JP2010020721A

JP2010020721A - 路面描写装置

Info

Publication number: JP2010020721A
Application number: JP2008183119A
Authority: JP
Inventors: Makoto Aso; 誠麻生
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2028-07-14
Also published as: JP4992841B2

Abstract

【課題】他車両などの他の移動体との間における衝突可能性の大きさを精度よく予測することができる路面描写装置を提供する。
【解決手段】車両運転支援装置１におけるＥＣＵ５は、走行計画生成手段２によって生成した走行計画に基づいて、光ビーム照射手段７から光ビームを照射して道路にレーザ線分を描写する。ここで、自車両が将来位置に到達する目標到達時刻が遅いほど、レーザ線分を長くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、路面描写装置に係り、特に、車両などの移動体から照射する光ビームによって路面に対して描写を行う路面描写装置に関する。

自車両の進路を自車両の運転者あるいは他車両や歩行者などの他者に認識させるために、路面上に光ビームを照射する路面描写装置が知られている。また、このような路面描写装置を用いた車両用運転支援装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。この車両用運転支援装置では、自車両の前方にパルスレーザ光を照射し、自車両が照射したパルスレーザ光と、他車両が照射するパルスレーザ光との照射タイミングの関係に基づいて、自車両と交錯する交錯車両を検出している。
特開２００７−８２８０号公報

上記特許文献１に開示された車両用運転支援装置では、自車両などの移動体と交錯する交錯車両を検出することができるが、交錯車両などの他の移動体との交錯タイミングについては検出することができない。このため、たとえば、移動体と他の移動体とが交錯するという意味で衝突する可能性があるということまでは検出できるが、その衝突可能性の大きさなどを判定することができないという問題があった。

そこで、本発明の課題は、他車両などの他の移動体との間における衝突可能性の大きさを精度よく予測することができる路面描写装置を提供することにある。

本発明に係る路面描写装置は、移動体の状態を光ビームで路面上に照射する路面描写装置であって、将来の各時間における移動体の位置である将来位置を取得する将来位置取得手段と、将来位置取得手段で取得した将来位置に応じて、光ビームの表示状態を設定する表示状態設定手段と、表示状態設定手段で設定した表示状態に基づいて光ビームを路面上に照射する光ビーム照射手段と、を備え、表示状態設定手段は、光ビームの表示状態を線分状とし、移動体が将来位置に到達する目標到達時刻に基づいて、光ビームの線分の長さを調整するものである。

本発明に係る路面描写装置は、他の移動体においても同様の路面描写装置を備えることを前提として用いられている。ここで、本発明に係る路面描写装置においては、光ビームの表示状態を線分状とし、移動体が将来位置に到達する目標到達時刻に基づいて、光ビームの線分の長さを調整している。このため、移動体が描写する光ビームの線分と他の移動体が描写する光ビームの線分の長さをと比較すると、光ビームの線分の長さの違いが、将来位置への目標到達時刻の違いに近似することとなる。よって、移動体と他の移動体とが近似する将来位置に到達する場合でも、光ビームの線分の長さを比較することにより、その目標到達時刻の相違を把握することができる。この結果、移動体と他の移動体との交錯を判定するとともに、他の移動体との間における衝突可能性の大きさを精度よく予測することができる。

なお、本発明における「線分」とは、移動体の走行経路を細分化して得られる線を意味し、幾何学的な直線状の線分のほか、２点間を曲線または直線と曲線とで繋いだ線を含むものである。また、「線分」は、自車両の進行方向に沿った長さを有すればよく、その幅は限定されず、たとえば幅広で矩形状となっていたとしてもよく、自車両の進行方向に沿った長さを有していればよい。

ここで、目標到達時刻が遅いほど、光ビームの線分の長さを長くする態様とすることができる。

このように、到達予想時間が遅いほど、光ビーム線分の長さを長くすることにより、現在位置から遠い位置における衝突可能性を精度よく算出することができる。

本発明に係る路面描写装置によれば、他車両などの他の移動体との間における衝突可能性の大きさを精度よく予測することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、本発明に係る路面描写装置を含む車両運転支援装置のブロック構成図である。図１に示すように、車両運転支援装置１は、走行計画生成手段２、撮像手段３、画像処理手段４、ＥＣＵ（Electronic ControlUnit）５、光ビーム照射手段６、警報手段７、および車両制御手段８を備えている。路面描写装置は、このうちの走行計画生成手段２、ＥＣＵ５、および光ビーム照射手段６によって構成される。

本実施の形態では、本発明に係る路面描写装置を、車両に搭載される車両運転支援装置に適用する。本実施の形態に係る路面描写装置は、走行計画として自車両が意図する将来の位置（以下「将来位置」という）を生成する。これらの各将来位置に対して光ビーム照射手段６からレーザ光を照射し、レーザ線分を描写する。

また、運転支援装置では、自車両以外の他車両についても、自車両に搭載された路面描写装置を搭載することを前提とし、自車両および他車両が照射する光ビームを撮像手段３によって撮像して得られる画像データに基づいて、自車両と他車両との衝突可能性を予測する。そして、その衝突可能性に基づいて、自車両の制御を行ったり、所定の警報を行ったりする。

走行計画生成手段２は、運転者が入力する目的地までのルートや目的地への目標到達時刻、さらには自車両の周囲の他車両、建物、路面状態等の交通環境に基づいて、走行計画を生成する。走行計画としては、現在時刻を基準として数秒〜十数秒後の車両の将来位置を０．５秒後、１秒後、その後は１秒単位で算出する。走行計画生成手段２は、算出した各将来位置をＥＣＵ５に送信する。

撮像手段３は、自車両の前方における路面を撮像して画像データを取得する。ここで取得した画像データを画像処理手段４に送信する。画像処理手段４では、撮像手段３から送信された画像データに画像処理を施し、路面に照射された光ビームの線分長さを検出する。画像処理手段４は、レーザ線分の線分長さ（以下「レーザ線分長さ」という）をＥＣＵ５に送信する。

ＥＣＵ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random AccessMemory）などからなり、車両運転支援装置１を統括制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ５では、一定時間毎に、走行計画生成手段２から自車両の走行計画を受信し、この走行計画に基づいて各処理を行い、この処理結果に基づいて光ビーム照射手段６を照射制御する。照射制御を行うにあたり、走行計画生成手段２から送信される走行計画に基づく将来位置を参照して、レーザ線分長さを調整する。レーザ線分長さを調整する態様としては、将来位置への目標到達時刻が遅いほど、レーザ線分長さを長くする。

光ビーム照射手段６は、路面上に所定の長さの線分を描くレーザ光を照射する手段である。光ビーム照射手段６は、自車両の前方にレーザ光を照射するために、自車両のフロントグリル部分に設けられている。光ビーム照射手段６で照射するレーザ光は、可視光であり、太陽光などの光の当たる路面においても他者から認識し易い色（波長）である。

また、ＥＣＵ５は、画像処理手段４から送信されるレーザ線分長さに基づいて、自車両の他車両との衝突可能性を予測する。ここで、衝突可能性が大きい場合に、警報手段７に警報信号を送信する。また、衝突可能性がさらに大きい場合に、車両制御手段８に制御信号を送信する。

警報手段７は、スピーカに警報を発信させる制御手段であり、ＥＣＵ５から警報信号を受信した場合に、スピーカに運転者に対する警報を発信させる。また、車両制御手段８は、ブレーキアクチュエータ等を制御する走行制御手段からなり、ＥＣＵ５から制御信号を受信した場合に、自車両が他車両との衝突を回避するために、ブレーキアクチュエータ等を制御する。

次に、本実施形態に係る車両運転支援装置の処理手順について説明する。図２は、本実施形態に係る車両運転支援装置の処理手順を示すフローチャートである。

図２に示すように、車両運転支援装置１では、ＥＣＵ５において、走行計画生成手段２から送信される走行計画を受信して取得する（Ｓ１）。続いて、走行計画に基づいて、レーザ線分長さを算出する（Ｓ２）。ここで、レーザ線分長さは、走行計画における将来位置への目標到達時刻が遅いほど、長くなるようにする。具体的に、レーザ線分長さＬは、下記（１）式に基づいて求められる。

Ｌ＝Ｋ×Ｔ・・・（１）
ここで、Ｋ：係数（＞１）
Ｔ：将来位置への目標到達時刻

たとえば、図３に示すように、自車両Ｍ１の走行計画に基づいて走行軌跡Ｒが計画された際、時刻Ｔ_０．５、Ｔ_１，Ｔ_２，Ｔ_３，Ｔ_４，Ｔ_５における将来位置Ｐ_０．５、Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５を中心として光ビームを照射してレーザ線分Ｒ_０．５、Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_５を描写する。なお、図３に示す例では、自車両Ｍ１が車線変更を行う場合の走行計画を想定して走行軌跡Ｒが曲線状となっているが、自車両Ｍ１が直線走行する場合の走行計画では、走行軌跡は直線状となる。

こうして、レーザ線分を求めたら、レーザ線分を描写するための光ビームを光ビーム照射手段に照射させる（Ｓ３）。続いて、画像処理手段４において、撮像手段３から送信される画像データにおけるレーザ光の照射範囲を画像処理によって探索するとともに、レーザ光によるレーザ線分を抽出する（Ｓ４）。レーザ線分を抽出したら、抽出したレーザ線分が交錯しているか否かを判断する（Ｓ５）。レーザ線分が交錯するか否かの判断は、レーザ線分を延長して生成される走行軌跡が複数ある場合に複数の走行軌跡が交錯するか否かによって判断される。

画像処理により、自車両が照射するレーザ光によるレーザ線分のみが抽出されていれば、レーザ線分が交錯することはない。その一方で、他車両が照射するレーザ光によるレーザ線分も抽出されると、自車両が照射するレーザ線分と他車両が照射するレーザ線分とが交錯することがある。このことから、レーザ線分の交錯があった場合に、衝突可能性が高くなっている場合があると考えられる。

そこで、ステップＳ５における判断の結果、レーザ線分が交錯していないと判断した場合には、ステップＳ１に戻り、走行計画を取得する。一方、レーザ線分が交錯していると判断した場合には、交錯場所におけるレーザ線分の長さを検出する（Ｓ６）。交錯場所におけるレーザ線分とは、レーザ線分同士が交錯している場合には、そのレーザ線分の長さをいい、レーザ線分は交錯していないが走行軌跡が交錯している場合には、走行軌跡同士におけるもっとも近接するレーザ線分とする。

たとえば、図４に示すように、自車両Ｍ１が自車両レーザ線分Ｒ_０．５、Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４を描写し、第１他車両Ｍ２が第１他車両レーザ線分Ｖ_０．５、Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４を描写し、第２他車両Ｍ３が第２他車両レーザ線分Ｗ_０．５、Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３，Ｗ_４を描写しているとする。ここで、第１他車両Ｍ２との衝突可能性を予測する場合にあたり、自車両の走行軌跡と第１他車両Ｍ２の走行軌跡とを比較すると、自車両第３レーザ線分Ｒ_３と、第１他車両第３レーザ線分Ｖ_３とが交錯している。この場合には、交錯場所におけるレーザ線分の長さとして、自車両第３レーザ線分Ｒ_３のレーザ線分長さおよび第１他車両第３レーザ線分Ｖ_３のレーザ線分長さを検出する。

また、第２他車両Ｍ３との衝突可能性を予測する場合にあたり、自車両Ｍ１が描写するレーザ線分と、第２他車両Ｍ３が描写するレーザ線分とは交錯しないが、自車両Ｍ１が描写する走行軌跡と第２他車両Ｍ３が描写する走行軌跡とは交錯している。この場合に、自車両Ｍ１が描写する走行軌跡と第２他車両Ｍ３が描写する走行軌跡のそれぞれにおいて、もっとも互いに近接するレーザ線分を検出する。

ここでは、自車両第４レーザ線分Ｒ_４と第２他車両第１レーザ線分Ｗ_１とが近接している。このため、交錯場所におけるレーザ線分の長さとして、自車両第４レーザ線分Ｒ_４のレーザ線分長さおよび第２他車両第１レーザ線分Ｗ_１のレーザ線分長さを検出する。

その後、衝突可能性を判断するために、衝突リスクの算出を行う（Ｓ７）。ここでは、衝突リスクはTime ToCollision（衝突余裕時間、以下「ＴＴＣ」という）によって現すことができる。また、ＴＴＣは、下記（２）式によって求めることができる。

ＴＴＣ＝（Ｌ２−Ｌ１）／Ｋ・・・（２）
ここで、Ｌ１：交錯場所における自車両のレーザ線分長さ
Ｌ２：交錯場所における他車両のレーザ線分長さ

図４に示す例では、第１他車両Ｍ２との間のＴＴＣを算出する際には、図５（ａ）に示すように、自車両のレーザ線分長さＬ１は、自車両第３レーザ線分Ｒ_３の線分長さとなり、他車両のレーザ線分長さＬ２は、第１他車両第３レーザ線分Ｖ_３のレーザ線分長さとなる。この場合には、自車両のレーザ線分長さＬ１と他車両のレーザ線分長さＬ２とは近似しているので、ＴＴＣが０に近くなる。

また、第２他車両Ｍ３との間のＴＴＣを算出する際には、図５（ｂ）に示すように、自車両のレーザ線分長さＬ１は、自車両第４レーザ線分Ｒ_４の線分長さとなり、他車両のレーザ線分長さＬ２は、第２他車両第１レーザ線分ｗ_１のレーザ線分長さとなる。この場合には、自車両のレーザ線分長さＬ１と他車両のレーザ線分長さＬ２との相違が大きいことから、ＴＴＣは０から遠くなる。

こうして、衝突リスクを算出したら、算出したＴＴＣに基づいて、衝突回避支援を行う（Ｓ８）。衝突回避支援では、算出したＴＴＣと、時間しきい値とを比較することにより、衝突回避支援の内容を決定する。

本実施形態では、時間しきい値として４つのしきい値Ｔ１〜Ｔ４が下記（３）式の関係をもって設定されている。

Ｔ１＞Ｔ２＞０＞Ｔ３＞Ｔ４・・・（３）

第１しきい値Ｔ１、第２しきい値Ｔ２は０を超えた値とされ、第３しきい値Ｔ３、第４しきい値Ｔ４は０未満の値とされている。また、第１しきい値Ｔ１は、第２しきい値Ｔ２よりも大きく（長く）、第３しきい値Ｔ３は第４しきい値Ｔ４よりも大きい（長い）時間に設定されている。

ここで、ＴＴＣの絶対値が小さい程、衝突可能性は高くなる。ＥＣＵ５は、この観点を踏まえて、ＴＴＣに基づく衝突回避支援の内容を決定する。言い換えると、ＴＴＣが０に近いほど衝突可能性が高くなり、０から遠いほど衝突可能性が低くなる。衝突回避支援の具体的内容を図６に示す。

図６に示すように、ＴＴＣ≧Ｔ１である場合には、衝突可能性は低いことから、衝突回避支援のための警告等は行わない。また、Ｔ１＞ＴＴＣ≧Ｔ２である場合には、衝突可能性がある程度高くなっているので、警報手段７に対して警報信号を送信する。警報手段７は、ＥＣＵ５から送信された警報信号を受けて警報を発生する。

さらに、Ｔ２＞ＴＴＣ＞Ｔ３である場合には、衝突可能性がさらに高くなっている。この場合には、車両制御手段８に車両制御信号を送信する。車両制御手段８では、自車両が他車両との衝突を回避するためのブレーキアクチュエータ等の制御を行う。また、Ｔ３≧ＴＴＣ＞Ｔ４である場合には、衝突可能性はＴ１＞ＴＴＣ≧Ｔ２である場合と同等である。この場合には、警報手段７に対して警報信号を送信し、警報手段７において警報を発生する。そして、Ｔ４≧ＴＴＣである場合には、衝突可能性は低いことから、衝突回避支援のための警告等は行わない。

このように、衝突回避支援を行って、車両運転支援装置における処理を終了する。

以上に説明したように、本実施形態に係る車両運転支援装置においては、自車両が将来位置に到達する目標到達時刻に基づいて、光ビームの線分の長さを調整している。このため、自車両が描写する光ビームの線分と他車両が描写する光ビームの線分の長さをと比較することにより、その目標到達時刻の相違を把握することができる。この結果、他車両との間における衝突可能性の大きさを精度よく予測することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、運転者が入力する目的地までのルートや目的地への目標到達時刻、さらには自車両の周囲の他車両、建物、路面状態等の交通環境に基づいて、走行計画を生成する。これに対して、アクセル操作、ブレーキ操作、ステアリング操作といった運転者の運動操作や自車両の速度、自車両加速度等に基づいて走行計画を生成する態様とすることができる。

また、走行計画として、現在時刻を基準として数秒〜十数秒後の車両の将来位置を０．５秒後、１秒後、その後は１秒単位で算出している。これに対して、走行計画をさらに長時間分生成することもできるし、１秒単位ではなく１秒単位よりも短い単位または長い単位で走行計画を生成することもできる。

さらに、上記実施形態では、衝突回避支援として警報や走行制御といった警告を行うようにしているが、走行計画を生成しなおす態様とすることもできる。たとえば、図７に示すように、自車両Ｍ１と他車両Ｍ２とが、互いの車線に車線変更しようとし、自車両Ｍ１で生成された走行計画によって描かれるレーザ線分Ｒ_１〜Ｒ_６と、他車両Ｍ２で生成された走行計画によって描かれるレーザ線分Ｖ_１〜Ｖ_６とが交差することがある。この走行計画に沿って自車両Ｍ１を走行させる場合には、他車両Ｍ２との衝突可能性が高まることとなる。この場合には、走行計画を生成しなおし、図８に示すように、車線変更を中止し、自車両Ｍ１と他車両Ｍ２とが、現在の車線を維持するような走行計画を生成し、新たなレーザ線分Ｒ_１〜Ｒ_６、Ｖ_１〜Ｖ_６をそれぞれの車両が照射するようにすることもできる。

路面描写装置を含む車両運転支援装置のブロック構成図である。車両運転支援装置の処理手順を示すフローチャートである。自車両からレーザ線分を照射された道路の模式的俯瞰図である。自車両および他車両からレーザ線分を照射された交差点の模式的俯瞰図である。（ａ）は図４における自車両と第１他車両とから照射されたレーザ線分の交錯部分の拡大図、（ｂ）は図４における自車両と第２他車両とから照射されたレーザ線分の交錯部分の拡大図である。ＴＴＣと警告内容との関係を示す表である。互いに車線変更を意図した自車両および他車両からレーザ線分を照射された二車線道路の模式的俯瞰図である。図７の車線変更を中止するように走行計画を変更した自車両および他車両からレーザ線分を照射された二車線道路の模式的俯瞰図である。

符号の説明

１…車両運転支援装置、…走行計画生成手段、３…撮像手段、４…画像処理手段、５…ＥＣＵ、６…光ビーム照射手段、７…警報手段、８…車両制御手段、Ｍ１…自車両、Ｍ２…第１他車両、Ｍ３…第２他車両。

Claims

移動体の状態を光ビームで路面上に照射する路面描写装置であって、
将来の各時間における移動体の位置である将来位置を取得する将来位置取得手段と、
前記将来位置取得手段で取得した将来位置に応じて、光ビームの表示状態を設定する表示状態設定手段と、
前記表示状態設定手段で設定した表示状態に基づいて光ビームを路面上に照射する光ビーム照射手段と、
を備え、
前記表示状態設定手段は、前記光ビームの表示状態を線分状とし、前記移動体が前記将来位置に到達する目標到達時刻に基づいて、前記光ビームの線分の長さを調整することを特徴とする路面描写装置。
前記目標到達時刻が遅いほど、前記光ビームの線分の長さを長くする請求項１に記載の路面描写装置。