JP2014191632A - 車線変更支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が高速道路の追越車線を走行する際に、走行車線への適切な車線変更を促す車線変更支援装置を提供する。
【解決手段】本発明の車線変更支援装置２０は、自車１０の前方の状況を検出する前方カメラ１２と、自車１０の後方の状況を検出する後方レーダー１６Ａと、前方カメラ１２または後方レーダーの出力に基づいて自車が追越車線を走行していることを検出する自社位置検出手段と、走行車線を走行する他車を検出する他車検出手段と、車線変更を運転者に促す報知手段とを有する。そして、自車が追越車線を走行する時間または自車の後方近傍に他車が存在する時間が一定時間以上であり、走行車線に他車が存在しなければ、報知手段は車線変更を促す報知を運転者に対して行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、車線変更支援装置に関し、特に、高速道路で追越車線から走行車線への車線変更を支援する車線変更支援装置に関する。

運転者が運転する車両（自車）の後方に於ける状況を検出することで、車両後方に車両等が存在することを運転者に報知する装置が開発されている。このような装置を採用することにより、自車の後方や、自車の後方斜めに他の車両（他車）が存在することを運転者は知ることができる。このような車両後方に存在する他車を検出する技術が以下の特許文献に記載されている。

特許文献１では、ドップラー・レーダーを用いて車両の後方を監視する事項が開示されている。第１図および明細書２頁等を参照して、車両４の後部に備えられたレーダーアンテナ９で車両後方を監視している。そして、車両４の後方を走行する他の車両との相対速度を検出して、車両４と他の車両との衝突の危険性があると判断されたら、その旨を運停車に対して報知するように構成されている。

特許文献２では、車両に後方車検出の為のセンサを設け、このセンサの出力に応じてドライバーに逸脱警報を発する事項が開示されている。具体的には、図２および明細書４頁等を参照して、車両の後部に取り付けたれたセンサを用いて後方車両の有無を判断し、後方車両が存在したときは逸脱警報要との判定を早期に実施している。

特許文献３では、車両の前方を撮像する撮像手段で車線の逸脱判定を行う事項が開示されている。具体的には、図３、図４および明細書７頁等を参照して、左後行区分線Ｌａが実線で、右走行区分線Ｌａが破線の場合、右側方または右斜め後に他車が走行しているか否かを判断する。この判断の結果、右側方または右斜め後方に他車両が存在しない場合、車線逸脱判定を行なっている。

特許文献４では、自走車周囲の状況を撮像する撮像手段の出力に基づいて割り込みスペースに侵入する指示を与える事項が開示されている。図２、図６および明細書５頁等を参照して、運転者がシグナルスイッチ５のオンにした場合、認識カメラ１等で進路変更する側の車線を撮影し、この撮影された画像に基づいて車両間の割り込みスペースを算出している。更に、進入時間を求めて進路変更の開始を知らせる音声ガイドを出力している。

特開昭６０−２４４７９号公報 特開２００３−２５９３７号公報 特開２０１０−４９３８２号公報 特開２０１２−７３９２５号公報

しかしながら、上記した特許文献に記載された技術では、車両の前方および後方の両方の状況をカメラ等の撮像手段で検出して、高速道路における自車の状況を的確に判断できるまでには至っていなかった。

また、現在の道路交通法では、高速道路で追越車線を一定時間以上走行すると車両通行帯違反となり罰金の対象となるが、上記した特許文献に記載された技術ではこれに対処出来ない。

本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、車両が高速道路の追越車線を走行する際に、走行車線への適切な車線変更を促す車線変更支援装置を提供することに有る。

本発明は、自車の前方の状況を検出する前方検出手段と、前記自車の後方の状況を検出する後方検出手段と、前記前方検出手段または前記後方検出手段の出力に基づいて、前記自車が追越車線を走行していることを検出する自車位置検出手段と、前記後方検出手段の出力に基づいて、前記追越車線に隣接する走行車線にて前記自車の後方を走行する他車を検出する他車検出手段と、前記自車を運転する運転者に対して、前記追越車線から前記走行車線への車線変更を促す変更報知手段と、を具備し、前記追越車線で前記自車の後方近傍に他車が存在する時間が一定以上となった場合、または前記追越車線を前記自車が走行する時間が一定以上となった場合に、前記他車検出手段が前記走行車線で前記他車を検出しなければ、前記変更報知手段が車線変更を促す報知を行うことを特徴とする。

本発明では、高速道路で自車が追越車線を一定時間以上に渡り走行した場合、または自車の後方近傍に他車が一定時間以上に渡り走行した場合を検出手段で検出し、走行車線の一定の領域に他車が存在しなければ、運転者に車線変更を促す報知を行う。よって、車両通行帯違反が未然に防止される。また、追越車線で自車の後方に他車が長時間存在することで、この他車の走行が阻害されることも防止される。

更に、本願発明では、車両の後方を検出する手段で、走行車線で自車の近傍を走行する他車の有無を判断した後に、この他車が存在しない場合に追越車線から走行車線への変更を促す報知を行なっている。よって、より安全な車線変更が実現される。

本発明の実施形態に係る車線変更支援装置を示す図であり、（Ａ）は車線変更支援装置が組み込まれた車両を示す平面図であり、（Ｂ）は車線変更支援装置の電気的構成を示す図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る車線変更支援装置が組み込まれた車両が高速道路で車線変更を行う行程を示すフローチャートであり、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る車線変更支援装置が組み込まれた車両が高速道路を走行する状況を示す平面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る車線変更支援装置が組み込まれた車両が高速道路で車線変更を行う行程を示すフローチャートであり、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る車線変更支援装置が組み込まれた車両が高速道路を走行する状況を示す平面図である。

以下、図を参照して、本形態の車線変更支援装置を説明する。

図１（Ａ）を参照して、本形態の車線変更支援装置２０は、運転者が運転する車両である自車１０に備えられて用いられる。具体的には、車線変更支援装置２０は、前方カメラ１２と、後方レーダー１６Ａ、１６Ｂと、これらの出力を受けて報知の要否を判断するＥＣＵ１８と、ＥＣＵ１８の指示に基づいて車線変更を促す報知を運転者に対して行うＨＭＩ２３と、を備えている。車線変更支援装置２０の機能は、前方カメラ１２および後方レーダー１６Ａ等の出力に基づいて、自車１０およびその周辺の他車の状況を把握し、その状況が所定の時に、高速道路の追越車線から走行車線への車線変更を運転者に促すことにある。

前方カメラ１２は、自車１０の前部に取り付けられたＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサから成るカメラであり、車両の前方を撮影している。ここでは、前方カメラ１２は、自車１０の車室内部の前端部付近に取り付けられた一対のカメラを有するステレオカメラユニットが採用されている。前方カメラ１２としてステレオカメラユニットを採用することで、前方または側方に位置する物体と自車１０との距離情報が得られる。ここで、前方カメラ１２としては、単眼カメラユニットが採用されても良い。更には、前方カメラ１２は、自車１０の前方先端に配置されても良い。更に、前方カメラ１２の替りにレーダーが採用されても良い。本形態では、前方カメラ１２は、高速道路の区画線の種類を認識し、これにより自車１０が追越車線４０を走行していることを認識できる。

後方レーダー１６Ａは、自車１０の後端右端付近に配置され、自車１０の右側後方から右側側方の範囲に向かって電波を発射し、この範囲に存在する物体で反射した電波を測定することで、この物体の存在や移動速度を計測する機能を有する。同様に、後方レーダー１６Ｂは、自車１０の左側後方から左側側方の範囲で、物体の存在や移動速度を計測する機能を有する。

ここで、図示のように、後方レーダー１６Ａ等に替えて、後方カメラ１６Ｃが配置されても良い。また、後方センサの位置としては、自車１０の後部で左右両端部付近のみならず、その中央部付近に設けられても良い。更には、後方レーダー１６Ａ等と後方カメラ１６Ｃとを組み合わせて使用しても良い。

ＨＭＩ２３（Human Machine Interface）は、上記した各カメラやレーダーの出力を受けたＥＣＵ１８の司令に基づいて、運転者に車線変更を促す報知手段である。具体的には、ＨＭＩ２３は、車室内のディスプレイやスピーカー等であり、車線変更を促す表示や音声を出力する。

ナビゲーション装置２２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から得られる自車位置と、地図情報とを重畳して表示する装置である。ナビゲーション装置２２により、自車１０が高速道路を走行していることが判断される。ここで、この判断は、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System）から得られる情報に基づいて行われても良い。

ＥＣＵ１８（Electronic Control Unit）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた例えばマイクロコンピュータであり、本形態の車線変更支援装置２０の機能を制御する制御手段として働く。具体的には、ＥＣＵ１８は、前方カメラ１２、後方カメラ１６Ｃ、後方レーダー１６Ａ、１６Ｂ、ナビゲーション装置２２等からの出力に基づいて、自車位置および他車を検出する手段として機能し、運転者に対して車線変更を行うべきか否かを判断する。そして、ＥＣＵ１８は、車線変更が必要と判断したらＨＭＩ２３を動作させ、車線変更を運転者に促す。

上記した構成を有する本形態の車線変更支援装置２０の動作を図２および図３を参照して説明する。図２では、自車１０が高速道路２４の追越車線４０を走行中に自車１０の後方で他車３４が走行した場合を示し、図３では、自車１０が高速道路２４の追越車線４０を一定時間以上に渡り連続して走行した場合を示す。

図２を参照して、高速道路２４で自車１０の後方で一定時間以上に渡り他車３４が走行した場合に運転者に車線変更を促す方法を説明する。ここで、図２（Ａ）は車線変更支援装置の動作を示すフローチャートであり、図２（Ｂ）は自車１０が高速道路２４を走行している状態を示す図である。

先ず、図２（Ｂ）を参照して、高速道路２４は、車両が通常時に走行する走行車線４２と、車両が他の車両を追い越す際に走行する追越車線４０から成る。また、各車線の側方には車線を区分する区画線が引かれている。具体的には、紙面上にて右から、区画線２８、３０、３２が設けられている。区画線２８は追越車線４０の右端を規定する線であり、区画線３０は追越車線４０と走行車線４２とを区分する線であり、区画線３２は走行車線の左端を規定する線である。また、一般には、端部に配置される区画線２８および区画線３２は実線であり、追越車線４０と走行車線４２とを区分する区画線３０は破線である。通常、これらの区画線２８等は、黒色を呈するアスファルトとの識別を図るために白色を呈しており、白線とも称されている。高速道路２４の右端側には、防音等を目的として側壁２６が連続して設けられている。ここでは、２つの車線を有する高速道路２４を示しているが、本形態は３車線以上の高速道路にも適用できる。

図２（Ａ）を参照して、このような構成の高速道路２４で追越車線４０から走行車線４２へ車線変更する事項を詳述する。

先ず、運転者が運転する車両である自車１０は、高速道路２４の追越車線４０を走行している。ここで、自車１０には上記したようにカーナビゲーション装置が取り付けられており、ＧＰＳ衛星から得られた情報から自車１０の位置（緯度経度）を算出し、算出された自車の位置と地図データに基づいて自車１０が高速道路２４を走行していることを検知する。

更に、自車１０に備えられたセンサにより、自車１０が追越車線４０を走行していることを検知する。この検知は、例えば自車１０の後部右端に設けられた後方レーダー１６Ａを用いて可能である。具体的には、後方レーダー１６Ａで、自車１０と側壁２６との距離を計測し、この距離が一定未満であれば自車１０が追越車線４０を走行していると検出する。一方、検出された距離Ｌ３が一定以上であれば自車１０は追越車線４０を走行していないと判断される。ここで、追越車線４０を走行していることの検出は自車１０の前部に備えられた前方カメラ１２を用いて行うことも可能である。この場合は、前方カメラ１２で区画線２８を検出し、区画線２８が実線であれば、自車１０が追越車線４０を走行していると判断する。更に、後方レーダー１６Ａや前方カメラ１２に加え、自車１０の速度を加味して追越車線を走行していると判断してもよい。

自車１０が高速道路の追越車線４０を検出している場合には、自車１０の後方に他車が有るかを判断する（ステップＳ１０）。具体的には、自車１０の後部に設けた後方レーダー１６Ａ、１６Ｂで、追越車線４０で自車１０の直後を走行する他車３４との距離Ｌ１を検出し、他車３４との距離Ｌ１が一定未満であれば、追越車線４０から走行車線４２へ車線を変更する必要性があると判断する。一方、この距離Ｌ１が一定以上であれば車線変更の必要性が無く、ステップＳ１２以降を行わない。

追越車線４０で、自車１０の直後を他車３４が走行する時間が一定以上となれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）本形態では車線変更が必要と判断する。この理由は、追越車線４０にて、自車１０の後方にて長時間に渡り他車３４が存在するということは、自車１０が他車３４の追越動作を阻害している可能性が大きいからである。また、追越車線４０を走行する車両は、走行車線４２を走行する車両よりも高速で走行するため、このような高速で移動する他車３４が自車１０の後方に存在することは衝突の危険性が有るからである。

次に、自車１０が走行車線４２に車線変更する場合に、その動作を阻害する他車の有無を判断する。

ステップＳ１４では、走行車線４２に於いて自車１０の近傍に他車３６が無いかを判断する。具体的には、自車１０の左側後部に設けた後方レーダー１６Ｂで、自車１０の左側後方近傍にて、自車１０と同程度の速度で走行車線４２を走行する他車３６との距離Ｌ２が一定未満かどうかを判断する。この距離Ｌ２が一定未満であれば、自車１０が走行車線４２に車線変更することで、この他車３６に自車１０が衝突する危険性が有るので、車線変更の為を促す報知は行わない（ステップＳ１４のＮＯ）。一方、この距離Ｌ２が一定以上であれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）、この危険性が無いので、次のステップＳ１６に移行する。ここで、自車１０の左側後方近傍に他車３６が存在する場合、他車３６は自車１０を運転する運転者の死角に入ることに成る。本ステップで、この死角に存在する他車３６を検出し、他車３６が自車１０の死角に存在する場合は車線変更を促す報知を行わないので、車線変更に伴う衝突が回避される。

ステップＳ１６では、走行車線４２で自車１０に接近する他車の有無を判断する。具体的には、自車１０の左側後部に設けた後方レーダー１６Ｂで、自車１０と他車３８との距離Ｌ４を計測し、走行車線４２において自車１０の後方を走行する他車３８の速度Ｓ１を算出する。そして、走行車線４２にて、自車１０に接近する他車３８が存在し、この他車３８の速度が一定以上であれば（ステップＳ１６のＮＯ）、車線変更を促す報知は行わない。高速で接近する他車３８と自車１０が衝突する危険性があるからである。一方、自車１０に接近する他車３８が存在しなければ次ステップに移行する（ステップＳ１６のＹＥＳ）。

ステップＳ１８では、自車１０を運転する運転者に対して、車線変更を促す報知を行う。具体的には、車室の内部に配置されたスピーカーから車線変更を促す音声を発する。または、車室内に備えられたナビゲーション装置の画面等に、車線変更を促す表示を行う。

ステップＳ２０では、ステップＳ１８での報知を受けた運転者が、ハンドルを操作することにより、自車１０が走行する車線を追越車線４０から走行車線４２に変更する車線変更を行う。これにより、他車３４が自車１０を追い抜き先行して走行するように成る。本形態では、上記したように、走行車線４２で他車３６、３８が存在しないことを、後方レーダー１６Ｂで確認した後に車線変更を行なっている。よって、この車線変更に伴い自車１０が他車に接触することが防止されている。

図３を参照して、高速道路２４で自車１０が追越車線４０から走行車線４２への車線変更を行う他の場合を説明する。図３（Ａ）はこの場合の動作を示すフローチャートであり、図３（Ｂ）はこの場合の高速道路２４の状況を示す図である。ここでの車線変更を促す報知を行う方法は、基本的には図２を参照して説明したものと同様であり、相違点は自車１０が追越車線４０を走行する時間に応じて車線変更を促す事項にある。

図３（Ｂ）を参照して、ここでは、追越車線４０には自車１０のみが示されており、追越車線４０に於いて自車１０の後方近傍には他車は存在していない。このような場合に於いても、自車１０が長時間に渡り追越車線４０を走行していると、道路交通法の車両通行帯違反となるので、車線変更が必要とされる。

ここでは、自車１０が追越車線４０を走行する時間を計測し、この走行時間が一定以上となれば、走行車線４２への車線変更を促す報知を運転者に行うようにしている。

先ず、自車１０が追越車線４０を走行していることを検出する。具体的には、前方カメラ１２で、自車１０の右側に位置する区画線２８を検出し、検出された区画線２８が実線であれば、高速道路２４の右端に配置された追越車線４０を自車１０が走行していると破断する。また、この判断は、図２（Ｂ）を参照して上記したように、後方レーダー１６Ａを用いて行なっても良い。即ち、車両の右側後端に設けられた後方レーダー１６Ａで自車１０と側壁２６との距離を算出し、この距離が一定未満の場合は自車１０が追越車線４０を走行していると判断する。

次に、自車１０が連続して追越車線４０を走行する時間が一定時間以上となれば（ステップＳ１２のＹＥＳ）、車両通行帯違反となる可能性が有るので、走行車線４２に車線変更を阻害する他車の有無を判断するステップＳ１４に移行する。ここで、一定時間は、自車１０の車線変更に要する時間を考慮して、車両通行帯違反に該当する時間よりも短く設定される。

ステップＳ１４以降のステップは、図２を参照して説明した場合と同様であるので、これらのステップの説明は割愛する。

上記のように、自車１０に備えた前方カメラ１２等により、自車１０が追越車線４０を走行する時間を計測し、所定時間が経過したら車線変更を促す報知を行うことで、車両通行帯違反に該当する前に自車１０を走行車線４２に車線変更することができる。

上記した本形態は、例えば以下のように変更することができる。

図２（Ｂ）を参照して、本形態では、紙面上にて右側から側壁２６、追越車線４０および走行車線４２が配置されたが、各国の法律に従い、その位置関係が左右で入れ替わっても良い。

１０ 自車
１２ 前方カメラ
１６Ａ，１６Ｂ後方レーダー
１６Ｃ 後方カメラ
１８ ＥＣＵ
２０ 車線変更支援装置
２２ ナビゲーション装置
２３ ＨＭＩ
２４ 高速道路
２６ 側壁
２８ 区画線
３０ 区画線
３２ 区画線
３４ 他車
３６ 他車
３８ 他車
４０ 追越車線
４２ 走行車線

Claims (6)

1. 自車の前方の状況を検出する前方検出手段と、
   前記自車の後方の状況を検出する後方検出手段と、
   前記前方検出手段または前記後方検出手段の出力に基づいて、前記自車が追越車線を走行していることを検出する自車位置検出手段と、
   前記後方検出手段の出力に基づいて、前記追越車線に隣接する走行車線にて前記自車の後方を走行する他車を検出する他車検出手段と、
   前記自車を運転する運転者に対して、前記追越車線から前記走行車線への車線変更を促す変更報知手段と、を具備し、
   前記追越車線で前記自車の後方近傍に他車が存在する時間が一定以上となった場合、または前記追越車線を前記自車が走行する時間が一定以上となった場合に、前記他車検出手段が前記走行車線で前記他車を検出しなければ、前記変更報知手段が車線変更を促す報知を行うことを特徴とする車線変更支援装置。
2. 前記自車が高速道路を走行していることを判定する道路判定手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車線変更支援装置。
3. 前記前方検出手段は、前記自車の前部に設けられたカメラであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車線変更支援装置。
4. 前記後方検出手段は、前記自車の後部に設けられたカメラまたはレーダーであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車線変更支援装置。
5. 前記自車位置検出手段は、高速道路の側方に配置された側壁と前記自車との距離から、前記自車が追越車線を走行していることを検出することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の車線変更支援装置。
6. 前記他車検出手段は、前記自車の近傍で前記走行車線を走行する前記他車、または前記走行車線で前記自車に接近する前記他車を検出することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の車線変更支援装置。
   

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