JP2015232825A - 衝突回避装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】衝突を回避するために自車両が対向車線にはみ出してしまうという事態の発生を抑制する【解決手段】衝突回避装置1では、まずレーダ装置4が、前方物体を検出する。そして衝突回避装置1では、レーダ装置4が前方物体を検出した場合において、衝突予測時間と自車速に基づいて、操舵により回避する状況であると判断すると、前方物体と自車両との衝突を回避するために、操舵により自車両の進行方向を変更させる。さらに、自車両が走行している道路の前方にコーナーが存在しているか否かを判断する。そしてコーナーが存在していると判断した場合に、操舵による自車両の進行方向の変更を禁止する。【選択図】図1

Description

本発明は、自車両の前方に存在する物体との衝突を回避するために自車両を制御する衝突回避装置に関する。
従来、自車両の前方に位置する前方物体との衝突を回避するために、ブレーキを制御することにより自動的に自車両を制動させる車両制御装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2013−249002号公報
自車両と前方物体との衝突を回避するためには、自車両が前方物体と衝突する前にブレーキ制御により自車両を停止させることの他に、ステアリング制御により自車両の進行方向を変更することも有効である。
しかし、自車両の進行方向を変更することにより前方物体との衝突を回避することができたとしても、自車両が対向車線にはみ出してしまうおそれがあった。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、衝突を回避するために自車両が対向車線にはみ出してしまうという事態の発生を抑制することを目的とする。
上記目的を達成するためになされた本発明は、走行中の自車両の前方に存在する物体である前方物体と自車両とが衝突するのを回避するために自車両を制御する衝突回避装置であって、検出手段と、第1衝突回避手段と、コーナー判断手段と、第1禁止手段とを備える。
そして本発明の衝突回避装置では、まず検出手段が、前方物体を検出する。そして第1衝突回避手段が、検出手段が前方物体を検出した場合において、自車両の進行方向を変更させる必要がある状況であることを示す予め設定された第1衝突回避条件が成立すると、前方物体と自車両との衝突を回避するために自車両の進行方向を変更させる。
さらにコーナー判断手段が、自車両が走行している道路の前方にコーナーが存在しているか否かを判断する。そして第1禁止手段が、コーナーが存在しているとコーナー判断手段が判断した場合に、第1衝突回避手段による進行方向の変更を禁止する。
このように構成された本発明の衝突回避装置では、自車両が走行している道路の前方にコーナーが存在している場合には、前方物体との衝突を回避するために行われる自車両の進行方向の変更が禁止される。なお、前方にコーナーが存在している場合には、前方にコーナーが存在していない場合よりも、前方物体との衝突を回避するために自車両の進行方向の変更することによって対向車線にはみ出し易い。このため、本発明の衝突回避装置によれば、衝突を回避するために自車両の進行方向が変更されることに起因して自車両が対向車線にはみ出してしまうという事態の発生を抑制することができる。
回避支援装置1の構成と、回避支援装置1に接続された装置を示すブロック図である。 衝突回避処理を示すフローチャートである。 走行中の自車両の前方で自転車が飛び出そうとしている状況を示す図である。 自車両衝突可能性の判定方法を説明する図である。 横方向回避量の算出方法を説明する図である。 回避動作の判定方法を説明する図である。 コーナー判断用テーブルT1の構造を示す図である。 コーナー判断用テーブルT2の構造を示す図である。
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
本実施形態の衝突回避装置1は、車両に搭載され、図1に示すように、ステアリング電子制御装置2、ブレーキ電子制御装置3、レーダ装置4およびナビゲーション装置5と通信線6を介して互いにデータ通信可能に接続されている。以下、衝突回避装置1を搭載した車両を自車両という。また、ステアリング電子制御装置2をステアリングECU(Electronic Control Unit)2、ブレーキ電子制御装置3をブレーキECU3という。
ステアリングECU2は、運転者のステアリング操作時における前輪の操舵角を検出する操舵角センサ11からの検出信号に基づいて、操舵輪の舵角変更時のアシスト力を発生させるパワーステアリング制御を実行する。
またステアリングECU2は、衝突回避装置1から通信線6を介して送信されてくるステアリング制御データ(例えば、操舵角の変化量)に従い、ステアリングに操舵力を与えるステアリングモータ(不図示)を駆動することで操舵角を制御する。
ブレーキECU3は、ブレーキ油を圧送するマスタシリンダの油圧からブレーキ操作量を検出するマスタシリンダ圧センサ(不図示)と、自車両の走行速度を検出する車速センサ12からの検出信号に基づいて、ABS制御やトラクション制御等を実行する。
またブレーキECU3は、衝突回避装置1から通信線6を介して送信されてくるブレーキ制御データ(例えば、減速度)に従い、ブレーキアクチュエータ(不図示)を駆動することで制動力を制御する。
レーダ装置4は、レーダ波を自車両の前方に向けて送信し、反射したレーダ波を受信することにより、自車両の前方に位置する物体の位置を検出する。
ナビゲーション装置5は、道路地図データおよび各種情報を記録した地図記憶媒体から地図データを取得するとともに、GPS(Global Positioning System)アンテナ(不図示)を介して受信したGPS信号等に基づいて自車両の現在位置を検出する。
またナビゲーション装置5は、自車両の現在地を表示画面に表示するための制御、および、現在地から目的地までの経路を案内するための制御等を実行する。
衝突回避装置1は、通信部21と制御部22とを備える。
通信部21は、通信線6に接続された装置との間で、予め設定された通信プロトコル(例えば、CAN(Controller Area Network)通信プロトコル)に従ってデータの送受信を行う。
制御部22は、CPU、ROM、RAM、I/O及びこれらの構成を接続するバスラインなどからなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成され、ROMに記憶されたプログラムに基づいて各種処理を実行する。
このように構成された衝突回避装置1において、制御部22は、衝突回避処理を実行する。衝突回避処理は、制御部22の動作中において予め設定された実行周期(本実施形態では例えば50ms)毎に繰り返し実行される処理である。
この衝突回避処理が実行されると、制御部22は、図2に示すように、まずS10にて、レーダ装置4による検出結果に基づいて、自車両の前方に物体(以下、前方物体という)が存在しているか否かを判断する。
ここで、前方物体が存在していない場合には(S10:NO)、衝突回避処理を一旦終了する。一方、前方物体が存在している場合には(S10:YES)、S20にて、前方物体と自車両とが衝突する可能性(以下、自車両衝突可能性という)があるか否かを判定する。
ここで、例えば図3に示すように、走行中の自車両MCの前方で自転車BCが自車両MCの左側から飛び出そうとしている状況を用いて、自車両衝突可能性があるか否かを判定する方法を説明する。
まず、図4に示すように、自車両の前後方向をY軸とし、自車両の前後方向に対して垂直な方向をX軸とし、さらに、自車両の前端中央部を原点O(座標は(0,0))とする二次元直交座標系を設定する。
自車両の全幅をWとし、自車両の全長をLとすると、座標が(W/2,0)である点P1と、座標が(W/2,−L)である点P2と、座標が(−W/2,0)である点P3と、座標が(−W/2,−L)である点P4とを頂点とする長方形RSが、自車両が存在している範囲となる。
そして、前回の衝突回避処理の実行時におけるレーダ装置4による検出結果と、今回の衝突回避処理の実行時におけるレーダ装置4による検出結果とに基づいて、自転車BCの右端部と左端部における相対速度ベクトルを算出する。例えば、前回の衝突回避処理の実行時における自転車BCの右端部と左端部の位置をそれぞれ点P11と点P12とする。また、今回の衝突回避処理の実行時における自転車BCの右端部と左端部の位置をそれぞれ点P13と点P14とする。この場合に、自転車BCの右端部における相対速度ベクトルV1は、点P13の座標値から点P11の座標値を減算することにより算出される。同様に、自転車BCの左端部における相対速度ベクトルV2は、点P14の座標値から点P12の座標値を減算することにより算出される。
そして、自転車BCの右端部の今回位置を示す点P13を起点とした相対速度ベクトルV1の延長線EL1に、自車両が存在している範囲を示す長方形RSが位置している場合に、自車両衝突可能性があると判断する。
具体的には、まず、自転車BCの右端部を起点とした相対速度ベクトルV1の延長線EL1と、X軸との交点を算出する。
自転車BCの右端部(点P13)の座標を(x1,y1)とし、相対速度ベクトルV1の傾きをa(=dy/dx)とすると、延長線EL1は下式(1)で表される。
y = a×(x−x1) + y1 ・・・(1)
このため、下式(2)で示すように、式(1)においてy=0としたときのxの値が、X軸との交点のx座標値である。
0 = a×(x−x1) + y1 ・・・(2)
そして式(2)より、X軸との交点のx座標値は、下式(3)で表される。
x = −y1/a + x1 ・・・(3)
このX座標値が、−W/2より大きく且つ+W/2より小さい範囲内である場合に、自車両衝突可能性があると判断する。
そして、自転車BCの右端部(すなわち、点P13)と、自車両MC(すなわち、長方形RS)との交点との間の距離d1(以下、右端部衝突距離d1という)は、下式(4)で表される。
d1 = {y1 + (y1/a)−1/2
= (1+1/a)−1/2×y1 ・・・(4)
さらに、自転車BCの右端部を起点とした相対速度ベクトルV1の延長線EL1と、長方形RSの左辺との交点を算出する。
下式(5)で示すように、式(1)においてx=−W/2としたときのyの値が、長方形RSの左辺との交点のy座標値である。
y = a×(−W/2−x1) + y1 ・・・(5)
このy座標値が、−Lより大きく且つ0より小さい範囲内である場合に、自車両衝突可能性があると判断する。
この場合の右端部衝突距離d1は、下式(6)で表される。
d1=[(x1+w/2)+{2×y1+a(w/2−x1)}−1/2 ・・・(6)
次に、自転車BCの左端部を起点とした相対速度ベクトルV2の延長線EL2についても、延長線EL1と同様にして、X軸との交点と、長方形RSの左辺との交点とを算出することにより、車両衝突可能性を判断する。また、車両衝突可能性があると判断した場合に、延長線EL1と同様にして、自転車BCの左端部(すなわち、点P14)と、自車両MCとの交点との間の距離d2(以下、左端部衝突距離d2という)を算出する。
また、自車両衝突可能性があると判断した場合には、図5に示すように、延長線EL1,EL2と長方形RSとが交差しないようにするためにX軸方向に沿って長方形RSを移動させる移動量(以下、横方向回避量Xaという)を算出する。
そして、S20の処理が終了すると、図2に示すように、S30にて、S20での判定結果に基づいて、自車両衝突可能性があるか否かを判断する。ここで、自車両衝突可能性がない場合には(S30:NO)、衝突回避処理を一旦終了する。一方、自車両衝突可能性がある場合には(S30:YES)、S40にて、衝突予測時間TTC(Time To Collision)を算出する。
ここで、例えば図3に示すように、走行中の自車両MCの前方で自転車BCが自車両MCの左側から飛び出そうとしている状況を用いて、衝突予測時間を算出する方法を説明する。
まず、図4に示すように、右端部衝突距離d1と、左端部衝突距離d2と、中央部衝突距離d3を算出する。なお、右端部衝突距離d1と左端部衝突距離d2は、S20の処理で既に算出されている。中央部衝突距離d3は、自転車BCの中央部(図4の点P15を参照)と、自車両MC(すなわち、長方形RS)との交点との間の距離(図4の距離d3を参照)である。S40にて、右端部衝突距離d1および左端部衝突距離d2と同様の方法で中央部衝突距離d3を算出する。
さらに、自転車BCの速度Vを下式(7)で算出する。
= {(dx/dt)+(dy/dt)−1/2 ・・・(7)
そして、自転車BCの右端部の衝突予測時間TTC1と、自転車BCの左端部の衝突予測時間TTC2と、自転車BCの中央部の衝突予測時間TTC3をそれぞれ、下式(8),(9),(10)で算出する。
TTC1 = d1/V ・・・(8)
TTC2 = d2/V ・・・(9)
TTC3 = d3/V ・・・(10)
そして、衝突予測時間TTC1,TTC2,TTC3の中で最も小さいものを衝突予測時間TTCとして採用する。
そして、S40の処理が終了すると、図2に示すように、S50にて、衝突予測時間TTCと、自車両の走行速度V(以下、自車速Vという)とに基づいて、回避動作の判定を行う。
具体的には、図6に示すように、衝突予測時間TTCと自車速Vに基づいて、ブレーキにより衝突を回避する領域R1(以下、制動回避領域R1という)と、ステアリングとブレーキにより衝突を回避する領域R2(以下、制動/操舵回避領域R2という)と、ブレーキにより衝突被害を軽減する領域R3(以下、軽減領域R3という)と、衝突回避装置1による回避支援を実行しない領域R4(以下、無支援領域R4という)とに分類される。
領域R1,R2,R3,R4は、制動回避限界時間T1、通常制動回避下限時間T2、操舵回避限界時間T3および通常操舵回避下限時間T4により予め決定される。
制動回避限界時間T1は、ブレーキを作動させることにより自車両と前方物体との衝突を回避することができる最小の衝突予測時間であり、前方物体との相対速度に比例している。すなわち、衝突予測時間TTCが制動回避限界時間T1未満である状況下で運転者がブレーキ操作を開始した場合には、ブレーキ操作のみで前方物体との衝突を回避することができない。
通常制動回避下限時間T2は、自車両と前方物体との衝突を回避するために自車両の運転者がブレーキ操作を開始する最小の衝突予測時間であり、前方物体との相対速度に比例している。
操舵回避限界時間T3は、ステアリング操作により自車両と前方物体との衝突を回避することができる最小の衝突予測時間であり、前方物体との相対速度に依存しない一定値である。すなわち、衝突予測時間TTCが操舵回避限界時間T3未満である状況下で運転者がステアリング操作を開始した場合には、ステアリング操作のみで前方物体との衝突を回避することができない。
通常操舵回避下限時間T4は、自車両と前方物体との衝突を回避するために自車両の運転者がステアリング操作を開始する最小の衝突予測時間であり、前方物体との相対速度に依存しない一定値である。
そして制動回避領域R1は、制動回避限界時間T1以上であり、且つ、通常制動回避下限時間T2未満であり、且つ、通常操舵回避下限時間T4未満である領域である。
制動/操舵回避領域R2は、制動回避限界時間T1未満であり、且つ、操舵回避限界時間T3以上であり、且つ、通常操舵回避下限時間T4未満である領域である。
軽減領域R3は、制動回避限界時間T1未満であり、且つ、操舵回避限界時間T3である領域である。
無支援領域R4は、領域R1,R2,R3以外の領域である。
そしてS50では、衝突予測時間TTCと自車速Vに基づいて、現時点における自車両の状況が、制動回避領域R1または軽減領域R3に含まれている場合に、制動により回避する状況であると判定する。また、現時点における自車両の状況が、制動/操舵回避領域R2に含まれている場合に、制動と操舵により回避する状況であると判定する。また、現時点における自車両の状況が、無支援領域R4に含まれている場合に、回避動作を行わない状況であると判定する。
そして、S50の処理が終了すると、図2に示すように、S60にて、S50での判定結果に基づいて、操舵により回避する状況であるか否かを判断する。ここで、操舵により回避する状況でない場合には(S60:NO)、S110に移行する。一方、操舵により回避する状況である場合には(S60:YES)、S70にて、操舵により前方物体を回避する位置にコーナーが存在するか否かを判断する。
具体的には、まず、現時点の自車速v0[m/s]と、ブレーキを作動させたときの自車両の減速度a0[m/s]とに基づいて、自車両が完全に停止するまでに移動する距離D[m]を下式(11)により算出する。
D = v0×t0 −a0×t0/2 ・・・(11)
さらに、距離D[m]先の道路情報(本実施形態では、道路の曲率)を、ナビゲーション装置5から取得し、取得した曲率が予め設定されたコーナー判定値以上である場合に、コーナーが存在すると判断する。
そして、S70の処理が終了すると、S80にて、S70での判定結果に基づいて、操舵により前方物体を回避する位置にコーナーが存在するか否かを判断する。ここで、コーナーが存在している場合には(S80:YES)、S110に移行する。一方、コーナーが存在していない場合には(S80:NO)、S90にて、予め設定された操舵回避不適切条件が成立したか否かを判断する。この操舵回避不適切条件は、例えば、走行中の道路の前方において道路の周辺に住居が存在していること、走行中の道路の前方において道路と道路以外との間で高低差が大きいことである。そしてS90では、ナビゲーション装置5から取得した道路地図データを用いて、操舵回避不適切条件が成立したか否かを判断する。
ここで、操舵回避不適切条件が成立している場合には(S90:YES)、S110に移行する。一方、操舵回避不適切条件が成立していない場合には(S90:NO)、S100にて、衝突回避のために、操舵により自車両を衝突予測時間TTCで横方向に横方向回避量Xa移動させる衝突回避操舵制御をステアリングECU2に実行させ、S110に移行する。
そしてS110に移行すると、S50での判定結果に基づいて、制動により回避する状況であるか否かを判断する。ここで、制動により回避する状況でない場合には(S110:NO)、衝突回避処理を一旦終了する。一方、制動により回避する状況である場合には(S110:YES)、S120にて、衝突回避のために予め設定された減速度で自車両を制動させる衝突回避制動制御をブレーキECU3に実行させ、衝突回避処理を一旦終了する。
このように構成された衝突回避装置1では、まずレーダ装置4が、前方物体を検出する。そして衝突回避装置1では、レーダ装置4が前方物体を検出した場合において、衝突予測時間TTCと自車速Vに基づいて、操舵により回避する状況であると判断すると(S60:YES)、前方物体と自車両との衝突を回避するために、操舵により自車両の進行方向を変更させる(S100)。
さらに衝突回避装置1では、自車両が走行している道路の前方にコーナーが存在しているか否かを判断する(S70)。そして衝突回避装置1では、コーナーが存在していると判断した場合に、操舵による自車両の進行方向の変更を禁止する(S80)。
このように衝突回避装置1では、自車両が走行している道路の前方にコーナーが存在している場合には、前方物体との衝突を回避するために行われる自車両の進行方向の変更が禁止される。なお、前方にコーナーが存在している場合には、前方にコーナーが存在していない場合よりも、前方物体との衝突を回避するために自車両の進行方向の変更することによって対向車線にはみ出し易い。このため、衝突回避装置1によれば、衝突を回避するために自車両の進行方向が変更されることに起因して自車両が対向車線にはみ出してしまうという事態の発生を抑制することができる。
また衝突回避装置1では、レーダ装置4が前方物体を検出した場合において、衝突予測時間TTCと自車速Vに基づいて、制動により回避する状況であると判断すると(S110:YES)、前方物体と自車両との衝突を回避するために、自車両の走行速度を低減させる(S120)。これにより、自車両が走行している道路の前方にコーナーが存在していることに起因して自車両の進行方向の変更が禁止されたとしても、自車両の走行速度を低減させることで、前方物体との衝突を回避する可能性を高めることができる。
また衝突回避装置1では、衝突回避制動制御により自車両の走行速度を低減させたときの減速度a0と、現時点の自車速v0とに基づいて、自車両が停止するまでの距離Dを算出し、自車両の現在位置から距離Dだけ自車両の前方へ向かって離れた箇所において、コーナーが存在しているか否かを判断する。これにより、衝突を回避するために自車両の進行方向が変更されることに起因して、自車両が対向車線にはみ出している状態で停止しているという事態の発生を抑制することができる。
また衝突回避装置1では、自車両が走行している道路の前方の状況が、操舵により自車両の進行方向を変更させるのに適切ではないことを示す予め設定された操舵回避不適切条件が成立している場合に、操舵による自車両の進行方向の変更を禁止する(S90)。これにより、衝突を回避するために自車両の進行方向が変更されることに起因して自車両にとって適切ではない事態が発生するのを抑制することができる。
以上説明した実施形態において、レーダ装置4は本発明における検出手段、S60,S100の処理は本発明における第1衝突回避手段、S70の処理は本発明におけるコーナー判断手段、S80の処理は本発明における第1禁止手段である。
また、S110,S120の処理は本発明における第2衝突回避手段、S90の処理は本発明における第2禁止手段である。
以上、本発明の一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く、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、自車両が完全に停止するまでに移動する距離Dを算出した後に、距離D[m]先の道路情報をナビゲーション装置5から取得することにより、コーナーが存在するか否かを判断するものを示した。これに対し、例えば図7に示すように、自車両が走行している道路の前方における予め設定された距離範囲(図7では、5m〜40m)内で、距離と曲率との対応関係を示すコーナー判断用テーブルT1を、距離Dを算出する前にナビゲーション装置5から予め取得するようにしてもよい。すなわち、距離Dを算出した後に、予め取得したコーナー判断用テーブルT1を参照することにより、D[m]先にコーナーが存在するか否かを判断する。
これにより、距離Dを算出した後に、コーナーが存在しているか否かを示すコーナー判断情報を取得する必要がなくなり、距離Dを算出してから、コーナーが存在しているか否かを判断するまでの時間を短縮することができる。なお、コーナー判断用テーブルT1に含まれる距離の間隔(図7では5m)が長くなるほど、演算負荷を低減することができる一方、コーナーが存在しているか否かの判断精度が低下する。
また図8に示すように、道路の前方における予め設定された距離範囲(図8では、5m〜40m)内で距離とコーナー判別フラグとの対応関係を示すコーナー判断用テーブルT2を、コーナー判断用テーブルT1の代わりに取得するようにしてもよい。なお、コーナー判別フラグが1である場合には、対応する距離にコーナーが存在することを示している。一方、コーナー判別フラグが0である場合には、対応する距離にコーナーが存在していないことを示している。
1…衝突回避装置、4…レーダ装置、22…制御部

Claims (5)

  1. 走行中の自車両の前方に存在する物体である前方物体と前記自車両とが衝突するのを回避するために前記自車両を制御する衝突回避装置(1)であって、
    前記前方物体を検出する検出手段(4)と、
    前記検出手段が前記前方物体を検出した場合において、前記自車両の進行方向を変更させる必要がある状況であることを示す予め設定された第1衝突回避条件が成立すると、前記前方物体と前記自車両との衝突を回避するために前記自車両の進行方向を変更させる第1衝突回避手段(S60,S100)と、
    前記自車両が走行している道路の前方にコーナーが存在しているか否かを判断するコーナー判断手段(S70)と、
    前記コーナーが存在していると前記コーナー判断手段が判断した場合に、前記第1衝突回避手段による前記進行方向の変更を禁止する第1禁止手段(S80)とを備える
    ことを特徴とする衝突回避装置。
  2. 前記検出手段が前記前方物体を検出した場合において、前記自車両を制動させる必要がある状況であることを示す予め設定された第2衝突回避条件が成立すると、前記前方物体と前記自車両との衝突を回避するために前記自車両の走行速度を低減させる第2衝突回避手段(S110,S120)を備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の衝突回避装置。
  3. 前記コーナー判断手段は、
    前記第2衝突回避手段が前記自車両の走行速度を低減させたときの減速度と、前記自車両の走行速度とに基づいて、前記自車両が停止するまでの停止距離を算出し、前記自車両の現在位置から前記停止距離だけ前記自車両の前方へ向かって離れた箇所において、前記コーナーが存在しているか否かを判断する
    ことを特徴とする請求項2に記載の衝突回避装置。
  4. 前記コーナー判断手段は、
    前記自車両が走行している道路の前方における予め設定された距離範囲内の道路についてコーナーが存在しているか否かを示すコーナー判断情報を、前記停止距離を算出する前に予め取得する
    ことを特徴とする請求項3に記載の衝突回避装置。
  5. 前記自車両が走行している道路の前方の状況が、前記第1衝突回避手段により前記進行方向を変更させるのに適切ではないことを示す予め設定された禁止条件が成立している場合に、前記第1衝突回避手段による前記進行方向の変更を禁止する第2禁止手段(S90)を備える
    ことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の衝突回避装置。
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