JP2008065483A

JP2008065483A - 車両用運転支援システム

Info

Publication number: JP2008065483A
Application number: JP2006240763A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Okuki; 友和奥木; Masafumi Yamamoto; 雅史山本; Yohei Iwashita; 洋平岩下
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-03-21

Abstract

【課題】自車や他車の車両サイズ等を考慮に入れた実際の事象に近い形でより正確に衝突予測を行える運転支援システムを実現する。
【解決手段】外形演算ブロック５Ａでは自車情報及び他車情報に含まれる車両サイズを用いて自車及び他車の各外形を方形状に近似させ、車両位置予測ブロック５Ｂでは自車走行状態及び他車走行状態から所定時間後の自車及び他車の各位置を予測し、衝突可能性判定ブロック５Ｃでは方形状に近似された自車及び他車の各外形と、予測された自車及び他車の各位置に基づいて自車と他車が衝突する可能性を判定し、情報提供ブロック５Ｄでは衝突可能性に応じた情報提供を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、自車の情報と車車間通信により他車から取得した情報とを用いて情報提供を行う運転支援システムに関する。

特許文献１には、車車間通信により自車及び他車の到達点を予測し、これを中心として求めた予測円の重なりから衝突割合を算出する技術が記載されている。
特開２００４−１４５４７９号公報

上記特許文献１のように予測円による衝突予測では予想円の重なりから衝突割合を算出しているだけで、自車や他車の車両サイズ等を考慮していないため、それらを考慮した実際の事象に近い形での衝突予測を行っていない。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、自車や他車の車両サイズ等を考慮に入れた実際の事象に近い形でより正確に衝突可能性を判定できる運転支援システムを実現することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第１の形態は、自車と他車との間で情報を送受信する車車間通信手段と、自車の走行状態を検出する自車走行状態検出手段と、前記車車間通信手段により受信した情報から他車の走行状態を検出する他車走行状態検出手段と、自車情報及び他車情報に含まれる車両サイズ情報を用いて前記自車及び前記他車の各外形を方形状に近似させる車両外形演算手段と、前記自車走行状態及び前記他車走行状態から所定時間後の前記自車及び前記他車の各位置を予測する車両位置予測手段と、近似された前記自車及び前記他車の各外形と、予測された前記自車及び他車の各位置に基づいて自車と他車が衝突する可能性を判定する衝突可能性判定手段と、前記衝突可能性に応じた情報提供を行う情報提供手段と、を有する。

この第１の形態によれば、自車や他車の車両サイズ等を考慮に入れた実際の事象に近い形でより正確に衝突可能性を判定することができる。

また、第２の形態では、前記衝突可能性判定手段は、近似された前記自車及び前記他車の各外形の重複面積を演算し、前記重複面積が大きいほど、衝突可能性が高いと判定する。この形態によれば、自車及び他車の各外形の重複面積の大きさに応じて衝突可能性の高さを判定でき、刻々と変化する事象に対応した適切な情報提供を行うことができる。

また、第３の形態では、前記自車及び前記他車の各外形は、車両の全長及び全幅を各辺とする四角形である。この形態によれば、車両の最大外形を利用して衝突可能性を判定するので、安全性を高めつつ、自車及び他車の位置関係と車両サイズに応じた正確な衝突可能性判定を行うことができる。

また、第４の形態では、前記車両外形演算手段は、前記自車走行状態の検出誤差に応じて当該自車の外形を拡大する自車外形補正手段と、前記他車走行状態の検出誤差に応じて当該他車の外形を拡大する他車外形補正手段と、のうち少なくともいずれかを含む。

また、第５の形態では、前記検出誤差は、前記自車及び前記他車の位置、車速、進行方向のいずれかに含まれる。

これらの形態によれば、自車及び他車の位置関係の誤差を補完して、より安全性を高めることができる。

また、第６の形態では、前記衝突可能性判定手段は、前記他車情報に含まれるドライバ特性情報に基づいて前記衝突可能性の判定基準を変更する。

また、第７の形態では、前記ドライバ特性情報は、他車の事故履歴や整備履歴に関する情報である。

これらの形態によれば、他車のドライバの特性をも考慮し、より安全性を高めた形で衝突可能性判定を行うことができる。

本発明によれば、自車や他車の車両サイズ等を考慮に入れた実際の事象に近い形でより正確に衝突可能性を判定することができる運転支援システムを実現することができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。

［システム構成］
図１は、本発明に係る実施形態の運転支援システムの構成を示すブロック図である。

図１において、車両に搭載される運転支援システム１は、同システムを搭載する１台又は複数台の他車（相手車両や対向車両ともいう。）との間で各種情報を送受する車車間通信装置２と、カーナビゲーション装置３と、自車の走行状態に関する情報を出力する走行状態検出装置４と、これら装置２，３，４から取得した各種情報に基づいて自車と自車の周囲に存在する他車との衝突可能性を予測し、予測結果に応じてドライバに衝突を回避するための情報提供（警報）を行う運転支援制御を行うＥＣＵ５と、を備える。

車車間通信装置２は送受信アンテナ２１を備え、例えば自車位置の周囲数百ｍの範囲に存在する他車との間で無線通信により自車情報の配信及び他車情報の受信を行う。なお、他車との距離が数十ｍ程度であれば、ＤＳＲＣ（狭域無線通信方式）等の路車間通信を利用してもよい。

カーナビゲーション装置３はＧＰＳアンテナ３１及びＧＰＳ受信機３２を備え、例えば自車の位置情報（緯度、経度、方位等に関する情報）をＥＣＵ５に出力する。また、カーナビゲーション装置３は地図情報等の画像を表示するディスプレイ３３及び経路誘導等で音声メッセージ等を発するスピーカ３４を備え、上記ＥＣＵ５は、これらディスプレイ３３及びスピーカ３４を利用して、自車に接近する他車の存在や自車との衝突可能性が高い他車の存在を画像や音声等でドライバに情報提供（警報）を行う。

更に、カーナビゲーション装置３は、地図データベース（以下、地図ＤＢ）３５を備え、ＥＣＵ５は、この地図ＤＢ３５から、例えばマップマッチング後の自車の位置座標、前方交差点座標（列）、各交差点までの距離、各交差点の信号機の有無、各交差点での分岐路の交差角度（道路接続角度）、各分岐路の道路情報（道路種別（国道や県道等）、路線番号、道路幅員、車線数等）、自車の走行路情報（道路種別、路線番号、道路幅員、車線数等）を得る（以下、これらの情報をナビ情報という。）。なお、カーナビゲーション装置３にＤＧＰＳ（デファレンシャルＧＰＳ）を内蔵することで、ＦＭ多重放送の補正データを受信してＧＰＳの位置情報を補正し、測位精度を高めることもできる。

走行状態検出装置４は、例えば自車の車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、自車の進行方向（方位）を検出するジャイロメータ等からなる自律航法装置等のセンサ類や、オン／オフ信号を出力するイグニッションスイッチやハザードスイッチ、ブレーキスイッチ、ウインカースイッチ等のスイッチ類を含み、ＥＣＵ５は、これらセンサ類やスイッチ類から自車の走行状態情報を得る。

ＥＣＵ５は、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３を基本構成とするコンピュータである。ＲＯＭ５３には、車車間通信装置２により異なる車両間で情報の授受を行う通信プログラム、上記車車間通信装置２を介して取得した他車情報やナビ情報、走行状態情報等を利用して他車との衝突可能性を判定するプログラム、自車位置及び他車位置を地図上に表示すると共に、上記衝突可能性に応じてドライバに画像や音声で注意を喚起するための警報を出力するプログラムが夫々格納されている。

ＥＣＵ５は、自車の位置や速度、進行方向（方位）等に関するナビ情報や走行状態情報に加えて、自車の車両サイズ（全長や全幅等）や車両の種別（大型車、乗用車、緊急車等）を含む固有の識別（ＩＤ）情報（送信元情報）、他車のＩＤ情報（送信先情報）を、所定の車車間通信可能な範囲内に存在する他車に対して車車間通信装置２を介して配信する（以下、これらの情報を自車情報という。）。同様に、ＥＣＵ５は他車に関する配信情報（以下、他車情報という。）を他車から受信する。

なお、本実施形態の車車間通信では、複数車両への配信を同時に行える同報通信方式（ブロードキャスト方式）を適用するが、送信元及び送信先の車両を特定し通信開始時に回線接続を確立するような通信方式を適用してもよい。

また、本実施形態の車車間通信は通信間隔が約０．１秒であり、車両のイグニッションスイッチがオフであっても、駐車車両としての把握のために情報が配信されるようになっている。

また、路面の交差点や交差点付近等にインフラ装置（例えば、路車間通信で利用されるビーコン等）が設けられている場合には、自車近くに設けられたインフラ装置を利用して、自車は周辺の他車に対して自車情報を配信することもできる。

なお、本実施形態では、ナビゲーション装置３のディスプレイ３３やスピーカ３４を用いて情報提供（警報）を行っているが、例えば、ヘッドアップディスプレイを用いたり、警報音を発するブザーや、ドライバが着座しているシートを振動させるシートバイブレータ等を用いても良い。

また、車両に、例えば、自車の周囲を監視する自車の走行路前方を撮像するＣＣＤカメラ、前方車両との車間距離を測定するレーザレーダや、超音波を利用したクリアランスソナー等を設け、ＥＣＵ５が、これらカメラやレーダ類から得た情報を用いて、自車の前方を走行中或いは前方に駐車している他車を監視して、衝突可能性のある他車を特定してもよい。

図２は、本実施形態の運転支援システムを実現するＥＣＵの機能ブロック図である。

図２において、５Ａは、自車情報及び他車情報に含まれる車両サイズを用いて自車及び他車の各外形を方形状に近似させる車両外形演算ブロックである。５Ｂは、自車走行状態及び他車走行状態から所定時間後の自車及び他車の各位置を予測する車両位置予測ブロックである。５Ｃは、方形状に近似された自車及び他車の各外形と、予測された自車及び他車の各位置に基づいて自車と他車が衝突する可能性を判定する衝突可能性判定ブロックである。５Ｄは、衝突可能性に応じた情報提供を行う情報提供ブロックである。

［情報提供処理］
図３は、本実施形態の車両用運転支援システムによる情報提供処理を示すフローチャートである。

図３において、ＥＣＵ５は、ナビ情報や走行状態情報等の自車情報を取得し配信する（Ｓ１，Ｓ３）。次に、ＥＣＵ５は、他車から他車情報を受信したならば、他車のＩＤ、位置、速度、進行方向等を含む他車情報を取得する（Ｓ５，Ｓ７）。

次に、ＥＣＵ５は、上記他車位置を地図ＤＢ３５にマッピングすると共に、ディスプレイ３３の地図画像上に自車及び他車を表示する（Ｓ９）。ここでの車両位置のマッピングは、既知のマップマッチング技術を用いる。

次に、ＥＣＵ５は、後述する衝突可能性判定を行う（Ｓ１１）。

次に、ＥＣＵ５は、衝突可能性判定結果を画像や音声等により情報提供し、ドライバに注意を喚起する（Ｓ１３）。

図４はディスプレイに出力される情報提供画面の一例を示し、自車前方の交差点に他車が接近している場合には、文字及び画像による情報提供（警報）画面を表示すると共に「前方から車両が接近中です。」というメッセージやアラームを発する。

[衝突可能性判定の概要]
本発明は、実際の現象に近い形で衝突可能性判定を行うために、図５に示すように、自車Ａの車両サイズ（全長ＬＡ及び全幅ＷＡ）と他車Ｂの車両サイズ（全長ＬＢ及び全幅ＷＢ）からそれぞれ擬似的な四角形ＳＱＡ，ＳＱＢを求めて、これらの四角形をそれぞれ時刻ｔ秒後の予想到達位置に配置し、各四角形の重なり合った面積ＳＱに応じて衝突可能性を判定する。ｔは車速、道路形状（高速道路やカーブ路）、ドライバの反応時間等により適宜設定される。これらの四角形は、例えば、自車及び他車の車両サイズを地図ＤＢ上の縮尺に合わせて縮小することで求められる。

以下に、衝突可能性を判定する際のステップを示す。

ステップ１：自車Ａの車両サイズ（全長ＬＡ及び全幅ＷＡ）から求めた四角形ＳＱＡを、地図ＤＢ上における時刻ｔ秒後の予想到達位置に配置する。

ステップ２：自車と同様に他車Ｂの車両サイズ（全長ＬＢ及び全幅ＷＢ）から求めた四角形ＳＱＢを、地図ＤＢ上における時刻ｔ秒後の予想到達位置に配置する。

ステップ３：自車Ａと他車Ｂの四角形ＳＱＡ，ＳＱＢの重複面積ＳＱを計算し、重複面積の大きさに応じて衝突可能性を判定する。つまり、重複面積が大きければ衝突可能性が高いと判断できるので、より危険度の高い情報提供を行い（支援レベルを上げる）、反対に重複面積が小さければ衝突可能性が低いと判断できるので、より危険度の低い情報提供を行う（支援レベルを下げる）。

このように車両サイズを利用して衝突可能性判定を行うことで、自車と他車の進行方向ベクトルの交点を算出する従来の衝突予測よりも実際の事象に近い形で正確に衝突予測を行うことができる。また、車両の最大外形を利用して衝突可能性を判定するので、安全性を高めつつ、車両の位置関係と車両サイズに応じた正確な衝突可能性判定を行うことができる。

具体的には、図５に示す正面衝突を想定した場合、従来の衝突予測では自車と他車の各進行方向ベクトルは交点を持たないため「衝突可能性なし」と判定してしまうのに対して、車両サイズを利用することで実際の事象に近い形で「衝突の可能性あり」と予測することができる。

また、四角形の重複面積の大小により支援レベルを変更することで、衝突可能性の高低に応じた情報提供（警報）内容やタイミングの切り替えや更なる時間経過による危険性の増加（両車が接近する程、重複面積も徐々に大きくなり危険度が高まる）に応じた切り替えを行うことができ、刻々と変化する状況に対応した適切な情報提供を行うことができる。

［衝突可能性判定（実施形態１）］
図６は、図３のＳ１１における衝突可能性判定処理の詳細を示すフローチャートである。

図６において、ＥＣＵ５は、自車の走行状態情報（位置、速度、進行方向、走行レーンの形状、車両サイズ等）を取得する（Ｓ２１）。

次に、ＥＣＵ５は、他車情報から他車の走行状態情報（位置、速度、進行方向、車両サイズ等）を取得する（Ｓ２３）。

次に、ＥＣＵ５は、自車の走行状態情報から時刻ｔ秒後の車両位置を算出し、車両サイズ（全長、全幅）から求めた四角形を地図ＤＢ上に配置する（Ｓ２５）。

次に、ＥＣＵ５は、他車の走行状態情報から時刻ｔ秒後の車両位置を算出し、車両サイズ（全長、全幅）から求めた四角形を地図ＤＢ上に配置する（Ｓ２７）。

次に、ＥＣＵ５は、上記２つの四角形が重複するか否かに基づき、衝突可能性の有無の判定する（Ｓ２９）。そして、２つの四角形が重複し衝突可能性有りと判定されたならば、２つの四角形の重複面積を算出する（Ｓ３１）。一方、衝突可能性無しと判定されたならば、本処理は実行しない。

次に、ＥＣＵ５は、重複面積が所定閾値以上か判定し（Ｓ３３）、所定閾値以上ならば衝突可能性が高いと判定し、危険度の高い支援レベルに設定する（Ｓ３５）。なお、所定閾値は、例えば自車の四角形ＳＱＡの面積の１／２〜１／４程度に設定される。

また、ＥＣＵ５は、Ｓ３３で重複面積が所定閾値未満ならば衝突可能性が低いと判定し、危険度の低い支援レベルに設定する（Ｓ３７）。

しかる後に、図３のＳ１３において、上記支援レベルに応じた情報提供（警報）を行う。

［衝突可能性判定（実施形態２）］
実施形態２は、図７に示すように、自車情報や他車情報（位置、車速、進行方向等）に誤差が含まれている場合を想定し、誤差に応じて通常の四角形ＳＱＡ１，ＳＱＢ１よりも拡大した四角形ＳＱＡ２，ＳＱＢ２を使って衝突可能性判定を行うものである。つまり、誤差が大きい程、重複面積を拡大するため、誤差が小さい通常時よりも衝突可能性が高いと判定されることになる。よって、自車及び他車の位置関係の誤差を補完して、より安全性（フェールセーフ）を高めることができる。なお、上記誤差は、自車内での演算、若しくは他車情報として入手する。また、ＧＰＳでの測位誤差は、位置情報の演算時に一緒に算出される。

図８は、図３のＳ１１における衝突可能性判定処理の詳細を示すフローチャートである。

なお、図８において、図６と同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。

即ち、ＥＣＵ５は、自車及び他車の各走行状態情報を取得した後（Ｓ２３）、自車の走行状態情報から時刻ｔ秒後の車両位置を算出すると共に、車両サイズ（全長、全幅）から求めた四角形を自車の走行状態情報の誤差に合わせて拡大して地図ＤＢ上に配置する（Ｓ４１）。

次に、ＥＣＵ５は、他車の走行状態情報から時刻ｔ秒後の車両位置を算出すると共に、車両サイズ（全長、全幅）から求めた四角形を他車の走行状態情報の誤差に合わせて拡大して地図ＤＢ上に配置する（Ｓ４３）。

ここで、自車及び他車の走行状態情報の誤差に基づく四角形の拡大量は、例えば、図９に例示するように設定される。即ち、車両位置であればＤＧＰＳを用いた測位値に対してＧＰＳを用いた測位値の拡大量を大きくする。また、車速であれば車速センサでの測定値に対してＧＰＳを用いた算出値の拡大量を大きくする。更に、車両の進行方向であればヨーレートセンサでの測定値に対して地磁気センサでの測定値の拡大量を大きくする。

その後は、図６のＳ２９以降の処理を行う。

なお、自車（Ｓ４１）及び他車（Ｓ４３）のいずれか一方のみについて、誤差に応じた外形（四角形）の拡大を実行しても良い。

［衝突可能性判定（実施形態３）］
実施形態３は、他車の事故履歴や整備履歴を元に衝突可能性の有無（Ｓ２９）を判定するものである。つまり、上記Ｓ２９で２つの四角形が重複せず、衝突可能性無しと判定された場合であっても、他車の事故履歴や整備履歴が基準値を超えていた場合には、危険な運転をするドライバであると判断し、危険度の高い支援レベルに設定して、情報提供を行うようにしている。これにより、運転が荒い等のドライバの運転特性を考慮し、より安全性を高めた形で衝突可能性判定を行うことができる。

図１０は、図３のＳ１１における衝突可能性判定処理の詳細を示すフローチャートである。

なお、図１０において、図６と同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。

即ち、ＥＣＵ５は、自車の走行状態情報を取得した後（Ｓ２１）、他車の走行状態情報（位置、速度、進行方向、車両サイズ、ドライバ特性（事故履歴、整備履歴））を取得する（Ｓ５１）。

次に、ＥＣＵ５は、Ｓ２５，Ｓ２７，Ｓ２９の処理を行い、Ｓ２９で衝突可能性無しと判定されたならば、他車の事故履歴が基準値Ｋ回を超えているか、若しくは整備履歴が基準値Ｍ回を超えているか判定する（Ｓ５３）。

また、ＥＣＵ５は、重複面積が所定閾値未満ならば（Ｓ３３）、他車の事故履歴が基準値Ｋ回を超えているか、若しくは整備履歴が基準値Ｍ回を超えているか判定する（Ｓ５７）。

そして、ＥＣＵ５は、他車の事故履歴が基準値Ｋ回を超えているか、若しくは整備履歴が基準値Ｍ回を超えている場合、危険な運転をするドライバであると判断し、危険度の高い支援レベルに設定する（Ｓ３７，Ｓ５５）。

その後、図３のＳ１３において、上記支援レベルに応じた情報提供（警報）を行う。

本発明に係る実施形態の運転支援システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の運転支援システムを実現するＥＣＵの機能ブロック図である。本実施形態の車両用運転支援システムによる情報提供処理を示すフローチャートである。ディスプレイに出力される情報提供画面の一例を示す図である。実施形態１の衝突可能性判定手順を説明する図である。図３のＳ１１における衝突可能性判定処理（実施形態１）の詳細を示すフローチャートである。実施形態２の衝突可能性判定手順を説明する図である。図３のＳ１１における衝突可能性判定処理（実施形態２）の詳細を示すフローチャートである。誤差に基づく車両サイズの拡大量を例示する図である。図３のＳ１１における衝突可能性判定処理（実施形態３）の詳細を示すフローチャートである。

符号の説明

１運転支援システム
２車車間通信装置
３カーナビゲーション装置
４走行状態検出装置
５ＥＣＵ
２１送受信アンテナ
３１ＧＰＳアンテナ
３２ＧＰＳ受信機
３３ディスプレイ
３４スピーカ
３５地図ＤＢ
５１ＣＰＵ
５２ＲＡＭ
５３ＲＯＭ

Claims

自車と他車との間で情報を送受信する車車間通信手段と、
自車の走行状態を検出する自車走行状態検出手段と、
前記車車間通信手段により受信した情報から他車の走行状態を検出する他車走行状態検出手段と、
自車情報及び他車情報に含まれる車両サイズ情報を用いて前記自車及び前記他車の各外形を方形状に近似させる車両外形演算手段と、
前記自車走行状態及び前記他車走行状態から所定時間後の前記自車及び前記他車の各位置を予測する車両位置予測手段と、
近似された前記自車及び前記他車の各外形と、予測された前記自車及び他車の各位置に基づいて自車と他車が衝突する可能性を判定する衝突可能性判定手段と、
前記衝突可能性に応じた情報提供を行う情報提供手段と、を有することを特徴とする車両用運転支援システム。
前記衝突可能性判定手段は、近似された前記自車及び前記他車の各外形の重複面積を演算し、
前記重複面積が大きいほど、衝突可能性が高いと判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システム。
前記自車及び前記他車の各外形は、車両の全長及び全幅を各辺とする四角形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用運転支援システム。
前記車両外形演算手段は、前記自車走行状態の検出誤差に応じて当該自車の外形を拡大する自車外形補正手段と、前記他車走行状態の検出誤差に応じて当該他車の外形を拡大する他車外形補正手段と、のうち少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用運転支援システム。
前記検出誤差は、前記自車及び前記他車の位置、車速、進行方向のいずれかに含まれることを特徴とする請求項４に記載の車両用運転支援システム。
前記衝突可能性判定手段は、前記他車情報に含まれるドライバ特性情報に基づいて前記衝突可能性の判定基準を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両用運転支援システム。
前記ドライバ特性情報は、他車の事故履歴や整備履歴に関する情報であることを特徴とする請求項６に記載の車両用運転支援システム。