JP2007008415A - 車両用運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行路面上に段差が存在する場合でも段差への進入時の衝撃が比較的小さくて済む場合には不必要に運転支援することなく運転者に煩わしさを与えない適切な運転支援を行うことができる運転支援装置を提供する。
【解決手段】車両が走行する路面と車両との距離を測定する測距センサ部と、前記測距センサ部によって測定された距離値に基づいて、路面の段差及び段差の形状を検出する段差検出手段と、運転者に対して警報を発する警報部と、前記段差検出部において検出された段差の形状に基づいて、検出した段差に前記車両の車輪が進入した際に生じる衝撃の程度を推定すると共に、前記推定された衝撃の程度に基づいて前記警報部から警報を出力するか否かを判断する警報出力判断部と、を備えることを特徴とする車両用運転支援装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用運転支援装置に係り、特に測距センサ部を用いて、走行路面に存在する段差を検出して運転者の運転を支援する車両用運転支援装置に関する。

近年、車両の周囲に存在する障害物や路面状況等を認識し、認識結果に基づいて警報の出力制御や自動ブレーキ制御を行う運転支援装置が開発されている。中でも、車両の走行路面における段差を検出し、段差の存在を運転者に報知することで、段差への車輪の乗り上げ又は段差への車輪の脱輪によって車両に衝撃が与えられる状況を運転者に回避させる装置が提案されている。

このような装置として、例えば、超音波センサを用いて路面との距離を測り、この距離値が基準値を下回る場合には路面が高くなる段差があることを判断し、基準値を超える場合には路面が低くなる段差があることを判断する。そして、段差までの距離に応じて警報を出力するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−９２２６３号公報

しかし、車両が走行する路面に段差が存在する場合であっても、段差への乗り上げ時又は段差への脱輪時の衝撃が比較的小さくて済むような場合には、走行上の支障が少ないことから、運転者は、この段差に対して回避操作を行う必要はなく、また、段差の存在を知る必要もない。

脱輪する場合を例にとると、路面が低くなる段差への車輪の脱輪にあっては、脱輪時に車両に与えられる衝撃の程度は段差の深さに加えて段差の形状によっても変化するもので、例え段差の深さが同じでも段差の形状が異なれば脱輪時の衝撃の程度は異なるものとなる。図１０（ａ）と図１０（ｂ）に示す路面が低くなる２種類の段差は、互いに段差の深さは同じであるが段差の底面の角度が異なっており、互いに車輪の脱輪状態が異なることを示している。図１０（ｂ）に示す車輪の脱輪状態では、図１０（ａ）と比較して、車輪の落ち込み量が少なくなっており、落ち込み量が少ない分、脱輪時の衝撃が小さいことが分かる。そのため、このような場合にまで段差に関する警報が発せられると運転者には却って煩わしさを感じさせることとなる。

本発明の課題は、走行路面上に段差が存在する場合でも段差への進入時の衝撃が比較的小さくて済む場合には不必要に運転支援することなく運転者に煩わしさを与えない適切な運転支援を行うことができる運転支援装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本発明の車両用運転支援装置は、車両が走行する路面と車両との距離を測定する測距センサ部と、前記測距センサ部によって測定された距離値に基づいて、路面の段差及び段差の形状を検出する段差検出手段と、運転者に対して警報を発する警報部と、前記段差検出部において検出された段差の形状に基づいて、検出した段差に前記車両の車輪が進入した際に生じる衝撃の程度を推定すると共に、前記推定された衝撃の程度に基づいて前記警報部から警報を出力するか否かを判断する警報出力判断部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、車両の進行方向に存在する段差を検出して、その段差に車両の車輪が進入した際の衝撃を判断することができる。

ここで本発明の車両用運転支援装置において、前記警報出力判断部は、前記衝撃の程度を評価する評価値を演算し、該評価値によって前記車両の車輪が段差に進入した際に前記車両に生じる衝撃の程度を推定することが好ましい。

本発明によれば、段差検出部が検出した結果に基づいて車両の車輪が前記段差に進入した際に車両に生じる衝撃の程度を推定することができる。

また、前記段差検出部は、路面が低くなる段差の検出を行うとともに、前記警報出力判断部は、前記路面が低くなる段差に前記車両の車輪が脱輪する際の車輪の落ち込み量を前記評価値として演算することが好ましい。

本発明によれば、路面が低くなる段差の検出をできると共に段差検出部において導き出され値に基づいて車両が脱輪した際の車輪の落ち込み量を算出することができる。

更に、前記警報出力判断部は、前記車輪の落ち込み量を、段差の開始点と段差の底面との距離、及び段差の底面の角度に基づいて演算することが好ましい。

本発明によれば、車輪の落ち込み量を、段差の開始点と段差の底面との距離、及び段差の底面の角度に基づいて導き出すことができる。

また、前記段差検出部は、路面が高くなる段差の検出を行い、前記警報出力判断部は、前記路面が高くなる段差に前記車両の車輪が接触する際の段差と車輪が接触する部位の高さ位置を前記評価値として演算することが好ましい。

本発明は、路面の高くなる段差を検出することができると共に、その検出した段差に車両の車輪が接触した際の衝撃を推定することができる。

本発明によれば、脱輪時の衝撃が比較的大きくなる形状をした段差が存在する場合には、これを運転者に報知することが可能であり、これによって運転者に路面の段差に対する回避操作を促すことができる。また、段差に車輪が進入した時の衝撃が比較的小さくなる形状をした段差が存在する場合には警報部は作動されないため、不必要な警報を低減することができ運転者に煩わしさを与えない適切な運転支援を可能にしている。

また、衝撃の程度を評価する評価値を演算し、評価値によって衝撃の程度を推定する場合には、衝撃の値そのものを演算するのに比べて精度を低下させることなく演算量を少なくできるので迅速に警報を出すか否かの判断をすることができる。

更に、路面が低くなる段差を検出して、路面が低くなる段差に車輪が脱輪する際の車輪の落ち込み量を、衝撃の程度を評価する評価値として演算した場合には、脱輪時の衝撃の程度を推定することができ、不必要な警報を低減することができる。

また、検出した段差の開始点と段差の底面との設定によって段差の形状を認識し、段差の開始点と段差の底面との距離、及び段差の底面の角度に基づいて車輪の落ち込み量を演算する場合には、不必要な警報を低減することができる。

更に、路面が高くなる段差の検出を行い、路面が高くなる段差に前記車両の車輪が接触する際の段差と車輪が接触する部位の高さ位置を前記評価値として演算した場合には、不必要な警報を低減することができると共に運転者に煩わしさを与えない適切な運転支援を可能にしている。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

図１は車両用運転支援装置２の概略構成図、図２は測距センサ部の取り付け位置を示す上面透視図、図３は車両用運転支援装置のブロック、図４は路面の段差及び段差形状のを検出するための説明図、図５は車輪の脱輪状態を表す模式図、図６及び図７は本発明に係る車両用運転支援装置を搭載した車両の後輪が路面より高くなっている段差に接触している状態を示す模式図、図８は警報出力の判断ルーチンのフローチャート、図９は路面の段差と段差形状の検出を行うサブルーチンのフローチャートを示す説明図である。

図１に示すように、車両１には、車両の後方路面における段差を検出して運転者の運転を支援する車両用運転支援装置２が搭載されている。

この車両用運転支援装置２は、例えば、車両１の後部に備えられた車両１と路面との距離値Ｄを検出する測距センサ部３、車両１の速度を検出する車速センサ４、車両の変速機のシフトポジション位置を検出するシフトポジションセンサ５、警報部６、これらの各部を制御すると共に警報出力判定のプログラムを実行する制御部１０及び操作部９を備えて構成されている。

測距センサ部３は、例えば、車両１の後部の下面のオーバハング部に設けられた左側超音波センサ３ａと右側超音波センサ３ｂとから構成されている。ここで用いられる超音波センサは、路面との間隔を測定するセンサとして周知の超音波センサが用いられる。この超音波センサは、所定の方向に超音波を放射する送信器と放射された超音波による路面からの反射波を受信する受信器を有して構成され、放射してから反射波を受信検知するまでの時間に応じて距離値Ｄを測定するようになっている。また、超音波センサは、車両１の前輪１４の車両進行方向側の下面にも取り付けてもよい。

図２に示すように、左側超音波センサ３ａは、超音波の放射方向が車両１の上面視にて車両１の直進時における左側後輪１１ａの幅方向における中心線Ｌ１上に位置するように配置されている。

また、左側超音波センサ３ａは送信器による超音波の送信方向が垂線Ｍに対して車両１の後方に向かって所定の角度α（例えば２０度）を有するように取り付けられている。

また、右側超音波センサ３ｂも同様に、その放射方向が車両１の上面視にて車両１の直進時における右側後輪１１ｂの幅方向における中心線Ｌ２上に位置すると共に右側超音波センサ３ｂによる超音波の送信方向が垂線Ｍに対して車両１の後方に向かって所定の角度α（例えば２０度）を有するように取り付けられている。

左側超音波センサ３ａは、左側後輪１１ａの後方の車両下面のオーバハング部と路面の距離値Ｄｌを測定するものであり、右側超音波センサ３ｂは、右側後輪１１ｂの後方路面の距離値Ｄｒを測定するものである。

このようにして取り付けられた２つの超音波センサ３ａ，３ｂは、車両１が後進走行する際に後輪１１ａ，１１ｂが通過する路面について、その距離値Ｄｌ，Ｄｒを、後輪１１ａ，１１ｂが通過する前の段階にて測定するようになっている。そして、これら２つの左側超音波センサ３ａ及び右側超音波センサ３ｂは共に制御部１０に接続されており、検出した距離値Ｄｌ、Ｄｒを所定の時間間隔（例えば０．２ｍｓ）毎に制御部１０に入力するように構成されている。

車速センサ４は、車両の車速信号を検出するためのセンサであり、車速センサ４で検出された車速信号Ｖは制御部１０に入力するようになっている。

シフトポジションセンサ５は、シフトレバー又は変速機のギアの位置を検出するものであり、シフトポジションセンサ５は、検出したシフトレバー又は変速機のギアの位置をシフトポジション信号ＳＰとして制御部１０に入力するようになっている。

警報部６は、例えばダッシュボード上に備えられたメッセージを表示する表示装置６ａと音声を出力するスピーカ６ｂとによって構成され、後述する警報出力判断部１３から出力される作動信号によって作動するようになっている。

図３に示す操作部９は、車両１の運転席付近に設けられた、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、制御部１０から入力される表示信号の指示に従って、運転者が車両用運転支援装置２における各種設定を行うための設定画面等の各種画面の表示を行う表示手段と、ＬＣＤの各種画面上に構成された透明電極を格子状に配置した感圧式（抵抗膜圧式）のタッチパネルにより、画面上を手指で押下された力点のＸＹ座標を電圧値で検出すると共に検出された位置信号を操作信号として制御部１０に出力する操作手段とにより構成されている。表示手段に表示される各種画面には操作指示を入力するための操作ボタンが表示され、操作手段は、運転者により押下された座標情報を検出し、その位置信号を操作信号として制御部１０に出力する。

車両１の運転者等は、操作部９を操作して例えば、車両１に装着されるタイヤの半径を入力し、後述する警報出力判断部１３に記憶させるようになっている。

制御部１０は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、ＲＯＭに格納されている所定のプログラムを読み出してＲＡＭの作業領域に展開し、当該プログラムに沿って各種処理を実行するようになっている。

また、制御部１０は、後輪１１ａ，１１ｂの後方路面において路面が低くなる溝状や階段状の段差を検出すると共に段差の形状を認識する段差検出部１２、及び段差を検出するために必要な情報が格納されているとともに、検出した段差に後輪が脱輪した際に車両１に与えられる衝撃の程度を推定して車両の警報部６を作動させるか否かを判断する警報出力判断部１３とを有して構成されている。

制御部１０は、図３に示すように、左側超音波センサ３ａ、右側超音波センサ３ｂ、車速センサ４、シフトポジションセンサ５及び警報部６と接続されており、制御部１０には、これらで検出された、左側後輪１１ａ後方における路面との距離値Ｄｌ、右側後輪１１ｂ後方における路面との距離値Ｄｒ、車速信号Ｖ、及び、運転者によって選択されているシフトポジション信号ＳＰが入力されるようになっている。

段差検出部１２は、左側超音波センサ３ａによって検出された距離値Ｄｌに基づいて左側後輪１１ａ後方における路面の段差を検出する左側段差検出部１２ａと、右側超音波センサ３ｂとによって検出された距離値Ｄｒに基づいて右側後輪１１ｂ後方における路面の段差を検出する右側段差検出部１２ｂとを備えて構成されており、左側段差検出部１２ａと右側段差検出部１２ｂとがそれぞれ独立して左側後輪１１ａ後方と右側後輪１１ｂ後方に存在する段差の検出を行うようになっている。

段差検出部１２においては、具体的には以下のように段差の検出を行うようになっている。上述のように段差検出部１２は、左側段差検出部１２ａと右側段差検出部１２ｂを有しているが、これらは、段差の検出を行う路面の位置が異なるほかは実行する処理内容が同じであるため、説明の簡略化を図り、ここでは、左側段差検出部１２ａにおける実行処理についてのみ説明する。

左側段差検出部１２ａは、シフトポジションセンサ５から、シフトポジションがＲレンジに位置する旨のシフトポジション信号ＳＰが入力されると、左側超音波センサ３ａにより測定された車両１の後部の下面のオーバハング部と路面との距離値Ｄｌの読み込みを開始する。

そして、左側段差検出部１２ａにおいては、左側超音波センサ３ａから入力されてくる距離値Ｄｌを時系列に車両１の走行距離に応じて図４（ａ）に示すような２次元の座標系にプロットする。

図４（ａ）に示す二次元の座標系のＸ軸はシフトポジションセンサ５によってＲレンジのシフトポジションが検出された時点からの車両１の進行方向における距離を示し、Ｙ軸は左側超音波センサ３ａによって検出される距離値Ｄｌを示している。

この座標系のＸ軸方向における各距離値Ｄｌのプロット間隔は、左側段差検出部１２ａに距離値Ｄｌが入力されてから次の距離値Ｄｌが入力されるまでの車両１の走行距離に相当する。このプロット間隔は、距離値Ｄｌが入力された時の自車速Ｖと予め設定された距離値Ｄｌの入力間隔との乗算によって求められるようになっている。

左側段差検出部１２ａは、測定された距離値Ｄｌを２次元の座標系にプロットすると共に、左側段差検出部１２ａに備えられているカウンタＣｌ（図示せず）によりカウントし、予め設定された距離の閾値Ｔｈ１を超える距離値がｎ回（例えば６回）連続して入力された際に、路面が低くなる段差が存在することを判定するようになっている。そして、図４（ａ）に示すように、閾値Ｔｈ１を連続して超える距離値Ｄｌ_＋１〜Ｄｌ_＋６に近似する近似直線Ｌ３を段差の底面として求める。尚、この直線近似を行う演算には例えば最小二乗法が用いられる。

左側段差検出部１２ａは、近似直線Ｌ３を段差の底面として設定すると共に、閾値Ｔｈ１を連続して超える直前に入力された距離値Ｄｌ_６のプロット点を段差の開始点として設定する。そして、距離値Ｄｌ_６のプロット点を通過するとともに近似曲線Ｌ３と直交する直線Ｌ４における距離値Ｄｌ_６から近似曲線Ｌ３と直線Ｌ４の交わる点を点Ｐ１とする。

そして、図４（ｂ）に示す段差の開始点Ｐ２を通過するとともに段差の底面と直交する直線をＬ５とし、直線Ｌ５と段差の底面が交わる点をＰ３とする。

この場合において、距離値Ｄｌ_６のプロット点から点Ｐ１までの距離が段差の開始点Ｐ２から点Ｐ３までの距離に該当する。そして、近似曲線Ｌ３の傾きが段差の底面の傾斜角度θに該当する。即ち、距離値Ｄｌ_６のプロット点から点Ｐ１までの距離と近似曲線Ｌ３の傾きを求めることで路面に形成されている段差の形状を認識する。

このように、左側段差検出部１２ａは、車両１の走行路面に存在する段差を検出する機能に加えて路面の段差形状を認識する機能を有している。また、右側段差検出部１２ｂも、左側段差検出部１２ａと同様にして、路面の段差を検出すると共に段差の形状認識を行う。

警報出力判断部１３は、段差を検出するのに必要な図４（ａ）に示すような二次元の座標系、及び操作部９より入力された車両１に装着されているタイヤの半径が記憶されている。また、警報出力判断部１３には、警報を出力するか否かを判断するために予め設定されている所定の閾値が記憶されている。

警報出力判断部１３は、ここに記憶されている車両１の後輪１１の半径を用いて、左側段差検出部１２ａまたは右側段差検出部１２ｂによって検出された路面の段差に後輪１１が脱輪した時の左側後輪１１の落ち込み量ｈを、脱輪時の衝撃の程度を評価する評価値として演算するようになっている。

ここで、左側後輪１１ａが段差に脱輪した際に車両１に与えられる衝撃は、図５に示すような、左側後輪１１ａが段差の底面と段差の開始点とに接する状態のときに発生する。このため、警報出力判断部１３では、後輪１１ａが段差の開始点と段差の底面とに接する状態を脱輪状態として左側後輪１１ａの落ち込み量ｈを演算する。脱輪時の左側後輪１１ａの落ち込み量ｈとは、脱輪し始める直前の左側後輪１１ａの任意の一点の位置と脱輪状態の左側後輪１１ａの任意の一点の位置の高低差を意味する。そして、左側後輪１１ａの脱輪し始める直前の状態とは、図５に示すように左側後輪１１ａの中心位置が段差開始点Ｐ２の垂直方向上方を通過する時の状態をいう。

また、脱輪時の左側後輪１１ａの落ち込み量ｈは、路面が低くなる段差に左側後輪１１ａが脱輪した時の衝撃の程度と比例関係にあることから、脱輪した時の衝撃の程度を示す評価値になるものとして演算される。

この左側後輪１１ａの落ち込み量ｈは、左側段差検出部１２ａ或いは右側段差検出部１２ｂによって求められた近似直線Ｌ３の傾きθすなわち段差の底面の傾斜角度、段差開始点Ｐ２から段差の底面の点Ｐ３までの距離と擬制されるプロット位置Ｄｌ_６から点Ｐ１までのの距離Ｌ、及び読み出した左側後輪１１ａの半径ｒを、以下の（１）式に代入して演算される。

左側後輪１１ａの落ち込み量ｈを導き出す方法は、上述の（１）式を用いる方法に限定されるものではない。例えば、図４に示す２次元の座標系に設定した段差開始点Ｐ２と段差の底面としての近似直線Ｌ３に対して、予め記憶されたタイヤモデルを脱輪状態になるように配置すると共に、左側後輪１１ａが脱輪し始める直前のタイヤ状態として段差開始点Ｐ２の垂直方向上方にタイヤモデルを段差開始点に接しさせて配置し、これら２つのタイヤモデルの中心位置の高低差を左側後輪１１ａの落ち込み量ｈとして演算するようにしてもよい。

警報出力判断部１３は、このようにして導き出した左側後輪１１ａの落ち込み量ｈと警報を出力するか否かを判断するために予め設定されている所定の閾値Ｔｈ２を比較して、警報を出力するか否かの判断を行うようになっている。

具体的には、左側後輪１１ａの落ち込み量ｈが閾値Ｔｈ２より大きければ、左側後輪１１ａが段差に進入する前に警報部６に対して作動信号を発するが、閾値Ｔｈ２より小さい場合には、警報部６に対して作動信号を発しない。

尚、警報出力の判定閾値Ｔｈ２は、脱輪時に車両１に与えられる衝撃が所定の衝撃値を超えるような場合に作動信号が出力されるように、後輪１１ａの落ち込み量ｈが脱輪による衝撃の程度に比例する関係に従って、実験或いは計算等によって予め設定された値になっている。

このように、警報出力判断部１３は、演算して求められた左側後輪１１ａの落ち込み量ｈが判定閾値Ｔｈ２を超えるか否かを判定することで、左側後輪１１ａが段差に脱輪した際の衝撃の程度が所定の衝撃値に達するか否かを評価するものである。

また、警報部６の作動を判断する方法は、判定閾値を用いる方法に限定されることは無く、例えば、左側後輪１１ａの落ち込み量ｈと脱輪時の衝撃度との関係を予めマップ化しておき、このマップを用いて、演算した左側後輪１１ａの落ち込み量ｈを基にして衝撃度を読み出し、読み出した衝撃度に基づいて警報部６の作動を判断するようにしてもよい。

上記においては、路面が低くなる段差に脱輪する時の衝撃の程度を評価する構成について説明したが、本発明はこれに限らず、路面が高くなる段差の検出と形状認識を行い、段差に乗り上げる際の衝撃の程度を評価する評価値として演算して警報を行うか否かを判断することも可能である。

この場合においては、警報出力判断部１３において、例えば、左側後輪１１ａが走行路面よりも高い段差に接触する際の左側後輪１１ａと段差の接触部位の高さ位置を、段差に乗り上げる際の衝撃の程度を評価する評価値として演算するように構成する。この左側後輪１１ａと段差の接触部位の高さは、左側後輪１１が段差に乗り上げる際の衝撃の程度と比例関係にあることから、衝撃の程度を示す推定値になるものとして演算される。

即ち、図６（ａ）に示すように、路面が高くなる段差と左側後輪１１ａとの接触位置高さｓｈは、段差の高部と車両１の走行路面を繋ぐ段差の側壁部の傾斜角度β、左側後輪１１ａの半径ｒ、及び段差の高さに基づいて求められる。

なお、以下においても左側段差検出部１２ａと右側段差検出部１２ｂは、段差の検出を行う路面の位置が異なるほかは実行する処理内容が同じであるため、説明の簡略化を図り、左側段差検出部１２ａにおける実行処理についてのみ説明する。

具体的には、図６（ａ）に示すように、側壁部と段差の高部との頂点に左側後輪１１ａが接触する場合すなわち段差の高さがｒ−ｒ・ｃｏｓβ以下の関係にあるときは、接触位置高さｓｈは、段差の側壁部と段差の高部との頂点と同じ高さになる。一方、図６（ｂ）に示すように、左側後輪１１ａが段差の側壁部に接触する場合すなわち段差の高さがｒ−ｒ・ｃｏｓβを超える関係にあるときには、接触位置高さｓｈは、ｒ−ｒ・ｃｏｓβによって演算される値になる。

尚、この場合においては、左側段差検出部１２ａ、上述の場合と同様に、図７に示すように左側超音波センサ３ａによって検出された距離値Ｄｌ_１〜Ｄｌ_６を２次元の座標系に順次プロットすると共に、左側段差検出部１２ａに備えられている図示しないカウンタＣｌによりカウントし、左側超音波センサ３ａにより検出された距離値Ｄｌが予め設定された距離の閾値Ｔｈ３を下回る距離値がｎ回（例えば６回）連続して入力された際に、車両１の走行路面に路面が高くなる段差があることを判定するようになっている。

また、左側段差検出部１２ａは、閾値Ｔｈ３を下回る直前に検出された距離値Ｄｌ_６とそれ以前に検出された、複数個の距離値Ｄｌに基づいて、左側後輪１１ａが走行する路面を設定する。具体的には、図７に示すように、距離値Ｄｌ_６を含めてそれ以前に検出されたｎ個（例えば６個）の距離値Ｄｌ_６〜Ｄｌ_１を抽出してこれらの距離値を近似する近似直線Ｌ６を演算し、この近似直線Ｌ６を左側後輪１１ａが段差に接する際の左側後輪１１ａの走行路面として設定する。
また、左側段差検出部１２ａは、閾値Ｔｈ３を下回った距離値Ｄｌのうち、最初に検出された距離値Ｄｌ_-１を抽出し、この抽出した距離値Ｄｌ_−１による座標系のプロット位置について近似直線Ｌ６に対する直線距離を段差の高さとして求める。更に、閾値Ｔｈ３を連続して下回った距離値Ｄｌの内、最初に検出された距離値Ｄｌ_−１による座標系のプロット位置、閾値Ｔｈ３を下回る直前に検出された距離値Ｄｌ_６による座標系のプロット位置と、左側後輪１１ａが段差に接する際の走行路面として設定した近似直線Ｌ６に基づいて、段差の側壁部を設定すると共に段差の側壁部の傾斜角度βを演算する。具体的には、距離値Ｄｌ_−１による座標系のプロット位置と距離値Ｄｌ_６による座標系のプロット位置とを結ぶ直線Ｌ７を段差の側壁部として設定し、走行路面として設定した近似直線Ｌ７の傾きを段差の側壁部の傾斜角度βとして演算する。

警報出力判断部１３においては、段差の側壁部の傾斜角度β、左側後輪１１ａ、右側後輪１１ｂの半径ｒ、及び段差の高さに基づいて、接触位置高さｓｈを衝撃の程度を評価する評価値として演算するように構成される。

そして、警報出力判断部１３は、演算により導き出された接触位置高さｓｈが、予め定められ記憶されている警報出力の判定閾値Ｔｈ４を超える場合には、後輪１１が段差に乗り上げる際の衝撃が比較的大きくなるとして、警報部６を作動させる作動信号を出力するように構成される。尚、警報出力の判定閾値Ｔｈ４は、段差への乗り上げ時に車両１に与えられる衝撃が所定の衝撃値を超えるような場合に作動信号が出力されるように、接触高さｓｈが乗り上げによる衝撃の程度に比例する関係に従って、実験或いは計算等によって予め設定された値になっている。

尚、この場合においても、接触位置高さｓｈと衝撃度の関係を予めマップ化しておき、このマップを用いて、演算した左側後輪１１ａの接触位置高さｓｈを基にして衝撃度を読み出し、読み出した衝撃度に基づいて警報部６の作動を判断するようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、車両の左側後輪１１ａと右側後輪１１ｂの後方における路面の段差を検出する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、車両１の前輪１４の前方路面における段差を検出して警報出力を判定するように構成しても良い。この場合には、シフトポジションセンサからの出力に基づいて車両１が前進状態にあるか後進状態にあるか判定し、前進状態にある場合に前輪前方における路面の段差を検出し、後進状態にある場合は後輪１１後方における路面の段差を検出するように切り換えることが好ましい。

更に、上述の実施の形態では、運転者に対する運転支援として、警報部６を作動させる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、車両１が段差に侵入することを回避するべく、車両のブレーキシステムに作動信号を出力して自動的にブレーキをかけるようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、測距センサ部３として左側超音波センサ３ａ及び右側超音波センサ３ｂを用いる一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、路面を撮像するカメラを設け、周知の画像処理によって路面の形状を認識するように構成しても良い。また、この他、周知のレーザレーダ等の測距センサ部３により路面との距離を測定するようにしても良い。

次に本実施の形態に係る発明の作用について、図８及び図９に示すフローチャートに従って説明する。

このルーチンは、シフトポジションセンサ５からの入力信号ＳＰによってＲレンジポジションすなわち車両１の後進走行が検出されると図８に示すように、車両用運転支援装置２は左側後輪１１ａ後方における段差の有無の検出及び段差形状の認識を行う（Ｓ１０１）ため、図９に示すサブルーチンに移行する。

図９に示すように、先ず、カウンタＣｌをリセット（Ｃｌ＝０）した後（Ｓ２０１）、左側超音波センサ３ａから車両１と路面との距離値Ｄｌを、車速センサ４から自車速Ｖを読込む（Ｓ２０２）。

そして、読み込んだ距離値を２次元の座標系にプロットし（Ｓ２０３）、読み込んだ距離値Ｄｌが閾値Ｔｈ１と閾値Ｔｈ３の中間の値か否かの判断を行う（Ｓ２０４）。この判断の結果、読み込んだ距離値Ｄｌが閾値Ｔｈ１と閾値Ｔｈ３の中間の値であると判断された場合には（ＹＥＳ）、ルーチンを抜ける。一方、読み込んだ距離値Ｄｌが閾値Ｔｈ１と閾値Ｔｈ３の中間の値では無いと判断された場合には（ＮＯ）、距離値Ｄｌが閾値Ｔｈ１より大きいか否かの判断を行う（Ｓ２０５）。

閾値Ｔｈ１を越えている場合には（ＹＥＳ）カウンタＣｌをカウントアップ（Ｃｌ←Ｃｌ_＋１）する（Ｓ２０６）。そして、カウンタＣｌが予め設定された数ｎ（例えば６個）に達しているかの判断を行う（Ｓ２０７）、カウンタＣｌが予め設定された数ｎに達していないと判断された場合は、再度距離値Ｄｌと自車速Ｖの読み込みを行う（ＮＯ）（Ｓ２０２）。

すなわち、これらＳ２０１〜Ｓ２０６の処理は、左側後輪１１ａの後方路面における路面の段差を検出するための処理であり、左側段差検出部１２ａは、閾値Ｔｈ１を超える距離値Ｄｌがｎ回連続して検出した際に走行路面に路面が低くなる段差があることを判定するものである。

カウンタＣｌが予め設定された値Ｃｌｎに達していると判断した場合には（ＹＥＳ）、閾値Ｔｈ１を超えるｎ個の距離値Ｄｌを用いて直線近似を行い、この近似直線を段差の底面として設定すると共に、閾値Ｔｈ１を連続して超える前の時刻で入力された距離値Ｄｌのプロット点を段差の開始点として設定する（Ｓ２０８）。そして、近似直線の傾きθ、及び点Ｐ１と段差のＤｌ_６との距離、さらに落ち込み量ｈを求め（Ｓ２０９）、これによって段差の形状認識を行った後に、段差底面の設定があるか否かの判断を行う（Ｓ１０２）。

Ｓ２０５において、距離値Ｄｌが閾値Ｔｈ１より大きくないと判断した場合には（ＮＯ）、距離値Ｄｌは閾値Ｔｈ３よりも小さいこととなり、この場合においてもカウンタＣｌをカウントアップ（Ｃｌ←Ｃｌ_＋１）する（Ｓ２１０）。そして、カウンタＣｌが予め設定された数ｎ（例えば６個）に達しているかの判断を行う（Ｓ２１１）、カウンタＣｌが予め設定された数ｎに達していないと判断された場合は、再度距離値Ｄｌと自車速Ｖの読み込みを行う（ＮＯ）（Ｓ２０２）。

カウンタＣｌが予め設定された値Ｃｌｎに達していると判断した場合には（ＹＥＳ）、
閾値Ｔｈ３を下回る前に検出されたｎ個の距離値Ｄｌを用いて直線近似を行い、左側後輪１１ａが段差に接する際の左側後輪１１ａの走行路面を近似直線Ｌ６として求める。また、閾値Ｔｈ３を連続して下回った距離値Ｄｌの内、最初に検出された距離値Ｄｌ_＋１を抽出し、この抽出した距離値Ｄｌ_＋１による座標系のプロット位置について近似直線Ｌ６に対する直線距離を求め、走行路面からの段差の高さとして設定する（Ｓ２１２）。そして、Ｓ２１３において、閾値Ｔｈ３を連続して下回った距離値Ｄｌの内、最初に検出された距離値Ｄｌ_−１による座標系のプロット位置と、閾値Ｔｈ３を下回る直前に検出された距離値Ｄｌ_６による座標系のプロット位置とを結ぶ直線Ｌ７を段差の側壁部と設定し、走行路面として設定した近似直線Ｌ６に対する直線Ｌ７の傾きを側壁部の傾斜角度βとして演算する。また、後輪１１ａと段差の接触位置高さｓｈを演算により求める。すなわち、Ｓ２１３では、段差の形状認識を行うステップである。次に、Ｓ１０２に進み、段差底面の設定があるか否かの判断を行う。

そして、左側段差検出部１２ａによって段差の底面が設定されているかの判断を行う（Ｓ１０２）。段差の底面が設定されていると判断された場合、すなわち、左側後輪１１ａの後方路面に閾値Ｔｈ１を超える深さの段差が検出された場合には（ＹＥＳ）、警報出力判断部１３で導き出した落ち込み量ｈを読込み（Ｓ１０３）、この落ち込み量ｈが予め設定された閾値Ｔｈ２を超えているか否かの判断を行う（Ｓ１０４）。

そして、脱輪時の左側後輪１１ａの落ち込み量ｈが閾値Ｔｈ２を超えていると判断した場合には（ＹＥＳ）、作動信号を出力して警報部６ａと警報部６ｂを作動させる（Ｓ１０５）。一方、左側後輪１１ａの落ち込み量ｈが警報出力の判定閾値Ｔｈ２を超えていないと判断された場合にはルーチンを抜ける（ＮＯ）。

一方、Ｓ１０２において、段差の底面が設定されていないと判断された場合には（ＮＯ）、段差の高さの設定があるか否かの判断を行う（Ｓ１０６）。段差の高さの設定があると判断された場合、すなわち、左側後輪１１ａの後方路面に閾値Ｔｈ３を下回る高さの段差が検出された場合には（ＹＥＳ）、Ｓ２１３において警報出力判断部１３で導き出された段差の接触位置高さｓｈを読み込み（Ｓ１０７）、この段差の接触位置高さｓｈが予め設定されている閾値Ｔｈ４を超えているか否かの判断を行う（Ｓ１０８）。

そして、段差の接触位置高さｓｈが閾値Ｔｈ４を超えていると判断した場合には（ＹＥＳ）、作動信号を出力して警報部６ａと警報部６ｂを作動させる（Ｓ１０９）。一方、段差の接触位置高さｓｈが警報出力の判定閾値Ｔｈ４を超えていないと判断された場合にはルーチンを抜ける（ＮＯ）。

またＳ１０６において、段差の高さの設定が無いと判断された場合には（ＮＯ）、右側後輪１１ｂの後方における段差の有無の検出及び段差形状の認識を行う（Ｓ１１０）ため、サブルーチンに移行する。しかし、このサブルーチンの内容は左側後輪１１ａ後方における段差の有無の検出及び段差形状の認識を行う場合と同様の処理を行うので、説明を省略する。

そして、右側後輪１１ｂの後方における段差の有無の検出及び段差形状の認識を行った後には段差の高さの設定があるか否かの判断を行う（Ｓ１１１）。段差の高さの設定が無いと判断した場合には（ＮＯ）、段差底面の設定があるか否かの判断を行う（Ｓ１１２）。段差底面の設定が無いと判断した場合には（ＮＯ）、ルーチンを抜ける。

一方、Ｓ１１１において、段差の高さの設定があると判断した場合、すなわち、右側後輪１１ａの後方路面に閾値Ｔｈ１を超える高さの段差が検出された場合には（ＹＥＳ）、左側段差検出部１２ａにおいて段差の高さ設定があると判断された場合と同様の処理が行われる。また、Ｓ１１２において、段差底面の設定があると判断された場合、すなわち、右側後輪１１ａの後方路面に閾値Ｔｈ３を下回る高さの段差が検出された場合には（ＹＥＳ）、左側段差検出部１２ａにおいて段差の底面の設定があると判断された場合と同様の処理が行われる。

以上、本実施の形態に係る発明によれば、測距センサ部３によって検出された路面との距離値Ｄ及び自車速Ｖに基づいて段差の検出と段差の形状認識を行い、検出した段差に車輪が進入した際に生じる衝撃の程度を推定し、推定された衝撃の程度に基づいて、警報部６の作動を判断する構成であるため、脱輪時の衝撃が比較的大きくなる形状をした段差が存在する場合には、これを運転者に報知することが可能であり、これによって運転者に路面の段差に対する回避操作を促すことができる。また、段差に車輪が進入した時の衝撃が比較的小さくなる形状をした段差が存在する場合には警報部６は作動されないため、不必要な警報を低減することができ運転者に煩わしさを与えない適切な運転支援を可能にしている。

また、衝撃の程度を評価する評価値を演算し、評価値によって衝撃の程度を推定しているため、衝撃の値そのものを演算するのに比べて精度を低下させることなく演算量を少なくできる。

更に、路面が低くなる段差を検出して、路面が低くなる段差に車輪が脱輪する際の車輪の落ち込み量ｈを、衝撃の程度を評価する評価値として演算しているため、脱輪時の衝撃の程度を推定することができ、不必要な警報を一層低減することができる。

また、検出した段差の開始点と段差の底面との設定によって段差の形状を認識し、段差の開始点と段差の底面との距離、及び段差の底面の角度に基づいて車輪の落ち込み量ｈを演算しているため不必要な警報を一層低減することができる。

このように、路面が高くなる段差の検出及び形状認識を行い、車輪が段差に乗り上げる際の車輪と段差の接触部位高さｓｈを演算し、この接触部位高さｓｈを、車輪が段差に乗り上げる際に生じる衝撃の程度を評価する評価値として演算し、この評価値に基づいて警報部６を作動させるか否かを判断するため、段差に乗り上げ際の衝撃が比較的大きくなる形状をした段差が存在する場合には、これを運転者に報知することが可能であり、これによって運転者に路面の段差に対する回避操作を促すことができる。また、段差に乗り上げ時の衝撃が比較的小さくて済む形状をした段差が存在する場合には警報部６は作動されないため、不必要な警報を低減することができ運転者に煩わしさを与えない適切な運転支援をすることができる。

本発明に係る車両用運転支援装置を搭載した車両の模式図である。 本発明に係る車両用運転支援装置に用いられる測距センサ部の取り付け位置を示す上面透視図である。 本発明に係る車両用運転支援装置のブロック図である。 （ａ）は測距センサ部により検出された距離値をプロットするための二次元の座標系である。（ｂ）は、車両の後輪が段差に接近する状態を示す模式図である。 本発明に係る車両用運転支援装置を搭載した車両の後輪が脱輪した状態を表した模式図である。 本発明に係る車両用運転支援装置を搭載した車両の後輪が路面より高くなっている段差に接触している状態を示す模式図である。 本発明に係る車両用運転支援装置を搭載した車両の後輪が路面より高くなっている段差に接触している状態を示す模式図である。 本発明に係る車両用運転支援装置において警報出力の判断を行う際のフローチャートである。 本発明に係る車両用運転支援装置において警報出力の判断を行うに際して、路面の段差検出と段差底面の認識を行うサブルーチンのフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は車両の後輪が脱輪した状態を表した模式図である。

符号の説明

１ 車両
２ 車両用運転支援装置
３ 測距センサ部
４ 車速センサ
６ 警報部
９ 操作部
１０ 制御部
１２ 段差検出部
１３ 警報出力判断部

Claims (5)

1. 車両が走行する路面と車両との距離を測定する測距センサ部と、
   前記測距センサ部によって測定された距離値に基づいて、路面の段差及び段差の形状を検出する段差検出手段と、
   運転者に対して警報を発する警報部と、
   前記段差検出部において検出された段差の形状に基づいて、検出した段差に前記車両の車輪が進入した際に生じる衝撃の程度を推定すると共に、前記推定された衝撃の程度に基づいて前記警報部から警報を出力するか否かを判断する警報出力判断部と、
   を備えることを特徴とする車両用運転支援装置。
2. 前記警報出力判断部は、前記衝撃の程度を評価する評価値を演算し、該評価値によって前記車両の車輪が段差に進入した際に前記車両に生じる衝撃の程度を推定することを特徴とする請求項１に記載の車両用運転支援装置。
3. 前記段差検出部は、路面が低くなる段差の検出を行うとともに、
   前記警報出力判断部は、前記路面が低くなる段差に前記車両の車輪が脱輪する際の車輪の落ち込み量を前記評価値として演算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用運転支援装置。
4. 前記警報出力判断部は、前記車輪の落ち込み量を、段差の開始点と段差の底面との距離、及び段差の底面の角度に基づいて演算することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用運転支援装置。
5. 前記段差検出部は、路面が高くなる段差の検出を行い、
   前記警報出力判断部は、前記路面が高くなる段差に前記車両の車輪が接触する際の段差と車輪が接触する部位の高さ位置を前記評価値として演算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用運転支援装置。

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