JP2017182565A - 車両状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転時に今後とり得る車両軌跡及び車両挙動をユーザが把握可能とした車両状態監視装置を提供する。【解決手段】自動運転制御を行う車両に設けられ車両の状態に関する情報をユーザに提示する車両状態監視装置は、自車両周囲の環境を認識する環境認識手段と、環境認識手段の認識結果に基づいて所定以上のリスクポテンシャルを有するリスク対象物を抽出する周辺リスク認識手段と、自動運転制御における想定走行軌跡ＡＰを示す画像を、周辺リスク認識手段が抽出したリスク対象物及びリスクポテンシャルの少なくとも一方とともに表示する表示手段とを備える。表示手段は、自動運転制御によって想定走行軌跡に沿って走行する場合に予定される運転動作を示す表示Ｍａｃ、Ｍｓｌ、Ｍｓｒ、Ｍｓｃを表示する構成とする。【選択図】図９

Description

本発明は、自動運転中の車両の状態を乗員が監視する車両状態監視装置に関し、特に自動運転時に今後とり得る車両軌跡及び車両挙動をユーザが把握可能としたものに関する。

自動運転を行う自動車等の車両において、車両の運行に関する責任を乗員（手動運転時のドライバ）が負うことを前提としたシステムの場合には、乗員は、自車両周囲の環境や、自動運転制御による運転動作、走行軌跡等の妥当性を常に監視し、判断することが求められる。
このような場合に乗員を支援するため、例えば自車両の周囲に存在する走行中の他車両、停止車両、歩行者、サイクリスト、建造物、地形などの各種リスク対象物の自車両に対する相対位置、相対速度等を各種センサ等によって逐次認識するとともに、車両の走行中に走行状況、周辺状況により逐次変動するリスク対象物のリスクポテンシャルの高低を、ドライバ等のユーザに伝達する技術が要望されている。

車両の状態等に関する情報をユーザに提示する従来技術として、例えば特許文献１には、障害物への接触を回避して走行できる推奨ルートを計算し、車両周辺画像に推奨ルートを重畳させて表示するとともに、推奨ルートを辿る運転操作の難易度に応じて、当該推奨ルートの表示色を変化させ、運転者が今後の運転操作の難易度を直観的に把握できるようにすることが記載されている。
特許文献２には、車両走行のリスクを検出したときに、車両走行を制御するとともに、車両走行のリスクとその制御状態の少なくとも一方を視覚情報として表示すること、及び、運転者の主体度に応じて視覚情報の表示態様を異ならせることが記載されている。
特許文献３には、車両後方を撮像するとともに、移動物を検知し、その移動方向や速度に応じて、一定時間前に事前警告を行う運転支援装置において、移動物に枠画像を描画して移動方向に拡大するとともに、移動物が複数のカメラの撮像範囲の重畳領域内に入ったときに、移動物の侵入が予測される撮像画像に警告画像を表示することが記載されている。
特許文献４には、車載カメラによる撮影画像に案内画像を重畳させる運転支援装置において、車両の実際の舵角に応じた予想進路を示すガイド線である予想進路線のグラフィック画像を表示することが記載されている。

国際公開公報ＷＯ２０１２−０３９００４号公報 特開２０１１ー００１０４９号公報 特開２０１２−１１３６０５号公報 国際公開公報ＷＯ２０１２−０３２８０９号公報

自動運転を行う車両においては、上述したように、ユーザ（手動運転時のドライバ）が、自動運転による運転動作や、想定走行軌跡の妥当性を適切に判断し、不適当であると判断した場合には、直ちに手動運転に切り換えてユーザが運転操作を引き継ぐ必要がある。
しかし、上述した従来技術を含む既存の技術においては、自動運転中における今後の車両挙動や予想軌跡、これらの根拠等をユーザが把握することができず、ユーザが自動運転に対して抱く不安感、不信感を払拭することは困難である。
また、従来技術においては、緊急時に自動運転から手動運転への引継ぎを行う際、自動運転制御システムが今後実行しようと予定していた運転動作等について、ユーザが認識することができず、ユーザは今後自らが行うべき運転操作について何ら事前情報がない状況から一切判断しなければならず、ユーザの負担が大きくなり、円滑な運転操作に支障が生じることも懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、自動運転時に今後とり得る車両軌跡及び車両挙動をユーザが把握可能とした車両状態監視装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、自動運転制御を行う車両に設けられ車両の状態に関する情報をユーザに提示する車両状態監視装置であって、自車両周囲の環境を認識する環境認識手段と、前記環境認識手段の認識結果に基づいて所定以上のリスクポテンシャルを有するリスク対象物を抽出する周辺リスク認識手段と、前記自動運転制御における想定走行軌跡を示す画像を、前記周辺リスク認識手段が抽出した前記リスク対象物に関する情報及び前記リスクポテンシャルに関する情報の少なくとも一方とともに表示する表示手段とを備え、前記表示手段は、自動運転制御によって前記想定走行軌跡に沿って走行する場合に予定される運転動作を示す表示を表示することを特徴とする車両状態監視装置である。
これによれば、自車両周囲のリスク対象物及び想定走行軌跡とともに、想定走行軌跡に沿って走行する場合に予定される運転動作を表示することによって、自動運転制御において予定されている操舵、加減速等の運転動作が実行されるタイミングなどを、乗員に容易に理解させることができ、自車両が今後とり得る車両軌跡及び車両挙動を適切に把握させることができる。
このため、ユーザは、自動運転に対する不安感、不信感が軽減されるとともに、自動運転制御の妥当性及び手動運転への切替え要否を適切に判断することができる。
また、自動運転において予定されていた動作に基づいて、手動運転に切り替えた後の運転操作を円滑に行うことができる。

請求項２に係る発明は、前記周辺リスク認識手段は、前記リスク対象物の周囲におけるリスクポテンシャル分布を推定する機能を有し、前記表示手段は、前記リスク対象物の周囲におけるリスクポテンシャル分布を示す画像を、該リスク対象物と重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の車両状態監視装置である。
これによれば、リスク対象物の周囲におけるリスクポテンシャル分布と、自車両の想定走行軌跡及び予定される運転動作との関係を、直感的かつ容易に理解することができる。

請求項３に係る発明は、前記運転動作を示す表示は、少なくとも車両の加速、減速、及び、操舵動作を示す表示を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両状態監視装置である。
これによれば、加速、減速、操舵が行われる位置及びタイミングに関する情報を提供することによって、乗員は自車両に予定される挙動を容易に予測することができる。

請求項４に係る発明は、前記運転動作を示す表示は、前記想定走行軌跡を示す画像において当該動作の実行が予定される箇所又はその近傍に表示されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両状態監視装置である。
これによれば、自動運転制御による運転動作が行われる位置を直感的に把握することができる。

請求項５に係る発明は、前記表示手段は、前記自動運転制御の終了が予測される場合には、手動運転への引き継ぎを促す表示を表示することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両状態監視装置である。
これによれば、自動運転制御の終了を事前に予告することによって、手動運転の運転者に運転開始準備に必要な時間を与えることができ、自動運転から手動運転への切替えを円滑に行うことができる。

以上説明したように、本発明によれば、自動運転時に今後とり得る車両軌跡及び車両挙動をユーザが把握可能とした車両状態監視装置を提供することができる。

本発明を適用した車両状態監視装置の実施例１が設けられる車両の構成を模式的に示すブロック図である。 実施例１の車両において車両周囲を認識するセンサ類の配置を示す模式図である。 実施例１の車両状態監視装置を有する車両におけるユーザ視界の一例を示す図である。 実施例１の車両状態監視装置における画像表示の一例を示す図である。 実施例１の車両状態監視装置におけるリスク対象物が乗用車である場合のリスクポテンシャルの等高線表示の一例を示す図である。 実施例１の車両状態監視装置におけるリスク対象物がトラックである場合のリスクポテンシャルの等高線表示の一例を示す図である。 実施例１の車両状態監視装置におけるリスク対象物が二輪車である場合のリスクポテンシャルの等高線表示の一例を示す図である。 実施例１の車両状態監視装置におけるリスク対象物が歩行者である場合のリスクポテンシャルの等高線表示の一例を示す図である。 実施例１の車両状態監視装置における想定走行軌跡の一例を示す図である。 実施例１の車両状態監視装置における想定走行軌跡の他の例を示す図である。 本発明を適用した車両状態監視装置の実施例２におけるユーザ視界の一例を示す図である。

本発明は、自動運転時に今後とり得る車両軌跡及び車両挙動をユーザが把握可能とした車両状態監視装置を提供する課題を、リスク対象物、リスクポテンシャル分布、及び、自車両の想定走行軌跡とともに、予定される運転動作を示す表示を表示することによって解決した。

以下、本発明を適用した車両状態監視装置の実施例１について説明する。
図１は、本発明を適用した車両状態監視装置の実施例１が設けられる車両の構成を模式的に示すブロック図である。
実施例１の車両状態監視装置は、例えば、自動運転機能を有する乗用車等の自動車である車両１に設けられ、ユーザ（例えば手動運転時のドライバ）等のユーザ等に対して、自車両周辺のリスクに関する情報等を画像表示するものである。
ユーザは、自動運転時においては車両状態監視装置が提示する情報に基づいて、周辺リスクを監視するとともに自動運転制御における目標走行軌跡設定の妥当性を検証することができる。

図１に示すように、車両１は、エンジン制御ユニット１０、トランスミッション制御ユニット２０、挙動制御ユニット３０、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット４０、自動運転制御ユニット５０、環境認識ユニット６０、ステレオカメラ制御ユニット７０、レーザスキャナ制御ユニット８０、後側方レーダ制御ユニット９０、ナビゲーション装置１００、路車間通信装置１１０、車車間通信装置１２０、周辺リスク認識ユニット２００、表示装置２１０等を備えている。
上述した各ユニットは、例えば、ＣＰＵ等の情報処理手段、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶手段、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有するユニットとして構成される。これらの各ユニットは、例えばＣＡＮ通信システム等の車載ＬＡＮシステムを介して相互に通信が可能となっている。

エンジン制御ユニット１０は、車両１の走行用動力源であるエンジン及びその補機類を統括的に制御するものである。
エンジンとして、例えば、４ストロークガソリンエンジンが用いられる。
エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１０は、エンジンのスロットルバルブ開度、燃料噴射量及び噴射時期、点火時期等を制御することによって、エンジンの出力トルクを制御することが可能である。
車両１がドライバの運転操作に応じて運転される状態においては、エンジン制御ユニット１０は、アクセルペダルの操作量等に基いて設定されるドライバ要求トルクに、エンジンの実際のトルクが近づくようエンジンの出力を制御する。
また、車両１が自動運転を行う場合には、エンジン制御ユニット１０は、自動運転制御ユニット５０からの指令に応じてエンジンの出力を制御する。

トランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）２０は、エンジンの回転出力を変速するとともに、車両の前進、後退を切り替える図示しない変速機及び補機類を統括的に制御するものである。
車両１が自動運転を行う場合には、トランスミッション制御ユニット２０は、自動運転制御ユニット５０からの指令に応じて、前後進等のレンジ切替や変速比の設定を行う。
変速機として、例えば、チェーン式、ベルト式、トロイダル式等のＣＶＴや、複数のプラネタリギヤセットを有するステップＡＴ、ＤＣＴ、ＡＭＴ等の各種自動変速機を用いることができる。
変速機は、バリエータ等の変速機構部のほか、例えばトルクコンバータ、乾式クラッチ、湿式クラッチ等の発進デバイスや、前進走行レンジと後退走行レンジとを切替える前後進切替機構等を有して構成されている。

トランスミッション制御ユニット２０には、前後進切替アクチュエータ２１、レンジ検出センサ２２等が接続されている。
前後進切替アクチュエータ２１は、前後進切替機構に油圧を供給する油路を切り替える前後進切替バルブを駆動し、車両の前後進を切替えるものである。
前後進切替アクチュエータ２１は、例えば、ソレノイド等の電動アクチュエータである。
レンジ検出センサ２２は、変速機において現在選択されているレンジが前進用のものであるか、後退用のものであるかを判別するセンサ（スイッチ）である。

挙動制御ユニット３０は、左右前後輪にそれぞれ設けられた液圧式サービスブレーキのホイルシリンダ液圧を個別に制御することによって、アンダーステアやオーバステア等の車両挙動を抑制する挙動制御や、制動時のホイルロックを回復させるアンチロックブレーキ制御を行うものである。
挙動制御ユニット３０には、ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）３１、車速センサ３２等が接続されている。

ＨＣＵ３１は、液圧式サービスブレーキの作動流体であるブレーキフルードを加圧する電動ポンプ、及び、各車輪のホイルシリンダに供給される液圧を個別に調節するバルブ等を有する。
車両１が自動運転を行う場合には、ＨＣＵ３１は、自動運転制御ユニット５０からの制動指令に応じて、各車輪のホイルシリンダに制動力を発生させる。
車速センサ３２は、各車輪のハブ部に設けられ、車輪の回転速度に比例する周波数の車速パルス信号を発生するものである。
車速パルス信号の周波数を検出し、所定の演算処理を施すことによって、車両の走行速度（車速）を算出することが可能である。

電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット４０は、ドライバによる操舵操作を電動モータによってアシストする電動パワーステアリング装置、及び、その補機類を統括的に制御するものである。
ＥＰＳ制御ユニット４０には、モータ４１、舵角センサ４２等が接続されている。

モータ４１は、車両の操舵系にアシスト力を付与してドライバによる操舵操作をアシストし、あるいは、自動運転時に舵角を変更する電動アクチュエータである。
車両１が自動運転を行う場合には、モータ４１は、自動運転制御ユニット５０からの操舵指令に応じて、操舵系の舵角が所定の目標舵角に近づくように操舵系にトルクを付与して転舵を行わせる。
舵角センサ４２は、車両の操舵系における現在の舵角を検出するものである。
舵角センサ４２は、例えば、ステアリングシャフトの角度位置を検出する位置エンコーダを備えている。

自動運転制御ユニット５０は、自動運転モードが選択されている場合に、上述したエンジン制御ユニット１０、トランスミッション制御ユニット２０、挙動制御ユニット３０、ＥＰＳ制御ユニット４０等に制御指令を出力し、車両を自動的に走行させる自動運転制御を実行するものである。

自動運転制御ユニット５０は、自動運転モードが選択された時に、環境認識ユニット６０から提供される自車両周辺の状況に関する情報、及び、図示しないドライバからの指令等に応じて、自車両が進行すべき目標走行軌跡を設定し、車両の加速（発進）、減速（停止）、前後進切替、転舵などを自動的に行い、予め設定された目的地まで車両を自動的に走行させる自動運転を実行する。
また、自動運転モードは、ユーザが手動運転を希望する場合、あるいは、自動運転の続行が困難である場合等に、ユーザからの所定の解除操作に応じて中止され、ドライバによる手動運転を行う手動運転モードへの復帰が可能となっている。

自動運転制御ユニット５０には、入出力装置５１が接続されている。
入出力装置５１は、自動運転制御ユニット５０からユーザへの警報や各種メッセージ等の情報を出力するとともに、ユーザからの各種操作の入力を受け付けるものである。
入出力装置５１は、例えば、ＬＣＤ等の画像表示装置、スピーカ等の音声出力装置、タッチパネル等の操作入力装置等を有して構成されている。

環境認識ユニット６０は、自車両周囲の情報を認識するものである。
環境認識ユニット６０は、ステレオカメラ制御ユニット７０、レーザスキャナ制御ユニット８０、後側方レーダ制御ユニット９０、ナビゲーション装置１００、路車間通信装置１１０、車車間通信装置１２０等からそれぞれ提供される情報に基づいて、自車両周辺の駐車車両、走行車両、建築物、地形、歩行者等の障害物や、自車両が走行する道路の車線形状等を認識するものである。

ステレオカメラ制御ユニット７０は、車両の周囲に複数組設けられるステレオカメラ７１を制御するとともに、ステレオカメラ７１から伝達される画像を画像処理するものである。
個々のステレオカメラ７１は、例えば、レンズ等の撮像用光学系、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子、駆動回路及び信号処理装置等からなるカメラユニットを、並列に例えば一対配列して構成されている。
ステレオカメラ制御ユニット７０は、公知のステレオ画像処理技術を利用した画像処理結果に基づいて、ステレオカメラ７１によって撮像された被写体の形状及び自車両に対する相対位置を認識する。
レーザスキャナ制御ユニット８０は、レーザスキャナ８１を制御するとともに、レーザスキャナ８１の出力に基づいて車両周囲の車両や障害物等の各種物体を３Ｄ点群データとして認識するものである。

後側方レーダ制御ユニット９０は、車両の左右側部にそれぞれ設けられる後側方レーダ９１を制御するとともに、後側方レーダ９１の出力に基づいて自車両後側方に存在する物体を検出するものである。
後側方レーダ９１は、例えば、自車両の後側方から接近する他車両を検知可能となっている。
後側方レーダ９１として、例えば、レーザレーダ、ミリ波レーダ等のレーダが用いられる。

図２は、実施例１の車両において車両周囲を認識するセンサ類の配置を示す模式図である。
ステレオカメラ７１は、車両１の前部、後部、左右側部にそれぞれ設けられている。
レーザスキャナ８１は、車両１の周囲に実質的に死角が生じないよう分布して複数設けられている
後側方レーダ９１は、例えば、車両１の車体左右側部に配置され、検知範囲を車両後方側かつ車幅方向外側に向けて配置されている。

ナビゲーション装置１００は、例えばＧＰＳ受信機等の自車両位置測位手段、予め準備された地図データを蓄積したデータ蓄積手段、自車両の前後方向の方位を検出するジャイロセンサ等を有する。
地図データは、道路、交差点、インターチェンジ等の道路情報を車線レベルで有する。
道路情報は、３次元の車線形状データのほか、各車線（レーン）の右左折可否や、一時停止位置、制限速度等の走行上の制約となる情報も含む。
ナビゲーション装置１００は、後述するインストルメントパネル３４０に組み込まれたディスプレイ１０１を有する。
ディスプレイ１０１は、ナビゲーション装置１００がドライバに対して出力する各種情報が表示される画像表示装置である。
ディスプレイ１０１は、タッチパネルを有して構成され、ドライバからの各種操作入力が行われる入力部としても機能する。

路車間通信装置１１０は、所定の規格に準拠する通信システムによって、図示しない地上局と通信し、渋滞情報、交通信号機点灯状態、道路工事、事故現場、車線規制、天候、路面状況などに関する情報を取得するものである。

車車間通信装置１２０は、所定の規格に準拠する通信システムによって、図示しない他車両と通信し、他車両の位置、方位角、加速度、速度等の車両状態に関する情報や、車種、車両サイズ等の車両属性に関する情報を取得するものである。

周辺リスク認識ユニット２００は、環境認識ユニット６０が認識した情報に基づいて、自車両との衝突リスクが存在するリスク対象物を抽出し、リスク対象物によるリスクポテンシャル（リスクの大きさ）の高低、及び、リスクが及ぶ範囲の分布を、リスク対象物の周囲の全方位にわたって推定するものである。
リスクポテンシャルの推定は、例えば、リスク対象物の種類、移動方向、移動速度等に基づいて行われる。
例えば、各種のリスク対象物の進行方向に対する方向（前方、後方、側方）ごとに、基本パターンとなるリスクポテンシャルの分布を予めマップ化して保持し、この基本パターンをもとに、リスクの高低や分布範囲を補正して個別のリスク対象物に係るリスク分布を設定する構成とすることができる。
リスク対象物の種類に応じた具体的なリスクポテンシャル分布の例については、後に詳しく説明する。

図３は、実施例１の車両状態監視装置を有する車両におけるユーザ（手動運転時におけるドライバ）視界の一例を示す図である。
図３に示すように、車両は、フロントガラス３１０、フロントドアガラス３２０、サイドミラー３３０、インストルメントパネル３４０、ステアリングホイール３５０、Ａピラー３６０、ルーフ３７０、ルームミラー３８０等を有する。

フロントガラス３１０は、ドライバの前方側に配置されている。
フロントガラス３１０は、実質的に横長の矩形状に形成され、前方が凸となる方向に湾曲した２次曲面ガラスである。
フロントガラス３１０は、上端部が下端部に対して車両後方側となるように後傾して配置されている。

フロントドアガラス３２０は、乗員の乗降に用いられる左右フロントドアの上部であって、ドライバの側方に設けられている。
フロントドアガラス３２０は、昇降式の本体部３２１、及び、本体部３２１の前部に設けられた固定式の三角窓部３２２を有する。

サイドミラー３３０は、ドライバが左右後方視界を確認するものである。
サイドミラー３３０は、左右フロントドアのアウタパネルから車幅方向外側に突出している。
ユーザ視界において、サイドミラー３３０は、例えば、フロントドアガラス３２０の本体部３２１の前端部近傍に見えるようになっている。

インストルメントパネル３４０は、車室内においてフロントガラス３１０の下方に設けられた内装部材である。
インストルメントパネル３４０は、各種計器類、表示装置、スイッチ類、空調装置、助手席エアバッグ装置、膝部保護エアバッグ装置等が収容される筐体としても機能する。
インストルメントパネル３４０は、コンビネーションメータ３４１、マルチファンクションディスプレイ３４２、ナビゲーション装置１００のディスプレイ１０１等が設けられる。

コンビネーションメータ３４１は、運転席の正面に設けられ、速度計、エンジン回転計、距離計などの各種計器類をユニット化したものである。
コンビネーションメータ３４１には、表示装置２１０が内蔵されている。
マルチファンクションディスプレイ３４２は、インストルメントパネル３４０の車幅方向中央部における上部に設けられた例えばＬＣＤ等の画像表示装置である。
ナビゲーション装置１００のディスプレイ１０１は、インストルメントパネル３４０の車幅方向中央部における下部に設けられている。

ステアリングホイール３５０は、ドライバが手動運転時に操舵操作を入力する環状の操作部材である。
ステアリングホイール３５０は、ドライバの前方に実質的に正対して設けられる。
コンビネーションメータ３４１は、ユーザ視界において、ステアリングホイール３５０の上半部における内径側から目視可能となっている。

Ａピラー３６０は、フロントガラス３１０の側端部及びフロントドアガラス３２０の前端部に沿って配置された柱状の車体構造部材である。
Ａピラー３６０の車室内側の面部は、樹脂製のピラートリムによってカバーされている。

ルーフ３７０は、フロントガラス３１０の上端部から後方にのびて形成されている。
ルーフ３７０の車室内側の面部は、樹脂製のルーフトリムによってカバーされている。
ルーフ３７０の車幅方向中央部における前端部には、前方撮影用のステレオカメラ７１が収容されるステレオカメラ収容部３７１が設けられている。

ルームミラー３８０は、車室内に設けられた後方確認用のミラーである。
ルームミラー３８０は、図示しないステーを介してフロントガラス３１０の車幅方向中央部における上端部近傍に設けられている。

表示装置２１０は、車両のドライバと対向して配置された画像表示装置である。
表示装置２１０として、例えば、図３に示すようにインストルメントパネル３４０のコンビネーションメータ３４１に組み込まれたＬＣＤを用いることができる。

表示装置２１０は、周辺リスク認識ユニット２００が推定したリスク対象物周囲のリスクポテンシャル分布を、以下説明する等高線表示によって表示する機能を有する。
図４は、表示装置における画像表示の一例を示す図である。
図４は、例えば、左側通行片側３車線の高速道路（高規格の自動車専用道）を走行中の状態を示している。
画像表示は、環境認識ユニット６０が認識した車線形状（白線形状）を含む。
図４においては、左側から順に、左側走行車線ＬＬ、右側走行車線ＬＲ、追越車線ＬＰが表示されている。
また、左側走行車線ＬＬには、自車両ＯＶ（車両１の構成を有するもの）の前方側において、合流車線ＬＭが左側より合流している。

図４に示す例においては、自車両ＯＶは３車線のうち中央に配置された右側走行車線ＬＲを走行している。
右側通行車線ＬＲにおける自車両ＯＶの前方には、乗用車ＰＣ１が走行している。
左側通行車線ＬＬにおける自車両ＯＶの側方には、乗用車ＰＣ２が走行している。
追越車線ＬＰにおける自車両ＯＶの斜め前方側には、二輪車ＭＣ２が走行している。

また、表示装置２１０は、画像表示内において、周囲の車両等のリスク対象物の周辺におけるリスクポテンシャル分布を、等高線Ｃによって表示する機能を備えている。
この等高線表示は、リスク対象物の周囲において、リスクポテンシャルの大きさが同等であると推定される点を結ぶことによって、リスク対象物の周囲に環状の線（等高線Ｃ）を設定し、これを表示したものである。
このような等高線表示は、複数の異なったリスクポテンシャルの大きさについてそれぞれ設定される。

図４に示すような俯瞰表示においては、等高線Ｃは、リスクポテンシャルの増加に応じて、画像上において路面からの高さが大きく見えるように表示される。
その結果、リスク対象物の周囲には、異なった大きさのリスクポテンシャルを示す複数の等高線Ｃが表示され、それぞれの等高線Ｃを滑らかな曲面で繋いだ形状は、実質的に上方が窄みかつ内部にリスク対象物（車両等）を収容する山型に表示される。

図５は、実施例１の車両状態監視装置におけるリスク対象物が乗用車である場合のリスクポテンシャルの等高線表示の一例を示す図である。
図５（ａ）は乗用車を側面から見た状態、図５（ｂ）は正面から見た状態をそれぞれ示している。（後述する図６、図７において同じ）
リスク対象物である乗用車ＰＣと重畳する領域は、自車両ＯＶが進入した場合に確実に衝突することから、リスクポテンシャルは最大となる。その結果、等高線表示においてももっとも高く表示される。
ここでのリスクポテンシャルの大きさ（等高線の高さ）は、例えば、リスク対象物の走行速度、自車両に対する相対速度、大きさ（大きいほど車重が重いと推定される）の増加に応じて増加するように設定される。

図５に示すように、リスクポテンシャルを示す等高線Ｃは、乗用車ＰＣの前方、後方、側方にそれぞれ存在する。
リスクポテンシャルの高さ（等高線Ｃの高さ）は、乗用車ＰＣからの距離の増加に応じて漸減するように設定される。

リスク対象物の前方においては、リスクポテンシャルの分布は、リスク対象物が自車両を追走する場合に自車両が追突被害を受ける可能性を考慮して設定される。
例えば、リスク対象物の走行速度、自車両に対する相対速度、大きさ（大きいほど車重が重いと推定される）の増加に応じて、リスクポテンシャルが広く分布するように設定される。
また、自車両が減速状態にある場合や、自車両前方に渋滞、停止車両などの障害物が存在する場合にも、今後自車両と追走中のリスク対象物との相対速度（速度差）が増大するものとして、リスクポテンシャルの分布範囲は広くなるように設定される。

リスク対象物の後方においては、リスクポテンシャルの分布は、リスク対象物を自車両が追走する場合に、自車両がリスク対象物に追突する可能性を考慮して設定される。
例えば、リスク対象物の走行速度、自車両に対する相対速度、大きさ（大きいほど車重が重いと推定される）の増加に応じて、リスクポテンシャルが広く分布するように設定される。
また、先行するリスク対象物のブレーキランプ点灯が検出された場合、リスク対象物の減速が検出された場合、路車間通信などにより前方に渋滞、停止車両などの障害物が存在する場合にも、今後自車両と追走中のリスク対象物との相対速度（速度差）が増大するものとして、リスクポテンシャルの分布範囲は広くなるように設定される。

リスク対象物の側方においては、リスクポテンシャルの分布は、自車両とリスク対象物とが併走した場合に、自車両、リスク対象物の少なくとも一方の道路内横位置の移動によって衝突する可能性を考慮して設定される。
例えば、周囲の交通量が多く、多数のリスク対象物が存在する場合には、リスク対象物となる車両が車線変更する可能性が高いものと考慮して、リスクポテンシャルの分布範囲は広くなるように設定される。
また、リスク対象物が走行中の車線の前方に渋滞、停止車両等が存在する場合や、リスク対象物となる車両のターンシグナルランプの点滅が検出された場合にも、リスクポテンシャルの分布範囲は広くなるように設定される。

図６は、実施例１の車両状態監視装置におけるリスク対象物がトラックである場合のリスクポテンシャルの等高線表示の一例を示す図である。
図５に示す乗用車の場合と対比した場合、トラック等の大型車、重量車の場合には、運動エネルギが大きく衝突時の危険性がより大きいことから、リスクポテンシャルの最大値は大きく設定される。
また、制動時に発生し得る最大の減速度も乗用車より小さく制動距離が長くなると推定されることから、車速が同程度の場合には、トラックＴの前方におけるリスクポテンシャルの分布範囲は、乗用車ＰＣの場合よりも広く設定される。
さらに、リスク対象物（トラック）からの距離に応じたリスクポテンシャルの変化率は、乗用車ＰＣの場合よりも小さく設定される。これは、リスク対象物からの距離が同等である場合に、リスクポテンシャルが乗用車ＰＣよりも大きいことを意味する。

一方、最大減速度が小さいということは、トラックＴの後方を追走する場合の追突リスクは比較的小さいことを意味しており、トラックＴの後方におけるリスクポテンシャルの分布範囲は、乗用車ＰＣの場合よりも狭く設定される。
また、トラックＴ等の大型車の場合には、乗用車ＰＣに対して急激な車線変更、進路変更を行いにくいと推定されるため、トラックＴの側方におけるリスクポテンシャルの分布範囲は、乗用車ＰＣの場合よりも狭く設定される。
さらに、リスク対象物（トラック）からの距離に応じたリスクポテンシャルの変化率は、乗用車ＰＣの場合よりも大きく設定される。これは、リスク対象物からの距離が同等である場合に、リスクポテンシャルが乗用車ＰＣよりも小さいことを意味する。

図７は、実施例１の車両状態監視装置におけるリスク対象物が自動二輪車である場合のリスクポテンシャルの等高線表示の一例を示す図である。
図５に示す乗用車の場合と対比した場合、自動二輪車の場合には、乗用車ＰＣに対して急激な車線変更、進路変更が行われる可能性が高く、かつ、路面の不整等の外乱によって転倒するリスクも推定されるため、自動二輪車ＭＣの側方におけるリスクポテンシャルの分布範囲は、乗用車ＰＣの場合よりも広く設定される。
また、リスク対象物からの横方向距離に応じたリスクポテンシャルの変化率は、乗用車ＰＣの場合よりも小さく設定されている。

図８は、実施例１の車両状態監視装置におけるリスク対象物が歩行者である場合のリスクポテンシャルの等高線表示の一例を示す図である。
図８（ａ）は、自車両の接近方向に対して直交する水平方向（側方）から見た状態を示し、図８（ｂ）は自車両側から見た図を示す。
歩行者ＰＥの場合には、それ自体の移動速度は車両等に対して小さいため、リスクポテンシャルの推定においては、歩行者ＰＥ自体の移動によるものよりは、自車両が歩行者の位置に向かって進行する場合の衝突リスクが支配的となる。
このため、図８に示すように、リスクポテンシャルの分布範囲は、歩行者ＰＥから見て自車両が接近する側の方位において集中的に広くなり、その他の方位においては狭くなる。
また、例えば建造物や、駐車車両、地形等の静止しているリスク対象物に起因するリスクポテンシャルの分布範囲も、これと同様の傾向を示す。

また、周辺リスク認識ユニット２００は、同一方向に併走する複数の車線が存在する場合に、対向車線との境界である中央分離帯に近い側の車線（センターレーン）を走行する車両がリスク対象物である場合のリスクポテンシャルを、他の車線の車両に対して相対的に高く表示する。
これは、センターレーン側の車両は、例えば対向車線から逸脱した対向車両に対する回避動作をとったり、対向車両と衝突事故を起こすリスクが比較的高いと考えられるからである。

自動運転制御ユニット５０は、自車両前方の車線形状、他車両等のリスク対象物の分布、リスク対象物の周囲のリスクポテンシャル分布等に基づいて、リスク対象物及びリスクポテンシャルが高い領域を回避するように理想的な自車両の目標軌跡である想定走行軌跡を設定するとともに、自車両の実際の軌跡が想定走行軌跡に近づくよう車両１を走行させる。
想定走行軌跡は、極力リスクポテンシャルが低い領域を選択して設定され、例えばリスクポテンシャルの分布範囲が重畳する程度に近接する複数のリスク対象物の間を走行しなければならない場合には、等高線表示の谷間に沿って設定される。

図９は、実施例１の車両状態監視装置における想定走行軌跡の一例を示す図である。
また、図９においては、自動運転制御により今後実行されることが予定される運動動作を示すマーク類も表示されている。（図１０、１１において同じ）
なお、実際に表示装置２１０に表示される表示画像は、図４と同様の俯瞰画像であるが、理解を容易とするため、図９においては平面視で図示している。（図１０において同じ）
図９に示す例においては、自車両ＯＶは３車線のうち中央に配置された右側通行車線ＬＲを走行している。
右側通行車線ＬＲにおける自車両ＯＶの前方には、乗用車ＰＣａが走行している。
左側通行車線ＬＬにおける乗用車ＰＣａの斜め前方には、トラックＴが走行している。
追越車線ＬＰにおける乗用車ＰＣａ及びトラックＴよりも前方には、他の乗用車ＰＣｂが走行している。
各車両の周囲には、リスクポテンシャルが等高線Ｃによって表示される。

自動運転制御ユニット５０は、自車両前方の道路上においてリスクポテンシャルが低く安全に走行可能な箇所を選択し、通過点Ｐ１〜Ｐ５を設定するとともに、これらを順次結んで想定走行軌跡ＡＰを設定する。
ここで、通過点Ｐ１〜Ｐ５を、例えばベジェ曲線等によって単純に補間した場合には、補間線ＩＬ（実際には表示されない）のように、ラインとしては滑らかであっても、車線内を惰行する挙動を示すなど、車両の走行軌跡としては不適切な箇所がみられる。
そこで、自動運転制御ユニット５０は、自車両ＯＶの車線内横位置が極力中央に近付くよう、車線形状に適合させる補正を施して想定走行軌跡ＡＰとする。
また、想定走行軌跡ＡＰが曲線路を通過する場合には、自動運転制御ユニット５０は、想定走行軌跡ＡＰの曲率が道路の曲率に近付くよう設定する。

図９に示す例においては、想定走行軌跡ＡＰは、先ず追越車線ＬＰに車線変更をして乗用車ＰＣａを追越し、その後右側走行車線ＬＲに車線変更して直進するよう設定されており、これら一連の走行において、所定以上のリスクポテンシャルが存在する領域は通過しないよう設定されている。
ユーザは、想定走行軌跡ＡＰが各車両（リスク対象物）の周囲のリスクポテンシャル分布を示す等高線Ｃ表示に対してどのような位置関係にあるのか、一目瞭然に理解することができ、図９に示すようにリスクポテンシャルが及ぶ範囲を避けて想定走行軌跡ＡＰが設定されている場合は、この想定走行軌跡ＡＰが安全かつ妥当なものであると評価することができる。
一方、想定走行軌跡ＡＰがリスクポテンシャルの存在する箇所を通過する場合には、ユーザは、リスク対象物などの監視を行い、危険と判断した場合には直ちに手動運転に切り替えて運転操作を引き継ぎ、回避動作を行う。
この場合にも、リスク対象物及びリスクポテンシャル分布と自車両との位置関係を容易に把握できることから、ユーザ（ドライバ）は、危険回避のためにとるべき運転操作を容易に判断することができる。

また、自動運転制御ユニット５０は、自車両が想定走行軌跡ＡＰに沿って走行する場合に実行が予定される運転動作に関する情報を提供する。
周辺リスク認識ユニット２００は、表示装置２１０に表示される画像を生成する際、表示画像内に今後予定される運転動作を示す表示を含むようにする。
表示の対象となる運転動作として、例えば、加速、減速（ブレーキング）、転舵などがあげられる。
表示画像内における運転動作を示す表示は、想定走行軌跡ＡＰにおいて当該運転動作の実行が予定される箇所又はその近傍に配置される。

図９に示す例においては、今後実行が予定される各種運転動作（手動運転時におけるドライバの運転操作に対応する各種動作であって、自動運転制御により自動的に行われるもの）を示す表示が、実行予定順に以下の通り表示される。
通過点Ｐ１の近傍に、右方向への転舵動作を示す右転舵マークＭｓｒが表示される。
通過点Ｐ１とＰ２との中間領域の近傍に、左方向への転舵動作を示す左転舵マークＭｓｌが表示される。
通過点Ｐ２の近傍に、操舵系を中立状態（直進状態）とすることを示すステア中立マークＭｓｃが表示される。
実施例１において、ステア中立マークＭｓｃは、例えば、ステアリングホイールの模式図を用いたマーク（アイコン）として表示され、ステアリングホイールが中立位置であることを示すよう表示されている。
また、右転舵マークＭｓｒ及び左転舵マークＭｓｌは、ステアリングホイールの模式図を右、左にそれぞれ回動させた表示となっている。
ここで、右転舵マークＭｓｒ及び左転舵マークＭｓｌは、ステアリングホイールの図柄の表示角度によって、転舵方向及び想定される舵角の大小を表すようになっている。
また、右転舵マークＭｓｒ及び左転舵マークＭｓｌは、例えば表示色や、マーク自体の動きによって、転舵速度を表す構成とすることができる。
例えば、転舵速度が速い場合には、各転舵マークが比較的高速で回動するように表示することができる。また、各転舵マークを赤色、燈色、黄色等の注意喚起に適した色で表示してもよい。
通過点Ｐ３の手前（通過点Ｐ２側）の領域の近傍に、左転舵マークＭｓｌが表示される。
通過点Ｐ３とＰ４との中間領域の近傍に、右転舵マークＭｓｒが表示される。
通過点Ｐ４の近傍に、ステア中立マークＭｓｃが表示される。
通過点Ｐ４の前方（自車両ＯＶから離れた側）には、自車両ＯＶの加速動作を示す加速マークＭａｃが表示される。
加速マークＭａｃは、想定走行軌跡ＡＰにおける加速が行われる範囲にわたって延びて表示される。
加速マークＭａｃは、例えば、色や輝度、図柄、点滅等を用いて、想定される加速度の大小を表す構成とすることができる。

図１０は、実施例１の車両状態監視装置における想定走行軌跡の他の例を示す図である。
図１０に示す例では、図９に対して乗用車ＰＣａと乗用車ＰＣｂとの間隔が小さく、この間隔内は、両者のリスクポテンシャルが重畳されることによって比較的危険な領域となっている。
この場合、通過点Ｐ１〜Ｐ４までは図９と同様にリスクポテンシャルが十分に低い（実質的に存在しない）領域のみを通過して走行できるが、通過点Ｐ４からＰ５に到達するには、危険な領域を通過しなければならない。
図１０に示す場合においては、表示装置２１０は、リスクポテンシャルが所定の閾値以上となる領域を含む通過点Ｐ４以遠の領域については、想定走行軌跡ＡＰの表示を行なわないようになっている。

また、図１０に示す例においては、通過点Ｐ３からＰ４に至る領域に、自動運転制御によって制動（ブレーキング）が行われることを示す制動マークＭｂｒが表示され、さらに、通過点Ｐ４の近傍には、自動運転制御が終了し手動運転に切り替えられることを示す運転モード切替マークＭｃが表示されている。
減速マークＭｂｒは、想定走行軌跡ＡＰにおける減速が行われる範囲にわたって延びて表示される。
減速マークＭｂｒは、例えば、色や輝度、図柄、点滅等を用いて、想定される減速度の大小を表す構成とすることができる。

以上説明したように、実施例１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）自車両周囲のリスク対象物及び想定走行軌跡ＡＰとともに、想定走行軌跡ＡＰに沿って走行する場合に予定される運転動作を示すマークを表示することによって、自動運転制御において予定されている操舵、加減速等のタイミングなどを乗員に容易に理解させることができ、自車両が今後とり得る車両軌跡及び車両挙動を把握させることができる。
このため、ユーザは、自動運転に対する不安感が軽減されるとともに、自動運転制御の妥当性及び手動運転への切替え要否を適切に判断することができる。
また、自動運転において予定されていた動作に基づいて、手動運転に切り替えた後の運転操作を円滑に行うことができる。
（２）リスク対象物の周囲にリスクポテンシャルの分布を、運転動作を示すマークや想定走行軌跡ＡＰ等と重畳して等高線Ｃで表示することによって、リスク対象物の周囲におけるリスクポテンシャル分布と、自車両の想定走行軌跡及び予定される運転動作との関係を直感的に理解することができる。
（３）運転動作を示すマークが、加速マークＭａｃ、制動マークＭｂｒ、左操舵マークＭｓｌ、右操舵マークＭｓｒ、ステア中立マークＭｓｃ等を含むことによって、加速、減速、操舵が行われる位置及びタイミングに関する情報を提供するができ、乗員は自車両に予定される挙動を容易に予測することができる。
（４）運転動作を示すマークを、想定走行軌跡ＡＰの表示における当該動作が行われる箇所又はその近傍に表示することによって、自動運転制御による運転動作が行われる位置を直感的に把握することができる。
（５）自動運転制御の終了に先立ち、運転モード切替マークＭｃを表示することによって、自動運転制御の終了を事前に予告し、手動運転の運転者に運転開始準備に必要な時間を与えることができ、自動運転から手動運転への切替えを円滑に行うことができる。

次に、本発明を適用した車両状態監視装置の実施例２について説明する。
実施例２において、上述した実施例１と実質的に共通する箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

図１１は、実施例２の車両状態監視装置におけるユーザ視界の一例を示す図である。
実施例２の車両状態監視装置においては、インストルメントパネル３１０に組み込まれた表示装置２１０に代えて、フロントガラス３１０にヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）としての機能を付与することによって表示を行っている。
このような機能は、例えば、インストルメントパネル３４０に内蔵されたプロジェクタによって、フロントガラス３１０に画像を投影することによって実現可能である。

実施例２においては、他車両、道路、車線、建築物、歩行者、サイクリスト等の各種リスク対象物については、ユーザはフロントガラス３１０を介して直接実像を目視することになる。
一方、リスク対象物の周囲におけるリスクポテンシャルの等高線Ｃ表示や、想定走行軌跡ＡＰ、各種運転動作表示（各マーク）等は、ＨＵＤによる虚像として、実像に重畳表示される。

以上説明した実施例２によれば、上述した実施例１の効果と実質的に同様の効果に加えて、ユーザ（ドライバ）の視線移動量を低減し、自動運転により予定される車両挙動、想定走行軌跡等の監視負担をより軽減することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車両状態監視装置の構成や、車両の構成は、上述した実施例に限定されず適宜変更することが可能である。また、実施例において車両は乗用車であるが、本発明は貨物車等の商用車、トラック、バス、自動二輪車、その他各種特殊車両などにも適用することが可能である。
（２）実施例１において、車両はエンジンを走行用動力源とするものであったが、本発明はこれに限らず、電動モータや、エンジンと電動モータとを組み合わせたハイブリッドシステムを走行用動力源として用いることも可能である。
（３）自車両周辺の環境認識を行うセンサの種類や配置は、上述した実施例には限定されず、適宜変更することが可能である。例えば、実施例におけるセンサ類と併用あるいは代用して、ミリ波レーザ、レーザレーダ、単眼カメラ、超音波ソナー等の各種センサを用いることが可能である。
また、車両自体に搭載されているセンサ類などと併用あるいは代用して、路車間通信や車車間通信によって得た情報や、ＧＰＳ等の測位手段及びナビゲーション装置等が有する地図データを用いて環境認識を行ってもよい。
（４）表示装置における画像表示は、例えば、図３に示すように自車両及び道路等を俯瞰した状態の二次元（２Ｄ）画像として表示することが可能であるが、これに限らず、例えば３Ｄ表示を行ったり、上方から見た平面図を表示する構成としてもよい。
（５）表示装置における運転動作の表示態様は一例であって、適宜変更することが可能である。

１ 車両 １０ エンジン制御ユニット
２０ トランスミッション制御ユニット ２１ 前後進切替アクチュエータ
２２ レンジ検出センサ ３０ 挙動制御ユニット
３１ ハイドロリックコントロールユニット（ＨＣＵ）
３２ 車速センサ
４０ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット
４１ モータ ４２ 舵角センサ
５０ 自動運転制御ユニット ５１ 入出力装置
６０ 環境認識ユニット ７０ カメラ制御ユニット
７１ カメラ
８０ レーザスキャナ制御ユニット
８１ レーザスキャナ ９０ 後側方レーダ制御ユニット
９１ 後側方レーダ １００ ナビゲーション装置
１０１ ディスプレイ
１１０ 路車間通信装置 １２０ 車車間通信装置
２００ 周辺リスク認識ユニット ２１０ 表示装置
３１０ フロントガラス ３２０ フロントドアガラス
３２１ 本体部 ３２２ 三角窓部
３３０ ドアミラー ３４０ インストルメントパネル
３４１ コンビネーションメータ
３４２ マルチファンクションディスプレイ
３５０ ステアリングホイール ３６０ Ａピラー
３７０ ルーフ ３７１ ステレオカメラ収容部
３８０ ルームミラー
ＯＶ 自車両 ＰＣ 乗用車
ＭＣ 自動二輪車 Ｔ トラック
ＰＥ 歩行者
ＬＲ 右側走行車線 ＬＬ 左側走行車線
ＬＰ 追い越し車線 ＬＭ 合流車線
ＡＰ 想定走行軌跡 ＩＬ 補間線
Ｐ１〜Ｐ５ 通過点
Ｍａｃ 加速マーク Ｍｂｒ 制動マーク
Ｍｓｃ ステア中立マーク Ｍｓｒ 右転舵マーク
Ｍｓｌ 左転舵マーク Ｍｃ 運転モード切替マーク

Claims (5)

1. 自動運転制御を行う車両に設けられ車両の状態に関する情報をユーザに提示する車両状態監視装置であって、
   自車両周囲の環境を認識する環境認識手段と、
   前記環境認識手段の認識結果に基づいて所定以上のリスクポテンシャルを有するリスク対象物を抽出する周辺リスク認識手段と、
   前記自動運転制御における想定走行軌跡を示す画像を、前記周辺リスク認識手段が抽出した前記リスク対象物に関する情報及び前記リスクポテンシャルに関する情報の少なくとも一方とともに表示する表示手段とを備え、
   前記表示手段は、自動運転制御によって前記想定走行軌跡に沿って走行する場合に予定される運転動作を示す表示を表示すること
   を特徴とする車両状態監視装置。
2. 前記周辺リスク認識手段は、前記リスク対象物の周囲におけるリスクポテンシャル分布を推定する機能を有し、
   前記表示手段は、前記リスク対象物の周囲におけるリスクポテンシャル分布を示す画像を、該リスク対象物と重畳して表示すること
   を特徴とする請求項１に記載の車両状態監視装置。
3. 前記運転動作を示す表示は、少なくとも車両の加速、減速、及び、操舵動作を示す表示を含むこと
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両状態監視装置。
4. 前記運転動作を示す表示は、前記想定走行軌跡を示す画像において当該動作の実行が予定される箇所又はその近傍に表示されること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両状態監視装置。
5. 前記表示手段は、前記自動運転制御の終了が予測される場合には、手動運転への引き継ぎを促す表示を表示すること
   を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両状態監視装置。

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