更意図経過時間が長くなるほど前記リスクポテンシャルを低下することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項8に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記リスクポテンシャル補正手段は、前記車線変更意図経過時間が所定値以上の場合に、前記障害物状況と前記リスクポテンシャルとの関係を補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項4から請求項9のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置を備えることを特徴とする車両。
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