以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る車両の走行制御装置を、車両に搭載された走行制御システムに適用した場合を例にして説明する。本発明の走行制御装置の実施の形態は限定されず、車両側と情報の授受が可能な携帯端末装置に適用することもできる。走行制御装置、走行制御システム、及び携帯端末装置は、いずれも演算処理を実行するコンピュータである。
図1は、走行制御システム1のブロック構成を示す図である。本実施形態の走行制御システム1は、車両に搭載され、走行制御装置100と車載装置200とを備える。
本実施形態の走行制御装置100は、自車両が走行している車線を認識し、車線のレーンマークの位置と自車両の位置とが所定の関係を維持するように、自車両の動きを制御する車線逸脱防止機能(レーンキープサポート機能)を備える。本実施形態の走行制御装置100は車線の中央を自車両が走行するように、自車両の動きを制御する。走行制御装置100は、車線のレーンマークから自車両までの路幅方向に沿う距離が所定値域となるように、自車両の動きを制御してもよい。
本実施形態におけるレーンマーカは、車線を規定する機能を有するものであれば限定されず、路面に描かれた線図であってもよいし、道路の間に存在する植栽であってもよいし、道路の路肩側に存在するガードレール、縁石、歩道、二輪車専用道路などの道路構造物であってもよい。また、道路の路肩側に存在する看板、標識、店舗、街路樹などの不動の物体であってもよい。これらのレーンマーカの検出手法は限定されず、本願出願時に知られたパターンマッチングなどの各種の手法を用いることができる。
走行制御装置100は通信装置20を有し、車載装置200は通信装置40を有し、両装置は有線通信又は無線通信により互いに情報の授受を行う。
まず、車載装置200について説明する。
本実施形態の車載装置200は、検出装置50と、センサ60と、車両コントローラ70と、駆動装置80と、操舵装置90と、出力装置110と、ナビゲーション装置120とを備える。車載装置200を構成する各装置は、相互に情報の授受を行うためにCAN(Controller Area Network)その他の車載LANによって接続されている。
以下、車載装置200を構成する各装置についてそれぞれ説明する。
検出装置50は、自車両が回避するべき回避対象の存在及びその存在位置を検出する。特に限定されないが、本実施形態の検出装置50はカメラ51を含む。本実施形態のカメラ51は、例えばCCD等の撮像素子を備えるカメラである。本実施形態のカメラ51は自車両に設置され、自車両の周囲を撮像し、自車両の周囲に存在する回避対象を含む画像データを取得する。なお、本実施形態で説明する「回避対象」の具体例等については後述する。
検出装置50は、取得した画像データを処理し、自車両に対する回避対象の位置に基づいて、自車両から回避対象までの距離を算出する。検出装置50は、回避対象の位置の経時的な変化から自車両と回避対象との相対速度、自車両と回避対象との相対加速度を対象情報として算出する。画像データに基づく自車両と他車両との位置関係の導出処理、その経時的な変化量に基づく速度情報の導出処理については、本願出願時に知られている手法を適宜に用いることができる。
また、検出装置50は、画像データを解析し、その解析結果に基づいて回避対象の種別を識別してもよい。検出装置50は、パターンマッチング技術などを用いて、画像データに含まれる回避対象が、車両であるか、歩行者であるか、標識であるかを識別できる。また、検出装置50は、画像データから対象物の像を抽出し、その像の大きさや形状から対象物の具体的な種別(四輪車、二輪車、バス、トラック、工事車両など)、車種(小型車、大型車)を識別できる。さらに、検出装置50は、画像データに含まれるナンバープレートに表記された識別子から、その車両の種別、車種を識別することができる。この識別情報は、対象領域の設定処理において用いることができる。
なお、本実施形態の検出装置50はレーダー装置52を用いてもよい。レーダー装置52としては、ミリ波レーダー、レーザーレーダー、超音波レーダーなどの出願時に知られた方式のものを用いることができる。
このように検出された少なくとも回避対象の位置を含む対象情報は、走行制御装置100側へ送出される。検出装置50は、回避対象の位置の変化から求めた自車両と回避対象との相対速度情報、相対加速度情報、回避対象の種別情報、回避対象が車両である場合には車種などの情報を対象情報に含めて、走行制御装置100側へ送出してもよい。
なお、本実施形態における「回避対象」は、自車両がそのものを避けて(接近しすぎないように)走行するべき対象である。検出装置50は、自車両と所定の位置関係を有する対象を回避対象として検出する。たとえば、検出装置50は、自車両の周囲に存在する物体等であって、自車両から所定距離以内に存在するものを回避対象として検出することができる。
本実施形態の回避対象は、静止物と移動物を含む。静止している回避対象としては、駐車中の他車両、停車中の他車両、歩道、中央分離帯、ガードレールなどの道路構造物、標識,電柱などの道路設置物、落下物や除雪された雪などの道路の載置物など、車両の走行の障害となる物体が含まれる。移動する回避対象としては、他車両、歩行者が含まれる。他車両としては、自車両の後方車両、対向車両が含まれる。車両としては、自転車、バイクなどの二輪車、バス,トラックなどの大型車両、トレーラ、クレーン車などの特殊車両が含まれる。さらに、回避対象としては、工事現場、路面の損傷エリア、水溜りなど、物体が存在しないものの自車両が回避すべき対象を含む。
本実施形態のセンサ60は、操舵角センサ61、車速センサ62を備える。操舵角センサ61は、自車両の操舵量、操舵速度、操舵加速度などの自車両の操舵に関する操舵情報を検出し、車両コントローラ70、走行制御装置100へ送出する。車速センサ62は、自車両の車速、加速度を検出し、車両コントローラ70、走行制御装置100へ送出する。
本実施形態の車両コントローラ70は、エンジンコントロールユニット(Engine Control Unit, ECU)などの車載コンピュータであり、車両の運転状態を電子的に制御する。本実施形態の車両としては、電動モータを走行駆動源として備える電気自動車、内燃機関を走行駆動源として備えるエンジン自動車、電動モータ及び内燃機関の両方を走行駆動源として備えるハイブリッド自動車を例示することができる。なお、電動モータを走行駆動源とする電気自動車やハイブリッド自動車には、二次電池を電動モータの電源とするタイプや燃料電池を電動モータの電源とするタイプのものも含まれる。
本実施形態の駆動装置80は、自車両V1の駆動機構を備える。駆動機構には、上述した走行駆動源である電動モータ及び/又は内燃機関、これら走行駆動源からの出力を駆動輪に伝達するドライブシャフトや自動変速機を含む動力伝達装置、及び車輪を制動する制動装置などが含まれる。駆動装置80は、運転者のアクセル操作及びブレーキ操作による入力信号、車両コントローラ70又は走行制御装置100から取得した制御信号に基づいてこれら駆動機構の各制御信号を生成し、車両の加減速を含む走行制御を実行する。駆動装置80に指令情報を送出することにより、車両の加減速を含む走行制御を自動的に行うことができる。なお、ハイブリッド自動車の場合には、車両の走行状態に応じた電動モータと内燃機関とのそれぞれに出力するトルク配分も駆動装置80に送出される。
本実施形態の操舵装置90は、ステアリングアクチュエータを備える。ステアリングアクチュエータは、ステアリングのコラムシャフトに取り付けられるモータ等を含む。操舵装置90は、車両コントローラ70から取得した制御信号、又は運転者のステアリング操作により入力信号に基づいて車両の転回制御を実行する。車両コントローラ70は、操舵量を含む指令情報を操舵装置90に送出することにより、転回制御を実行する。また、走行制御装置100は、車両の各輪の制動量をコントロールすることにより転回制御を実行してもよい。この場合、車両コントローラ70は、各輪の制動量を含む指令情報を制動装置81へ送出することにより、車両の転回制御を実行する。
本実施形態のナビゲーション装置120は、自車両の現在位置から目的地までの経路を算出し、後述する出力装置110を介して経路案内情報を出力する。ナビゲーション装置120は、位置検出装置121と、道路種別、道路幅、道路形状その他の道路情報122と、道路情報122が各地点に対応づけられた地図情報123とを有する。本実施形態の位置検出装置121は、グローバル・ポジショニング・システム(Global Positioning System, GPS)を備え、走行中の車両の走行位置(緯度・経度)を検出する。ナビゲーション装置120は、位置検出装置121により検出された自車両の現在位置に基づいて、自車両が走行する道路リンクを特定する。本実施形態の道路情報122は、各道路リンクの識別情報ごとに、道路種別、道路幅、道路形状、追い越しの可否(隣接車線への進入の可否)その他の道路に関する情報を対応づけて記憶する。そして、ナビゲーション装置120は、道路情報122を参照し、自車両が走行する道路リンクが属する道路に関する情報を取得し、走行制御装置100へ送出する。自車両が走行する道路種別、道路幅、道路形状は、走行制御処理において、自車両が走行する目標経路の算出に用いられる。
本実施形態の出力装置110は、走行支援に関する各種の情報をユーザ又は周囲の車両の乗員に向けて出力する。本実施形態において、出力装置110は、対象情報に応じた情報、対象領域の位置に応じた情報、目標経路の位置に応じた情報、及び目標経路上を自車両に走行させる指令情報に応じる情報のうち、何れか一つ以上を出力する。本実施形態の出力装置110は、ディスプレイ111、スピーカ112、車室外ランプ113、車室内ランプ114を含む。車室外ランプ113は、ヘッドライト、ウィンカランプ、ブレーキランプを含む。車室内ランプ114は、インジケータの点灯表示、ディスプレイ111の点灯表示、その他ステアリングに設けられたランプや、ステアリング周囲に設置されたランプを含む。また、本実施形態の出力装置110は、通信装置40を介して、高度道路交通システム(Intelligent Transport Systems:ITS)などの外部装置に走行支援に関する各種の情報を出力してもよい。高度道路交通システムなどの外部装置は、車両の速度、操舵情報、走行経路などを含む走行支援に関する情報を、複数の車両の交通管理に用いる。
情報の具体的な出力態様を、自車両の左側前方に回避対象としての駐車車両が存在する場合を例にして説明する。
出力装置110は、対象情報に応じた情報として、駐車車両が存在する方向や位置を自車両の乗員に提供する。ディスプレイ111は、駐車車両が存在する方向や位置を視認可能な態様で表示する。スピーカ112は「左側前方に駐車車両が存在します」といった駐車車両が存在する方向や位置を伝えるテキストを発話出力する。車室外ランプ113である左右のドアミラーに設けられたランプのうち、左側のランプのみを点滅させて、左側前方に駐車車両が存在することを自車両の乗員に知らせてもよい。車室内ランプ114であるステアリング近傍の左右に設けられたランプのうち、左側のランプのみを点滅させて、左側前方に駐車車両が存在することを乗員に知らせてもよい。
また、対象領域の位置に応じた情報として、対象領域の設定方向や設定位置を、出力装置110を介して出力してもよい。先述したように、対象領域が左側前方に設定されたことを、ディスプレイ111、スピーカ112、車室外ランプ113、車室内ランプ114により乗員に知らせることができる。
本実施形態では、自車両の動きを他車両の乗員に予め知らせる観点から、対象領域の設定方向や設定位置を、車室外ランプ113を用いて外部に出力する。対象領域が設定されると、対象領域の側方を通過するために自車両の進行方向が変更される(転回が行われる)。対象領域が設定されたことを外部に知らせることにより、対象領域の側方を通過するために自車両の進行方向が変化することを、他車両のドライバに予告できる。例えば、対象領域が左側前方に設定されたときに、右側のウィンカランプ(車室外ランプ113)を点灯させることにより、左側に設定された対象領域の側方を通過するために自車両が右側に移動することを外部の他車両等に知らせることができる。
さらに、目標経路の位置に応じた情報として、目標経路の形状や曲点の位置をディスプレイ111、スピーカ112により乗員に知らせることができる。ディスプレイ111は、目標経路の形状等を視認可能な線図として表示する。スピーカ112は、「前方の駐車車両の側方を通過するため、右に転回します」などのアナウンスを出力する。
さらにまた、目標経路上を自車両に走行させる指令情報に応じた情報として、転回操作や加減速が実行されることをディスプレイ111、スピーカ112、車室外ランプ113、車室内ランプ114を介して、自車両の乗員又は他車両の乗員に予め知らせる。
このように、対象領域の側方を通過する際の走行制御に関する情報を出力することにより、自車両及び/又は他車両の乗員に自車両の挙動を予め知らせることができる。出力装置110は、上述した情報を、通信装置20を介して高度道路交通システムの外部装置に出力してもよい。これにより、自車両の乗員及び/他車両の乗員は、走行制御される自車両の挙動に応じた対応ができる。
次いで、本実施形態の走行制御装置100について説明する。
図1に示すように、本実施形態の走行制御装置100は、制御装置10と、通信装置20と、出力装置30とを備える。通信装置20は、車載装置200との情報の授受を行う。出力装置30は、先述した車載装置200の出力装置110と同様の機能を有する。走行制御装置100が、乗員が持ち運び可能なコンピュータである場合には、走行制御装置100は、車載装置200の車室外ランプ113、車室内ランプ114の点滅を制御する指令情報を、各装置に出力してもよい。
走行制御装置100の制御装置10は、自車両の走行を制御するためのプログラムが格納されたROM(Read Only Memory)12と、このROM12に格納されたプログラムを実行することで、走行制御装置100として機能する動作回路としてのCPU(Central Processing Unit)11と、アクセス可能な記憶装置として機能するRAM(Random Access Memory)13と、を備えるコンピュータである。
本実施形態に係る走行制御装置100の制御装置10は、自車情報取得機能と、対象情報取得機能と、対象領域設定機能と、目標経路設定機能と、制御機能と、提示機能とを有する。本実施形態の制御装置10は、上記機能を実現するためのソフトウェアと、上述したハードウェアの協働により各機能を実行する。
以下、本実施形態に係る走行制御装置100の各機能について説明する。
制御装置10の自車情報取得機能は、自車両の位置を含む自車情報を取得する。自車両の位置は、ナビゲーション装置120の位置検出装置121により取得できる。自車情報は、自車両の車速、加速度を含む。制御装置10は、自車両の速度を車速センサ62から取得する。自車両の速度は、自車両の位置の経時的な変化に基づいて取得することもできる。自車両の加速度は、自車両の速度から求めることができる。
制御装置10の対象情報取得機能は、自車両が回避すべき回避対象の位置を含む対象情報を取得する。対象情報取得機能は、検出装置50により検出された回避対象の位置を含む対象情報を取得する。また、対象情報には、回避対象の相対位置、回避対象に対する自車両V1の相対速度および相対加速度が含まれる。
回避対象が他車両であり、この他車両と自車両とが車車間通信が可能であれば、自車両の制御装置10は、他車両の車速センサが検出した他車両の車速、加速度を対象情報として取得してもよい。もちろん、制御装置10は、高度道路交通システムの外部装置から他車両の位置、速度、加速度を含む対象情報を取得することもできる。
制御装置10の対象領域設定機能は、自車両の位置と回避対象の位置との関係に基づいて対象領域Rを設定する。図2は、対象領域Rの設定手法の一例を示す図である。図2において、自車両の走行方向Vd1は、図中+y方向であり、自車両が走行する走行車線Ln1の延在方向も、図中+y方向である。また、図2では、自車両が走行する車線Ln1の左側の路肩に駐車された駐車車両V2が検出された場面を上方から見ている。なお、図2に示す場面において、自車両V1は、後方から駐車車両V2に接近し、駐車車両V2の側方を通り、車線Ln1上を走行方向Vd1に向かって走行している。
たとえば図2に示す例において、検出された駐車車両V2は、自車両V1の車線Ln1に存在し、自車両V1の直進を妨げるため、自車両V1の回避するべき回避対象である。そのため、対象領域設定機能は、自車両V1が走行方向Vd1に沿って駐車車両V2に接近するときに、駐車車両V2を含む範囲を対象領域Rとして設定する。なお、対象領域設定機能は、自車両V1と回避対象である駐車車両V2との距離が所定値未満となることで、自車両V1と駐車車両V2とが接近または接触することを避ける観点から対象領域Rを設定してもよいし、あるいは、自車両V1と駐車車両V2とが適切な距離を保つようにする観点から対象領域Rを設定してもよい。
また、対象領域Rは、駐車車両V2の外形に沿った形状としてもよいし、駐車車両V2を内包する形状としてもよい。また、対象領域Rは、駐車車両V2を包含する円形、楕円形、矩形、多角形としてもよい。さらに、対象領域設定機能は、対象領域Rの境界を駐車車両V2の表面(外縁)から所定距離(A)未満として、対象領域Rを狭く設定してもよいし、対象領域Rの境界を、駐車車両V2から離隔させた所定距離B(B>A)以上として、対象領域Rを広く設定してもよい。
図2に示すように、自車両の走行方向Vd1を前方とし、その逆方向を後方として定義した場合において、対象領域Rはその前後に前後端部RL1,RL2を有する。この前後端部RL1,RL2は、自車両が走行する車線Ln1の延在方向(+y)に沿う対象領域Rの長さを規定する端線である。図2に示す対象領域Rの車線Ln1の延在方向(+y)に沿う長さは、前後端部RL1の(y1)と前後端部RL2(y2)の間の距離であるL0である。前後端部RL1,RL2のうち、対象領域Rに接近する自車両V1から見て手前側(上流側)に位置する前後端部を第1端部RL1とする。一方、前後端部RL1,RL2のうち、対象領域Rに接近乃至通過する自車両V1から見て奥手側(下流側)に位置する前後端部を第2端部RL2とする。第1端部RL1と第2端部RL2は、対象領域Rの境界上に位置する。
図2に示すように、自車両の車幅方向をVw1(図中X方向)として定義した場合において、対象領域Rはその左右のそれぞれに左右端部RW1,RW2を有する。この左右端部RW1,RW2は、自車両V1との車幅方向に沿う距離を規定する端線(端部)である。また、左右端部RW1,RW2は、自車両が走行する車線Ln1の路幅方向(X)に沿う対象領域の長さ(幅)を規定する端線である。図2に示す対象領域Rの路幅方向に(X)沿う長さは、左右端部RW1(x1)と左右端部RW2(x2)との間の距離であるW0である。左右端部RW1,RW2のうち、自車両が車幅方向に沿って回避対象V2に接近するときに、対象領域Rの左右端部RW1,RW2のうち、自車両V1から見てその自車両V1の側方に位置する左右端部を第1横端部RW1とする。一方、左右端部RW1,RW2のうち、自車両V1から見てその自車両V1の側方とは反対の側方(路肩側)に位置する左右端部を第2横端部RW2とする。第1横端部RW1と第2横端部RW2は、対象領域Rの境界上に位置する。
なお、図2に示すように、自車両V1が走行する車線Ln1の対向車線Ln2を対向走行する他車両V3が存在する場合には、他車両V3は回避対象として検出される。同図には示さないが、他車両V3が回避対象として検出された場合には、同様の手法で、他車両V3を含む範囲が対象領域Rとして設定される。また、対象領域Rは、回避対象を検出したタイミング、つまり自車両V1の転回操作が行われるよりも前のタイミングにおいて設定される。
制御装置10の目標経路設定機能は、設定された対象領域Rの境界の位置に基づいて目標経路RTを算出する。ここで、「対象領域Rの位置に基づいて目標経路RTを算出する」とは、対象領域R内に自車両V1が進入しないように目標経路RTを算出してもよいし、対象領域Rと自車両V1の存在領域とが重複する面積が所定値未満となるように目標経路RTを算出してもよいし、対象領域Rの境界線から所定距離だけ離隔した位置を目標経路RTとして算出してもよいし、対象領域Rの境界線を目標経路RTとして算出してもよい。先述したように、対象領域Rは、自車両V1と回避対象との距離が所定値未満とならないように、又は、自車両V1と回避対象との距離が所定閾値に保たれるように設定されるので、結果的に、目標経路RTも自車両V1と回避対象との距離が所定値未満とならない位置に、又は、自車両V1と回避対象との距離が所定閾値に保たれる位置に設定される。
制御装置10の制御機能は、自車両V1に目標経路RTを走行させるための指令情報を、車両側の車両コントローラ70、駆動装置80、および操舵装置90に出力する。制御装置10から指令情報を取得した車両コントローラ70は、駆動装置80及び操舵装置90を制御して、目標経路RTに沿って自車両V1を走行させる。車両コントローラ70は、検出装置50により検出された道路形状や、ナビゲーション装置120の道路情報122及び地図情報123が記憶するレーンマーカモデルを用いて、自車両が車線に対して所定の横位置を維持しながら走行するように操舵装置90の制御を行う。車両コントローラ70は、操舵角センサ61から取得した操舵角、車速センサ62から取得した車速、およびステアリングアクチュエータの電流の情報に基づいて、転回制御量を算出し、ステアリングアクチュエータに電流指令を送ることで、自車両が目標の横位置を走行するように制御を行う。
なお、自車両V1の横位置を制御する方法として、上述した操舵装置90を用いる他、駆動装置80及び/又は制動装置81を用いて左右の駆動輪の回転速度差により自車両V1の走行方向(すなわち、横位置)を制御してもよい。その意味において、車両の「転回」とは、操舵装置90による場合の他、駆動装置80及び/又は制動装置81による場合も含む趣旨である。
また、制御機能は、自車両が走行する車線を走行し、かつ、自車両よりも前方を走行する先行車両を認識し、当該先行車両との車間距離を一定に保つように、自車両の走行を制御する、先行車両追従機能を備えている。すなわち、制御機能は、先行車両と自車両とが一定の車間距離を維持するように、自車両と先行車両との相対位置や相対速度に基づいて、車両コントローラ70を制御することで、自車両の車速、加減速度を制御する。
このように、制御機能は、自車両V1の車幅方向への移動(操舵角、操舵角速度)と、自車両V1の進行方向への移動(加減速)を制御することにより、たとえば、図2に示すように、駐車車両V2が存在する場合には、自車両V1を、駐車車両V2が存在する側とは反対側(+x側)に移動させることで、自車両が駐車車両V2の側方を通過するように、自車両V1の走行を制御することができる。
一方、図3に示すように、自車両V1の前方に先行車両V4が存在し、この先行車両V4が減速している場合において、自車両V1が駐車車両V2の側方を通過する際に、自車両V1を駐車車両V2が存在する側とは反対側(+x側)に移動させてしまうと、以下のような問題を生じる場合がある。
すなわち、図3に示す例においては、駐車車両V2が存在するため、自車両V1が駐車車両V2の存在する側とは反対側(+x側)に移動するように、目標経路RTが算出される。しかしながら、図3に示すように、自車両V1の前方に先行車両V4が存在し、先行車両V4が減速している場合には、自車両V1と先行車両V4とが接近することとなる。そのため、制御機能は、自車両V1の制動制御を行い、自車両V1を減速させながら、自車両V1を車幅方向(+x方向)に移動させることとなる。
しかしながら、このように、自車両V1を減速させながら、自車両V1を車幅方向(+x方向)に移動させた場合には、自車両V1の車幅方向(+x方向)への移動速度も遅くなるため、自車両V1が回避対象から離れるまでに時間がかかり、乗員に違和感を与えてしまう場合がある。また、このような場合には、自車両V1を制動させるための進行方向の力(Y軸方向の力)と、自車両V1を車幅方向に移動させるための車幅方向の力(X軸方向の力)とが、タイヤに同時に加わることとなるため、自車両V1の制動制御のみを行う場合、あるいは、自車両の車幅方向への移動のみを行う場合と比べて、自車両V1の制動力および車幅方向への移動力は小さくなる。その結果、十分な制動力および車幅方向への移動力が得られず、自車両V1と先行車両V4とが接近してしまう場合や、回避対象から十分に離れることができない場合がある。
そこで、本実施形態では、先行車両V4が存在し、かつ、先行車両V4が減速している場合には、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への移動よりも、自車両V1の制動を優先的に行うように、自車両の走行を制御する。以下に、具体的な制御について説明する。
すなわち、制御機能は、まず、自車両V1が走行する車線を走行し、かつ、自車両V1の前方を走行する先行車両V4が存在するか否かを判断する。制御機能は、たとえば、カメラ51により撮像された撮像画像や、レーダー装置52による検知結果から、先行車両V4が存在するか否かを判断することができる。
そして、制御機能は、図3に示すように、自車両V1の前方に先行車両V4が存在する場合には、たとえばカメラ51により撮像された撮像画像や、レーダー装置52による検知結果から、自車両V1と先行車両V4との車間距離、自車両V1と先行車両V4との相対速度、および、先行車両V4の減速度などを算出する。
さらに、制御機能は、先行車両V4が減速している場合には、自車両V1と先行車両V4との車間距離、相対速度、および先行車両V4の減速度に基づいて、自車両V1と先行車両V4との接近度を算出する。具体的には、制御機能は、自車両V1と先行車両V4との車間距離が小さいほど、先行車両V4に対する自車両V1の相対速度が速いほど、あるいは、先行車両V4の減速度が大きいほど、接近度が高くなるように、当該接近度を算出する。また、制御機能は、自車両V1と先行車両V4との車間距離、相対速度、および先行車両V4の減速度に基づいて、車間時間(THW:Time Headaway)や接近時間(TTC:Time to Contact)を算出し、これらの指標を接近度として出力してもよい。これにより、自車両と先行車両とが接近する度合い適切に算出することができる。
そして、制御機能は、算出した接近度が第1判定値以上であるか否かを判断する。第1判定値は、実験などにより適宜設定することができ、たとえば自車両の緊急停止が必要となるような接近度の値とすることができる。そして、制御機能は、接近度が第1判定値以上である場合には、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への駆動を禁止し、自車両V1の制動を実行する。なお、接近度が第1判定値以上である間は、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への駆動は禁止される。
また、制御機能は、自車両V1と先行車両V4との接近度が第1判定値未満である場合には、当該接近度が第1判定値未満かつ第2判定値以上であるかを判断する。なお、第2判定値は、第1判定値よりも小さい値であり、実験などにより適宜設定することができる。たとえば、このような第2判定値としては、自車両において一定の減速が必要となる接近度の値とすることができる。そして、制御機能は、接近度が第1判定値未満かつ第2判定値以上である場合には、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への駆動を所定時間が経過するまで禁止して、自車両V1の制動を実行する。そして、制御機能は、所定時間経過後に、自車両V1の制動を終了し、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への駆動を実行する。なお、上記の所定時間は、特に限定されず、実験などにより適宜設定することができる。たとえば、このような所定時間としては、自車両の制動制御により、接近度が第2判定値未満となるまでに要する時間とすることができる。また、制御機能は、上記構成に代えて、接近度が第2判定値未満となった場合に、自車両V1の制動を終了し、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への駆動を実行する構成としてもよい。
さらに、制御機能は、接近度が第2判定値未満である場合には、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への駆動を行い、その後、自車両V1の制動制御を行う。また、制御機能は、接近度が第2判定値未満である場合には、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への駆動と、自車両V1の制動制御とを同時に行う構成としてもよい。
以上においては、先行車両V4が減速している場面における自車両V1の走行制御について説明したが、先行車両V4が加速している場合も、以下のような問題が生じる。すなわち、本実施形態では、制御機能により、先行車両に追従するように自車両の駆動が制御されている。しかしながら、先行車両が加速している場合において、回避対象の側方を通過するために、自車両を車幅方向に移動させてしまうと、自車両V1を加速させるための進行方向の力(Y軸方向の力)と、自車両V1を車幅方向に移動させるための車幅方向の力(X軸方向の力)とが、タイヤに同時に加わることとなる。そのため、加速力および車幅方向への移動力をどちらとも十分に得ることができない場合がある。また、本実施形態では、図3に示すように、回避対象の側方を通過する際に、自車両V1が直進する場合と比べて、遠回りの経路RTを走行することとなる。これらの点から、自車両V1が先行車両V4を適切に追従することができない場合がある。
そこで、本実施形態において、制御機能は、先行車両V4が加速している場合には、回避対象に対する注意度を算出し、回避対象に対する注意度が低い場合には、自車両の車幅方向への移動よりも、先行車両の追従(自車両の加速)を優先するように、自車両V1の走行を制御する。
具体的には、制御機能は、回避対象の種別(たとえば、歩行者、自転車、バイク、自動車など)、回避対象の大きさ、回避対象と自車両との車幅方向における距離などに基づいて、回避対象に対する注意度を算出する。まず、回避対象に対する注意度の算出方法について説明する。
たとえば、制御機能は、回避対象の種別に関して、自動車、自転車またはバイク、歩行者の順に注意度が高くなるように、当該注意度を算出することができる。また、制御機能は、回避対象が自動車である場合には、駐車車両または停止車両、普通自動車、大型車両または特殊車両、緊急車両の順に注意度が高くなるように、当該注意度を算出することができる。なお、制御機能は、カメラ51により撮像された撮像画像やレーダー装置52の検知結果に基づいて、回避対象の形状を検出することで、回避対象の種別を特定することができる。また、制御機能は、車両のナンバープレート、車両のエンブレム、テールランプ形状、警光灯形状などに基づいて、あるいは、車車間通信により、車種を特定することもできる。
さらに、制御機能は、回避対象の大きさに関して、回避対象の大きさが大きいほど、当該回避対象の注意度が高くなるように、注意度を算出することができる。たとえば、制御機能は、カメラ51により撮像された撮像画像やレーダー装置52の検知結果に基づいて、回避対象の車幅方向における幅を検出し、検出した幅が大きいほど、回避対象の注意度を高くすることができる。また、制御機能は、撮像画像を解析して、回避対象の幅と高さとを検出することで、自車両からの視界が回避対象により妨げられる遮蔽面積を算出する。そして、この遮蔽面積が大きいほど、当該回避対象の注意度を高くすることができる。
また、制御機能は、回避対象と自車両との車幅方向における距離が短いほど、回避対象に対する注意度を高く算出することができる。さらに、制御機能は、回避対象が隣接車線に存在する場合には、回避対象と回避対象が存在する車線のうち自車両側の車線端との距離が短いほど、回避対象に対する注意度を高く算出することができる。
加えて、制御機能は、回避対象が左右にふらついている場合や、回避対象の車速が速い場合に、回避対象に対する注意度を高く算出することもできる。
そして、制御機能は、回避対象に対する注意度が第3判定値未満であるか否かを判断する。第3判定値は、特に限定されず、実験などにより適宜設定することができる。たとえば、第3判定値として、回避対象が歩行者、自転車、バイク、あるいは救急車両である場合には、注意度が第3判定値以上となるような値を、第3判定値として設定することができる。また、回避対象と自車両との車幅方向における距離が所定距離未満である場合に、注意度が第3判定値以上となるような値を、第3判定値として設定する構成としてもよい。
制御機能は、回避対象の注意度が第3判定値未満であると判断した場合には、自車両V1が先行車両V4を追従するように、自車両V1の車幅方向の移動よりも、自車両V1の加速制御を優先して実行する。たとえば、制御機能は、自車両の車幅方向の移動を一定時間禁止し、自車両V1の加速制御を実行する。そして、制御機能は、一定時間経過後に、自車両の車幅方向への移動を実行する構成とすることができる。
一方、回避対象の注意度が第3判定値以上であると判断した場合には、制御機能は、自車両V1が回避対象の側方を適切に通過することができるように、先行車両V4の追従よりも、自車両の車幅方向への移動を優先して実行する。たとえば、制御機能は、自車両の加速制御を一定時間禁止し、自車両V1の車幅方向への移動を実行する。そして、制御機能は、一定時間経過後に、自車両の加速制御を実行する構成とすることができる。
続いて、本実施形態に係る走行制御処理を、図4および図5に示すフローチャートに基づいて説明する。図4は、本実施形態に係る走行制御処理を示すフローチャートであり、図5は、ステップS112の車両制御処理を示すフローチャートである。
まず、図4に基づいて、走行制御の全体の手順について説明する。
ステップS101において、制御装置10は、少なくとも自車両V1の位置を含む自車情報を取得する。自車情報は、自車両V1の車速・加速度を含んでもよい。ステップS102において、制御装置10は、自車両V1が回避すべき回避対象の位置を含む対象情報を取得する。対象情報は、回避対象の速度・加速度を含んでもよい。
また、ステップS102において、制御装置10は、自車両が走行する車線を走行し、かつ、自車両の前方を走行する先行車両の位置および相対速度を含む情報も取得する。たとえば、制御装置10は、カメラ51により撮像された撮像画像や、レーダー装置52による検知結果から、先行車両の位置および相対速度を含む情報を取得することができる。
ステップS103において、制御装置10は、回避対象の検出結果を検出装置50から取得する。回避対象の検出結果は、回避対象の位置の情報を含む。ステップS104において、制御装置10は、回避対象の位置に応じて対象領域Rを設定する。
ステップS105において、制御装置10は、対象領域Rを回避する目標経路RTを算出する。目標経路RTは、自車両V1が走行する一又は複数の目標座標を含む。各目標座標は、目標横位置(目標X座標)と目標縦位置(目標Y座標)とを含む。算出された一又は複数の目標座標と自車両V1の現在位置とを結ぶことにより、目標経路RTを求める。これにより、図3に示すように、回避対象である駐車車両V2の側方を通過するための目標経路RTが設定されることとなる。
ステップS106において、制御装置10は、ステップS105で算出された目標座標の目標横位置を取得する。また、ステップS107において、制御装置10は、自車両V1の現在の横位置とステップS106で取得した目標横位置との比較結果に基づいて、横位置に関するフィードバックゲインを算出する。
そして、ステップS108において、制御装置10は、自車両V1の実際の横位置と、現在位置に対応する目標横位置と、ステップS107のフィードバックゲインとに基づいて、自車両V1を目標横位置上に移動させるために必要な自車両V1の転回角や転回角速度等に関する目標制御値を算出する。なお、ステップS105において複数の目標座標が算出された場合には、目標横位置を取得する度にステップS106〜S111の処理を繰り返し、取得した目標横位置のそれぞれについての目標制御値を出力する。
ステップS109において、制御装置10は、ステップS105で算出された一又は複数の目標座標についての目標縦位置を取得する。また、ステップS110において、制御装置10は、自車両V1の現在の縦位置、現在位置における車速及び加減速と、現在の縦位置に対応する目標縦位置、その目標縦位置における車速及び加減速との比較結果に基づいて、縦位置に関するフィードバックゲインを算出する。そして、ステップS111において、制御装置10は、目標縦位置に応じた車速および加減速度と、ステップS110で算出された縦位置のフィードバックゲインとに基づいて、縦位置に関する目標制御値が算出される。ステップS109〜S111の処理は、先述したステップS106〜S108,S111と同様に、目標縦位置を取得する度に繰り返し、取得した目標縦位置のそれぞれについての目標制御値を出力する。
ここで、縦方向の目標制御値とは、目標縦位置に応じた加減速度および車速を実現するための駆動機構の動作(エンジン自動車にあっては内燃機関の動作、電気自動車系にあっては電動モータ動作を含み、ハイブリッド自動車にあっては内燃機関と電動モータとのトルク配分も含む)およびブレーキ動作についての制御値である。たとえば、エンジン自動車にあっては、制御機能は、現在および目標とするそれぞれの加減速度および車速の算出値に基づいて、目標吸入空気量(スロットルバルブの目標開度)と目標燃料噴射量を算出し、これを駆動装置80へ送出する。なお、制御機能は、加減速度および車速を算出し、これらを車両コントローラ70へ送出し、車両コントローラ70において、これら加減速度および車速を実現するための駆動機構の動作(エンジン自動車にあっては内燃機関の動作、電気自動車系にあっては電動モータ動作を含み、ハイブリッド自動車にあっては内燃機関と電動モータとのトルク配分も含む)およびブレーキ動作についての制御値をそれぞれ算出してもよい。
ステップS112において、制御装置10は、ステップS108で算出した横方向の目標制御値およびステップS111で算出した縦方向の目標制御値に基づいて、自車両の走行を制御する車両制御処理を行う。なお、ステップS112の車両制御処理の詳細については後述する。
ステップS113において、制御装置10は、出力装置110に情報を提示させる。出力装置110に提示させる情報は、ステップS104において算出された対象領域の位置・速度であってもよいし、ステップS105において算出された目標経路の形状であってもよいし、ステップS112において車載装置200へ出力される目標制御値であってもよい。
ステップS114において、ドライバがステアリング操作等をしたか否か、ドライバの操作介入の有無を判断する。ドライバの操作が検出されなければ、ステップS101へ戻り、新たな対象領域の設定、目標経路の算出及び走行制御を繰り返す。他方、ドライバが操作をした場合には、ステップS115に進み、走行制御を中断する。次のステップS116において、走行制御を中断した旨の情報を提示する。
続いて、図5に示すフローチャートに基づいて、ステップS112の車両制御処理について説明する。
図5に示すように、まず、ステップS201では、制御装置10の制御機能により、ステップS103で取得した回避対象の検出結果に基づいて、回避対象が検出されたか否かの判断が行われる。回避対象が検出された場合には、ステップS202に進み、一方、回避対象が検出されない場合には、ステップS210に進む。
また、ステップS202では、制御機能より、ステップS103で取得した先行車両の検出結果に基づいて、先行車両が検出されたか否かの判断が行われる。先行車両が検出された場合には、ステップS203に進み、一方、先行車両が検出されない場合には、ステップS210に進む。
なお、ステップS210では、制御機能により、ステップS108で算出した横方向の目標制御値と、ステップS111で算出した縦方向の目標制御値とが、車載装置200に送出される。そして、車載装置200は、横方向の目標制御値と縦方向の目標制御値とに基づいて、自車両の加減速制御と車幅方向への移動とを実行する。なお、ステップS210では、自車両の加減速制御と車幅方向への移動とを同時に実行してもよいし、いずれか一方を先に実行する構成としてもよい。
一方、回避対象および先行車両が存在すると判断された場合には、ステップS203に進む。ステップS203では、制御機能により、先行車両が減速しているか否かの判断が行われる。先行車両が減速している場合にはステップS204に進み、一方、先行車両が加速あるいは一定速度で走行している場合にはステップS211に進む。
ステップS204では、制御機能により、自車両と先行車両との接近度の算出が行われる。具体的には、制御機能は、自車両V1と先行車両V4との車間距離が小さいほど、先行車両V4に対する自車両V1の相対速度が速いほど、あるいは、先行車両V4の減速度が大きいほど接近度が高くなるように、当該接近度を算出する。
ステップS205では、制御機能により、ステップS204で算出した自車両と先行車両との接近度が第1判定値以上であるか否かの判断が行われる。自車両と先行車両との接近度が第1判定値以上である場合には、ステップS206に進む。そして、ステップS206では、制御機能により、自車両の車幅方向への移動が禁止され、自車両の制動制御が実行される。これにより、先行車両が減速して自車両に接近する場合において、十分な制動力を得ることができ、その結果、自車両と先行車両との接近を有効に防止することができる。
なお、ステップS206で禁止された自車両の車幅方向への移動は、次回処理において、自車両と先行車両との接近度が第1判定値未満となった場合に解除される。すなわち、自車両と先行車両との接近度が第1判定値以上である間は、自車両の車幅方向への移動は禁止され、自車両の制動のみが実行される。また、自車両の車幅方向への移動が禁止されてから、一定時間が経過した場合に、自車両の車幅方向への移動の禁止を解除する構成としてもよい。なお、上記一定時間は、特に限定されないが、自車両と先行車両との接近度が第1判定値未満となると判断できる時間とすることが好適である。さらに、ステップS206において、自車両が車幅方向に移動しないと、自車両が回避対象の側方を通過することができない場合には、まず自車両の制動制御を実行し、自車両と先行車両との接近度がたとえば第2判定値以下となった後で、自車両の車幅方向への移動を許可する構成としてもよい。
一方、ステップS205において、自車両と先行車両との接近度が第1判定値未満であると判断された場合には、ステップS207に進む。ステップS207では、制御機能により、ステップS204で算出した接近度が第1判定値未満かつ第2判定値以上であるか否かの判断が行われる。自車両と先行車両との接近度が第1判定値未満かつ第2判定値以上である場合にはステップS208に進み、当該接近度が第2判定値未満である場合には、ステップS209に進む。
ステップS208では、制御機能により、自車両の車幅方向への移動が所定時間禁止され、自車両の制動制御が実行される。そして、制御機能は、所定時間経過後に、自車両の車幅方向への移動を実行する。このように、自車両と先行車両との接近度が第1判定値未満かつ第2判定値以上である場合には、自車両の制動制御が優先して実行される。
一方、ステップS209では、自車両と先行車両との接近度が第2判定値未満であると判定されているため、制御機能により、自車両V1の制動制御が所定時間禁止され、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への駆動が実行される。そして、制御機能は、所定時間経過後に、自車両V1の制動制御を実行する。また、この場合、制御機能は、自車両V1の車幅方向(X軸方向)への駆動と、自車両V1の制動制御とを同時に行う構成としてもよい。このように、自車両と先行車両との接近度が第2判定値未満である場合には、自車両の車幅方向への移動が迅速に実行される。
一方、ステップS203において、先行車両が加速していると判断された場合には、ステップS211に進む。ステップS211では、制御機能により、回避対象に対する注意度の算出が行われる。たとえば、制御機能は、回避対象の種別(たとえば、歩行者、自転車、バイク、自動車など)、回避対象の大きさ、回避対象と自車両との車幅方向における距離などに基づいて、回避対象に対する注意度を算出することができる。そして、ステップS212では、制御機能により、ステップS211で算出された注意度が第3判定値以上であるか否かの判断が行われる。
そして、ステップS212において、回避対象に対する注意度が第3判定値以上であると判断された場合には、ステップS213に進む。ステップS213では、回避対象に対する注意度が第3判定値以上であるため、制御機能により、回避対象の側方を適切に通過できるように、自車両の車幅方向への移動が優先して実行される。たとえば、制御機能は、自車両の加速制御を一定時間禁止し、自車両の車幅方向への移動を実行する。そして、一定期間が経過した後に、先行車両に追従するために、自車両の加速制御を実行することができる。
一方、ステップS212において、回避対象に対する注意度が第3判定値未満であると判断された場合には、ステップS214に進む。ステップS214では、注意度が第3判定値未満であり、回避対象に対する注意度は低いため、制御機能により、自車両の車幅方向への移動よりも、先行車両の追従を優先するように、自車両V1の加速が優先して実行される。たとえば、制御機能は、自車両の車幅方向への移動を一定時間禁止して、自車両の加速制御を実行する。そして、一定期間が経過した後に、自車両の車幅方向への移動を行う構成とすることができる。
以上のように、本実施形態では、回避対象の側方を通過する際に、先行車両が減速しており、自車両と先行車両との接近度が第1判定値以上となる場合には、自車両の車幅方向への移動を禁止し、自車両の制動を実行する。この場合、自車両のタイヤに加わる力が制動力だけとなり、十分な制動力を得ることができるため、自車両と先行車両との接近を有効に防止することができる。また、従来では、自車両の制動と車幅方向への移動とが同時に行われるため、自車両の車幅方向への移動速度が遅くなり、自車両の車幅方向への移動に要する時間が、乗員が想定する時間よりも長くなってしまい、乗員に違和感を与えてしまうことがあった。これに対して、本実施形態では、自車両の制動と車幅方向への移動とが同時に行われることを防止することができるため、このような乗員の違和感を軽減することができる。
また、回避対象の側方を通過する際に、先行車両が減速しており、自車両と先行車両との接近度が第1判定値未満かつ第2判定値以上となる場合には、自車両の制動制御を一定時間実行し、一定時間経過後に、自車両の車幅方向への移動を実行する。この場合も、最初に制動制御が実行されるため、十分な制動力が得られ、自車両と先行車両との接近を有効に防止することができる。また、この場合には、自車両が減速してから自車両の車幅方向への移動が行われるため、乗員に、自車両の車幅方向への移動時間を、減速後の車速に応じた時間で想定させることができる。そのため、自車両の車幅方向への移動時間に対する、乗員の違和感を軽減することができる。
さらに、本実施形態では、自車両と先行車両との接近度が第2判定値未満である場合には、自車両の車幅方向への移動を実行した後に、自車両の制動制御を実行する。この場合、自車両に回避対象の側方を適切に通過させることができるとともに、自車両の制動と車幅方向への移動とが同時に行われることを防止することができるため、乗員に上述した違和感を与えてしまうことを防ぐことができる。
加えて、本実施形態では、先行車両が加速している場合において、回避対象に対する注意度が第3判定値以上である場合には、自車両の加速制御を一定時間禁止し、自車両V1の車幅方向への移動を実行する。これにより、本実施形態では、回避対象の注意度が比較的高い場合でも、自車両V1が回避対象の側方を適切に通過することができる。また、先行車両が加速している場合において、回避対象に対する注意度が第3判定値未満である場合には、自車両の車幅方向の移動を一定時間禁止し、自車両V1の加速制御を実行する。これにより、本実施形態では、回避対象の注意度が比較的低い場合には、先行車両に適切に追従することが可能となる。
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
すなわち、本明細書では、本発明に係る走行制御装置の一態様として、車載装置200ともに走行制御システム1を構成する走行制御装置100を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、上述した実施形態では、先行車両が減速している場合に、自車両と先行車両との接近度に応じて、自車両の走行を制御する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、先行車両に対する自車両の相対速度がゼロよりも大きくなった場合に、あるいは、自車両と先行車両との車間距離が縮まった場合に、自車両の走行を制御する構成としてもよい。同様に、上述した実施形態では、先行車両が加速している場合に、回避対象に対する注意度に応じて、自車両の走行を制御する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、先行車両に対する自車両の相対速度がゼロ未満となった場合に、あるいは、自車両と先行車両との車間距離が広がった場合に、自車両の走行を制御する構成としてもよい。
さらに、上述した実施形態では、先行車両が減速している場合に、自車両と先行車両との接近度に応じて、自車両の走行を制御する構成を例示したが、この構成に限定されず、自車両と先行車両との接近度に加えて、回避対象に対する自車両の相対速度を考慮して、自車両の走行を制御する構成としてもよい。たとえば、上述した実施形態では、先行車両が減速しており、自車両と接近車両との接近度が第1判定値未満かつ第2判定値以上である場合には、自車両の車幅方向への移動が一定時間禁止され、制動制御が実行される。この場合において、回避対象に対する自車両の相対速度が所定速度以上である場合には、自車両の制動制御を一定時間禁止して、自車両の車幅方向への移動を実行し、あるいは、自車両の車幅方向への移動と制御制御とを同時に実行する構成とすることができる。
本明細書では、取得手段と、第1算出手段と、制御手段と、第2算出手段とを備える走行制御装置の一例として、対象情報取得機能と、制御機能とを実行する制御装置10を備える走行制御装置100を例にして説明するが、これに限定されるものではない。また、本明細書では、出力手段をさらに備える走行制御装置の一例として、出力装置30,110をさらに備える走行制御装置100を例にして説明するが、これに限定されるものではない。