JP2017068461A - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両が車線変更を行う際の安全性をより向上させることができる車両の運転支援装置を提供する。
【解決手段】自車両１が片側３車線以上の道路の一側の車線から中央寄りの目標車線に車線変更中であり、且つ、当該車線変更中に他側の車線から自車両１の目標車線に車線変更を開始した割込車両が検出された場合に、追越制御中止判断部４０は、車線変更を継続させたまま、割込車両に対して車線変更の中止を促すための警報を出力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両周囲の走行環境に基づいてドライバの運転支援を行う車両の運転支援装置に関する。

近年、自動車等の車両においては、カメラやレーダ装置等を搭載して車両周囲の走行環境を認識し、運転者の操作の負担を軽減する各種運転支援装置が開発、実用化されている。このような運転支援装置の例として、例えば、特許文献１には、自車両の車線変更に際し、方向指示状態が示す方向に車線変更した場合の自車両周辺の道路状況を走行環境に基づいて予測し、ドライバに対して注意喚起を要する状況になると予測された場合には、その予測結果に応じた注意喚起を行う技術が開示されている。

特開２００８−１６８８２７号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術は、自車両が車線変更を開始する前においては有効であるものの、自車両が車線変更を開始した後の過渡時においては必ずしも有効であるとは限らない。

例えば、３車線以上の道路を走行中の自車両が一側の車線から中央寄りの車線に車線変更を開始した後の過渡時に、自車両の車線変更先と同じ車線に他側の車線から別の車両が車線変更によって割り込んできた場合において、このような割込車両についてドライバに注意喚起を行うと、割込車両に慌てたドライバが自車両の車線変更を急遽取りやめる等して、後続車両等の周辺車両に対して却って混乱を招く虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車両が車線変更を行う際の安全性をより向上させることができる車両の運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による車両の運転支援装置は、自車両が走行する周辺環境情報を認識する周辺環境認識手段と、自車両の走行する走行情報を検出する走行情報検出手段と、前記周辺環境情報及び前記走行情報に基づいて、自車両が片側３車線以上の道路の一側の車線から中央寄りの目標車線に車線変更中であるか否かを判断する車線変更状態判断手段と、前記周辺環境情報に基づいて、前記車線変更中に他側の車線から自車両の前記目標車線に車線変更を開始した割込車両を検出する割込車両検出手段と、前記割込車両の検出時に、前記車線変更を継続させたまま、前記割込車両に対する警報出力を行う車線変更時監視手段と、を備えたものである。

本発明の車両の運転支援装置によれば、自車両と割込車両が車線変更を行う際の安全性をより向上させることができる車両の運転支援装置を提供する。

運転支援装置の構成図 片側１車線道路における追越開始時（車線変更開始時）の車両の位置を例示する説明図 片側３車線道路における追越開始時（車線変更開始時）の車両の位置を例示する説明図 片側３車線道路における車線変更時の車両の位置を例示する説明図 片側３車線以上の道路における車線変更時監視制御ルーチンを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は運転支援装置の構成図、図２は片側１車線道路における追越開始時（車線変更開始時）の車両の位置を例示する説明図、図３は片側３車線道路における追越開始時（車線変更開始時）の車両の位置を例示する説明図、図４は片側３車線道路における車線変更時の車両の位置を例示する説明図、図５は片側３車線以上の道路における車線変更時監視制御ルーチンを示すフローチャートである。

図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）であり、この自車両１に、運転者の運転操作に対して自立的な自動運転を含む運転支援制御を実行する運転支援装置２が搭載されている。運転支援装置２は、自車両１を取り巻く周囲の外部環境を認識する各種デバイスからなる周辺環境認識部を備え、また、自車両１の走行状態を検出する各種センサ類からの信号が入力される。

本実施の形態においては、運転支援装置２は、周辺環境をセンシングするためのデバイスとして、車両１の前方の物体の３次元位置を検出するステレオカメラユニット３、車両１の前側方の物体を検出する側方レーダユニット４、車両１の後方の物体を検出するマイクロ波等による後方レーダユニット５を備え、更に、路車間通信や車車間通信等のインフラ通信によって交通情報を取得する交通情報通信ユニット６を備えている。これらのユニット３〜６により車両１の周辺環境情報を認識する周辺環境認識部（周辺環境認識手段）が構成されている。

ステレオカメラユニット３は、例えば、車室内上部のフロントウインドウ内側のルームミラー近傍に設置される左右２台のカメラ３ａ，３ｂで構成されるステレオカメラを主としている。左右２台のカメラ３ａ，３ｂは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するシャッタ同期のカメラであり、所定の基線長で固定されている。また、このステレオカメラユニット３には、左右のカメラ３ａ，３ｂで撮像した一対の画像をステレオ画像処理して、先行車両等の前方の物体の実空間における３次元位置情報を取得する画像処理部が一体的に備えられている。物体の３次元位置は、ステレオ画像処理によって得られる物体の視差データと画像座標値とから、例えば、ステレオカメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車長方向（距離方向）をＺ軸とする３次元空間の座標値に変換される。

側方レーダユニット４は、自社周辺に存在する比較的近距離の物体を検出する近接レーダであり、例えば、フロントバンパの左右コーナー部に設置され、マイクロ波や広帯域のミリ波等のレーダ波を外部に送信して物体からの反射波を受信し、ステレオカメラユニット３の視野外となる自車両１の側方に前側方に存在する物体までの距離や方位を測定する。また、後方レーダユニット５は、例えば、リヤバンパの左右コーナー部に設置され、同様にレーダ波を外部に送信して物体からの反射波を受信し、自車両後方から後側方にかけて存在する物体までの距離や方位を測定する。

なお、後方物体は、リヤビューカメラを用いた画像認識、或いは画像認識と他のセンシングデバイスとのセンサフュージョンによって検出するようにしても良い。

交通情報通信ユニット６は、ステレオカメラユニット３、側方レーダユニット４、後方レーダユニット５からは見通せない（センシングできない）エリアや交差道路等の交通情報を、道路付帯設備を介した路車間通信や車車間通信によって取得する。なお、交通情報通信ユニット６は、専用の装置としても良いが交差点や信号機等の位置、道路の車線数、道路の曲率半径、制限速度、追い越し禁止区間等の走行環境の地図情報を保有するナビゲーション装置等の測位装置に設けられている通信装置を利用するようにしても良い。

一方、自車両１の走行情報を検出する走行情報検出手段としてのセンサ類としては、車速を検出する車速センサ１０、操舵角を検出する操舵角センサ１１、加速度を検出するＧセンサ１２等がある。運転支援装置２は、各ユニット４〜６で取得した自車両１を取り巻く交通環境情報と、車速センサ１０や操舵角センサ１１やＧセンサ１２等の各種センサ類で検出した自車両１の走行情報とに基づいて、車両１の運転支援制御を実行する。

運転支援装置２の運転支援制御には、主要機能の一つとして先行車両に対する適応走行制御（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control）があり、このＡＣＣに係る機能として、先行車の追越制御がある。例えば、運転支援装置２による追越制御では、自車両前方に先行車両を認識し、その先行車両の車速が自車両の設定車速よりも低い場合、自車両の走行位置や先行車両との相対速度、自車両周囲の交通情報等に基づいて、先行車両を追越可能か否かを判断する。そして、追越可能と判断した場合、先行車両の追越を自動操縦で実行する。

以下では、運転支援装置２の追越制御について説明する。ここでの追越制御は、例えば、自車両が先行車両を追い越すために現在の走行車線から隣車線に移動する車線変更制御を伴い、先行車両を追い越した後、元の走行車線に戻る（先行車両の前に車線変更する）ような状況を対象としている。運転支援装置２は、このような状況での追越制御に係る機能部として、追越判断部２０、車線状況検出部３０、追越制御中止判断部４０、自動操舵部５０、加減速制御部６０、追越情報出力部７０、警報出力部８０を備えている。

追越判断部２０は、ステレオカメラユニット３で認識した道路白線（区画線）の状態や交通情報通信ユニット６を介して取得した交通情報から、現在の走行区間が追い越し禁止区間でなく、また、工事や事故発生、料金所、信号機若しくは交差点等の追越の障害となるようなものが無いことを前提として、自車両１の速度より遅い速度で走行する先行車両に追いついた場合や先行車両が減速してきた場合、先行車両の追越を実行するか否かを判断する。

追越を実行するか否かは、例えば、ステレオカメラユニット３及び車速センサ１０の出力から取得した、自車両１の走行速度、自車両１と先行車両との相対速度、自車両と先行車両との間の車間距離、後方レーダユニット５の出力から取得した自車両後方の隣接車線上の後続車両の有無等を条件として判断する。そして、自車両後方の隣車線上に接近する後続車両が無く、自車両１の設定車速と実走行速度との差が所定値以上、且つ、車間距離が所定距離未満の場合には、先行車両の適切な追越が可能と判断して、自動操舵部５０及び加減速制御部６０に追越制御の開始を指示する。

なお、自車両１の走行速度と先行車両の走行速度との間の差が極めて大きくなった場合（例えば、先行車両が急ブレーキをかけた場合等）には、追越判断を行うことなく、衝突防止制御を優先的に実行させ、自車両１と先行車両との衝突を回避する。

車線状況検出部３０は、追越判断部２０による追越判断を受けて、自車両１が現在の走行車線から車線変更先の隣接車線（目標車線）に移る車線変更動作を開始し、走行車線を横断して目標車線内に移動する途中において、自車両１に対する対向車両や併走車両等の車両を監視する。

例えば、図２に示すように、自車両１が片側１車線の道路を走行中であり、自車両１が走行車線から対向車線への車線変更を経て先行車両の追越を行う場合において、車線状況検出部３０は、自車両１と対向する対向車両等の対向車線を走行する車両の状況を検出する。具体的には、対向車両を検出した場合、車線状況検出部３０は、対向車両の速度や横位置、方向指示灯の作動状態等の状況を監視する。対向車両の横位置は、自車両１（ステレオカメラユニット３）を原点とするＸＹＺ座標空間において、例えば、撮像画像から認識した道路白線（車線区画線）に対するＸ軸方向（車幅方向）の距離として算出する。

また、例えば、図３に示すように、自車両１が片側３車線以上の道路を走行中であり、一側の車線から中央寄りの車線への車線変更を経て先行車両の追越を行う場合において、車線状況検出部３０は、車線変更先である中央寄りの車線（目標車線）の他側に隣接する車線を走行する併走車両の状況を検出する。具体的には、併走車両を検出した場合、車線状況検出部３０は、併走車両の速度や横位置、方向指示灯の作動状態等の状況を監視する。併走車両の横位置は、自車両１（ステレオカメラユニット３）を原点とするＸＹＺ座標空間において、例えば、撮像画像から認識した道路白線（車線区画線）に対するＸ軸方向（車幅方向）の距離として算出する。さらに、車線状況検出部３０は、検出した併走車両の横位置や方向指示灯の作動状態等に基づき、当該併走車両が、自車両１の目標車線と同じ車線に車線変更を開始した割込車両であるか否かを判定する。

このように、本実施形態において車線状況検出部３０は、車線変更状態判断手段、及び、割込車両検出手段としての機能を実現する。

なお、白線の検出は、ステレオカメラユニット３で撮像した画像の画像平面における道路幅方向の輝度変化を評価して白線の候補となる点群を抽出し、白線候補点の空間座標位置の時系列データを処理して白線形状を近似したモデルを用いて行うことができる。白線の近似モデルとしては、ハフ変換によって求めた直線成分を連結した近似モデルや、２次式等の曲線で近似したモデルを用いることができる。

追越制御中止判断部４０は、例えば、自車両１が片側１車線の道路を走行中の場合において、追越制御開始後に車線状況検出部３０から入力される情報により、対向車線に対向車両が検出されたか否かを調べ、追越制御を中止させるか否かを判断する。そして、対向車線に対向車が検出されない場合は、そのまま追越制御を継続させ、対向車線に対向車が検出された場合、追越制御を中止させて元の走行車線に復帰させる。

また、追越制御中止判断部４０は、例えば、自車両１が片側３車線以上の道路を走行中の場合において、追越制御開始後に車線状況検出部３０から入力される情報により、自車両１の車線変更先である目標車線と同じ車線に車線変更を開始した割込車両が検出されたか否かを判断する。そして、自車両１の車線変更中において後発的に割込車両が検出された場合、追越制御中止判断部４０は、原則として追越制御の中止を行わず、車線変更を継続させたまま、警報出力部８０において、割込車両に車線変更の中止を促すための警報を出力する。但し、本実施形態において、追越制御中止判断部４０は、自車両１の目標車線における割込スペースが極めて狭いことが予測される場合や、自車両１の目標車線に割込車両が割り込んだと仮定した際の衝突予測時間（ＴＴＣ：Time To Collision）が極めて短い場合等のように、割込車両との衝突の蓋然性が極めて高いと予測される場合には、緊急避難的に追越制御を中止させる。このように、本実施形態において、追越制御中止判断部４０は、車線変更時監視手段としての機能を実現する。

なお、追越制御中止判断部４０は、その他、各種道路状況等に応じて追越制御の中止判断を適宜行うことが可能であるが、ここでは詳細な説明を省略する。

自動操舵部５０及び加減速制御部６０による追越制御は、追越判断部２０からの追越制御開始の指示を受けて、自動操舵部５０で方向指示灯を点滅させると共に、自車両１を現在の走行車線から車線変更先の車線へと移動させるべく、パワーステアリング装置（図示せず）を制御する。また、加減速制御部６０は、電子スロットル装置（図示せず）を制御して自車両を加速させながら、車線変更先の隣車線へと移動させる。

このとき、追越制御中止判断部４０で追越制御の中止がされていない場合には、車線変更先の車線へと移動した後、自車両１の加速度を増加させて先行車両を追い越す。そして、先行車両との距離が適切な距離になったとき、元の走行車線に戻って先行車両の前に出て、追越制御を完了する。

一方、追越制御中止判断部４０から追越制御の中止を指示された場合には、車線変更先の車線への移動を中止する。そして、自車両１を減速させて元の走行車線の先行車両の後方に戻るように操舵及び加減速制御を行う。

追越情報出力部７０は、追越制御における各種情報を運転者に提示するための音声出力や画像出力を行う。例えば、追越情報出力部７０は、追越動作の開始時に関する情報や、追越制御（車線変更等）の中止時に関する情報等の音声案内を出力する。

警報出力部８０は、自車両１以外の車両等に対して警報を出力するためのものであり、例えば、前照灯によるパッシングを通じた割込車両への警報出力や、クラクションを通じた割込車両への警報出力等を行うことが可能となっている。

次に、自車両１が片側３車線以上の道路を走行中における車線変更時監視制御について、図５に示す車線変更時監視制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、例えば、追越制御の一環として、一側の車線から中央寄りの隣車線を目標車線とする車線変更が開始され、当該車線変更が完了または中止されるまでの間、繰り返し実行されるものである。このルーチンがスタートすると、追越制御中止判断部４０は、先ず、ステップＳ１０１において、目標車線への車線変更が完了したか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０１において、目標車線への車線変更が完了したと判定した場合、追越制御中止判断部４０は、そのままルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０１において、目標車線への車線変更が完了していないと判定した場合（すなわち、目標車線への車線変更中であると判定した場合）、追越制御中止判断部４０は、ステップＳ１０２に進み、自車両１の目標車線への割込車両が検出されたか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０２において、割込車両が検出されていないと判定した場合、追越制御中止判断部４０は、そのままルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０２において、自車両１の目標車線への割込車両が検出されていると判定した場合（図４参照）、追越制御中止判断部４０は、ステップＳ１０３に進み、自車両１の目標車線への車線変更後の周辺環境情報を推定する。すなわち、追越制御中止判断部４０は、例えば、自車両１の走行情報に基づいて車線変更後の自車位置を推定するとともに、現在の周辺環境情報等に基づいて、車線変更後の自車両１と周辺車両との相対位置等の情報を推定する。

ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、追越制御中止判断部４０は、自車両１の目標車線上に十分な割込スペースが存在するか否かを調べる。すなわち、追越制御中止判断部４０は、例えば、ステップＳ１０３で推定した自車位置と周辺車両との相対位置等に基づき、車線変更後の目標車線上における自車両１の前後に予め設定された車間距離以上の割込スペースが確保され得るか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０４において、自車両１の目標車線上に十分な割込スペースが存在しないと判定した場合、追越制御中止判断部４０は、ステップＳ１０７に進む。

一方、ステップＳ１０４において、自車両１の目標車線上に十分な割込スペースが存在すると判定した場合、追越制御中止判断部４０は、ステップＳ１０５に進み、割込車両が目標車線に割り込んだと仮定したときの自車両１との衝突予測時間ＴＴＣ（Time To Collision）を算出する。すなわち、追越制御中止判断部４０は、例えば、自車両１の走行情報及び周辺環境情報等に基づいて目標車線への車線変更後の自車位置及び割込車両の位置等を推定し、割込車両が目標車線に車線変更したときの自車両１との相対距離及び相対速度を推定する。そして、追越制御中止判断部４０は、推定した相対距離を相対速度で除した値を衝突予測時間ＴＴＣとして算出する。

ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、追越制御中止判断部４０は、ステップＳ１０５で算出した衝突予測時間ＴＴＣが設定時間Ｔｔｈ以下であるか否かを調べる。ここで、設定時間Ｔｔｈは、例えば、車線変更後の割込車両が自車両１と衝突する可能性が極めて高いときの衝突予測時間に基づいて設定されている。

そして、ステップＳ１０６において、衝突予測時間ＴＴＣが設定時間Ｔｔｈ以下であり、車線変更後の割込車両が自車両１と衝突する可能性が極めて高いと判定した場合、追越制御中止判断部４０は、ステップＳ１０７に進む。

一方、ステップＳ１０６において、衝突予測時間ＴＴＣが設定時間Ｔｔｈよりも大きいと判定した場合、追越制御中止判断部４０は、ステップＳ１０８に進み、自車両１の目標車線への車線変更を継続する旨の判断をし、続くステップＳ１０９において、警報出力部８０を通じて割込車両に車線変更の中止を促すための警報を出力した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０４、或いは、ステップＳ１０６からステップＳ１０７に進むと、追越制御中止判断部４０は、自車両１の目標車線への車線変更を中止する旨の判断をした後、ルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、自車両１が片側３車線以上の道路の一側の車線から中央寄りの目標車線に車線変更中であり、且つ、当該車線変更中に他側の車線から自車両１の目標車線に車線変更を開始した割込車両が検出された場合には、車線変更を継続させたまま、割込車両に対して車線変更の中止を促すための警報を出力することにより、自車両１が車線変更を行う際の安全性をより向上させることができる。

すなわち、片側３車線以上の道路を走行中において、自車両１が目標車線に対して車線変更を開始した後に、他側の車線を併走する車両が後発的に割込車両として自車両１の目標車線に車線変更を開始した場合には、自車両１が優先的に車線変更すべき状況であると判断し、自車両１の車線変更を維持したまま、割込車両に対して車線変更の中止を促すための警報を行うことにより、自車両１の車線変更中止による挙動の変化等に起因する周辺車両等への混乱を招くことなく安全性の高い運転支援制御を実現することができる。

この場合において、自車両１の目標車線上に割込車両の割込スペースが十分に確保できないと判断した場合や、目標車線への車線変更後の自車両１と割込車両との衝突予測時間ＴＴＣが設定時間Ｔｔｈ以下である場合等には、割込車両が車線変更を強行した場合に備えて緊急避難的に自車両１の車線変更を中止させることにより、自車両１を優先的に車線変更させることを前提としつつも、より高い安全性を確保することができる。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。

例えば、上述の実施形態においては、自動運転の一環として、片側３車線以上の道路における車線変更時の監視制御の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ドライバの操舵による車線変更時に適用しても良いことは勿論である。

また、上述の実施形態においては、自車両が車線変更を行う代表的な場面である追越走行時を例に、車線変更時の監視制御の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の走行シーンにおける車線変更時に適用可能であることは勿論である。

１ … 車両（自車両）
２ … 運転支援装置
３ … ステレオカメラユニット（周辺環境認識手段）
３ａ，３ｂ … カメラ
４ … 側方レーダユニット（周辺環境認識手段）
５ … 後方レーダユニット（周辺環境認識手段）
６ … 交通情報通信ユニット（周辺環境認識手段）
１０ … 車速センサ（走行情報認識手段）
１１ … 操舵角センサ（走行情報認識手段）
１２ … Ｇセンサ（走行情報認識手段）
２０ … 追越判断部
３０ … 車線状況検出部（車線変更状態判断手段、割込車両検出手段）
４０ … 追越制御中止判断部（車線変更時監視手段）
５０ … 自動操舵部
６０ … 加減速制御部
７０ … 追越情報出力部
８０ … 警報出力部

Claims (5)

1. 自車両が走行する周辺環境情報を認識する周辺環境認識手段と、
   自車両の走行する走行情報を検出する走行情報検出手段と、
   前記周辺環境情報及び前記走行情報に基づいて、自車両が片側３車線以上の道路の一側の車線から中央寄りの目標車線に車線変更中であるか否かを判断する車線変更状態判断手段と、
   前記周辺環境情報に基づいて、前記車線変更中に他側の車線から自車両の前記目標車線に車線変更を開始した割込車両を検出する割込車両検出手段と、
   前記割込車両の検出時に、前記車線変更を継続させたまま、前記割込車両に対する警報出力を行う車線変更時監視手段と、を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 前記車線変更時監視手段は、パッシングによって前記割込車両に対する警報を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両の運転支援装置。
3. 前記車線変更時監視手段は、クラクションによって前記割込車両に対する警報を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の運転支援装置。
4. 前記車線変更時監視手段は、前記目標車線への車線変更後の自車位置を推定し、自車両の車線変更後の前記目標車線上に前記割込車両の割込スペースが確保できないと判断した場合には、車線変更を中止させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の車両の運転支援装置。
5. 前記車線変更時監視手段は、前記目標車線への車線変更後の自車位置及び前記割込車両の位置を推定し、前記推定位置から算出される自車両と前記割込車両との衝突予測時間が設定時間以下であると判断した場合には、車線変更を中止させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の車両の運転支援装置。

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