JP2014096014A - 車両用運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】次の交差点を信号機に従ってノンストップで通過する際に、ドライバが危険を感じることなく通過することができる車両用運転支援装置を提供する。
【解決手段】信号情報７０と交差点Ｂまでの残距離Ｘとに基づいて、車両１２が、交差点Ｂを信号機２０の灯色に従ってノンストップで通過できる速度範囲の上限速度Ｖｕを、安全マージンを考慮した走行シミュレーションモデル８２ｓを用いて算出する。このため、交差点Ｂの手前の余裕を持った位置（Ｘ−ΔＸ）で信号機２０の灯色が赤から青に変化することとなり、ドライバは危険を感じることなく信号機２０に従って余裕を持って交差点Ｂをノンストップで通過することができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、信号機が設置された交差点の上流地点で、車外（外部）から前記信号機の信号情報を受信し、受信した信号情報を利用して前記交差点を通行する車両用運転支援装置に関する。

従来から、路側ビーコンから送信される、車両の進行方向に設置されている信号機の位置及び信号機の色変化のパラメータの情報を受信し、該情報に基づき、前記車両が、次の信号機を含めた複数の信号機の青色点灯時間帯で各信号機を通過することができる速度範囲（最低速度と最高速度）を演算し、表示器上に表示してドライバに知らせる路側通信受信装置及び路側通信システムが提案されている（特許文献１の［０００８］、［００１１］、及び図１、特許文献２の［０００８］、［００１２］、及び図１）。

特開平５−１２８３９９号公報 特開平５−１２８４００号公報

しかしながら、上記従来技術に係る路側通信受信装置及び路側通信システムでは、ドライバ（運転者）が通過速度範囲の最高速度で車両を走行させた場合には、信号機の灯色の赤から青への変化時点が、前記車両が当該信号機の停止位置に到達したときになってしまうので、ドライバは危険（いわゆる赤信号での交差点への進入のおそれ）を感じて、前記信号機の手前でブレーキペダルを踏んでしまい、通過支援の効果が希釈されてしまうという不都合がある。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、次の交差点を信号機に従ってノンストップで通過する際に、ドライバが危険を感じることなく通過することを可能とする車両用運転支援装置を提供することを目的とする。

この発明は、車両に搭載される車両用運転支援装置において、交差点に設置された信号機の灯色の遷移、及び、各前記灯色の点灯時間を含む信号情報を受信する受信部と、自車両の位置から前記交差点までの距離を示す残距離を算出する残距離算出部と、前記信号情報と前記残距離とに基づいて、前記交差点を前記信号機の灯色に従ってノンストップで通過できる上限速度と下限速度とを算出することで、前記交差点を前記信号機の灯色に従ってノンストップで通過できる速度範囲を示す通過速度範囲を算出する通過速度範囲算出部と、前記通過速度範囲に基づき、ドライバに対する運転支援情報を出力する運転支援情報出力部と、を備え、前記通過速度範囲算出部は、安全マージンを考慮した走行シミュレーションモデルを用いて前記上限速度を算出することを特徴とする。

この発明によれば、通過速度範囲算出部は、次の交差点に向かって走行する走行速度の上限速度に関し、安全マージンを考慮した走行シミュレーションモデルを用いて前記上限速度を算出するようにしたので、ドライバは危険を感じることなく信号機の灯色に従って余裕を持って交差点をノンストップで通過することができる。

この場合、前記安全マージンを考慮した走行シミュレーションモデルは、前記交差点の停止位置に対して所定距離手前で信号機の灯色が、前記車両が前記交差点を進むことができない色から前記車両が前記交差点を進むことができる色に変化するモデルとすることが好ましい。

実際上、前記所定距離は、フットブレーキによる減速で前記交差点の停止位置又はその手前の位置で停止することが可能な距離にすればよい。

この発明によれば、信号情報と交差点までの残距離とに基づいて、車両が、前記交差点を信号機の灯色に従ってノンストップで通過できる速度範囲の上限速度を、安全マージンを考慮した走行シミュレーションモデルを用いて算出するようにしたので、ドライバは危険を感じることなく前記信号機に従って余裕を持って前記交差点をノンストップで通過することができるという効果が達成される。

結果として、この発明に係る車両用運転支援装置の商品性を向上させることができる。

この実施形態に係る車両用運転支援装置が搭載された車両が走行する道路に関するインフラが整備された車両運転支援システムの概略構成図である。 車両に搭載された、この実施形態に係る車両用運転支援装置の構成を示すブロック図である。 この実施形態に係る車両用運転支援装置の動作説明に供されるフローチャートである。 路車間通信により得られた信号情報の例を示す説明図である。 青信号内での通過速度範囲の算出例に供される説明図である。 図６Ａは、横軸が位置軸で縦軸が速度軸での安全マージンを考慮した上限速度での走行シミュレーションモデル図、図６Ｂは、横軸が時間軸で縦軸が速度軸での図６Ａと等価な安全マージンを考慮した上限速度での走行シミュレーションモデル図である。 図７Ａは、横軸が位置軸で縦軸が速度軸での下限速度での走行シミュレーションモデル図、図７Ｂは、横軸が時間軸で縦軸が速度軸での図７Ａと等価な下限速度での走行シミュレーションモデル図である。 青信号で信号機を通過する際の運転支援表示例を示す説明図である。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この実施形態に係る車両用運転支援装置１０が搭載された車両（自車両ともいう。）１２が走行する道路１４に関するインフラが整備された車両運転支援システム１６の概略構成図を示している。

この車両運転支援システム１６は、道路１４上の交差点Ｂ（地点Ｂともいう。）に設置された信号機２０を制御する信号制御機２２と、交差点Ｂから距離Ｘａ［ｍ］離れた上流地点Ａ（設置地点Ａ、光ビーコン受信地点Ａ、受信地点Ａ又は単に、地点Ａともいう。）の路側に設置された光ビーコン送受信機２４を制御する光ビーコン送受信制御機２６と、前記信号制御機２２と前記光ビーコン送受信制御機２６との間に接続される情報中継判定装置２８とを備えて構成される。

信号機２０は、この実施形態では、車両１２が交差点Ｂを通過することができる青色灯２１ｂ（緑色灯等も含む。）と、交差点Ｂの停止位置（停止線）Ｃで車両１２が停止すること又は停止位置Ｃで安全に停止できないときは通過を促す黄色灯２１ｙ（琥珀色灯、オレンジ色灯等も含む。）と、車両１２に交差点Ｂの停止位置Ｃから下流側に進むことを禁止する赤色灯２１ｒと、を備える。

なお、青色灯２１ｂが点灯している信号機２０を青信号、黄色灯２１ｙが点灯している信号機２０を黄信号、赤色灯２１ｒが点灯している信号機２０を赤信号ともいう。

信号制御機２２は、その時点で確定している信号情報７０（後述する図４参照）に基づき信号機２０の灯色の遷移と、各灯色の残秒数とを管理制御し、信号機２０を駆動する。

なお、各灯色の残秒数は、点灯していないときには予定秒数（点灯を開始する前の残秒数）に等しく、点灯を開始すると前記予定秒数から時々刻々減少し、点灯が終了するとゼロ値になり、次にまた点灯を開始すると前記予定秒数から時々刻々減少する値を採る。

この実施形態において、灯色の点灯は、第１灯色（現在の灯色）、第２灯色（次の灯色）、第３灯色（その次の灯色）、前記第１灯色、前記第２灯色、前記第３灯色……の順でサイクリックに遷移する。また、この実施形態では、各灯色は、点灯を開始すると残秒数が予定秒数から減少し（ダウン計時され）、残秒数がゼロ値になると次の灯色が点灯するようになっている。

前記信号情報７０は、正確な残秒数を計時するために、前記予定秒数に比較して極めて短い時間毎に更新されている。

情報中継判定装置２８は、信号制御機２２から前記信号情報７０を受け取り、光ビーコン送受信制御機２６に前記信号情報７０を送る。

光ビーコン送受信制御機２６により光ビーコン送受信機２４が駆動され、駆動された光ビーコン送受信機２４は、交差点Ｂの上流地点である地点Ａにて、通行する（走行している）車両１２に対して光信号Ｌで前記信号情報７０を送信する。

図２は、車両１２に搭載された、この実施形態に係る車両用運転支援装置１０の構成を示している。

車両用運転支援装置１０は、運転支援ＥＣＵ５０（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）を有し、この運転支援ＥＣＵ５０に対して、光ビーコン送受信機５２と、ナビゲーション装置５４と、車速センサ５６等が接続され、運転支援ＥＣＵ５０は、これら接続装置からの信号を処理して、処理結果をカラーディスプレイ等の表示部６０及びスピーカ等の音出力部５９に出力する。

運転支援ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリであるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置、計時部としてのタイマ等を有しており、ＣＰＵがＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部（機能実現手段）、例えば制御部、演算部、及び処理部等として機能する。

具体的に、この実施形態において、運転支援ＥＣＵ５０は、図２に示すように、残距離算出部６１、加速度算出部６２、通過速度範囲算出部６３、通過可否判定部６４、停止距離算出部６５、距離比較部６６、減速推奨部６７、加速抑制推奨部６８、及び音出力部５９からの音出力と表示部６０上の表示出力を制御する表示制御部６９（運転支援情報出力部）等として機能する。

次に、基本的には以上のように構成される車両用運転支援装置１０の動作について、図３に示すフローチャートに基づいて詳しく説明する。なお、フローチャートに係るプログラムの実行主体は、運転支援ＥＣＵ５０である。

ステップＳ１にて、道路１４を走行している車両１２が光ビーコン送受信機２４の設置地点Ａを通過する際、その地点Ａで、外部路側機である光ビーコン送受信機２４から道路１４の下流の地点Ｂに設置されている信号機２０の前記信号情報７０が光信号Ｌとして車両１２の光ビーコン送受信機５２により受信され（ステップＳ１：ＹＥＳ）、光ビーコン送受信機５２を通じて運転支援ＥＣＵ５０に出力され、該運転支援ＥＣＵ５０が取得する（信号情報の取得）。

なお、ステップＳ１の判定は、路車間通信受信が肯定的（ステップＳ１：ＹＥＳ）となるまで、否定的な判定（ステップＳ１：ＮＯ）が繰り返される。

図４は、ステップＳ１の路車間通信により得られた情報の例を示しており、運転支援ＥＣＵ５０に入力され一時的に図示しないメモリに記憶された信号情報７０の構成例を示している。信号情報７０には、信号情報として、灯色の遷移｛第１灯色（現在点灯している灯色：現在の灯色ともいう。）、第２灯色（次に点灯予定の灯色：次の灯色ともいう。）、第３灯色（その次に点灯予定の灯色：その次の灯色ともいう。）｝と、各灯色（色）と、第１、第２及び第３灯色の各残秒数が含まれている。

また、この実施形態において、信号情報７０には、上流の地点Ａから信号機２０が設置されている交差点Ｂの停止位置Ｃまでの距離Ｘａが道路情報として含まれている。距離Ｘａは、運転支援ＥＣＵ５０がナビゲーション装置５４から現在地情報と地図情報を得て算出してもよい。

さらに、信号情報７０として道路１４の法定の最高速度（以下、制限速度という。）Ｖｌｉｍｉｔを取得している。制限速度Ｖｌｉｍｉｔは、ナビゲーション装置５４から得ることもできる。

現在の灯色である第１灯色の残秒数は、通常、予定秒数より少ない値になっている点に留意する。つまり、通常、車両１２が地点Ａを通過するより前に第１灯色が点灯を開始しているからであり、地点Ａを通過するときに第１灯色が点灯を開始したときにのみ、残秒数＝予定秒数になるからである。

次いで、信号情報７０を取得したとき、及びきわめて短い所定時間（処理周期）毎に、ステップＳ２にて、残距離算出部６１は、信号情報７０の受信時点Ａからの経過時間と、受信地点Ａからの走行距離を算出し、各灯色の残秒数及び停止位置Ｃまでの残距離Ｘ（残距離：Ｘ＝Ｘａ−走行距離）を更新する。

ここで、前記走行距離は、車速センサ５６から取得される車両１２の速度（車両速度、車速）ｖに前記経過時間をかけることで算出することができる。走行距離は、ナビゲーション装置５４を利用して算出するようにしてもよい。

次に、ステップＳ３にて、通過速度範囲算出部６３は、現在位置及び現在時刻に基づき、次の（直近の）信号機２０の青色灯２１ｂが点灯している予定時間（予定秒数）の間に、すなわち青信号で、次の交差点Ｂを通過できるか否かを判定するために、次の交差点Ｂを青信号で通過可能な安全マージンを考慮した通過速度範囲（通過可能速度範囲）Ｖｒａｎｇｅｌ中の上限速度Ｖｕを算出する。

この場合、次の交差点Ｂを青信号で通過可能な安全マージンを考慮した通過速度範囲Ｖｒａｎｇｅｌ中の上限速度Ｖｕは、例えば、図５に示すように、交差点Ｂの停止位置Ｃ（交差点位置）に対して所定距離ΔＸ手前（安全マージン）で信号機２０の灯色が赤（進むことができない色）から青（進むことができる色）に変化するように決定すればよい。

つまり、所定距離ΔＸの安全マージンを考慮した上限速度Ｖｕで走行を続ければ、交差点Ｂの停止位置Ｃ（交差点位置）の所定距離ΔＸ（所定時間ΔＴ）手前の位置で次の信号機２０の灯色が赤から青に変化するので、ドライバは危険を感じることなく余裕を持って青信号下にノンストップで交差点Ｂを通過することができる。

なお、図５において、参考のために二点鎖線で示した速度Ｖ１｛Ｖ１＝Ｘ／Ｔ１、Ｔ１：走行中の車両１２の現在位置（０）での現在時刻（０）から現在の赤信号が終了するまでの時間（残秒数）。｝は、安全マージンを考慮しない場合（安全マージン＝０）の速度である。速度Ｖ１で走行した場合、交差点位置で信号機２０の灯色が赤から青に変化する。

ここで、上限速度Ｖｕの算出に係わる所定距離ΔＸは、図６Ａに示すように、通常のフットブレーキの操作による減速度（所定減速度）ａで、上限速度Ｖｕから速度ｖがゼロ値となるまでの距離に選択される。

図６Ａ、図６Ｂは、安全マージンを考慮して上限速度Ｖｕを算出するための走行シミュレーションモデル８２ｓを示している。図６Ａは、横軸が位置軸で縦軸が速度軸での走行シミュレーションモデル８２ｓ、図６Ｂは、横軸が時間軸で縦軸が速度軸での図６Ａと等価な走行シミュレーションモデル８２ｓを示している。

減速度ａで上限速度Ｖｕからゼロ値となるまでの時間は、図６Ｂに示すように、−Ｖｕ／ａになる。

上限速度Ｖｕは、走行シミュレーションモデル８２ｓを用いて、次の（２）式のように決定することができる。
Ｖｕ＝（Ｘ−ΔＸ）／Ｔ１ …（１）

ここで、ΔＸは、−Ｖｕ^２／２ａである。

これを、（１）式に代入すれば、
Ｖｕ＝｛Ｘ＋（Ｖｕ^２／２ａ）｝／Ｔ１

Ｖｕについて解けば、
Ｖｕ＝ａＴ１＋√｛（ａＴ１）^２−２ａＸ｝ …（２）

次いで、ステップＳ４において、通過可否判定部６４は、次の交差点Ｂを青信号で通過可能な安全マージンを考慮した通過速度範囲Ｖｒａｎｇｅｌ中の下限速度Ｖ２を算出する。

図７Ａ、図７Ｂは、下限速度Ｖ２を算出するための走行シミュレーションモデル８４ｓを示している。図７Ａは、横軸が位置軸で縦軸が速度軸での走行シミュレーションモデル８４ｓ図、図７Ｂは、横軸が時間軸で縦軸が速度軸での図７Ａと等価な走行シミュレーションモデル８４ｓ図を示している。

下限速度Ｖ２は、信号機２０の灯色が青から黄（又は赤）に変わる前に交差点Ｂの停止位置Ｃ（交差点位置）に到達すればよい速度であるので、走行シミュレーションモデル８４ｓを用いて、次の（３）式のように決定することができる。
Ｖ２＝Ｘ／Ｔ２ …（３）

ここで、Ｔ２は、図５中、現在時刻から次の青信号が終了するまでの時間（次の黄信号が開始するまでの時間）に対応する｛Ｔ２＝（Ｔ１＋（青信号の）予定秒数）｝。

次いで、ステップＳ５にて、表示制御部６９は、現在位置及び現在時刻において、図８に示すように、表示部６０上に、交差点Ｂを信号機２０の灯色（青色灯２１ｂ）に従ってノンストップで通過できる通過速度範囲Ｖｒａｎｇｅｌ（図５中、交差点位置での下限速度Ｖ２から上限速度Ｖｕの範囲）に対応する通過速度範囲ＶＲｂ（運転支援情報）を表示する。

図８において、表示部６０上に円弧形状の速度目盛７２と指針７４（インジケータ）とマルチインフォメーションディスプレイ８０を備える速度計７６が表示され、この速度計７６に関連付けて円弧形状の速度計７６の周囲に、上限速度Ｖｕと下限速度Ｖ２との間の通過速度範囲ＶＲｂが青色系の色で表示される。

この図８例の表示では、現在の車速ｖを示す速度計７６の指針７４が通過速度範囲ＶＲｂ内の速度を指しているので、ドライバは、例えばこの速度を守って走行することにより、交差点Ｂの手前の余裕を持った位置（少なくとも所定距離ΔＸが確保される位置）で信号機２０の灯色が赤から青に変わるので、ドライバは、危険を感じることなく、しかも速度ｖを維持して交差点Ｂを信号機２０の灯色（青色灯２１ｂ）に従ってノンストップで通過することができる。

上記した実施形態において、安全マージンとしての所定距離ΔＸは、図６Ａ及び図６Ｂに示した走行シミュレーションモデル８２ｓに沿って算出しているが、安全マージンとしての所定距離ΔＸは、固定値としてもよい。例えば、一般道路での最高速度である６０［ｋｍ／ｈ］の制限速度Ｖｌｉｍｉｔからフットブレーキで停止することが可能な距離としてもよい。

この場合、ΔＸは、−Ｖｌｉｍｉｔ^２／２ａになる。従って、（１）式に代入すれば、上限速度Ｖｕは、次の（４）式のように決定できる。
Ｖｕ＝（Ｘ−ΔＸ）／Ｔ１
＝｛Ｘ＋（Ｖｌｉｍｉｔ^２／２ａ）｝／Ｔ１ …（４）

［実施形態のまとめ］
以上説明したように、車両１２に搭載されたこの実施形態に係る車両用運転支援装置１０は、交差点Ｂに設置された信号機２０の灯色の遷移、及び各前記灯色の点灯時間を含む信号情報７０を車外の光ビーコン送受信機２４から受信する受信部としての光ビーコン送受信機５２と、自車両１２の位置から交差点Ｂまでの距離を示す残距離Ｘを算出する残距離算出部６１と、前記信号情報７０と前記残距離Ｘとに基づいて、交差点Ｂを信号機２０の灯色に従ってノンストップで通過できる速度範囲を示す通過速度範囲Ｖｒａｎｇｅｌを算出する通過速度範囲算出部６３と、通過速度範囲Ｖｒａｎｇｅｌに基づき、ドライバに対する運転支援情報を出力する運転支援情報出力部としての表示制御部６９と、を備え、通過速度範囲算出部６３は、安全マージン（ΔＸ、ΔＴ）を考慮した走行シミュレーションモデル８２ｓを用いて上限速度Ｖｕを算出することを特徴とする。

この実施形態によれば、通過速度範囲算出部６３は、次の交差点Ｂに向かって走行する走行速度ｖの上限速度Ｖｕに関し、安全マージンを考慮した走行シミュレーションモデル８２ｓを用いて上限速度Ｖｕ｛次の信号機２０の灯色が、車両１２が進むことができない色（赤）から進むことができる色（青）に変化するときにノンストップで交差点Ｂを通過できる速度｝を算出するようにしたので、ドライバは危険を感じることなく信号機２０の灯色に従って上限速度Ｖｕまでのそのままの速度ｖで余裕を持って交差点Ｂをノンストップで通過することができる。

この場合、前記安全マージンを考慮した走行シミュレーションモデル８２ｓは、交差点Ｂの停止位置Ｃに対して所定距離ΔＸ手前で信号機２０の灯色が、車両１２が交差点Ｂを進むことができない色から車両１２が交差点Ｂを進むことができる色に変化するモデルとすることが好ましい。

実際上、所定距離ΔＸは、上限速度Ｖｕからフットブレーキによる減速で交差点Ｂの停止位置Ｃ又はその手前の位置で車両１２が停止することが可能な距離にすればよい。ここで、所定距離ΔＸは、固定値（固定距離）にしてもよい。

この実施形態によれば、信号情報７０と交差点Ｂまでの残距離Ｘとに基づいて、車両１２が、交差点Ｂを信号機２０の灯色に従ってノンストップで通過できる速度範囲の上限速度Ｖｕを、安全マージン（交差点Ｂの所定距離ΔＸ手前での赤信号から青信号への変化）を考慮した走行シミュレーションモデル８２ｓを用いて算出するようにしたので、交差点Ｂの手前の余裕を持った位置（Ｘ−ΔＸ）で信号機２０の灯色が赤から青に変化することとなり、従来技術のようにドライバが信号機２０の手前でフットフレーキをかける（ブレーキを踏む）事態が未然に回避され、ドライバが危険を感じることなく信号機２０に従って余裕を持って交差点Ｂをノンストップで通過できる。この結果、通過支援の効果を薄めることなく車両１２を、交差点Ｂを青信号で通過させることができるという効果が達成される。

車両１２の交差点Ｂのノンストップ通過を支援することで、結果として、この実施形態に係る車両用運転支援装置１０の商品性を向上させることができる。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…車両用運転支援装置 １２…車両
２０…信号機 ２４、５２…光ビーコン送受信機
５０…運転支援ＥＣＵ ６０…表示部
６１…残距離算出部 ６２…加速度算出部
６３…通過速度範囲算出部 ６４…通過可否判定部
６５…停止距離算出部 ６６…距離比較部
６７…減速推奨部 ６８…加速抑制推奨部
７０…信号情報
８０…マルチインフォメーションディスプレイ
Ａ…上流地点（光ビーコン受信地点）
Ｂ…交差点

Claims (3)

1. 車両に搭載される車両用運転支援装置において、
   交差点に設置された信号機の灯色の遷移、及び、各前記灯色の点灯時間を含む信号情報を受信する受信部と、
   自車両の位置から前記交差点までの距離を示す残距離を算出する残距離算出部と、
   前記信号情報と前記残距離とに基づいて、前記交差点を前記信号機の灯色に従ってノンストップで通過できる上限速度と下限速度とを算出することで、前記交差点を前記信号機の灯色に従ってノンストップで通過できる速度範囲を示す通過速度範囲を算出する通過速度範囲算出部と、
   前記通過速度範囲に基づき、ドライバに対する運転支援情報を出力する運転支援情報出力部と、を備え、
   前記通過速度範囲算出部は、
   安全マージンを考慮した走行シミュレーションモデルを用いて前記上限速度を算出する
   ことを特徴とする車両用運転支援装置。
2. 請求項１に記載の車両用運転支援装置において、
   前記安全マージンを考慮した走行シミュレーションモデルは、前記交差点の停止位置に対して所定距離手前で信号機の灯色が、前記車両が前記交差点を進むことができない色から前記車両が前記交差点を進むことができる色に変化するモデルである
   ことを特徴とする車両用運転支援装置。
3. 請求項２に記載の車両用運転支援装置において、
   前記所定距離は、フットブレーキによる減速で前記交差点の停止位置又はその手前の位置で停止することが可能な距離である
   ことを特徴とする車両用運転支援装置。

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