JP2008242544A - 衝突回避装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
自移動体に近づく物体に対して衝突回避を行い、また進路変更を行う際にも変更予定進路に存在する移動物体に対して回避行動を行える衝突回避装置または方法を提供する。
【解決手段】
物体認識部１０３などにより、自移動体周囲に存在する他移動体，地物，地点，地形の少なくともいずれか一つの対象物と自移動体との間の相対物理量を求め、相対物理量に応じて自移動体の周囲の仮想的な安全確保領域を決定する安全確保領域延伸計算部１０６を有する。安全確保領域への他移動体の進入の有無を他車安全確保領域進入判定部１０７で判定し、進入すると判定した場合に、回避制御または警報を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体における衝突回避技術に関する。

移動体の安全性向上のために、衝突回避技術が様々に開発されている。例えばレーダやカメラにより他の移動物体（以下「他移動体」とする）を検出し、検出した他移動体までの距離と相対速度により衝突するまでの予測時間を計算し、その予測時間が閾値以下の場合に減速を行うことが知られている。

このような衝突回避装置の課題の一つとして、複数の他移動体が存在する場合の減速判定が難しいこと、またその制御が複雑であることが挙げられる。これを解決するために、自分の移動体（以下「自移動体」とする）の近傍に安全確保領域を定め、その安全確保領域に他移動体が進入する場合に衝突回避や警報を行うことが知られており、その具体例として、安全確保領域を自移動体に一つ設定する方法（例えば特許文献１）、また自移動体ではなく、他移動体それぞれに安全確保領域を設定する方法（例えば特許文献２）が知られている。

また安全確保領域の形状としては、安全確保領域を自移動体の現在の進路方向の形状に合わせ安全確保領域を変形させる方法（例えば特許文献３）が知られている。

特開２００５−１００３３６号公報 特開２００５−２５４８３５号公報 特開２００５−５６３７２号公報

しかし、上記従来技術は、例えば自移動体から横方向に遠ざかる他移動体に対しても減速制御を行う可能性があること、また自移動体の進路変更予定を他移動体が持つ安全確保領域に反映させることが困難であったため、安全確保領域を設定した後に、別途自車の進行予定方向を反映させるロジック判定が必要となり、計算量の観点から好ましくなかった。

本発明は、より簡易で精度の高い衝突回避技術を提供することを目的とする。

本発明は、対象物と自移動体との間の相対物理量に応じて自移動体の周囲の仮想的な安全確保領域を決定し、当該安全確保領域に他移動体が進入すると判定した場合に、回避制御または警報を行う。

本発明によれば、より簡易で精度の高い衝突回避技術が得られる。

以下、移動体として自動車に適用した場合の実施形態を示すが、本発明はこれに限らず、移動体であれば適用可能である。

図１は、本発明の一実施形態をなす衝突回避装置のブロック構成図を示す。

本システムでは、車両に設置されたレーダ１０１，カメラ１０２により他車や歩行者を検出し、自車前方道路形状取得部１０５により取得した自車の前方と横方向の道路形状，自車の位置，速度，進行方向取得部１０４により取得した自車の位置とレーンを、入力部１１１を介して入力し、安全確保領域延伸計算部１０６で安全確保領域を計算する。そして、他車安全確保領域進入判定部１０７にて他車が安全確保領域に進入している、または進入すると予測される場合に、自車の減速度・速度・ハンドル設定部１０８により、回避行動のプランを立て、出力部１１０を介して速度・ハンドル制御部１０９にそのプランを送り、自車の回避行動を行う。なお、本衝突回避装置または方法は、ナビまたはＣＰＵ
(Central Processing Unit) を持つコントローラ上で動くプログラムで実現され処理が行われる。また、ここでは回避行動のプランを実行させるための信号（指令信号でも良いし、また、単に「進入する」という信号を出力してもよい。「進入する」という信号を出力する場合は、信号受信側で回避行動のプランを決定しても良い）出力部１１０を介して速度・ハンドル制御部１０９に送っているが、単に警報を出力しても良い。その場合は、出力部１１０が警報を出力させるための信号を出力し、受信側で既知の警報出力処理を行っても良い）。次に図１の各部の詳細について説明する。

レーダ１０１，カメラ１０２は車に設置され他車，歩行者，障害物，走行中のレーンを検出し、物体認識部１０３へその情報を送る。情報の種類としては、他車，歩行者や障害物までの距離（自車からみた），方位（自車の進行方向からのずれ），絶対速度，自車との相対速度，どのレーンを走行しているかおよび、レーンの左または右端からの距離とする。

レーダによる他車や障害物の一検出方法としては「安全走行支援システムを支える環境認識技術，日立評論，Ｖol８５，Ｎo.５，pp．４３−４６，２００４年５月」に挙げられる、ミリ波を射出しその反射波を受信し、自車の前方に存在する物体までの距離，相対速度，角度を計測する方法がある。他に、レーザーやマイクロ波を使用したレーダを用いても良い。

またカメラによる他車の認識方法としては、特開２００５−１５６１９９号公報に挙げられる方法がある。これは、カメラにより前方の車両の輝度変化によりエッジ点を抽出しエッジ点を解析する方法である。また本方法は、レーダとのセンサーフュージョンにより誤差を低減している。カメラによる歩行者の検知方法として、例えばステレオカメラを用い視差により距離を求める方法がある。カメラによるレーンの認識技術としては「安全走行支援システムを支える環境認識技術，日立評論，Ｖol８５，Ｎo.５，pp．４３−４６，２００４年５月」がある。

次に、物体認識部１０３について説明する。物体認識部１０３は、レーダ１０１，カメラ１０２もしくは、インフラ通信や車間通信により知り得た、他の対象物（例えば他移動体としての他車や歩行者，障害物を含む地物，緯度や経度を含む地点，道路形状を含む地形，後述するスクールゾーンなどの地域情報）までの距離，方位と、絶対速度，自車との相対速度、自車が車線からどの程度ずれてまたはシフトして走行しているかの情報を集計し、センサーフュージョンにより、他の対象物の全ての相対位置関係，相対速度および方向の精度を高め、自車と他の物体（他車，歩行者，障害物）の相対位置マップ、および相対速度方向ベクトルを生成し、入力部１１１を介して安全確保領域延伸計算部１０６に情報を渡す。このマップと相対速度方向ベクトルのマップ例を図２に示す。図２のマップでは自車１の先頭部分を原点２０２とし、自車１の進行方向をｙ軸２０３，進行方向と垂直の方向をｘ軸２０４とする。ここでは、レーダやカメラにて検出され、センサーフュージョンにより精度を高めた位置、相対速度に応じて、他車２０５，２０６、および歩行者
２０７がプロットされている。また自車１との相対速度とその方向ベクトル２０８，209，２１０が、それぞれ他車２０５，２０６、歩行者２０７に同時にプロットされる。そして、カメラにより認識された車線２１１が表示される。この図２の画像は仮想的なものであり、実際には図３の数値テーブルが保持される。図３は、対象物（他車，歩行者，障害物）の個数３０１，車線からの距離３０２，それぞれの他の物体毎のｘ方向とｙ方向の相対位置（３０３，３０４），ｘ方向とｙ方向の相対速度（３０５，３０６）の値が記憶される。

次に、自車の位置，速度，進行方向取得部１０４について説明する。自車の位置，速度，進行方向取得部１０４は、自車の走行位置をナビゲーションのＧＰＳ（Global
Positioning System）から東経，北緯，進行方向，絶対速度，高度を取得する。ここでの方位はジャイロや地磁気により補正をかけても良い。速度は、自車にある速度センサの値を使用しても良い。また、ビーコンから受信した位置補正信号により自車の位置を補正しても良い。また、取得した位置，絶対速度，高度は、入力部１１１を介して自車前方道路形状取得部１０５，安全確保領域延伸計算部１０６に転送する。

この自車の位置，速度，進行方向取得部１０４は、上記の他に地域の情報、例えば日付，時間情報，スクールゾーン，市街地／繁華街／郊外などの特性，天候情報，工事中や過去の経験則による危険地点・危険地域情報などを提供しても良い。後述する安全確保領域延伸計算部１０６は、これらの情報に応じて安全確保領域を決定しても良い。例えばスクールゾーンの場合は安全確保領域をスクールゾーンとは異なる地域の安全確保領域と比較して大きく設定する。

尚、この実施形態では物体認識部１０３，自車の位置，速度，進行方向取得部１０４，自車前方道路形状取得部１０５は、入力部１１１を介して安全確保領域延伸計算部１０６に情報を入力する例を示すが、この入力部１１１は、物体認識部１０３，自車の位置，速度，進行方向取得部１０４，自車前方道路形状取得部１０５が装置外部の例えばカメラやレーダ，ナビゲーション装置に内蔵された機能であり、そこから車内ＬＡＮやコネクタなどを通じて入力する場合のインターフェースに対応するものである。従って、物体認識部１０３，自車の位置，速度，進行方向取得部１０４，自車前方道路形状取得部１０５の少なくとも一つが本実施形態の衝突安全装置に別ＣＰＵとして内蔵されている場合はその信号結線であっても良い。また、これらの機能がアプリケーションやドライバとして衝突安全装置に内蔵されている場合には、入力部１１１は例えば当該アプリケーションやドライバとのそのソフトウェアとのインターフェースソフトウェアになる。自車前方道路形状取得部１０５が衝突安全装置に内蔵されている形態では、自車の位置，速度，進行方向取得部１０４と自車前方道路形状取得部１０５との間に入力部１１１が介在する構成になる。さらに、本実施形態の衝突安全装置は、エンジン制御装置や車間距離制御装置，統合制御装置などに内蔵されていても良い。これは、出力部１１０にも同様である。

次に、進行方向取得方法について述べる。進行方向取得としては、方向指示器やハンドル操舵角センサにより取得する、またはナビゲーションにて予め設定した経路により、右左折地点が判るため、右左折地点に近づいたときにレーンチェンジタイミングを予測する。ナビゲーションにより、予め設定した経路には、右左折のタイミング予定が記録されているため、右左折前のレーンチェンジタイミングを予測することができる。レーンチェンジ（進行方向の予定）は例えば「直進，右折，左折，左レーン移動，右レーン移動」のいずれかとする。

自車前方道路形状取得部１０５は、自車の位置，速度，進行方向取得１０４で取得した自車の位置と進行方向、および高度より、地図を参照し、自車の近傍の道路地図を切り出す。ここでの道路地図情報としては、例えば道路の形状，レーン運用，自車の進行方向の道路形状のマップの情報とする。このマップ情報と画面情報と自車が移動する予定と隣り合うレーンを安全確保領域延伸計算部１０６へ送る。

安全確保領域延伸計算部１０６は、検出した他の対象物（他車，歩行者）それぞれに対して安全確保領域を設定し、延伸計算を行う。すなわち、対象物の相対物理量に応じて自移動体の周囲の仮想的な安全確保領域を決定するものである。この安全確保領域の形状設定例として図４の例を用いて説明する。

図４は、自車１に対して、台形状の安全確保領域４２を設定した例である。この台形の上底４３と下底４４は、自車１の進行方向４５に垂直になるように設定する。ここで、下底の長さは、自車１のドアが開いたときの幅とし、自車１のドアが急に開いたとしても他車に衝突しないようにするためのマージンである。上底の長さは、下底の長さより長くする。これは、自車１の進行方向のぶれによって横方向にずれることを表現しているため、この安全確保領域により遠くの車に衝突するリスクを回避できる。このぶれの幅は、予めドライバのハンドルのぶれの傾向に応じて設定しておく。または、予め定数を設定しても良い。この構成により、自車１の進路が横方向にぶれたとしても他の移動物体に衝突するリスクを下げることが可能である。

また、安全確保領域を他の移動物体方向、または変更予定の航路方向に伸ばす場合に、安全確保領域の幅を、自車の絶対速度が低い場合には広く、自車の絶対速度が高い場合には狭くしても良い。

この例では台形を示したが、自車１から遠くになるにつれ広がる閉曲線でも良い。次に、安全確保領域４２の左側の角度θ１（４６）と、右側の角度θ２（４７）の設定方法について述べる。この例では、安全確保領域が左右対称であり、θ１＝θ２となるため、
θ１を上底と下底の長さから式１により求められる。

θ１＝atn［（上底長−下底長）／２×安全確保領域の長さ］ …式１
atn：関数atnの逆関数であり、角度を求める関数
次に、安全確保領域の長さについて説明する。安全確保領域の長さは、自車１の絶対速度、または物体との相対速度に基づいて計算しても良い。後者の場合には、自車１が減速するときの減速度と相対速度により前方の車にぶつかるまでの距離となり、式２で示される。

安全確保領域の長さ＝空走時間×相対速度＋相対速度二乗×２／最大減速度 …式２
この相対速度として、進行方向成分の相対速度、または相対速度ベクトルの絶対値を用いても良い。また、自車１の前方に他車が存在し、式２で求めた長さが負、即ち他車が自車１から離れていく場合には、安全確保領域を設定しない、または安全確保領域の最小単位（駐車スペースの長方形）を設定しても良い。式２の空走時間は、制御指令を出してから制御のかかる時間であり、予めシステムに設定しておく。この値を０としても良い。式２の最大減速度はシステムの制動の減速度であり、予めこの値は設定しておく。この値として０.２Ｇ（Ｇは重力加速度）としても良い。

ここで、安全確保領域として自車１の絶対速度を用いる場合には、安全確保領域の長さとして、式２の相対速度を自車１の絶対速度と置き換えて計算しても良い。

図４で示される安全確保領域は、他の物体（例えば、他車や歩行者）それぞれ専用の安全確保領域を自車１に持たせる、あるいは別途自車１に、自車１の絶対速度に応じた安全確保領域を持たせても良い。

次に、他車の方向に安全確保領域を延ばす例を、図５で説明する。図５の例は、自車１の進行方向５２から左横方向に外れた方向に、他車５３が存在している。この場合には、左右非対称の台形の安全確保領域５４を設定する。このとき、上底の左半分の延伸長として、他車との横方向の相対速度を元に式３と設定しても良い。

上底左半分の延伸長
＝空走時間×横方向相対速度＋横方向相対速度二乗×２／最大減速度 …式３
また式３が負の値となる場合には、上底左半分の延伸長を０とする、または定数としても良い。

また、左側の角度θ１（５５）の値は、式４となる。

θ１＝atn［上底左半分の延伸長／安全確保領域の長さ］ …式４
図５の例では、左側に他車が存在する例であるが、右側に他車が存在する場合でも右と左が入れ替わるのみで、同様な考え方を適用する。

次に、他車が複数台存在する場合の安全確保領域の設定方法について図６を用いて説明する。図６では、自車１の進行方向に他車６２，自車１の左前方に他車６３が存在する。この２台の他車が存在する場合には、それぞれの他車に応じ、自車１に安全確保領域６４，６５の２つを、自車１に設定する。ここで、安全確保領域６４は、自車１の進行方向にある他車６２に対応し、この場合には横にずれていないため左右対称の台形を設定する。安全確保領域６５は、自車１の左前方の他車６３に対応し、この場合には他車６３が自車１に対して左にあるため、左方向に形状が伸びている。ここで、それぞれの安全確保領域は、前述する相対速度に応じた長さを設定することにより、自車１から遠ざかる車の安全確保領域は小さくなり、結果的に制動がかからないようになる。また、自車１に近づく車の安全確保領域は大きくなり、制動がかかり易くなる。

次に、自車１の進行方向変更予定の意図を汲んで、安全確保領域を隣のレーンに延ばす例を、図７を用いて説明する。図７では、自車１が右方向７２のレーンに移動する場合である。ここで自車１の進路７３は左のレーンであり、右前方に他車７４が存在するため、本来の他車に対する安全確保領域は、前述したように、右方向に伸びた安全確保領域７５である。しかしながら、自車１が右方向に移ろうとする意図があるため、更に右方向に伸ばした安全確保領域７６を設定する。安全確保領域７７の上底の延伸長は、右レーンの長さとする、或いはある定数とする。このときの右角度θ２（７８）の角度は式５とする。

θ２＝atn［上底右半分の延伸長／安全確保領域の長さ］ …式５
このように、レーンを移る意図がある場合に、自車１の安全確保領域を隣のレーンまで延ばすことにより、現在では減速判定外となるレーンの車に対しても回避行動を行うことが可能となる。

次に、交差点を右折する場合の安全確保領域の延伸方法を、図８の例で説明する。図８では、自車１は右折行動に入る前であるため、自車１の進行方向８２は前方のままとなっているが、方向指示器または設定経路に基づくナビゲーション装置の情報、またはハンドル角を取得することにより、右折行動８３の方向に進むことが判ったとする。このとき、歩行者８４に対して安全確保領域８５を横断歩道８６まで延ばす。ここでは、安全確保領域の右半分の延伸長として、前述した歩行者の方向のみならず、右折して横切る車線幅をも加える。また無条件に、横断歩道まで伸ばしても良い。左折の場合にも同様に行えば良い。

また、左カーブや右カーブを曲がる時には、安全確保領域は前方の道路形状、即ちカーブ形状に合わせて変形させても良い。

次に、自車がハンドルを切った場合の安全確保領域の設定方法について図９の例を用いて説明する。図９では、ハンドルを切っているが、自車１の進行方向が未だ変っていない状況を示す。しかしながらハンドルを切ったためいずれハンドル角に応じた角度φ(９２)の方向９３に進行方向が変化する。この場合には、現在の安全確保領域９４を、φ回転させた安全確保領域９５に変更させる。

また、図１０に示すように、ハンドルを切った場合には、安全確保領域を回転させずに、ハンドルを切った方向に伸ばした安全確保領域１００１としても良い。この場合の右半分上底延伸長としては、式６としても良い。

右半分上底延伸長＝sinφ×安全確保領域の長さ …式６
次に、他車安全確保領域進入判定部１０７について説明する。安全確保領域進入判定部は、安全確保領域延伸計算部１０６で計算した、他の対象物それぞれに設定した安全確保領域に、対象物が進入しているかまたは、進入すると予測されるかを判定する。すなわち、安全確保領域への他移動体の進入の有無を判定するものである。対象物が進入しているかまたは、進入すると予測される場合には、自車の減速度・速度・ハンドル設定部１０８にて減速度またはハンドル角速度を設定する。

進入予測方法について図１１を用いて説明する。図１１の例では、他車１１０１の相対速度ベクトルにＴ秒をかけて、Ｔ秒後の他車の位置１１０２を計算する。次に、他車の現在位置とＴ秒後の他車の位置の間にエンベロップ１１０３と１１０４を引く。次に、他車と他車のＴ秒後の位置およびその間のエンベロップが、安全確保領域１１０５に入っているならば、進入すると判定する。ここで、他車の将来の軌跡と安全確保領域１１０５とが交わるかどうかによって判定しても良い。図１１の例では進入予定と判定される。ここでＴの設定方法としては、自車１が急減速をかけた場合に完全に停止する秒数、即ち式７としても良い。

Ｔ＝自車の絶対速度の二乗／（２×急減速度最大値） …式７
ここで、急減速最大値の一例として０.２Ｇ(Ｇは重力加速度) として、予めこの値を設定しておく。

以上の判定を対象物全てについて行う。

次に、自車の減速度・速度・ハンドル設定部１０８について説明する。各々の対象物毎が安全確保領域に進入した場合の減速度とハンドル角の設定方法について、図１２の例で説明する。まず、安全確保領域１２０１について、Ｔ秒後に他車が進入すると判定された場合に、Ｔ秒後の他車１２０２とのｙ方向の相対距離と、ｙ軸方向（自車の進行方向）の相対速度に応じた減速度、および自車１と他車の重なり率であるオフセット率の補正にて減速度を設定する式８の方法がある。

減速度＝ｙ方向の相対速度の二乗／（２×ｙ方向の相対距離）×オフセット率…式８
ここでオフセット率の計算方法として、自車１と他車の重なり長であるＤ１２０３と自車の幅Ｗ１２０４の比、即ちＤ／Ｗとする方法や、（Ｄ＋δ）／Ｗとする方法（δは自車のドア幅と他車のドア幅）、安全確保領域に他車が進入した長さと安全確保領域の横方向の長さとする方法がある。またＤは負の値も取るものとする。ここで、オフセット率に
（Ｄ＋δ）／Ｗとした場合には、車のドアが急に開いて接触事故となるリスクを防ぐ効果がある。ここで、減速度とオフセット率の計算として、Ｔ秒後の対象物でなくとも、現在地点の対象物の位置を元に計算しても良い。またオフセット率が０以下の場合には、再度オフセット率を０と設定しても良い。

また、この場合にはハンドル操舵による回避もありえる。この方法について述べる。ここで、Ｔ秒後に安全確保領域が他車にかからないようにすれば良いため、安全確保領域の回転を行う。この例を図１３で説明する。図１３では、Ｔ秒後の他車１３１が安全確保領域１３２に進入する。ここで、安全確保領域に他車が入るため、安全確保領域を回転させ、他車が安全確保領域に入らないように回転角φ１３３を決定する。ここでの回転後の安全確保領域が１３４となる。またここで、ハンドル角速度をφ／Ｔとする。

次に、この操作を、検出した全ての対象物について行い、減速度の最も大きいものを選択する。ハンドル角速度については、急ハンドルとなると車体が不安定になり危険となるため、ハンドル角速度の絶対値の少ない方を選択する。

この例を、すり抜けの場合を元に図１４の例で説明する。ここで、他車が２台１４１，１４２で同じ進行方向を向いて走行している例である。ここでの他車１４１に対する安全確保領域が１４３，他車１４２に対する安全確保領域が１４４とする。前述したように、オフセット率を計算し減速度を計算した結果、他車１４１に対する減速度が０.１Ｇ(Ｇは重力加速度) 、他車１４２に対する減速度が０.２Ｇ の場合には、減速度の大きい方を採用し、自車の減速度を０.２Ｇとする。

最後に、速度・ハンドル制御部１０９について説明する。速度・ハンドル制御部は、自車の減速度・速度・ハンドル設定部１０８で設定した減速度、若しくは減速度より計算した速度の時系列、及びハンドル角速度、またはハンドル角速度から計算したハンドル角の時系列を車内に設置されているハンドルやブレーキコントローラＥＣＵ（Electronic
Control Unit）へ送り、この情報を元に車両の制御を行う。

次に、本システムの全体の処理の概要の流れを、図１５に示すシーケンス図を用いて説明する。本システムは車のイグニッションをオンにした後からオフにする間まで作動する。イグニッションをオンにし本システムが稼動した後、ステップ１５１にて時々刻々自車の位置を取得し、ステップ１５２にて自車両近傍のマップを作成し、ステップ１５３にて他の対象物（他車と歩行者）を計測する。このステップ１５１は、図１の自車の位置，速度，進行方向取得部１０４に相当し、ステップ１５２は、図１の自車前方道路形状取得部１０５に、ステップ１５３は図１の物体認識部１０３に相当する。

次に、自車のハンドル角速度と減速度の初期値を０とする。計測した他の対象物の数をＮ個に対してそれぞれ、ステップ１５４にて安全確保領域を設定し、ステップ１５５にて対象物が安全確保領域にあるまたは入ると予測されるかどうかを判断し、安全確保領域にあるまたは入ると予測される場合には、ステップ１５６にて減速またはハンドル角速度の操作量を決定する。ステップ１５７にてその減速度またはハンドル角速度が最大値であるならば、回避目標値として更新を行う。ここで、ステップ１５４は、図１の安全確保領域延伸計算部１０６に、ステップ１５５は、図１の他車安全確保領域進入判定部１０７に、ステップ１５６，ステップ１５７は図１の自車の減速度・速度・ハンドル設定部１０８に相当する。

このステップ１５４から１５８までの動作を対象物の数だけ実行後、決定された減速度とハンドル角速度を車両コントローラに送り、ステップ１５９にて車両のコントロールを行う。ステップ１５９は、図１の速度・ハンドル制御部１０９に相当する。

次に、本システムのドライバへの情報提示方法について記す。ドライバへの提示方法には、画面とシステムが回避行動をする前に警報を行う。画面は、ヘッドアップディスプレイまたはナビの画面に図２のマップを表示させ、安全確保領域に近づく移動体に対しては、その移動体を強調させ表示する。ここで、各移動体の安全確保領域を表示しても良い。また警報としては、画面をフラッシュさせるまたはビープ音を鳴らしても良い。

次に、本実施形態の安全確保領域の高さ方向への拡張について図１６を用いて説明する。高さ方向として車高と車高のマージン分を図４の安全確保領域の鉛直方向に伸ばす。そして、図１の自車前方道路形状取得部１０５にて、前方道路の陸橋１６０２の高さを計算する。前方道路の陸橋１６０２の高さと、自車１の安全確保領域１６０１の高さ方向のオフセット率を求め、その高さ方向のオフセット率を式８の減速度にかけることで対応する。ここでのオフセット率として、｛陸橋の高さ−（自車の高さ＋δ）｝／自車の高さとする方法がある。δは自車の上下方向の振動によるぶれを示す値であり、予め設定しておく。尚、バンプ１６０３についても同様にして、自車１の下部におけるオフセット率を求める。他車安全確保領域進入判定部１０７では、このオフセット率に応じて自車１の減速度を決める。オフセット率が正の値でもし陸橋を潜れないようであれば、その前に自車１が停止するような減速度になるように信号を出力する。オフセット率が負の値で潜ることは可能だが、ぎりぎりの場合に道路状況によっては自車１が陸橋１６０２に接触する可能性がある場合には、自車１が陸橋１６０２に達する前に例えば徐行速度まで自車速度を低下させるような減速度になるように信号を出力する。オフセット率が負で十分に余裕がある場合には、減速させない。バンプの場合も同様だが、バンプの場合はオフセット率よりも、バンプの存在自体で事前に徐行速度（またはバウンドして車両下部がバンプに接触しないような速度）まで低下するような減速度信号を出力しても良い。

次に、坂道がある場合での、本実施形態の安全確保領域の高さ方向への拡張について図１７を用いて説明する。平地においては、高さ方向の安全確保領域は長方形とすることが好ましいが、上り坂に差し掛かる場合には、安全確保領域を長方形とすると、前方の上り坂を走行中の車両が安全確保領域から外れることになる。このため、安全確保領域を前方の上り坂の勾配に応じて台形に変形することが好ましい。図１７において、自車１は平地を走行しており、高さ方向の安全確保領域１７０２を長方形（図の点線）に設定した場合、先行車両１７０３は、実際は何らかの減速度を発生させるに十分な距離であっても、安全確保領域１７０２が先行車両１７０３を捕らえていないため、減速度が発生しない。そこで、安全確保領域１７０２を、自車１の走行している道路の勾配と、前方の道路の勾配との差によって、台形１７０４に変形させる。ここでの台形の変形は、勾配差θ１７０５の値と符号に従い、符号が正の場合（前方が上り坂）上方の角度を１７０６とし、上方に変形させる。符号が負の場合（前方が下り坂）下方に変形させる。ここでのφは、θの値と一致させても良い。また、前方の勾配と、自車の勾配はナビの地図情報から得ることが可能である。

次に、本実施形態で、後方を走行する他車からの追突の可能性がある場合の対応について述べる。自車の後方に存在する車で、相対速度が正の場合には、安全確保領域を後方に設定し、後方の車が安全確保領域に入るかどうかで追突の可能性を判断する。自車に追突の可能性がある場合には、式８の減速度をマイナス、即ち加速として対応させる。

次に、自車が走行している時の勾配を取得し、勾配が負、即ち坂道を下っているならば安全確保領域を進行方向に伸ばし、坂道を登っているならば安全確保領域を進行方向に縮めることで勾配による影響を吸収させる方法について述べる。この対応方法の一つとして、式２の自車の安全確保領域の長さとして、自車の最大減速度に勾配による重力加速度を足すことで対応させる。自車の勾配を取得する方法としては、加速度センサを用いる方法や、ＧＰＳ(Global Positioning System) で知り得た自分の位置により地図を参照し、地図に記録されている位置ごとの勾配情報を取得しても良い。

次に、移動物体を運転する者の減速傾向，反応時間，疲労度計測結果により、運転者の減速が強い傾向にある場合、反応時間が遅い傾向にある場合、または運転者が疲労している場合の少なくともいずれか一方が該当する場合では、安全確保領域を通常、すなわちこれらが該当しない場合よりも大きくさせ、自動で回避する場合にドライバとの感覚ずれを少なくさせる方法について述べる。この場合には、減速傾向が強いドライバ，反応時間が遅いドライバ，疲労の激しいドライバに対して式２で示される安全確保領域の長さにマージンをかける。このマージンとしては、予め設定した減速傾向のパラメータ、反応時間、疲労度に応じたテーブルを参照する。減速傾向の取得としては、「谷越ほか：車両情報を活用したテレマティクス安全運転支援への取り組み，日立評論，Ｖol.８８，Ｎo.０８，
pp．２２−２５，２００５年８月」の加速度の標準偏差と歪度使用し、これらの加速度標準偏差と歪度を車両情報から計算する方法がある。反応時間に関しては、アクセルを離してからブレーキを踏むまでの時間を車両情報から取得し、この傾向を予め統計的に保持しておけば良い。疲労度の計測としては、ステアリングのぶれを計測する方法，唾液を用いた生体情報を用いる方法がある。

次に、他の対象物が自車にどれだけ接近するかの緊急度に応じて減速度を設定する方法について述べる。この方法として、複数の相似の安全確保領域を持ち、どの安全確保領域に入ったかで減速度を決め、その安全確保領域に設定しておいた緊急度合いに対応した減速度係数を式８にかけることで対応できる。この緊急度合いに応じた減速度係数は予め設定しておく。

また、インフラ通信、または移動体同士の通信により、自移動体から検出できない移動物体を知る、または自移動体からはブラインドになっている領域に安全確保領域を設定することも可能である。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、従来の技術、例えば自移動体に安全確保領域を一つ設定する方式では、例えば自移動体から横方向に遠ざかる他移動体が安全確保領域内に存在すれば、当該他移動体が自移動体に接近していなくても、自移動体を減速させる制御を行っていた。

また、他移動体それぞれに安全確保領域を設定する方法によれば、自移動体の進路方向に対して遠ざかる他移動体に対しては無駄な減速が行われないが、他移動体の今後の進路予定を自移動体が知り得ることが困難なため、他移動体の進路予定方向に沿って安全確保領域を変形させることが困難であった。

また、自移動体の進路変更予定を他移動体が持つ安全確保領域に反映させることが困難であったため、安全確保領域を設定した後に、別途自車の進行予定方向を反映させるロジック判定が必要となり、計算量の観点から好ましくなかった。

また、安全確保領域を自移動体の進路の道路形状に変形する方法は、衝突回避の際に自移動体の進路変更意図を考慮していないため、進路変更の際の回避行動が困難であった。

上記実施形態は、これらの課題のいずれかを克服するものであり、カメラやレーダにより他の移動物体を検出する手段と、検出された他の移動物体それぞれに対して安全確保領域を自移動体に複数（検出された移動物体の数）設定し、それぞれの安全確保領域を自移動体の進行方向に相対速度の大きさに応じて延伸するのみならず、検出した移動物体の方向に対しても伸ばす手段と、自移動体が進路変更を行う予定の意図を取得する手段、自移動体が今後進む方向へ安全確保領域を伸ばす手段、それぞれの安全確保領域に他の移動物体が進入するかを判定する手段と、前記判定手段により他の移動物体が安全確保領域に進入すると判定した場合、回避する操作量を決定する手段と、前述した操作量に基づき自移動体の制御または警報を行う手段を有する。

本構成により、他の移動物体それぞれに対して自移動体に安全確保領域を設定することにより、自移動体から遠ざかる移動物体に対して回避を行わないようにした。また、自移動体の進路変更の意図を直接安全確保領域に反映させることとした。

この実施形態によれば、自移動体が進路変更を行う予定の意図を取得し、自移動体が意図する進路変更方向へ安全確保領域を伸ばすことにより、例えば車の場合には、隣のレーンの車を回避対象とするため、レーンチェンジに対応可能となる。また、自移動体の進行方向の意図を直接安全確保領域に反映させることが可能となり、別判定のドライバ意図ロジックが不必要となり、計算量を抑えることが可能となる。

更には、検出した移動物体の方向へも安全確保領域を伸ばすため、隣を並走する移動体間のすり抜けに対しても回避が行えるなどの効果も得られる。

本発明の一実施形態をなす衝突回避装置のブロック構成図を示す。 図１の実施形態における、対象物マップと相対速度ベクトルの例を示す。 図２における対象物マップと相対速度ベクトルのテーブル例を示す。 図１の実施形態における、安全確保領域の設定例１を示す。 図１の実施形態における、安全確保領域の設定例２を示す。 図１の実施形態における、複数の安全確保領域の設定例を示す。 図１の実施形態における、レーン変更意図がある場合の安全確保領域の設定例を示す。 図１の実施形態における、右折時の安全確保領域の設定例を示す。 図１の実施形態における、ハンドルを切った直後の安全確保領域設定方法１を示す。 図１の実施形態における、ハンドル角に応じた安全確保領域設定方法２を示す。 図１の実施形態における、回避判定例１を示す。 図１の実施形態における、自車と他車に重なり合った場合の減速度の設定を示す。 図１の実施形態における、ハンドルによる回避方法を示す。 図１の実施形態における、すり抜けの減速例を示す。 図１の実施形態における、衝突回避装置の処理フローチャートを示す。 図１の実施形態における、安全確保領域の高さ方向の設定例１を示す。 図１の実施形態における、安全確保領域の高さ方向の設定例２を示す。

符号の説明

１ 自車
１０１ レーダ
１０２ カメラ
１０３ 物体認識部
１０４ 自車の位置，速度，進行方向取得部
１０５ 自車前方道路形状取得部
１０６ 安全確保領域延伸計算部
１０７ 他車安全確保領域進入判定部
１０８ 自車の減速度・速度・ハンドル設定部
１０９ 速度・ハンドル制御部
１１０ 出力部

Claims (36)

1. 自移動体周囲に存在する他移動体，地物，地点，地形，地域情報の少なくともいずれか一つの対象物と前記自移動体との間の相対物理量を入力する入力部と、
   前記入力部で入力した前記対象物の前記相対物理量に応じて前記自移動体の周囲の仮想的な安全確保領域を決定する安全確保領域決定部と、
   安全確保領域決定部で決定した前記安全確保領域への前記他移動体の進入の有無を判定する他移動体進入判定部と、
   前記他移動体進入判定部で前記安全確保領域に前記他移動体が進入すると判定した場合に、回避制御または警報を行うための信号を出力する出力部と、
   を有する衝突回避装置。
2. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
   自移動体周囲に存在する他移動体，地物，地点，地形の少なくともいずれか一つの対象物と前記自移動体との間の前記相対物理量を求める相対物理量演算部を有し、
   前記入力部は、前記相対物理量演算部で求めた前記相対物理量を入力する衝突回避装置。
3. 請求項２記載の衝突回避装置であって、
   前記相対物理量演算部は、レーダまたはカメラによる物体認識部からの信号に基づいて前記対象物の前記相対物理量を求める衝突回避装置。
4. 請求項２記載の衝突回避装置であって、
   前記相対物理量演算部は、ナビゲーション装置からの信号に基づいて地図上の前記自移動体の位置，速度，進行方向を求める衝突回避装置。
5. 請求項２記載の衝突回避装置であって、
   前記相対物理量演算部は、方向指示器からの信号，操舵角センサからの信号，設定経路に基づくナビゲーション装置からの信号の少なくともいずれか一つに基づいて自移動体の進行方向を求める衝突回避装置。
6. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
   安全確保領域決定部は、前記入力部で入力した前記対象物の前記相対物理量に応じて前記自移動体の周囲の仮想的な安全確保領域の大きさを変化させる衝突回避装置。
7. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
   前記安全確保領域決定部は、前記入力部で前記相対物理量を入力した前記各対象物に対してそれぞれ前記自移動体の周囲の仮想的な安全確保領域を決定する衝突回避装置。
8. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
   前記安全確保領域決定部は、前記自移動体から離れるにつれて前記安全確保領域の幅を広く設定する衝突回避装置。
9. 請求項８記載の衝突回避装置であって、
   前記自移動体は側方にドアを有し、前記安全確保領域決定部は、前記安全確保領域の最短幅を前記自移動体が当該ドアを開いたときの横方向幅に設定する衝突回避装置。
10. 請求項８記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、運転者の操舵傾向に応じて前記安全確保領域の幅を設定する衝突回避装置。
11. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、所定の条件で前記安全確保領域の幅を広げる場合に、前記自移動体の絶対速度が小さい場合にはより広く、前記自移動体の絶対速度が大きい場合にはより狭く広げる衝突回避装置。
12. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記自移動体の絶対速度または前記対象物との相対速度の少なくともいずれか一方によって前記安全確保領域の進行方向長さを設定する衝突回避装置。
13. 請求項１２記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、さらに前記自移動体の空走時間及び最大減速度に基づいて前記安全確保領域の進行方向長さを設定する衝突回避装置。
14. 請求項１３記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記最大減速度を０.２Ｇ として前記安全確保領域の進行方向長さを設定する衝突回避装置。
15. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記自移動体から離れる前記対象物に対しては前記安全確保領域を設定しない衝突回避装置。
16. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記自移動体から離れる前記対象物に対しては前記安全確保領域を最小単位に設定する衝突回避装置。
17. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記出力部は、前記自移動体から離れる前記対象物に対しては回避制御または警報を行うための信号を出力しない衝突回避装置。
18. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記対象物との横方向相対速度に基づいて、前記自移動体に対して前記対象物が存在する側の前記安全確保領域の幅を設定する衝突回避装置。
19. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記自移動体が所定の走行レーンに移る場合、当該走行レーンが存在する側の前記安全確保領域の幅を増加させる衝突回避装置。
20. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、方向指示器からの信号，操舵角センサからの信号，設定経路に基づくナビゲーション装置からの信号の少なくともいずれか一つに基づいて前記自移動体の進行方向を判定し、当該進行方向側の前記安全確保領域の幅を増加させる衝突回避装置。
21. 請求項２０記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記自移動体が交差点を曲がり、進行方向に存在する横断歩道を横切る場合には、当該横断歩道を含むように前記安全確保領域を拡大する衝突回避装置。
22. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、自移動体がカーブ路を進行中の場合には、当該カーブ路の形状に合わせて前記安全確保領域を変形する衝突回避装置。
23. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、操舵角に応じて前記安全確保領域を操舵側に回転させる衝突回避装置。
24. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、操舵角に応じて前記安全確保領域を操舵側に拡大する衝突回避装置。
25. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記他移動体進入判定部は、前記他移動体の将来の軌跡を予測し、当該軌跡が前記安全確保領域と交わる場合に前記安全確保領域へ前記他移動体が進入すると判定する衝突回避装置。
26. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記出力部は、前記他移動体進入判定部で前記安全確保領域に前記他移動体が進入すると判定した場合に、前記他移動体が進入する時点における前記他移動体との相対速度，相対距離、およびオフセット率に基づいて求められる前記自移動体の減速度を出力する衝突回避装置。
27. 請求項２６記載の衝突回避装置であって、
    前記出力部は、前記他移動体毎に求めた前記減速度のうち一番大きな減速度を選択して出力する衝突回避装置。
28. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記出力部は、前記他移動体進入判定部で前記安全確保領域に前記他移動体が進入すると判定した場合に、前記安全確保領域を操舵によって回転させることによって、前記他移動体が進入する時点の前記他移動体が前記安全確保領域から外れるように求めた前記操舵の角度指令信号を出力する衝突回避装置。
29. 請求項２８記載の衝突回避装置であって、
    前記出力部は、前記他移動体毎に求めた前記角度指令信号のうち一番小さな角度指令信号を選択して出力する衝突回避装置。
30. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記出力部は、前記安全確保領域，前記安全確保領域に進入している他移動体、または前記安全確保領域に進入が予測される他移動体の少なくともいずれか一方を画面に表示するための信号を出力する衝突回避装置。
31. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記入力部で入力した前記対象物の前記相対物理量に応じて前記自移動体の高さ方向の仮想的な安全確保領域を決定する衝突回避装置。
32. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、自移動体の後方に存在する他移動体の相対速度が正の場合に、前記安全確保領域を自移動体の後方に伸ばし、
    前記出力部は、前記他移動体進入判定部で前記安全確保領域に前記他移動体が進入すると判定した場合に、前記自移動体を加速する加速信号を出力する衝突回避装置。
33. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記自移動体が下り勾配を走行中の場合は前記安全確保領域を進行方向に伸ばし、上り勾配を走行中の場合は前記安全確保領域を進行方向に縮める衝突回避装置。
34. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、前記自移動体の運転者の減速が強い傾向にある場合、前記運転者の反応時間が遅い傾向にある場合、または前記運転者が疲労している場合の少なくともいずれか一方の場合は、前記安全確保領域を通常よりも大きくする衝突回避装置。
35. 請求項１記載の衝突回避装置であって、
    前記安全確保領域決定部は、インフラ通信または移動体同士の通信により、前記自移動体から検出できない移動物体の情報を得て、当該情報から前記安全確保領域を決定する衝突回避装置。
36. 自移動体周囲に存在する他移動体，地物，地点，地形の少なくともいずれか一つの対象物と前記自移動体との間の相対物理量を入力し、
    前記相対物理量に応じて前記自移動体の周囲の仮想的な安全確保領域を決定し、
    前記安全確保領域に前記他移動体が進入すると判定した場合に、回避制御を行うまたは警報を出力する衝突回避方法。

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