JP2007133672A - 走行支援装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 運転者の特性に応じてより適切な合流時の走行支援を行うことを可能とした走行支援装置を提供する。
【解決手段】 加速車線の地形情報、車両状態量、環境情報、運転者の運転特性情報を取得し(ステップS1〜S3)、これらを基にして合流開始位置P、到達時刻tを予測する(ステップS4、S5)。さらに、位置P到達時の車速V、自車両と位置Pに同時に到達する本線上の車両の現在位置Pを求め(ステップS6、S7)、その近傍の車両状況を把握し(ステップS8)、合流開始位置P到達時点で自車両の走行に影響を及ぼす位置にあるか否かを判定し(ステップS9)、影響を及ぼしうると判定した場合には適切な警報・操作支援を実施する(ステップS10)。
【選択図】 図3

Description

本発明は、車両の走行を支援する装置に関し、特に、道路の合流部において本線への合流を支援する走行支援装置に関する。
高速道路などの自動車専用道路への合流は、運転習熟度の低い初心者やいわゆるペーパードライバにとって苦手な運転操作の一つである。その要因としては、合流先である本線を通行する車両と自車両との速度差が大きいため、自車両より後側方に位置している車両のうち、どの範囲に位置する車両が合流操作に関与する可能性があるか否かを判定して、合流の可否および合流動作の設定を行う必要があり、これが負担となるためと考えられる。
このような合流作業を支援する支援装置として特許文献1に開示されている車両制御装置が知られている。この技術では、合流点における自車両と本線を走行中の他車両との位置関係を合流点より手前の自車両および他車両の走行状態から予測し、他車両に近づきすぎないように車両の走行支援を行うものである。
特開平8−263793号公報
特許文献1の技術においては、合流点は合流する道路の交点に設定されている。しかしながら、高速道路へと合流する加速車線は、本線と並行する区間を有しており、この並行区間のどの位置において自車両を本線内へと進入させて合流するか、つまり、合流点をどこに設定するかは運転者により異なる。また、この合流点へと至るまでの自車両の加速状況も運転者によって異なりうる。支援装置が予測の基礎とした合流点、加速状況が実際と異なると、合流点における自車両と他車両との位置関係も異なってしまい、適切な走行支援が行えなくなってしまう。このような課題については、特許文献1には記載がない。
そこで本発明は、運転者の特性に応じてより適切な合流時の走行支援を行うことを可能とした走行支援装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る走行支援装置は、第1の道路を走行中の車両が第2の道路へ合流する際の走行支援を行う走行支援装置において、運転者の運転特性を検出または推定する運転特性検出手段と、検出または推定した運転特性に基づいて車両の第2の道路への合流開始位置を推定する合流開始位置推定手段と、推定した合流開始位置より手前における自車両と第2の道路を走行中の他車両の走行状況に基づいて、推定した合流開始位置に自車両が到達した時点における他車両との位置関係を予測する位置関係予測手段と、予測した位置関係に基づいて自車両の走行支援を行う走行支援手段と、を備えていることを特徴とする。
ここで合流開始位置とは、車両が第2の道路へ進入を開始する位置、具体的には、車両の一部(通常は、第2の道路側の前方端部)が第2の道路の走行レーン内に進入を開始する位置を指すものとする。これは、上述した特許文献1における合流点、合流位置とは異なる概念である。そして、運転者の運転特性とは、現在位置から合流までの走行状況に関与するパラメータであって、運転者の特性(個性)により異なる加速特性や合流位置の設定または、これらを左右するパラメータである。
本発明によれば、こうした運転特性を検出または推定して、合流開始位置を推定し、走行状況に応じて合流開始位置に自車両が到達した時点における他車両との位置関係を予測している。つまり、運転特性に応じて変化する合流開始位置を予測し、合流開始までの走行支援をより適切に行うことが可能となる。
習熟している運転者ほど第1の道路全体を加速区間・合流準備区間として有効に活用している。つまり、第1の道路の終端位置へ近い側で合流を開始する傾向がある。そこで、この運転特性検出手段が検出または推定する運転特性は、運転者の運転習熟度を含み、合流開始位置推定手段は、運転者の運転習熟度が高いほど第1の道路の終端位置へ近い位置を合流開始位置と推定するとよい。この運転習熟度は、車両に設定された入力装置等から入力する手法や、ETC(Electronic Toll Collection)システムのETCカードや運転者個別のキーに運転習熟度情報を記録しておき、これを読み出すことにより、行うようにすればよい。
あるいは、運転特性検出手段が検出または推定する運転特性は、運転者の過去の合流位置特性を含み、合流開始位置推定手段は、運転者の過去の合流位置特性を加味して合流開始位置を推定してもよい。つまり、過去の合流開始位置を学習し、学習結果に応じて合流開始位置の推定を行う。
位置関係予測手段は、検出または推定した運転特性を加味して推定した合流開始位置に自車両が到達した時点における他車両との位置関係を予測するとよい。運転特性に応じて合流開始位置に至るまでの時間や、合流開始位置における車速を推定し、合流開始位置における他車両との位置関係の予測を行う。
運転特性検出手段が検出または推定する運転特性は、運転者の合流時の加速特性を含むとよい。ここでいう加速特性は、加速区間における時間または距離に対する加速度変化の特性ないし傾向を指す。この加速特性を基にして、合流開始位置に達するまでの時間、合流開始位置における車速を推定する。
走行支援手段は、位置関係予測手段において自車両に所定の基準以上接近する他車両があると予測した場合に、音声または表示により運転者に警報を発するとよい。この警報には、単に接近する他車両がある旨を報知する場合に限らず、加速・減速等の接近回避のための指示を行う場合も含まれる。
本発明によれば、運転者の運転特性に応じて合流開始位置を推定し、そこへ到達した時点における他車両との位置関係を予測するので、より現実に則した形での位置関係予測が可能となり、適切な合流支援を行うことができる。特に、運転者の習熟度や過去の合流開始位置、加速特性といった運転特性を基に合流開始位置や到達時点における他車両との位置関係を予測することで、より精度の高い位置関係予測を行うことができる。
位置関係予測結果に応じて音声または表示により運転者に警報を発することにより、事前に他車両との必要以上の接近を予防することができ、安全性の確保とドライバビリティーの向上を図ることができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
図1は、本発明にかかる走行支援装置(運転支援装置)100のブロック構成図である。この走行支援装置100は、特に、合流操作を支援するものであり、制御部である運転支援ECU50と後側方安全判定ECU4を中心に構成される。これらのECUおよび後述する各ECUはCPU、ROM、RAM等によって構成されており、各ECUは、直接または車内LANを介して相互に通信可能に接続されている。なお、各ECUは、ハードウェア的に完全に区分されていてもよいが、一部または全部のECUがそのハードウェアの一部または全部を共有していてもよい。この場合には、各ECUの機能はソフトウェア的に区分されているが、一部のプログラムを共有する構成であってもよい。
後側方安全判定ECU4は、上述した合流開始位置を予測する合流開始位置予測部40と、予測した合流開始位置到達時点での他車両との位置関係を予測する位置関係予測部41を備えており、車速等の車両情報を認識する車両情報認識ECU10と、車両の周囲の状況、つまり、道路や他車両の状態を認識する環境情報認識ECU20と、運転者の運転特性を認識する運転者情報認識ECU30の各出力が入力されており、運転支援ECU50に判定結果を通知する。
車両情報認識ECU10には、ステアリングシャフト等に設置され、運転者の操舵角を検出する舵角センサ11、アクセルペダルに配置され、運転者の操作したアクセル開度を検出するアクセル開度センサ12、自車両の車速を検出する車速センサ13(車輪の回転量を測定する車輪速センサを用いてもよい。)、方向指示器(ウィンカー)の操作状態を検出するウィンカー操作センサ14の各出力が入力されている。
環境情報認識ECU20には、後側方を走行中の車両の位置・速度を検出する後側方車両認識センサ21、路車間通信・車々間通信を行う車載通信装置22、車両の現在位置を判定するナビゲーションシステム23の各出力が入力されている。ここで、後側方車両認識センサ21としては、電波レーダやソナー等のアクティブタイプの検出装置のほか、車両の後側方を撮像するカメラと取得した画像を画像処理する画像処理装置を組み合わせた画像認識装置を採用してもよい。また、レーダ・ソナーと画像認識装置を組み合わせてもよい。ナビゲーションシステム23としては、慣性航法装置やGPSを利用したナビゲーション装置を用いることができ、両者を組み合わせてもよい。さらに、道路情報を含む地図情報を電磁気的な記憶手段に格納し、位置情報から参照可能としたナビゲーション装置であるとさらに好ましい。また、車載通信装置22と情報交換可能であってもよい。
運転者情報認識ECU30には、運転者の運転特性の一つである運転習熟度を判定する熟練度判定装置31と、運転特性についての学習結果を記憶させる記憶装置32の各出力が入力される。ここで、熟練度判定装置31としては、キーボードやタッチパネル、スイッチ等により習熟度を運転者が入力する装置のほか、予め磁気カードやICカード等に習熟度情報を記録しておき、これをカードリーダにより読み出す方式としてもよい。この場合の磁気カードやICカードは、運転免許証や、カード型の車両キー、ETCカードと兼用したカードであってもよい。また、過去の合流動作を含む運転操作の特性から習熟度を判定するようにしてもよい。この場合には判定結果を記憶装置32に記憶しておくとよい。記憶装置32は、不揮発性のRAMやフラッシュメモリ、ハードディスク等で構成されており、運転特性の学習結果等を記憶しておくものである。
運転支援ECU50には、スピーカー51、ディスプレイ52、エンジンECU53、ブレーキECU54、操舵ECU55が接続される。スピーカー51は音声により、ディスプレイ52は視覚情報によりそれぞれ運転者に警報を発したり、適切な操作の指示を促すものである。これらは、車載のAV装置と共用であってもよい。エンジンECU53、ブレーキECU54、操舵ECU55は、それぞれ運転支援ECU50の指示により駆動系、制動系、操舵系を制御することで、所望の運転支援制御を実行する。
本発明による走行支援動作を説明する前に、合流操作時の車両同士の位置関係が運転者の習熟度による変化を図2を参照して説明する。図2(a)は、熟練運転者による合流時の車両の位置関係を示しており、図2(b)は、初心者など合流操作を苦手としている運転者の場合の合流時の車両の位置関係を示している。ここでは、高速道路等の自動車専用道路において、自車両6が加速車線L上を走行し、本線Lに進入する場合を例にとる。以下、道路延長方向に対する加速車線Lの入口位置をPで、自車両6の少なくとも一部が本線Lのレーン内に進入を開始する位置を合流開始点Pで表すものとする。
本線Lを走る車両7は一定車速V(ここでは、90km/h)で走行しているものとする。加速車線Lを走行する自車両6は加速しながら合流開始点Pに達するが、この際の加速度を一定加速度aとし、加速車線入口Pにおける初期車速をV、到達までの時間をt、到達時の車速をV、合流開始点Pと加速車線入口Pとの距離をΔL、とすると、以下の関係が成立する。
Figure 2007133672

一方、自車両6が合流開始点Pに到達した時点(符号6で示す位置)に到達した際に、本線L上の合流開始点Pに到達する他車両7のt秒前の位置をP、PとPとの距離をΔLとすると、以下の関係が成立する。
Figure 2007133672
図2(a)に示されるように、熟練運転者の場合には、加速車線Lをいっぱいに使って本線Lを走行している車両7に近い速度(例ではV=83km/h)まで加速して合流する。このため、ΔLが170mと長く、ΔLは30mと比較的短く、加速車線入口Pにおいて、注意すべき本線上の範囲は短い。
これに対して、図2(b)に示されるように、未熟運転者の場合には、合流失敗を恐れて加速車線Lの先まで使うのをためらってしまい、加速車線Lを有効に加速区間として利用することができない。つまり、ΔLが短くなる(例では、130m)。また、この区間における加速度も熟練運転者の半分以下にとどまる。このため、合流開始点Pにおいても本線Lを走行する車両7に比べて車速Vが低く(例では64km/h)、ΔLは60mと長くなる。この結果、加速車線入口Pにおいて、注意すべき本線L上の範囲も長くなってしまう。
このような未熟運転者に対して熟練運転者と同様の合流操作を期待して支援を行うと、加速車線入口Pにおいて必要な注意領域を狭く設定してしまい、合流開始点Pに至るまでに本線上の車両との距離が必要以上に接近してしまう可能性がある。これは、支援装置に対する信頼性を低下させてしまうおそれがある。逆に、注意領域を広く設定すると、このような車両接近のおそれは低下するが、注意領域が過剰に広くなってしまう可能性があり、これも支援装置に対する信頼性を低下させてしまうおそれがある。
本発明の走行支援装置はこうした注意領域の過不足を抑制する効果を奏するものである。以下、その動作について具体的に説明する。図3は、その支援動作の一例を示すフローチャートであり、図4はこの制御時における車両の位置関係を示す図である。この処理は、後側方安全判定ECU4を中心として、各ECU10、20、30、50と協同して合流支援条件が成立した際に実行されるものである。
合流支援条件としては、図示していないスイッチにより運転者が支援実行を選択しており、かつ、ナビゲーションシステム23や車載通信装置22で取得した情報、ウィンカー操作センサ14の出力等から自車両の針路が本線に合流する針路であると判定した場合に条件を満たすと判定すればよい。
最初に、環境情報認識ECU20から加速車線Lの地形情報を取得する(ステップS1)。例えば、ナビゲーションシステム23内の記憶装置に格納されている地図情報を読み出したり、加速車線Lの近傍に配置された路側通信機から車載通信装置22により情報を受信することで、加速車線Lの加速車線入口Pから終端Pまでの距離Lを取得する。
また、車両情報認識ECU10から、加速車線入口Pにおける車両状態量を取得する(ステップS2)。車両状態量としては、車速センサ13から取得した車速V、これを時間微分することで得られる加速度aを取得する。
運転者情報認識ECU30からは、運転者の運転特性情報を取得する(ステップS3)。運転特性としては熟練度判定装置31により判定した合流操作の熟練度に関する情報が挙げられる。
なお、ステップS1〜S3の処理は、順序を異ならせてもよく、いくつかの処理を並列的に実行してもよい。特に、車両情報認識ECU10、環境情報認識ECU20、運転者情報認識ECU30における処理は、個別に並列して処理を行い、処理結果を後側方安全判定ECU4へと同時にまたは順次、転送するとよい。
ステップS4では、合流開始位置予測部40により、合流開始位置Pを予測する。具体的には、加速車線入口Pから合流開始位置Pまでの加速区間の距離ΔLを、ΔL=α×L(ただし、0<α<1)という式により予測する。ここでαは判定した熟練度に応じて設定されるものであり、熟練度が高い運転者ほど加速車線Lを有効に使うことから、αを大きく(1に近づける)設定し、熟練度の低い運転者ではαは小さく(0に近づける)設定される。
次に位置関係予測部41は、こうして設定した加速区間の距離ΔLa、初期車速V0、加速度aを基にして合流開始位置P到達までの時間tを推定する(ステップS5)。例えば、加速度aを一定と仮定し、(2)式を変形した次式(4)により到達までの時間tを求めるとよい。
Figure 2007133672

ここでは、加速度aを一定として求めたが、加速度aの変化状況を予測して推定を行ってもよい。例えば、アクセル開度センサ12の出力変化から運転者の加速状態に対する意図(例えば、加速度をさらに強めようとしているのか現在の加速度を維持しようとしているのか)を推定し、推定した加速度変化を考慮して到達時間を予測してもよい。
位置関係予測部41は、推定した到達時間を基にして、自車両6の到達時の車速Vを推定し(ステップS6)、さらに、本線Lを走行する車両は一定車速Vで走行しているものと仮定して、自車両6と同時に合流開始位置Pに到達すると予想される他車両7が、自車両6が加速車線入口に位置している時点(車両6で示す。)で位置している本線L上の位置P(車両7で示す。)を算出する。具体的には、上述した式(3)に基づいてΔLを求める(ステップS7)。
次に、P位置周辺の現在の他車両の状況を把握する(ステップS8)。そして、本線L上で、最もP近傍に存在している車両7(最近接車両)のPからの距離Lを求める。ここで、LCとしては正の場合に、合流開始点P到達位置付近において他車両7が自車両6より後方に位置していることを意味し、負の場合には、他車両7が自車両6より前方に位置していることを意味するものとする。
なお、所定距離L以内に他車両が存在しない場合には、L=Lと設定すればよい。これは、距離のある車両については後側方車両認識センサ21のレンジ外となる可能性があるほか、自車両の走行に影響を与えるおそれがなく、その位置関係を把握する必要がないからであり、この場合のL値としては、例えばΔLを設定すればよい。
そして、求めたLの絶対値がしきい値Lth以内であるか否かを評価する(ステップS9)。このしきい値Lthは、Lより十分に小さく、その距離が合流開始位置P到達時点での位置関係として適切な関係にないと判定するためのしきい値である。したがって、Lthは、一律に決まる定数ではなく、自車両と他車両との合流開始位置P到達時点での相対速度に応じて決まる値として設定するとよい。これは、距離が同じであっても接近しつつある場合と、離れつつある場合では接近回避のための余裕時間も異なり、運転者が感じる危険感も異なるからである。なお、正の場合と負の場合とで絶対値の異なるしきい値を用いてもよい。
の絶対値がしきい値Lth以内であると判定した場合には、ステップS10へと移行し、運転支援ECU50は、スピーカー51、ディスプレイ52を通じて運転者に合流開始時に他車両7と接近しすぎる旨を警報する。さらに、合流開始位置や加速区間の加速状態の変更によって他車両との距離を保つことが可能であれば、エンジンECU53、ブレーキECU54、操舵ECU55に指示して車速を調整したり、進入時点を変更することで衝突回避制御を行うとよい。直接、これらを制御しなくてもスピーカー51、ディスプレイ52を通じて運転者に適切な操作を促す指示を行ってもよい。
ステップS9で、Lの絶対値がしきい値Lthを超えていると判定した場合には、ステップS11へと移行する。この場合は、他車両7と十分な距離を確保できると判定したことになるが、予測と実際とが大幅に乖離するのを防ぐため、運転支援ECU50は、スピーカー51、ディスプレイ52を通じて運転者に予測した合流開始位置や車速を基にして適切な操作を促す指示(そのままの加速を保つよう指示したり、適切な合流開始位置を指示する)を行ってもよい。
加速車線入口を通過後も加速車線入口に代えて現在位置を用い、同様の処理を繰り返すことで、適切な合流支援を行うことができる。特に、加速車線入口における加速状態を維持した走行では、合流開始位置で他車両と接近しすぎると判定し、操作支援を行っているときには、同様の処理により支援値を適切に制御する必要がある。
本発明によれば、運転者の熟練度に応じて適切な合流開始位置Pを予測し、位置Pにおける他車両との位置関係を予測することができるため、位置関係の予測精度が向上し、合流支援の支援精度も向上する。したがって、注意範囲の過不足を減らすことができ、支援動作に対する信頼性も向上する。これにより、合流操作時の運転者の負担が軽減し、安全性も向上する。
ステップS3において判定する運転特性として、上述の例では、運転熟練度を挙げたが、合流操作時の実際の運転特性を学習してこれを用いてもよい。図5は、この運転特性の学習動作を示す処理フローである。この学習動作は非支援時を含む合流操作時に行われる。
ステップS21では、合流操作時に検出した運転特性値を読み込む。この運転特性値としては、加速車線における平均加速度aave、上述した加速区間ΔLの加速車線Lの全長Lに対する比率αが挙げられる。ステップS22では、これらの値を運転者を識別する運転者固有のID情報に関連づけて記憶装置32内の運転特性値データベースに格納する。次に、格納されている運転特性値データベースから当該運転者の運転特性を読み出して統計処理することで、合流支援時に使用する運転特性値を設定し(ステップS23)、記憶装置32内のデータベースに格納する(ステップS24)。
この統計処理としては、平均値を用いる手法のほか、最頻値を用いる手法、中央値を用いる手法がある。これらの代表値を求める際に、最大値や最小値側の所定の数のデータを統計処理から除外するようにしてもよい。また、時期的に古いデータについては統計処理から除外してもよいし、傾向を判定する処理を加えることで、次回の運転特性値を予測するようにしてもよい。
合流支援時には、このようにして設定した運転特性値を読み込んで合流支援処理を行うことにより、運転者の運転特性に応じた精度の高い合流開始位置の推定を行うことができ、より精度の高い合流支援を実現できる。特に個々の運転者の特性に応じたきめ細かい制御が可能となるので、支援システムに対する信頼性が向上し、合流運転時の負担を軽減し、安全性も向上する。
本発明にかかる走行支援装置のブロック構成図である。 運転者の熟練度の違いによる合流時の車両の位置関係の違いを説明する位置関係図である。 図1の装置による走行支援動作の一例を示すフローチャートである。 図3の制御における車両の位置関係図である。 図1の装置による運転特性の学習動作を説明するフローチャートである。
符号の説明
4…後側方安全判定ECU、6…自車両、7…他車両、10…車両情報認識ECU、11…舵角センサ、12…アクセル開度センサ、13…車速センサ、14…ウィンカー操作センサ、20…環境情報認識ECU、21…後側方車両認識センサ、22…車載通信装置、23…ナビゲーションシステム、30…運転者情報認識ECU、31…熟練度判定装置、32…記憶装置、40…合流開始位置予測部、41…位置関係予測部、50…運転支援ECU、51…スピーカー、52…ディスプレイ、53…エンジンECU、54…ブレーキECU、55…操舵ECU、100…走行支援装置。

Claims (6)

  1. 第1の道路を走行中の車両が第2の道路へ合流する際の走行支援を行う走行支援装置において、
    運転者の運転特性を検出または推定する運転特性検出手段と、
    検出または推定した運転特性に基づいて車両の前記第2の道路への合流開始位置を推定する合流開始位置推定手段と、
    推定した合流開始位置より手前における自車両と前記第2の道路を走行中の他車両の走行状況に基づいて、推定した合流開始位置に自車両が到達した時点における他車両との位置関係を予測する位置関係予測手段と、
    予測した位置関係に基づいて自車両の走行支援を行う走行支援手段と、を備えていることを特徴とする走行支援装置。
  2. 前記運転特性検出手段が検出または推定する運転特性は、運転者の運転習熟度を含み、前記合流開始位置推定手段は、運転者の運転習熟度が高いほど第1の道路の終端位置へ近い位置を合流開始位置と推定することを特徴とする請求項1記載の走行支援装置。
  3. 前記運転特性検出手段が検出または推定する運転特性は、運転者の過去の合流位置特性を含み、前記合流開始位置推定手段は、運転者の過去の合流位置特性を加味して合流開始位置を推定することを特徴とする請求項1記載の走行支援装置。
  4. 前記位置関係予測手段は、検出または推定した運転特性を加味して推定した合流開始位置に自車両が到達した時点における他車両との位置関係を予測することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の走行支援装置。
  5. 前記運転特性検出手段が検出または推定する運転特性は、運転者の合流時の加速特性を含むことを特徴とする請求項4記載の走行支援装置。
  6. 前記走行支援手段は、前記位置関係予測手段において自車両に所定の基準以上接近する他車両があると予測した場合に、音声または表示により運転者に警報を発することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の走行支援装置。
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