JP2017045272A - 信号通過支援装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】信号機で停止することなく交差点を通過できるようにする。
【解決手段】信号通過支援装置(100)は、対向車線の交通流量を検出する検出手段(110,120)と、対向車線の交通流量と標準交通流量とを比較して、自車両(10)が通過しようとする交差点に設置された信号機(500)の現在の灯火状態を推定する第1推定手段(210)と、信号機の現在の灯火状態、赤時間及び位置に関する情報、並びに自車両及び対向車線を走行する対向車(20)の車速及び位置に関する情報に基づいて、自車両が交差点を通過する際の信号機の灯火状態を推定する第2推定手段(220)と、自車両におけるアクセル操作が検出されない場合に、第2推定手段で推定された信号機の灯火状態に基づいて、自車両が停止せずに交差点を通過できるように、自車両の車速制御を行う制御手段(230)とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えば走行中の車両が信号機を通過する際に、該車両のドライバの運転を支援する信号通過支援装置の技術分野に関する。
この種の装置として、信号機の灯火状態を検出して自車両の走行制御を行うものが知られている。例えば特許文献1では、矢灯器付きの信号機の状態と、自車両の車速及び交差点における進行方向とから、自車両が交差点を通過可能であるか否かを判断して、自車両の車速を制御するという技術が提案されている。
特開2010−287033号公報
上述した特許文献1には、インフラセンサによって信号機の灯火状態を示す情報を取得する構成が記載されている。このように構成した場合、インフラ情報が取得できない交差点においては、信号機の状態を把握することができない。また、車載カメラ等を利用して信号機の状態を検出する構成も考えられるが、信号機が遠く離れている場合や近くに先行車両が存在している場合には、信号の状態を正確に検出できない可能性がある。このように、信号機の状態を正確に知ることができない場合、自車両が交差点を通過可能であるか否かを正確に判断することができず、結果として自車両を適切に制御できないという技術的問題点が生ずる。
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、信号機の設置された交差点を通過しようとする車両を適切に制御することが可能な信号通過支援装置を提供することを課題とする。
本発明に係る信号通過支援装置は、上述した課題を解決するため、対向車線の交通流量を検出する検出手段と、前記対向車線の交通流量と、前記対向車線の交通流量の標準値である標準交通流量とを比較して、自車両が通過しようとする交差点に設置された信号機の現在の灯火状態を推定する第1推定手段と、前記信号機の現在の灯火状態、赤時間及び位置に関する情報、並びに前記自車両及び前記対向車線を走行する対向車の車速及び位置に関する情報に基づいて、前記自車両が前記交差点を通過する際の前記信号機の灯火状態を推定する第2推定手段と、前記自車両におけるアクセル操作が検出されない場合に、前記第2推定手段で推定された信号機の灯火状態に基づいて、前記自車両が停止せずに前記交差点を通過できるように、前記自車両の車速制御を行う制御手段とを備える。
本発明に係る信号通過支援装置によれば、その動作時には、先ず検出手段により、対向車線の交通流量が検出される。ここで、「対向車線の交通流量」とは、対向車線を走行する対向車の交通流量(言い換えれば、交通流密度)を示す値であり、対向車線を走行する対向車が多いほど大きな値として検出される。検出手段は、例えば車載カメラやレーザレーダ等をを含んで構成される。
続いて、第1推定手段により、対向車線の交通流量と、対向車線の交通流量の標準値である標準交通流量とが比較され、その比較結果から自車両が通過しようとする交差点に設置された信号機の現在の灯火状態が推定される。ここでの「標準交通流量」とは、対向車線の交通流量に対する基準値であり、対向車線の交通流量として予測され得る標準的な値として設定されるものである。標準交通流量は、例えば自車両が走行している道路の規模、及び信号機が設置されている交差点の交差側道路の規模等から推定することができる。また、標準交通流量は、時刻、曜日、周辺で開催されるイベント等の追加情報を利用して推定されてもよい。標準交通流量は、自車両の走行時に得られた情報から学習される値であってもよい。
対向車線の交通流量と標準交通流量とを比較した結果、対向車線の交通流量が標準交通流量を大きく下回っている場合には、交差点に設置された信号機の現在の灯火状態が赤である(即ち、赤信号によって一時的に対向車線の交通流量が減少している)と推定できる。一方、対向車線の交通流量が標準交通流量に近い場合には、交差点に設置された信号機の現在の灯火状態が青であると推定できる。なお、ここでの「現在の灯火状態」とは、後述する第2推定手段によって推定される灯火状態と区別するために便宜上使用している文言であり、推定時点現在の灯火状態と必ずしも一致しない場合がある。例えば、交差点と対向車との距離が大きい場合には、対向車が交差点を通過してから比較的長い時間が経過しているため、通過時とは灯火状態が変わっている可能性がある。
第1推定手段により信号機の現在の灯火状態が推定されると、続いて第2推定手段により、自車両が交差点を通過する際の信号機の灯火状態が推定される。第2推定手段は、第1推定手段で推定された信号機の現在の灯火状態に加え、信号機の赤時間(即ち、灯火状態が赤となってから青に変わるまでの時間)及び位置に関する情報、並びに自車両及び対向車線を走行する対向車の車速及び位置に関する情報に基づいて、自車両が交差点を通過する際の信号機の灯火状態を推定する。
より具体的には、第2推定手段は、信号機の現在の灯火状態、赤時間及び位置に関する情報と、対向車の車速及び位置に関する情報とに基づいて、信号機の残り赤時間(即ち、信号機が青に変わるまでの時間)を推定する。例えば、対向車線の交通流量が減った時点(即ち、第1推定手段で信号機の灯火状態が赤と推定される時点)における対向車の車速及び信号機からの距離を利用すれば、赤継続時間(即ち、信号機が赤となってから経過した時間)が推定できるため、そこから残り赤時間が推定できる。そして、第2推定手段は、信号機の残り赤時間と、自車両の車速及び位置に関する情報とに基づいて、自車両が交差点を通過する際の信号機の灯火状態を推定する。
第2推定手段により自車両が交差点を通過する際の信号機の灯火状態が推定されると、制御手段による自車両の車速制御が行われる。具体的には、制御手段は、第2推定手段で推定された信号機の灯火状態に基づいて、自車両が停止せずに交差点を通過できるように、自車両の車速制御を行う。例えば、制御手段は、自車両が交差点を通過する際の信号機の灯火状態が赤である場合には、残り赤時間に応じた減速制御を行う。より具体的には、残り赤時間が長いほど自車両の速度を大きく減速させる。このように車速を制御すれば、自車両が交差点を通過するまでの時間が長くなり、交差点を通過する際の信号機の灯火状態を青とすることができる。
なお、車速制御における制御量には、例えば安全上の理由等から許容限度が設定されていてもよい。この許容限度での車速制御を行っても自車両が交差点で停止せざるを得ない場合(例えば、最大限減速しても交差点を通過する際の信号機の灯火状態が赤となる場合等)には、許容限度での車速制御を行った後に交差点で車両を停止させるようにすればよい。この場合、車両の交差点での停止時間を短くすることができる。或いは、始めから車速制御を行わないようにしてもよい。また、自車両が交差点を通過する際の信号機の灯火状態が青と推定されている場合には、特に車速制御を行わなくてもよい。
上述した制御手段による車速制御は、自車両におけるアクセル操作が検出されない場合に行われるものであり、アクセル操作が検出された場合には、アクセル操作に応じた通常の車速制御が行われる。これにより、運転者の意図に反して車速が制御されてしまうことを防止できる。
以上説明したように、本発明に係る信号通過支援装置によれば、自車両が交差点を通過する際の信号機の灯火状態を好適に推定し、適切な車速制御を実行することができる。本発明は特に、対向車線の交通流量に基づいて信号機の灯火状態を推定しているため、例えば信号機の灯火情報をインフラ情報として取得できない場合、或いは信号機が車載カメラ等によって直接検出できない場合等に特に有効である。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
実施形態に係る車両の全体構成を示すブロック図である。 実施形態に係る信号通過支援装置の動作を示すフローチャートである。 信号機の灯火状態が赤になった際の交通状況の一例を示す平面図である。 交差点を通過する際の信号機の灯火状態が赤と推定される場合の状況を示すグラフである。 交差点を通過する際の信号機の灯火状態が青と推定される場合の状況を示すグラフである。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
<車両の構成>
始めに、図1を参照し、本実施形態に係る信号通過支援装置が搭載される車両10の構成について説明する。ここに図1は、本実施形態に係る車両の全体構成を示すブロック図である。
図1において、本実施形態に係る車両10は、車載カメラ110と、レーザレーダ120と、ナビゲーションシステム130と、ECU(Electronic Control Unit)200と、車速制御アクチュエータ300とを備えて構成されている。
車載カメラ110は、例えば車両10の前方画像を撮像可能なカメラとして構成されている。本実施形態に係る車載カメラ110は特に、撮像した画像から対向車の位置や数を検出することが可能に構成されている。
レーザレーダ120は、例えば赤外線レーザを車両前方に照射すると共に、反射したレーザを受光することが可能に構成されたレーダである。本実施形態に係るレーザレーダ120は特に、対向車の速度を検出可能なものとして構成されている。また、車載カメラ110と同様に、対向車の位置や数を検出することが可能に構成されてもよい。
また、車載カメラ110及びレーザレーダ120は、各々において検出した情報から対向車線の交通流量を検出可能に構成されている。即ち、本実施形態に係る車載カメラ110及びレーザレーダ120は、「検出手段」の一具体例として機能する。
ナビゲーションシステム130は、GPS(Global Positioning System)を利用して、車両10の走行位置を地図上に表示するシステムである。本実施形態に係るナビゲーションシステム130は特に、地図データから信号機の位置や道路規模等を取得可能に構成されている。
ECU100は、車両10の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。本実施形態に係るECU100は特に、「信号通過支援装置」の主要な部分を構成するものとして機能する。ECU100は、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックとして、第1灯火状態推定部210、第2灯火状態推定部220、及び車速制御部230を備えている。
第1灯火状態推定部110は、「第1推定手段」の一具体例であり、対向車線の交通流量に基づいて、車両10が通過しようとしている交差点に設置された信号の灯火状態を推定する。第1灯火状態推定部110の具体的な動作(推定方法)については、後に詳述する。
第2灯火状態推定部120は、「第2推定手段」の一具体例であり、第1灯火状態推定部110における推定結果、並びに信号機、自車両10及び対向車等に関する情報に基づいて、自車両10が交差点を通過する際の信号機の灯火状態を推定する。第2灯火状態推定部120の具体的な動作(推定方法)については、後に詳述する。
車速制御部130は、「制御手段」の一具体例であり、第2灯火状態推定部120の推定結果に基づいて、車両10の車速を制御する。車速制御部130は、車速制御アクチュエータ300の動作を制御することで、車両10の車速を制御する。車速制御部120の具体的な動作(制御方法)については、後に詳述する。
車速制御アクチュエータ300は、車速制御部130からの指令に応じて動作し、車両10の車速を制御可能に構成されている。車速制御アクチュエータ300は、例えばスロットル或いはブレーキの動作を制御するアクチュエータとして構成されている。
<動作説明>
次に、図2を参照して、本実施形態に係る信号通過支援装置の動作について具体的に説明する。ここに図2は、本実施形態に係る信号通過支援装置の動作を示すフローチャートである。なお、図2のフローチャートで示す一連の処理は、車両10の走行中において繰り返し実行されるものである。
以下では、車両10が、車間距離を保ちつつ定速走行を行うACC(Adaptive Cruise Control)走行中であることを前提として説明を進める。なお、ACC走行の具体的な内容については、公知の各種技術を利用することができ、本実施形態との直接的な関連性も薄いため説明を省略するものとする。
図2において、本実施形態に係る信号通過支援装置の動作時には、先ず運転者によるアクセル操作が検出されたか否かが判定される(ステップS101)。そして、アクセル操作が検出された場合には(ステップS101:YES)、以降の処理は省略され、一連の処理が終了する。これにより、信号通過支援装置としての車速制御は実行されず、アクセル操作に応じた車速制御が実行されることになる。このようにすれば、運転者の意図に反する車両10の車速変動を防止することができる。
一方、アクセル操作が検出されない場合には(ステップS101:NO)、対向車線の交通流量が計測される(ステップS102)。対向車線の交通流量は、車載カメラ110やレーザレーダ120等によって計測される。対向車線の交通流量は、例えば単位道路長さ当りの対向車の数(言い換えれば、交通流量密度)として取得される。
次に(或いは、上述したステップS102と相前後して)、標準交通流量が推定される(ステップS103)。標準交通流量は、車両10が走行している道路の標準的な交通流量を示す値であり、例えば地図データから取得可能な道路規模(具体的には、走行中の道路及び交差点で交差する側の道路の規模)から推定することができる。また標準交通流量は、車両10の走行時に得られた学習データ、インフラ情報、時刻情報、曜日情報、周辺のイベント情報等に基づいて推定されてもよい。
対向車線の交通流量及び標準交通流量が推定されると、それらが互いに比較される(ステップS104)。具体的には、標準交通流量から対向車線の交通流量が減算され、それらの差分(以下、適宜「交通流量差分」と称する)が算出される。交通流量差分が小さい場合には、対向車線の交通流量が標準的な値に近い状態であると判断できる。一方で、交通流量差分が大きい場合には、対向車線の交通流量が標準的な値よりも大幅に少ない状態であると判断できる。
上述した交通流量差分は、所定の閾値と比較される(ステップS105)。なお、ここでの閾値は、信号機の灯火状態を推定するために設定される値であり、交通流量差分が信号機の影響によるものと判断できる程度に大きいものか否かを判定できるように、予めシミュレーション等により決定される。
交通流量差分が閾値より大きいと判定されると(ステップS105:YES)、第1灯火状態推定部210により、信号機の灯火状態が赤と推定される(ステップS106)。即ち、信号機の灯火状態が赤であるために、対向車線の交通流量が標準交通流量と比べて大きく減少している状態であると判断される。一方、交通流量差分が閾値以下であると判定されると(ステップS105:NO)、第1灯火状態推定部210により、信号機の灯火状態が青と推定される(ステップS107)。即ち、信号機の灯火状態が青であるために、対向車線の交通流量が標準交通流量に近い状態であると判断される。
以下では、図3を参照して、上述した信号機の灯火状態の推定方法についてより具体的に説明する。ここに図3は、信号機の灯火状態が赤になった際の交通状況の一例を示す平面図である。
図3に示すように、自車両10が、信号機500の設置された交差点に向けて走行中であるとする。この場合、信号機500の灯火状態が青であると、対向車線を走行する対向車は交差点を通過することができる。よって、自車両10が認識できる対向車の数(即ち、対向車線の交通流量)は、標準交通流量に近い値となる。従って、対向車線の交通流量が標準交通流量に近い場合(即ち、交通流量差分が閾値以下である場合)には、信号機500の灯火状態が青と推定できるのである。
一方で、信号機400の灯火状態が赤になると、対向車は交差点を通過することができなくなる。よって、自車両10が認識できる対向車の数は、標準交通流量と比べて極端に少なくなる。従って、対向車線の交通流量が標準交通流量と比べて大幅に少ない場合(即ち、交通流量差分が閾値より大きい場合)には、信号機500の灯火状態が赤と推定できるのである。
上述したように、対向車線の交通流量を利用すれば、信号機500の灯火状態を好適に推定することができる。このような推定法方法は、例えば信号機500の灯火情報をインフラ情報として取得できない場合、或いは信号機500が車載カメラ110等によって直接検出できない場合等に特に有効である。
図2に戻り、信号機500の灯火状態が青と推定された場合には、その後の処理は省略され、一連の処理が終了する。即ち、自車両10は交差点を通過可能であると判断できるため、信号通過支援装置としての車速制御は実行されない。一方で、信号機500の灯火状態が赤と推定された場合には、信号機500の灯火状態が赤となってから経過した時間である赤経過時間tが算出される(ステップS108)。
赤経過時間tは、例えば信号機500の灯火状態が赤と推定された時点における交差点までの距離である交差点距離L(図3参照)、及び対向車の車速Vrを利用して算出できる。具体的には、赤経過時間tは、以下の数式(1)を用いて算出することができる。
t=L/Vr ・・・(1)
次に、自車両10が交差点に到達するまでの時間である予想到達時間t0が算出される(ステップS109)。予想到達時間t0は、例えば自車両10の速度V、及び交差点距離Lを利用して算出できる。具体的には、予想到達時間t0は、以下の数式(2)を用いて算出することができる。
t0=L/V ・・・(2)
赤経過時間t及び予想到達時間t0が夫々算出されると、赤経過時間tと予想到達時間t0との和が、平均赤時間T(即ち、信号機500が赤となってから青に変わるまでの平均時間)よりも小さいか否かが判定される(ステップS110)。なお、平均赤時間Tは、インフラ情報として取得されてもよいし、標準交通流量と同様に道路規模等の情報を利用して推定されてもよい。
赤経過時間tと予想到達時間t0との和が平均赤時間T以上である場合(ステップS10:NO)、自車両10が交差点に到達する時刻には、信号機500の灯火状態が赤から青に変わっていると推定できる。この場合、第2灯火状態推定部220は、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態は青であると推定し、以降の処理を省略する。即ち、自車両10は交差点を通過可能であると判断できるため、信号通過支援装置としての車速制御は実行されない。
一方で、赤経過時間tと予想到達時間t0との和が平均赤時間Tより小さい場合(ステップS10:YES)、自車両10が交差点に到達する時刻においても、信号機500の灯火状態が赤のままであると推定できる。この場合、第2灯火状態推定部220は、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態は青であると推定し、以下に説明する信号通過支援装置としての車速制御を実行する。
車速制御時には、制御後の目標車速Vtgt、及びそれを実現するための速度低減量dVが算出される(ステップS111)。目標車速Vtgt及び速度低減量dVは夫々以下の数式(3)及び(4)を利用して算出することができる。
Vtgt=L/(T−t) ・・・(3)
dV=V−Vtgt ・・・(4)
次に、速度低減量dVが許容速度低減量dVmaxより小さいか否かが判定される(ステップS112)。なお、許容速度低減量dVmaxとは、速度低減量dVの上限値として設定される値であり、例えば安全上の理由から急激な減速を防止するために設定されている。なお、許容速度低減量dVmaxは、所定の固定値であってもよいし、車両の走行状況等に応じて変化する変動値であってもよい。
速度低減量dVが許容速度低減量dVmaxより小さいと判定された場合(ステップS112:YES)、車速制御部230により、自車両の速度VがACC設定速度Vaccから速度低減量dVを差し引いた値になるよう車速制御が実行される(ステップS113)。このように車速制御すれば、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態が青となるように調整することができ、自車両10は停止することなく交差点を通過することができる。
一方、速度低減量dVが許容速度低減量dVmax以上であると判定された場合(ステップS112:NO)、車速制御部230により、自車両の速度VがACC設定速度Vaccから許容速度低減量dVmaxを差し引いた値になるよう車速制御が実行される(ステップS114)。即ち、許容速度低減量dVmax以上の減速が要求される場合であっても、許容速度低減量dVmax以上の減速は実行されない。この場合、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態が赤のままとなる可能性があるが、自車両10の停止時間を短くすることができる。
以下では、図4及び図5を参照して、上述した車速制御についてより具体的に説明する。ここに図4は、交差点を通過する際の信号機の灯火状態が赤と推定される場合の状況を示すグラフである。また図5は、交差点を通過する際の信号機の灯火状態が青と推定される場合の状況を示すグラフである。
図4及び図5において、自車両軌跡が太実線で示されている。なお、自車両軌跡の傾きは、自車両速度Vに対応している。一方、対向車軌跡は、自車両軌跡とは反対の傾きを有する直線で示されている。なお、対向車軌跡の傾きは、対向車速度Vrに対応している。また、対向車20は複数存在しているため、対向車軌跡は複数の直線で示されている。
ここで、交通流量差分が閾値を超えるタイミング(即ち、自車両軌跡とグラフ中の最後尾の対向車20の対向車軌跡が交差するタイミング)における対向車速度Vr及び交差点距離Lから、赤経過時間tを算出できる。また、交通流量差分が閾値を超えるタイミングにおける自車両速度V及び交差点距離Lから、予想到達時間t0を算出できる。
そして、赤経過時間tと予想到達時間t0との和を赤平均時間Tと比較すれば、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態を推定することができる。図4に示す例では、t+t0<Tであり、赤タイミングと自車両軌跡とが重なっていることからも分かるように、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態は赤と推定できる。一方、図5に示す例では、t+t0>Tであり、赤タイミングと自車両軌跡とが重なっていないことからも分かるように、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態は青と推定できる。
図4に示す例では、自車両10が交差点で停止するのを回避するために、車速制御が実行される。具体的には、交通流量差分が閾値を超えたタイミング(言い換えれば、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態が赤と推定できた時点)で、自車両10の減速制御が行われる。この結果、自車両軌跡は太破線で示す直線に変化し、赤タイミングと重ならなくなる。なお、図5で示す例については、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態が青であるため、車速制御をせずとも停止せずに交差点を通過できる。
以上説明したように、本実施形態に係る信号通過支援装置によれば、自車両10が交差点を通過する際の信号機500の灯火状態を好適に推定し、適切な車速制御を実行することができる。この結果、自車両10は赤信号によって停止することなく交差点を通過可能となる。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う信号通過支援装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
10 自車両
20 対向車
110 車載カメラ
120 レーザレーダ
130 ナビゲーションシステム
200 ECU
210 第1灯火状態推定部
220 第2灯火状態推定部
230 車速制御部
300 車速制御アクチュエータ
500 信号機
t 赤経過時間
t0 予想到達時間
T 平均赤時間
L 交差点距離
V 自車両速度
Vr 対向車速度
Vtgt 目標速度
Vacc ACC設定速度
dV 速度低減量
dVmax 許容速度低減量

Claims (1)

  1. 対向車線の交通流量を検出する検出手段と、
    前記対向車線の交通流量と、前記対向車線の交通流量の標準値である標準交通流量とを比較して、自車両が通過しようとする交差点に設置された信号機の現在の灯火状態を推定する第1推定手段と、
    前記信号機の現在の灯火状態、赤時間及び位置に関する情報、並びに前記自車両及び前記対向車線を走行する対向車の車速及び位置に関する情報に基づいて、前記自車両が前記交差点を通過する際の前記信号機の灯火状態を推定する第2推定手段と、
    前記自車両におけるアクセル操作が検出されない場合に、前記第2推定手段で推定された信号機の灯火状態に基づいて、前記自車両が停止せずに前記交差点を通過できるように、前記自車両の車速制御を行う制御手段と
    を備えることを特徴とする信号通過支援装置。
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