本発明の車両制御装置を備えた車両1は、図1に示すように、車両1の外部の情報を取得する撮像装置2と、車両1の状態を検出する車両状態検出装置3と、車両1の外部の状況および車両1の状態とに基づいて車両1の制御を行う制御部4と、車両1の運転席に設けられたカーナビゲーションシステム5と、を備え、原動機や原動機となるモータを始動させるスイッチ、または電動機を始動させるスイッチON時またはスイッチONの信号に基づき設定される時間に作動を開始する。
外部情報取得手段である撮像装置2は、車両1の前部に設けられた2台のフロントカメラであり、所定時間(例えば4ミリ秒)毎に、車両1の外部を撮像して画像データを取得する。本実施形態では、撮像装置2は、車両1のフロントガラス付近の車内側に設置され、車両1の前方を撮像するが、これに限らず、車両1の側方や後方を撮像するカメラを設けてもよい。
車両状態検出装置3は、車両1の走行速度と、車両1に作用しているモーメントや車両1の舵角を検出して、検出した走行速度に応じた車速データ、検出したモーメントに応じたモーメントデータ、および検出した舵角に応じた舵角データとを取得する。
制御部4は、例えばCPUやECUであり、図2に示すように、撮像装置2と車両状態検出装置3とが取得した情報に基づいて車両1の環境を認識する処理を行う環境認識装置6と、車両1の車載機器の制御を行う車載機器制御装置7とを備えている。さらに、環境認識装置6は、車両1のリスクを判定するリスク判定部8を有している。
判断手段であるリスク判定部8は、撮像装置2が取得した画像データや、車両状態検出装置3が取得したモーメントデータ、および舵角データに基づいて、車両1のリスクを判定する。本実施形態においては、リスク判定部8は、撮像装置2が取得した画像データに基づいて、車両1の走行方向に存在する先行車両や歩行者、障害物の有無、車両1から該障害物までの距離、車線に対する車両1の走行方向などを判別する。また、車両状態検出装置3が取得したモーメントデータに基づいて、車両1に作用するヨー、ピッチ、ロール等のモーメントの種別とモーメントの強弱を判別するとともに、舵角データや、前記モーメントの強弱、またはこれらの組み合わせに基づいて車両1の舵角を判別する。そして、判別した各情報に基づいて認識された車両1の環境を総合的に分析してリスクを判定し、当該判定結果に基づきカーナビゲーションシステム5などの車載機器の操作の可否を判断する。
例えば、リスク判定部8は、画像データ、モーメントデータ、舵角データ、経過時間等、またはこれらの組み合わせに基づいて、先行車両、歩行者、および障害物等の物体と車両1との相対位置を算出し、リスクが増加しているか否かを判定する。そして、モーメントデータや舵角データ等から推定される車両1の進行方向に、車両1の走行方向に物体が無い、または車両1から物体までの距離が遠いと、画像データから推定される場合は、リスクが増加していないと判定する。リスクが増加していないと判定した場合は、車載機器の操作を許可すると判断する。一方、車両1の進行方向であって、車両1から近距離の範囲に物体があると推定される場合や、当該物体に車両1が近づいている場合は、リスクが増加していると判定する。リスクが増加していると判定した場合は、車載機器の操作を許可しないと判断する。
なお、リスク判定部8は、個々のリスクの積算値が所定以上であるか否かによって、車載機器の操作の可否を判断してもよい。すなわち、画像データから算出されるリスク値、モーメントデータから算出されるリスク値、舵角データから算出されるリスク値等を積算する。そして、各リスク値の積算値が所定以下であれば車載機器の操作を許可すると判断し、当該積算値が所定以上であれば、車載機器の操作を許可しないと判断する。例えば、車両1の走行方向に先行車両、歩行者、および障害物等がないと判別した場合は、リスク値は低くなる。また、車両1の走行方向に車両1の走行方向に先行車両が走行していると判別した場合、車両1から当該先行車両までの距離が近いほどリスク値は高くなる。また、車両1に作用するモーメントが弱いほどリスク値は低く、舵角が車両1の直進に近いほどリスク値は低くなる。したがって、例えば、車両1から先行車両までの距離が近くなくとも、車両1に作用するモーメントが強い場合は、リスクの積算値が高くなり、車載機器の操作を許可しないと判断することとなる。個々のリスクには、例えば、乗員の乗車位置や姿勢などに基づいた乗員傷害のリスクなどが含まれるようにしてもよい。
ここで、リスク判定部8は、個々のリスク値を算出する場合であっても、個々のリスクの積算値に基づいて車載機器の操作の可否を判断するのではなく、個々のリスク値が全て所定以下であることを条件に車載機器の操作を許可すると判断し、いずれかのリスク値が所定以上である場合は車載機器の操作を許可しないと判断するようにしてもよい。また、個々のリスクの積算値ではなく、個々のリスク値のうちの最大値が所定以下であるか否かによって車載機器の操作の許否を判断するようにしてもよい。
また、リスク判定部8は、撮像装置2が取得した画像データのみに基づいて車両1の状況を判断してもよいし、車両状態検出装置3が取得したモーメントデータや舵角データのみに基づいて車両1の状況を判断してもよい。また、画像データやモーメントデータ等に加えて、車両状態検出装置3が取得した車速データに基づいて車両1の状況を判断してもよい。
また、リスク判定部8は、撮像装置2によって取得された画像データに基づいて車両1のリスクポテンシャルの分布を示すリスクマップを設定し、当該設定したリスクマップに基づいて車載機器の操作の可否を判断するようにしてもよい。この場合、例えば、画像データに基づいて、道路種別や車両1の周囲にある障害物等の種別等に基づいた複数のリスクポテンシャル分布を生成し、これらのリスクポテンシャルを合成してリスクマップを作成する。そして、作成されたリスクマップに基づき、リスクポテンシャルの分布が相対的に増大するか否か、およびリスクポテンシャルに車両1が接近するか否かによってリスクを判定する。そして、リスク判定部8は、リスクポテンシャルの分布が相対的に増大せず、リスクポテンシャルが車両1に接近しないと判定した場合は、車載機器の操作を許可すると判断する。一方、リスクポテンシャルの分布が相対的に増大すると判定した場合や、リスクポテンシャルに車両1が接近していると判定した場合は、車載機器の操作を許可しないと判断する。
また、リスク判定部8は、リスクを撮像装置2が取得した画像データの特徴量に基づいてリスク分布を得て、当該リスク分布によって車両1のリスクを判定するようにしてもよい。ここで、画像データの特徴量から判定されるリスクは、例えば、画像データによって検出された車両1の周囲の立体物が道路構造物であるよりも車両である方が高く、さらに車両であるよりも歩行者である方が高くなる。リスクの高さを表現したリスク分布は等高線のように表される。そして、リスク判定部8は、リスク分布を参照し、車両1の状態等に基づいて、等高線の山が高くならず、車両1が等高線の山に接近しないと判定した場合、車載機器の操作を許可すると判断する。一方、等高線の山が高くなる、または、等高線の山に接近すると判定した場合は、車載機器の操作を許可しないと判断する。
さらに、リスク判定部8は、ドライバの内部状態を推定して車両1のリスクを判定するようにしてもよい。この場合、例えば、リスク判定部8は、撮像装置2が取得した画像データと運転者の運転操作データとから学習してモデルパラメータを作成する。当該モデルパラメータを用いて走行環境リスクレベルと運転者の操作特徴量との関連性を獲得し、現在のドライバの内部状態を推定する。そして、推定したドライバの内部状態と走行環境リスクとを比較し、車両1のリスクを判定する。車両1が本質的に安全な状態であり、かつ、危険な状態に近づいていないと判定した場合は、車載機器の操作を許可すると判断する。一方、車両1が本質的に危険な状態であるか、危険な状態に近づいていると判定した場合は、車載機器の操作を許可しないと判断する。
このように、環境認識装置6のリスク判定部8は、認識した車両1の環境に基づいた演算によって、リスクをパラメータ化したり、リスクポテンシャルを評価したり、リスクマップを作成したりすることによって車両1のリスクを判定し、当該認識した車両1の環境が所定の条件を満たしているか否かを判定する。
カーナビゲーションシステム5は、車両1の運転席に設置された車載機器であり、タッチパネルディスプレイ51を有している。タッチパネルディスプレイ51は、地図情報などが表示する機能とともに、運転者の操作を受け付ける機能を有する。運転者は、タッチパネルディスプレイ51を操作することによって、地図情報の呼び出しや経路確認などを行うことができる。
機器操作制御手段である車載機器制御装置7は、例えばCPUであり、カーナビゲーションシステム5の操作を有効とする制御を行う。すなわち、車載機器制御装置7は、カーナビゲーションシステム5の操作が行われた場合、当該操作によってカーナビゲーションシステム5が動作するように制御している。ただし、詳しくは後述するが、車両1の走行速度が所定以上であるなどの所定の条件が成立している場合は、カーナビゲーションシステム5の操作を無効とする制御を行う。
図2は、運転席に設けられたカーナビゲーションシステム5の操作を制御するための各装置の構成を示すブロック図である。図2に示すように、環境認識装置6の入力側には、撮像装置2と車両状態検出装置3とが接続されており、撮像装置2によって取得された画像データと車両状態検出装置3によって取得されたモーメントデータ、および舵角データ等が環境認識装置6へと入力されるようになっている。車載機器制御装置7の入力側には、環境認識装置6のリスク判定部8と、車両状態検出装置3とが接続されている。これにより、リスク判定部8からの判断データと車両状態検出装置3からの車速データとが車載機器制御装置7へ入力されるようになっている。一方、車載機器制御装置7の出力側には、カーナビゲーションシステム5が接続している。これにより、車載機器制御装置7からカーナビゲーションシステム5へと信号出力が可能となっている。
なお、本実施形態では、車載機器制御装置7はカーナビゲーションシステム5へ信号の出力が可能となっているが、これに限らず、車載機器制御装置7は、オーディオ機器や空調装置など、車両の走行を行うための運転操作以外を目的としたその他の車載機器に対して信号の出力ができるようにしてもよい。また、車両状態検出装置3が取得した車速データは、環境認識装置6を経由して車載機器制御装置7に出力されるようにしてもよい。
次に、図3を用いて、環境認識装置6が車両1の外部の状況や車両1の状態に基づいて車両1の環境を認識するとともに、認識された車両1の環境に基づいて車載機器の操作の可否を判断するための情報解析処理を説明する。なお、図3に示す処理フローは、所定の周期(例えば4ミリ秒)毎に実行される。
まず、ステップS1において、環境認識装置6は、撮像装置2によって撮像された画像データと、車両状態検出装置3によって取得されたモーメントデータとを入力する処理を行う。
ステップS2において、環境認識装置6は、上記ステップS1において入力した画像データ、モーメントデータ、および舵角データに基づいて環境を認識する処理を行う。具体的には、環境認識装置6は、車両1の走行方向に存在する障害物等の有無や、車両1から当該障害物までの距離、および車両1に作用するモーメントや車両1の舵角に基づいて、車両1の環境を認識する。
ステップS3において、環境認識装置6のリスク判定部8は、上記ステップS2において認識された車両1の環境に基づいて、車載機器の操作の可否を判断する。すなわち、リスク判定部8は、車両1の環境が所定の条件を満たしている場合は車載機器の操作を禁止しないと判断し、車両1の環境が所定の条件を満たしていない場合は車載機器の操作を禁止すると判断する。例えば、車両1の外部に他の車両や歩行者、障害物等がなければ
車両1の環境は所定の条件を満たしていると判断されやすい。また、車両1の外部に他の車両や歩行者、障害物等がある場合は、該他の車両や歩行者、障害物等から車両1までの距離が近いほど車両1の環境は所定の条件を満たしていないと判断されやすくなる。また、車両1に作用するモーメントが大きい場合や車両1の舵角が旋回を示す場合は、車両1の環境は所定の条件を満たしていないと判断されやすくなる。
ステップS4において、環境認識装置6のリスク判定部8は、上記ステップS3における判断結果に応じた判断データを車載機器制御装置7に出力する処理を行う。当該処理を終了すると、情報解析処理を終了する。
次に、図4を用いて、車載機器制御装置7によるカーナビゲーションシステム5の操作の制御処理について説明する。なお、図4に示す処理フローは、所定の周期(例えば4ミリ秒)毎に実行される。
車載機器制御装置7は、カーナビゲーションシステム5に対する操作有効信号の出力を制御する処理を行う。車載機器制御装置7は、原則的に、後述するステップS15において操作有効信号をカーナビゲーションシステム5に常時出力する。
まず、ステップS11において、車載機器制御装置7は、車両状態検出装置3から車速データを入力する処理を行う。なお、車両状態検出装置3は、車載機器制御装置7に対し、所定の周期で車速データを出力し、車載機器制御装置7は、入力した最新の車速データを記憶するようにしてもよい。
ステップS12において、車載機器制御装置7は、車両1の車速が所定値以下であるか否かを判断する処理を行う。具体的には、車載機器制御装置7は、上記ステップS11において入力した車速データを解析し、車両1が停止中または所定値、例えば10km/h未満で走行中であるか否かを判断する。そして、車両1の車速が10km/h未満である場合はステップS15に処理を移し、10km/h以上である場合はステップS13に処理を移す。
ステップS13において、車載機器制御装置7は、環境認識装置6のリスク判定部8から判断データを入力する処理を行う。これにより、車載機器制御装置7は、上記ステップS3においてリスク判定部8が車載機器の操作の可否を判断した判断結果のデータを取得する。
ステップS14において、車載機器制御装置7は、上記ステップS13において取得した判断データを解析し、リスク判定部8の判断結果が車載機器の操作を禁止するものであるか否かを判断する。そして、リスク判定部8による判断結果が車載機器の操作を禁止するものである場合はステップS16に処理を移し、リスク判定部8による判断結果が車載機器の操作を禁止しないとするものである場合は、ステップS15に処理を移す。
ステップS15において、車載機器制御装置7は、カーナビゲーションシステム5に対する操作有効信号の出力を開始または継続する処理を行う。これにより、車載機器制御装置7からカーナビゲーションシステム5への操作有効信号の出力が開始され、また、既に操作有効信号が出力中である場合は当該操作有効信号の出力が継続される。本ステップの処理を終了すると機器操作制御処理を終了する。
ステップS16において、車載機器制御装置7は、カーナビゲーションシステム5に対する操作有効信号の出力を停止する処理を行う。これにより、車載機器制御装置7からカーナビゲーションシステム5へ操作有効信号が出力されなくなる。本ステップの処理を終了すると機器操作制御処理を終了する。
次に、図5を用いて、カーナビゲーションシステム5の機器操作処理について説明する。なお、図5に示す処理フローは、所定の周期(例えば4ミリ秒)毎に実行される。
まず、ステップS21おいて、カーナビゲーションシステム5は、車載機器制御装置7から操作有効信号を入力したか否かを判断する。そして、操作有効信号を入力した場合はステップS22に処理を移し、操作有効信号を入力しない場合はステップS23に処理を移す。
ステップS22において、カーナビゲーションシステム5は、カーナビゲーションシステム5に内蔵されたRAMに記憶された操作有効フラグをONに設定する処理を行う。本ステップの処理が終了すると、ステップS24に処理を移す。
ステップS23において、カーナビゲーションシステム5は、操作有効フラグをOFFに設定する処理を行う。本ステップの処理が終了すると、ステップS24に処理を移す。
ステップS24において、カーナビゲーションシステム5は、タッチパネルディスプレイ51からタッチパネルディスプレイ51が操作されたことを示す操作信号が入力されたか否かを判断する。そして、タッチパネルディスプレイ51が操作された場合はステップS25に処理を移し、タッチパネルディスプレイ51が操作されていない場合は機器操作処理を終了する。
ステップS25において、カーナビゲーションシステム5は、カーナビゲーションシステム5に内蔵されたRAMに記憶された操作有効フラグがONに設定されているか否かを判断する。そして、操作有効フラグがONの場合はステップS26に処理を移し、操作有効フラグがOFFの場合は機器操作処理を終了する。
ステップS26において、カーナビゲーションシステム5は、タッチパネルディスプレイ51における操作に応じた動作を行う。すなわち、タッチパネルディスプレイ51の操作に応じて、例えば、目的地の設定などのナビゲーション機能や曲の選定などのオーディオ機能を動作させる。本ステップの処理を終了すると機器操作処理を終了する。
なお、本実施形態では、カーナビゲーションシステム5は、タッチパネルディスプレイ51が操作されたときに操作有効フラグがONであるか否かを判断し、ONである場合に当該操作に応じた動作を行うが、これに限られない。例えば、カーナビゲーションシステム5は、操作有効信号を入力しない場合は、タッチパネルディスプレイ51の感応用電源をOFFにし、タッチパネルディスプレイ51の操作を受け付けることができないようにしてもよい。
このように、車載機器制御装置7は、原則としてカーナビゲーションシステム5の操作を有効とする制御を行っている。しかし、車速が所定値、例えば10km/h以上であって、リスク判定部8によって車載機器の操作を禁止すると判断された場合は、カーナビゲーションシステム5の操作を無効にする制御を行う。すなわち、車両1が10km/h以上で走行しているときは、車両1の外部の状況や車両1の状態に基づいて、安全性が所定以下の状況であると判断された場合、カーナビゲーションシステム5の操作が無効となる。したがって、車速が10km/h以上であり、かつ、リスク判定部8によって車載機器の操作を禁止すると判断されたときは、カーナビゲーションシステム5の操作が行われても当該操作によってカーナビゲーションシステム5が作動しない。
一方、車載機器制御装置7は、車速が前記所定値、例えば10km/h未満である場合は、カーナビゲーションシステム5の操作を有効としたままとする。また、車速が所定値である10km/h以上であっても、リスク判定部8によって車載機器の操作を禁止しないと判断された場合も、カーナビゲーションシステム5の操作を有効としたままとする。
なお、カーナビゲーションシステム5は、操作有効フラグがONであるときは、タッチパネルディスプレイ51に「現在、カーナビゲーションシステムに操作が可能です」と表示する制御を行うようにしてもよい。また、操作有効フラグがOFFであるときは、タッチパネルディスプレイ51に「現在、カーナビゲーションシステムの操作はできません」と表示する制御を行うようにしてもよい。このように、運転者に対して、カーナビゲーションシステム5の操作が可能であるか否かを報知することにより、運転者の利便性を向上させることができる。
以上のように構成された車両制御装置によれば、車載機器制御装置7は、原則としてカーナビゲーションシステム5の操作を有効とする制御を行っている。しかし、リスク判定部8によって車載機器の操作を禁止すると判断された場合は、車速が所定値である10km/h以上であるときのカーナビゲーションシステム5の操作を無効とする制御を行う。これにより、車両1の走行の安全性の確保と、カーナビゲーションシステム5の利便性の確保とを両立することができる。
また、環境認識装置6のリスク判定部8は、撮像装置2が撮像した車両1の外部の画像データと、車両状態検出装置3が取得した車両1に作用するモーメントのデータとに基づいて、車両1の環境を認識してリスクを判定している。これにより、的確に判定された車両1のリスクに基づいて、カーナビゲーションシステム5の操作を禁止するか否かを判断することができる。
なお、本実施形態では、車載機器制御装置7は、カーナビゲーションシステム5の操作を無効または有効とする制御を行っているが、これに限られない。運転席には、カーナビゲーションシステム5の他、オーディオ機器や空調装置など、車両の走行を行うための運転操作以外を目的とした図示しない機器が多数備えられており、これらの機器の車両1の走行中における操作も、車載機器制御装置7によってカーナビゲーションシステム5と同様の制御が行われるようにしてもよい。また、車両1に搭載された機器に限らず、例えば、運転者が車内に持ち込んだ携帯電話や携帯テレビ等の操作についても、車載機器制御装置7によって制御できるようにしてもよい。
また、本実施形態では、環境認識装置6は、撮像装置2によって撮像された車両1の外部の画像データに基づいて、車両1の外部の状況を判断している。しかし、これに限らず、例えば、環境認識装置6は、電磁波を使用したレーダーや超音波を使用したソナー等の他の手段によって取得した車両1の外部の状況のデータに基づいて車両1の外部の状況を判断してもよい。