JP2012150556A - 運転支援装置 - Google Patents

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Hirotaka Kaji
洋隆 梶
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【課題】危険度に合わせた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】認知、判断、操作に関する運転支援を行う運転支援装置1であって、車両周囲環境に基づいて決定される危険度が所定値以下と判断された場合には、認知、判断、操作の順に支援優先度を定め、危険度が所定値よりも大きいと判断された場合には、操作、判断、認知の順に支援優先度を定める。
【選択図】図10

Description

本発明は、自車両の運転を支援する運転支援装置に関する。
運転者は、運転操作において、危険の認知、危険を回避するために必要な措置の判断、衝突を回避するための操作、という一連の動作を行っている。従来、このような認知、判断、操作に関する運転要素のそれぞれに対応する運転支援技術が提案されている。例えば、特許文献1には、道路情報に基づいて運転者の認知、判断、操作の中から事故要因となる可能性を重み付けするとともに、重みが大きく設定された運転要素に関する運転支援を行う運転支援装置が開示されている。ここで、運転要素の重みは、様々なシーン毎に各運転要素の重要度を格納したデータに基づいて設定される。
特開2008−140332号公報
しかし、特許文献1に記載の装置は、予め様々なシーン毎に各運転要素の重要度を格納されたデータに基づいて認知、判断、操作のいずれの運転要素に関する運転支援を実施するかを決定する。そのため、支援される運転要素は、運転者の状態や周囲の状況の変化に依存せず画一的に決定されるものであり、自車両の危険度の変化に合わせた適切な支援を行うことができない。
そこで、本発明は、危険度に合わせた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。
上記課題を解決するため、本発明に係る運転支援装置は、認知、判断、操作に関する運転支援を行う運転支援装置であって、車両周囲環境に基づいて決定される危険度が所定値以下と判断された場合には、認知、判断、操作の順に支援優先度を定め、危険度が所定値よりも大きいと判断された場合には、操作、判断、認知の順に支援優先度を定める。
本発明に係る運転支援装置では、危険度が所定値以下と判断された場合には、認知、判断、操作の順で支援優先度が定められる。危険度が低い場合には、運転者は認知又は判断する余裕があることが考えられるため、操作に関する運転支援と比較して認知又は判断に関する運転支援が選択されやすくすることにより、運転者に与える違和感を低減することができる。一方、危険度が所定値以上と判断された場合には、操作、判断、認知の順で支援優先度が定められる。危険度が高い場合には、運転者が認知又は判断する余裕が少ないことが考えられるため、操作に関する運転支援が選択されやすくすることで、即座の対応を促すことができる。よって、本発明に係る運転支援装置によれば、危険度に合わせた適切な運転支援が行える。
また、本発明に係る運転支援装置は、認知と判断との間の相関関係、及び操作と操作との間の相関関係に基づいて支援優先度を補正してもよい。
このように構成することで、例えば、認知と判断との間に相関関係がある場合には、認知に関する運転支援が優先的に行われ、その結果として判断を適切なものにすることができる。このように、運転者の状態に応じて支援優先度が補正されるため、運転者に与える違和感を低減することができる。
本発明によれば、危険度に合わせた適切な運転支援を行うことができる。
本発明の運転支援装置のブロック構成図である。 常時支援及び一時支援の例を示す図である。 本発明の第1実施形態に係る運転支援切替部のブロック構成図である。 支援優先度A算出マップの一例を示す図である。 本発明の第1実施形態に係る運転支援装置の運転支援の例を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る運転支援切替部のブロック構成図である。 各運転要素間の相関関係を示す図である。 相関関係の判定方法を説明するため認知阻害度とリスク選好度の関係を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る運転支援装置の運転支援の例を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る運転支援装置の動作を示すフローチャートである。
(第1実施形態)
以下、添付図面を参照して、本発明の第1実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る運転支援装置を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態の運転支援装置1は、運転支援ECU3、障害物検出部11、自車両情報検出部12、運転者情報検出部13、危険度算出部21、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24、表示部41、警報部42、ブレーキ制御部43を備えている。この危険度算出装置1は、自動車等に搭載される。
ここで、障害物検出部11は、車両に取り付けられる外部環境を認識するための装置であり、例えばカメラやレーザレンジファインダを備える。障害物検出部11は、障害物等の危険要因(以下、本明細書においてハザードともいう)の位置と速度を取得する。また、ハザードの属性情報(例えば、自転車、二輪車、自転車、歩行者等)を取得してもよい。障害物検出部11は、検出した障害物情報を危険度算出部21に出力する。
自車両情報検出部12は、自車両の状態を検出する。自車両情報検出部12は、各種センサにより自車両の位置、速度、アクセル又はブレーキ操作情報を検出する。自車両情報検出部12は、検出した自車両の状態に関する情報を危険度算出部21、リスク選好度算出部23及び操作負担度算出部24に出力する。
運転者情報検出部13は、運転者の視線、顔向き、表情、運転者の心拍及び呼吸等の運転者情報を検出する。運転者情報検出部13は、運転者情報を取得するために、目の3次元空間上の位置と、視線方向を検出するための車内用カメラと、シートに組み込まれた非接触式センサとを備えている。運転者情報検出部13は、検出した運転者情報を認知阻害度算出部22及び操作負担度算出部24に出力する。
危険度算出部21は、障害物検出部11により検出された障害物情報と自車両情報検出部12により検出された自車両情報に基づいて、自車両と障害物と位置関係を検出し、衝突の危険度を算出する。例えば、危険度としては衝突予測時間(TTC:Time To Collision)が用いられる。また、危険度としてはTTCに限られるものではなく、リスクポテンシャルやモンテカルロ法等を用いて算出される衝突確率を用いてもよい。危険度算出部21は、算出した危険度を運転支援ECU3に出力する。
認知阻害度算出部22は、運転者情報、天候、時刻、又は運転者の装着物等に基づいて運転者の認知がどの程度阻害されているかを示す認知阻害度を算出する。すなわち、認知阻害度は、天候、時間帯、運転者の生理状態、装着物、AV機器の使用等の認知阻害要因により運転者がどの程度危険要因に気が付きにくい状況にいるかを示す値であり、0から1までの値として算出される。ここで、認知阻害度は0を基準とし、1に近づくほど阻害要因が大きい状態を示す。例えば、雨が降っている場合には認知阻害度を0.4増加させ、夕方から夜間の時間帯には認知阻害度を0.4増加させ、運転者の眠気を検知した場合には認知阻害度を0.3増加させ、運転者がサングラスを着用している場合には認知阻害度を0.2増加させ、ラジオやCDを使用している場合には認知阻害度を0.2増加させ、DVDやテレビを使用している場合には認知阻害度を0.4増加させる。また、各阻害要因により認知阻害度が1を超えた場合には、認知阻害度を1に設定する。認知阻害度算出部22は、算出した認知阻害度を運転支援ECU3に出力する。
リスク選好度算出部23は、車両速度、運転者の運転傾向及び確認行動等に基づいて運転者のリスクテイキングの傾向を示すリスク選好度を算出する。すなわち、リスク選好度は、運転者がどの程度リスクを好んだ運転をしているかを示す値であり、0から1までの値として算出される。ここで、0がリスク選好傾向の最小の状態であり、1に近づくほどリスク選好傾向が大きい状態を示す。例えば、交差点や単路における推奨車速と自車両の車速との差が0km/h以下の場合にリスク選好度を0とし、差が20km/h以上の場合を1とする。また、0〜20km/hの間では、線形補間することで、リスク選好度を算出する。リスク選好度算出部23は、算出したリスク選好度を運転支援ECU3に出力する。
操作負担度算出部24は、運転者の生理状態等に基づいて運転者が余裕を持って運転できているか否かを示す操作負担度を算出する。すなわち、操作負担度は、運転者にどの程度運転操作の負担があるかを示す値であり、0から1までの値として算出される。ここで、0が運転者にかかる負担が最も小さい状態であり、1に近づくほど運転者にかかる負担が大きい状態を示す。例えば、運転者の年齢、連続走行時間、心拍数から運転者の疲労度を求め、疲労度が大きいほど操作負担度を高く設定する。ここで、運転者の年齢は、運転者自身による入力、顔画像による年代識別等により取得される。操作負担度算出部24は、算出した操作負担度を運転支援ECU3に出力する。
運転支援ECU3は、運転支援切替部31、認知支援部32、判断支援部33及び操作支援部34を備えている。運転支援切替部31は、危険度算出部21により算出される危険度、認知阻害度算出部22により算出される認知阻害度、リスク選好度算出部23により算出されるリスク選好度、及び操作負担度算出部24により算出される操作負担度に基づいて最も支援の必要と予測される運転要素を選択し、複数の運転支援を切り替えるための支援部選択信号を出力する。
認知支援部32は、認知に関する運転支援を行う手段である。判断支援部33は、判断に関する運転支援を行う手段である。操作支援部34は、操作に関する運転支援を行う手段である。認知支援部32、判断支援部33及び操作支援部34は、危険度の大きさに応じて少なくとも常時支援及び一時支援の2種類の支援状態を有する。常時支援は、危険度が低い場合に実施される運転支援であり、周囲の状況や運転者に関する情報等の間接的な情報を提供して運転を支援する。一方、一時支援は、危険度が高いときに実施される運転支援であり、危険要因又は操作方法に関する直接的な情報を提供して運転を支援する。常時支援及び一時支援は、危険度として、例えばTTCに基づいて決定される。例えば、TTCが6秒異常である場合には、常時支援が行われ、TTCが6秒未満である場合に、一時支援が行われる。図2に認知、判断、操作に関する常時支援と一時支援の例を示す。
表示部41は、ナビゲーション画面又やヘッドアップディスプレイ等を備えており、運転支援ECU3が出力した信号に基づいて警報表示を出力して運転者に報知する機能を有している。警報部42は、運転支援ECU3が出力した信号に基づいて警報音を出力して運転者に報知する機能を有している。ブレーキ制御部43は、運転支援ECU3が出力した信号に基づいてドライバーの運転操作に介入して、自車両のブレーキを駆動させる機能を有している。
図3は、運転支援切替部31を示すブロック図である。図3に示すように、運転支援切替部31は、支援優先度算出部51と、支援選択部53とを備えている。支援優先度算出部51は、危険度として例えばTTCを入力とし、認知、判断、操作の各運転要素に関する支援優先度Aを支援選択部53に出力する。
支援優先度算出部51には、危険度としてTTCが入力される。支援優先度算出部51は、支援優先度A算出マップを参照し、TTCに基づいて支援優先度Aを求める。図4に支援優先度A算出マップの例を示す。図4に示す支援優先度A算出マップでは、例えば、TTCが2秒である場合には、認知阻害度を0.4、リスク選好度を0.2、操作負担度を0.0とする。支援優先度算出部51は、支援優先度A算出マップにより求めた認知阻害度、リスク選好度、操作負担度の情報を含む支援優先度Aの信号を生成し、支援選択部53に送信する。
支援選択部53には、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24によりそれぞれ算出された認知阻害度、リスク選好度、操作負担度が入力される。支援選択部53は、支援優先度Aに基づいて、認知阻害度、リスク選好度、操作負担度の各指標を正規化し、最も支援が必要とされる運転要素を選択する。本実施形態では、各指標が大きいほど支援が必要とされることを示すように設定しているため、支援選択部は、正規化された各指標の中から最大の指標に対応する運転要素を選択する。支援選択部53は、選択した運転要素に関する支援部選択情報を認知支援部32、判断支援部33及び操作支援部34に出力する。
図5を用いて、運転支援切替部31による運転支援の切り替えの具体例を示す。図5の下部は認知阻害度、リスク選好度、操作負担度の指標を示しており、上部は、支援部選択信号の出力に基づき、実際に実施される運転支援の例を示している。ここで、図5の下部に示されるグラフにおいて、斜線部分は、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出される認知阻害度、リスク選好度、操作負担度であり、点のハッチングの部分は、支援優先度算出部51で求められた支援優先度Aにより加算される指標値である。図5の例では、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出された各指標は、操作負担度、認知阻害度、リスク選好度の順で大きいものとしている。
また、図5(a)はTTCが8秒、図5(b)はTTCが5秒、図5(c)はTTCが2秒の場合の例を示している。TTCが8秒である図5(a)では、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出された認知阻害度、リスク選好度、操作負担度に支援優先度Aを加算した結果、認知阻害度が最大になる。また、TTCが6秒以上であるため、常時支援が行われる。そのため、例えば、図5(a)上部に示すように、認知に関する常時支援として、「暗くなってきたのでサングラスを外しましょう」という、認知阻害要因の情報提示が行われる。
TTCが5秒である図5(b)では、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出された認知阻害度、リスク選好度、操作負担度に支援優先度Aを加算した結果、リスク選好度が最大になる。また、TTCが6秒未満であるため、一時支援が行われる。そのため、例えば、図5(b)上部に示すように、判断に関する一時支援として、交差点進入速度が通常と比較して高いという、リスク選好傾向の情報提示が行われる。
TTCが2秒である図5(c)では、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出された認知阻害度、リスク選好度、操作負担度に支援優先度Aを加算した結果、操作負担度が最大になる。また、TTCが6秒未満であるため、一時支援が行われる。そのため、例えば、図5(c)上部に示すように、操作に関する一時支援としてブレーキによる減速を促す情報提示を行われる。
本実施形態によれば、運転支援装置1は、危険度が所定値以下と判断された場合には、認知、判断、操作の順で支援優先度が定められる。危険度が低い場合には、運転者は認知又は判断する余裕があることが考えられるため、操作に関する運転支援と比較して認知又は判断に関する運転支援が選択されやすくすることにより、運転者に与える違和感を低減することができる。一方、危険度が所定値以上と判断された場合には、操作、判断、認知の順で支援優先度が定められる。危険度が高い場合には、運転者が認知又は判断する余裕が少ないことが考えられるため、操作に関する運転支援が選択されやすくすることで、即座の対応を促すことができる。よって、本発明に係る運転支援装置1によれば、危険度に合わせた適切な運転支援が行える。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態に係る運転支援装置1は、第1実施形態に係る運転支援装置1とほぼ同様に構成され、運転支援切替部31に相関関係判定部52を更に備える点が相違する。以下では、説明理解の容易性を考慮して、第1実施形態との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る運転支援切替部31を示すブロック図である。図6に示すように、運転支援切替部31は、支援優先度算出部51と、相関関係判定部52と、支援選択部53とを備えている。相関関係判定部52には、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24によりそれぞれ算出される認知阻害度、リスク選好度、操作負担度が入力される。相関関係判定部52は、認知阻害度、リスク選好度、操作負担度に基づいて支援優先度Bを支援選択部53に出力する。なお、支援優先度算出部51は、第1実施形態で説明したものと同一である。
ところで、自動車等の運転においては、上述のように認知、判断、操作の順に処理が行われていると考えられる。そのため、認知、判断、操作の各運転要素については、図7に示すように、前段の運転要素に影響を受けると考えられる。例えば、運転者がリスク選好度の高い運転をしている場合には、以下のような原因が考えられる。(1)周囲の状況は認知できているが、急いでいる等の理由であえてリスクの高い運転をしている。(2)周囲の状況が認知できておらず、リスクに気がつかずに結果的にリスクの高い運転をしている。
上記(2)に示すように、認知阻害度が高まるとリスク選好度が高まることがある。このように、認知阻害度とリスク選好度とに相関関係がある場合には、認知に関する運転支援を行うことでリスクの高い運転を回避できる可能性がある。同様に、図7に示すように、リスクの高い運転をしている場合には、操作の負担が高くなる場合がある。
相関関係判定部52は、このような知見に基づいたものであり、認知阻害度とリスク選好度との相関関係、及びリスク選好度と操作負担度との相関関係を判定する。相関関係判定部52は、認知阻害度及びリスク選好度、リスク選好度及び操作負担度に相関関係があると判定した場合には、支援優先度Bを支援選択部53に出力する。例えば、認知阻害度とリスク選好度との間に相関関係があると判定した場合には、認知阻害度を0.2増加させる支援優先度Bを生成し、支援選択部53に出力することにより、運転支援の優先度を補正する。
次に、相関関係判定部52における相関関係の判定方法について説明する。ここでは、認知阻害度とリスク選好度との間の相関関係を例に説明する。相関関係判定部52は、所定時間(例えば10分間)に渡り、認知阻害度とリスク選好度とを所定間隔毎(例えば5秒間隔)に取得し、図8に示すように2次元平面にプロットする。次に、相関関係判定部52は、認知阻害度とリスク選好度とを0.5を中心に4つの区画に分割し、各区画のデータ数をカウントする。そして、右上の区画(認知阻害度:0.5以上、かつリスク選好度:0.5以上)及び左下の区画(認知阻害度:0.5未満、かつリスク選好度:0.5未満)に入るデータ数が一定の割合(例えば70%)以上ならば認知阻害度とリスク選好度との間に相関関係があると判定する。なお、図8(a)は認知阻害度とリスク選好度との間に相関関係があると判定される例であり、図8(b)は認知阻害度とリスク選好度との間に相関関係がないと判定される例である。
図9を用いて、本実施形態に係る運転支援切替部31による運転支援の切り替えの具体例を示す。図9の下部は認知阻害度、リスク選好度、操作負担度の指標を示しており、上部は、支援部選択信号の出力に基づき、実際に実施される運転支援の例を示している。ここで、図9の下部に示されるグラフにおいて、斜線部分は、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出される認知阻害度、リスク選好度、操作負担度であり、点のハッチングの部分は、支援優先度算出部51で求められた支援優先度Aにより加算される指標値である。また、白抜き部分は、相関関係判定部52により出力された支援優先度Bにより加算される指標値である。図9の例では、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出された各指標は、操作負担度、認知阻害度、リスク選好度の順で大きいものとしている。さらに、相関関係判定部52において認知阻害度とリスク選好度との間に相関関係があり、リスク選好度の高さは認知阻害度に起因するものであると判定されたものとする。
また、図9(a)はTTCが8秒、(b)はTTCが5秒、(c)はTTCが2秒の場合の例を示している。TTCが8秒である図9(a)では、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出された認知阻害度、リスク選好度、操作負担度に対して支援優先度A及び支援優先度Bを加算した結果、認知阻害度が最大になる。また、TTCが6秒以上であるため、常時支援が行われる。そのため、例えば、図9(a)上部に示すように、認知に関する常時支援として、「暗くなってきたのでサングラスを外しましょう」という、認知阻害要因の情報提示が行われる。
TTCが5秒である図9(b)では、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出された認知阻害度、リスク選好度、操作負担度に対して支援優先度A及び支援優先度Bを加算した結果、認知阻害度が最大になる。また、TTCが6秒未満であるため、一時支援が行われる。そのため、例えば、図9(b)上部に示すように、判断に関する一時支援として、交差点進入速度が通常と比較して高いという、リスク選好傾向の情報提示が行われる。
TTCが2秒である図9(c)では、認知阻害度算出部22、リスク選好度算出部23、操作負担度算出部24により算出された認知阻害度、リスク選好度、操作負担度に対して支援優先度A及び支援優先度Bを加算した結果、操作負担度が最大になる。また、TTCが6秒未満であるため、一時支援が行われる。そのため、例えば、図9(c)上部に示すように、操作に関する一時支援としてブレーキによる減速を促す情報提示を行う。
次に、本実施形態に係る運転支援装置1の動作について説明する。図10は、本実施形態に係る運転支援装置1の動作を示すフローチャートである。図10に示す一連の運転支援処理は、例えば予め設定された所定周期で繰り返し実行される。
まず、運転支援が開始されると、認知阻害度算出部22は、各種センサの情報を取得し、認知阻害度を算出する(S101)。次に、リスク選好度算出部23は、各種センサの情報を取得し、リスク選好度を算出する(S102)。次に、操作負担度算出部24は、各種センサの情報を取得し、操作負担度を算出する(S103)。また、危険度算出部21は、障害物検出部11により検出された危険要因及び自車両情報検出部12により位置、速度情報に基づいて、TTC等の危険度を算出する(S104)。
支援優先度算出部51は、危険度に基づいて支援優先度Aを算出する(S105)。次に相関関係判定部52は、一定期間の過去のデータから、認知阻害度、リスク選好度、操作負担度の各指標間で相関関係があるか否かを判定する(S106)。相関関係判定部52は、相関関係があると判定された場合には、相関関係があると判定された指標について支援優先度Bを算出する(S107)。
各指標に支援優先度A及び支援優先度Bを加え、最大となる指標に対応する運転要素を支援すべき運転要素として選択する(S108)。ただし、最大値が所定の値を下回った場合には、支援を行わない。そして、S108において選択された運転要素及びTTCに応じて運転支援情報の表示又は警報を行う(S109)。その後、終了条件を満たしているか否かを判定する(S110)。判定条件を満たしたと判定された場合には、一連の処理を終了し、満たしていないと判定された場合にはS101の処理に戻り、終了条件を満たすまで一連の処理を繰り返し実行する。
本実施形態によれば、運転支援装置1は、危険度が所定値以下と判断された場合には、認知、判断、操作の順で支援優先度が定められる。危険度が低い場合には、運転者は認知又は判断する余裕があることが考えられるため、操作に関する運転支援と比較して認知又は判断に関する運転支援が選択されやすくすることにより、運転者に与える違和感を低減することができる。一方、危険度が所定値以上と判断された場合には、操作、判断、認知の順で支援優先度が定められる。危険度が高い場合には、運転者が認知又は判断する余裕が少ないことが考えられるため、操作に関する運転支援が選択されやすくすることで、即座の対応を促すことができる。よって、本発明に係る運転支援装置1によれば、危険度に合わせた適切な運転支援が行える。
また、本実施形態によれば、例えば、認知と判断との間に相関関係がある場合には、認知に関する運転支援が優先的に行われ、その結果として判断を適切なものにすることができる。このように、運転者の状態に応じて支援優先度が補正されるため、運転者に与える違和感を低減することができる。
なお、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。例えば、第2実施形態において運転支援切替部31は、支援優先度算出部51及び相関関係判定部52の双方を備えているが、支援優先度算出部51又は相関関係判定部52の一方を用いて運転支援の切り替えを行ってもよい。
1…運転支援装置、3…運転支援ECU、11…障害物検出部、12…自車両情報検出部、13…運転者情報検出部、21…危険度算出部、22…認知阻害度算出部、23…リスク選好度算出部、24…操作負担度算出部、31…運転支援切替部、32…認知支援部、33…判断支援部、34…操作支援部、41…表示部、42…警報部、43、ブレーキ制御部、51…支援優先度算出部、52…相関関係判定部、53…支援選択部。

Claims (2)

  1. 認知、判断、操作に関する運転支援を行う運転支援装置であって、
    車両周囲環境に基づいて決定される危険度が所定値以下と判断された場合には、認知、判断、操作の順に支援優先度を定め、危険度が所定値よりも大きいと判断された場合には、操作、判断、認知の順に支援優先度を定める運転支援装置。
  2. 認知と判断との間の相関関係、及び操作と操作との間の相関関係に基づいて支援優先度を補正する、請求項1に記載の運転支援装置。

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