JP2021049893A

JP2021049893A - 車両制御システム

Info

Publication number: JP2021049893A
Application number: JP2019174718A
Authority: JP
Inventors: 宗徳松浦; Munenori Matsuura
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2039-09-25
Also published as: US20210086772A1; JP7410681B2; CN112550283A

Abstract

【課題】自車両の進行方向に障害物が確認されない場合においても、運転者の誤操作による自車両の急加速を抑制し、事故発生を未然に回避して安全を確保する。【解決手段】車両制御システム１は、運転者の運転操作を支援する運転支援ユニット１０と、自車両の進行方向の走行環境を検出する走行環境検出部としてのカメラユニット２０と、運転者の画像に基づいて運転者の状態を監視し、運転者の顔を中心とする表情を検出する運転者状態監視部としての運転者監視システム３０とを備えている。運転支援ユニット１０は、運転者の操作による加速状態を検出する加速状態検出部１１ａ、運転者の表情の急変を判断する表情急変判断部１１ｂ、自車両の進行方向に衝突回避を要する物体が検出されず、且つ運転者の操作による急加速が検出された直後に運転者の表情が急変したと判断されたとき、自車両の加速を抑制する加速抑制部１１ｃを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、運転者の誤操作による車両の加速を抑制する車両制御システムに関する。

自動車等の車両においては、車両の発進時や走行中に運転者がアクセルペダルとブレーキペダルを踏み間違える等の誤操作をした場合、車両の加速を抑制して安全を確保する技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１（特許第５５５０６２９号公報）には、自車両進行方向の障害物との距離を検出し、検出した距離が所定距離以内であるときに、アクセル開度の増大が検出されれば、エンジンの出力トルクの抑制制御を開始して自車両の急速移動を禁止する技術が提案されている。

また、特許文献２（特許第６０７５５７５号公報）には、上り勾配の道路上において、単眼カメラにより撮影した画像から前方障害物が有ると判定した場合、動力源により発生させる駆動力を、要求駆動力より小さく且つ車両が後退しない駆動力に抑制する技術が提案されている。

特許第５５５０６２９号公報特許第６０７５５７５号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されるような従来の技術は、あくまで前方に障害物が存在することを前提としており、障害物との衝突を回避する衝突回避制御の前段階の制御ともいえるものである。このため、車両の進行方向に障害物が確認されない場合、例えば、海や河川に面して車両が停止している場合や、崖等の手前で車両が停止しているような場合には、運転者がアクセル操作を誤操作しても車両の急加速を抑制することはできず、安全を確保することが困難となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車両の進行方向に障害物が確認されない場合においても、運転者の誤操作による自車両の急加速を抑制し、事故発生を未然に回避して安全を確保することのできる車両制御システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様による車両制御システムは、自車両の進行方向の走行環境を検出する走行環境検出部と、運転者の操作による加速状態を検出する加速状態検出部と、運転者を撮像した画像に基づいて運転者の状態を監視し、前記運転者の顔を中心とする表情を検出する運転者状態監視部と、前記運転者状態監視部の検出結果に基づいて前記運転者の前記表情の急変を判断する表情急変判断部と、前記走行環境検出部により前記自車両の進行方向に衝突回避を要する物体が検出されず、且つ前記加速状態検出部によって前記運転者の操作による急加速が検出された直後に前記表情急変判断部によって前記運転者の前記表情が急変したと判断されたとき、前記自車両の加速を抑制する加速抑制部とを備える。

本発明によれば、自車両の進行方向に障害物が確認されない場合においても、運転者の誤操作による自車両の急加速を抑制することができ、事故発生を未然に回避して安全を確保することができる。

車両制御システムの概略構成図運転者監視カメラの配置を示す説明図加速抑制の制御タイミングを示す説明図加速抑制判定処理のフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は車両制御システムの概略構成図である。本実施の形態においては、図１に示す車両制御システム１は、車両に搭載される制御システムとして、運転者の運転操作を支援する運転支援ユニット１０を中心として構成されている。

具体的には、車両制御システム１は、運転支援ユニット１０、走行環境検出部としてのカメラユニット２０、運転者の状態を監視する運転者状態監視部としての運転者監視システム３０、制駆動制御ユニット４０、操舵制御ユニット５０、情報報知ユニット６０を備えて構成されている。個々のユニット及びシステムは、単一或いは複数のプロセッサを有するコンピュータ、及びその周辺機器を備えるコンピュータシステムを備え、車内ネットワークを介して互いに通信可能に接続されている。

また、運転支援ユニット１０には、運転支援スイッチ１２、運転状態検出センサ１３、アクセルセンサ１４が接続されている。運転支援スイッチ１２は、運転者が運転支援走行を所望する際にＯＮするスイッチである。運転状態検出センサ１３は、車両の運転状態（車速、前後加速度、操舵角、ヨーレート等）を検出するもので、車速センサ、加速度センサ、舵角センサ、ヨーレートセンサ等、自車両の運転状態を検出するセンサの総称である。また、アクセルセンサ１４は、運転者のアクセルペダルＰ（図２参照）の踏み込み量をアクセル開度として検出するセンサである。

カメラユニット２０は、自車両の車室内前部の上部中央に固定されており、車幅方向中央を挟んで左右対称な位置に配設されているメインカメラ２１ａとサブカメラ２１ｂとからなる車載カメラ（ステレオカメラ）と、画像処理ユニット（ＩＰＵ）２２、及び環境認識部２３とを有している。

両カメラ２１ａ，２１ｂは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子をそれぞれ内蔵し、自車両前方の走行環境を異なる視点、すなわち視差を有して撮像する。これにより、ステレオ画像処理を行う際に必要な基準画像（メイン画像）と比較画像（サブ画像）とが取得される。この両カメラ２１ａ，２１ｂで撮像した自車前方の走行環境の画像信号がＩＰＵ２２に送信されて、所定に画像処理された後、環境認識部２３へ送信される。

環境認識部２３は、メインカメラ２１ａの撮像画像に基づく基準画像とサブカメラ２１ｂの撮像画像に基づく比較画像とをマッチング処理して、両画像間の対応位置の画素ずれ量（視差）を求め、この画素ずれ量を輝度データ等に変換して距離画像を生成する。距離画像上の点は、三角測量の原理から、自車両の中心とする実空間上の点に座標変換され、自車両が走行する道路の白線（車線）、自車両の進行方向に存在する立体物、自車両の前方を走行する車両等が３次元的に認識される。

運転者監視システム３０は、運転者を撮像する運転者監視カメラ３１と、運転者監視カメラ３１で撮像した画像を画像処理するＩＰＵ３２と、ＩＰＵ３２で処理した運転者の画像に基づいて運転者の顔を中心とする表情を取得画像毎に検出する表情検出部３３とを備えている。

図２は運転者監視カメラの配置を示す説明図であり、例えば、自車両Ｍの運転席前方のインストルメントパネルに、運転者監視カメラ３１が設置されている。運転者監視カメラ３１は、アクセルペダルＰを操作する際の運転者Ｄを正面から撮像するように設定されている。運転者監視カメラ３１で撮像した運転者Ｄの画像は、ＩＰＵ２２で処理された後、表情検出部３３に送られる。

表情検出部３３は、運転者Ｄの画像に基づいて、運転者Ｄの顔を中心とする運転者Ｄの表情を取得画像毎に検出する。例えば、表情検出部３３は、運転者Ｄの表情として、運転者Ｄの顔の状態（瞳孔の開き具合、視線の方向、鼻孔や口の状態）、ハンドルＨを握る腕や肩の状態等を検出する。

制駆動制御ユニット４０は、電動モータや内燃機関で発生させる走行駆動力を制御し、また、自車両の走行速度、前進と後退の切換え、ブレーキ等を制御する。例えば、制駆動制御ユニット４０は、エンジン運転状態を検出する各種センサ類からの信号及び車内ネットワークを介して取得される各種制御情報に基づいて、エンジンの運転状態を制御し、また、ブレーキスイッチ、４輪の車輪速、操舵角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、４輪のブレーキ装置（図示せず）を運転者のブレーキ操作とは独立して制御する。更に、制駆動制御ユニット４０は、各輪のブレーキ力に基づいて各輪のブレーキ液圧を算出して、アンチロックブレーキ制御や横すべり防止制御等を行う。

操舵制御ユニット５０は、例えば、車速、運転者の操舵トルク、操舵角、ヨーレート、その他の車両情報に基づいて、操舵系に設けた電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）５１による操舵トルクを制御する。この操舵トルクの制御は、実操舵角を目標操舵角に一致させるための目標操舵トルクを実現するＥＰＳ装置５１の電動モータに対する電流制御として実行される。ＥＰＳ装置５１は、操舵制御ユニット５０からの目標操舵トルクを指示トルクとして、この指示トルクに対応する電動モータの駆動電流を、例えばＰＩＤ制御によって制御する。

情報報知ユニット６０は、車両の各種装置に異常が生じた場合や運転者に注意を喚起するための警報、及び運転者に提示する各種情報の出力を制御する。例えば、モニタ、ディスプレイ、アラームランプ等の視覚的な出力と、スピーカ・ブザー等の聴覚的な出力との少なくとも一方を用いて、警告や制御情報を提示する。情報報知ユニット６０は、自車両の走行中の制御状態を運転者に提示し、また、運転者の操作によって運転支援を含む走行制御が休止された場合には、そのときの運転状態を運転者に提示する。

以上の車両制御システム１においては、走行中に運転支援スイッチ１２がＯＮされると、運転支援ユニット１０は、カメラユニット２０で検出した自車両の進行方向の走行環境に基づいて、各種運転支援制御を実行する。例えば、運転支援ユニット１０は、運転支援制御として、自車両の走行位置を車線内に維持する車線維持制御、自車両の走行車線外への逸脱を防止する車線逸脱防止制御、衝突危険性を予測して衝突を回避若しくは衝突被害を軽減するためのプリクラッシュブレーキ制御、先行車両の捕捉結果に応じて追従走行と定速走行とを自動的に切り換えるアダプティブ・クルーズ・コントロール（Adaptive Cruise Control；ACC）等を実行する。

また、運転支援ユニット１０は、自車両の発進時や走行中に運転者のアクセル操作を監視し、急加速となる急激なアクセル操作がなされた場合、この急激なアクセル操作が運転者の誤操作によるものか否かを判断する。そして、運転支援ユニット１０は、運転者が誤って急激なアクセル操作を行ったと判断した場合、車両の加速を抑制して安全を確保し、事故発生を未然に回避する。このため、運転支援ユニット１０は、加速状態検出部１１ａ、表情急変判断部１１ｂ、加速抑制部１１ｃを備えている。

加速状態検出部１１ａは、アクセルセンサ１４からの信号に基づくアクセル開度の変化を調べ、加速状態を検出する。例えば、加速状態検出部１１ａは、所定の時間毎にアクセル開度αの変化量Δαを算出し、この変化量Δαを設定開度αsetと比較する。そして、加速状態検出部１１ａは、Δα＜αsetの場合、運転者が比較的緩やかにアクセルペダルを踏み込んだ通常の加速状態として検出し、Δα≧αsetの場合、運転者がアクセルペダルを急激に踏み込んだ急加速状態として検出する。

表情急変判断部１１ｂは、運転者監視システム３０の表情検出部３３で検出した運転者の表情を監視し、運転者の急激なアクセル操作による急加速後に運転者の表情が急変したか否かを判断する。例えば、表情急変判断部１１ｂは、車両の運転状態と運転者の画像をニューラルネットワークに入力する等して、運転者の表情を学習したデータベースを構築する。

この運転者の表情のデータベースには、通常の加速状態における運転者の顔の筋肉の状態、瞳孔面積、視線の変化、腕や肩の身体の状態、口元の状態等の表情が記録されるとともに、急加速状態となったときの表情が記録され、通常の加速状態における表情と急加速状態における表情とが学習的に識別される。

例えば、表情急変判断部１１ｂは、運転者の表情が以下の何れかに該当する場合、運転者の表情が急変したと判断する。すなわち、表情急変判断部１１ｂは、運転者の表情のデータベースから、運転者の顔の筋肉の硬直、瞳孔面積の急激な拡大、視線の一点集中が認識される場合、運転者の腕や肩の状態から身体の硬直が認識される場合、運転者の瞳孔面積が増大すると共に口が大きく開かれる等して運転者が慌てていると認識される場合には、運転者の表情が急変したと判断する。

加速抑制部１１ｃは、カメラユニット２０で自車両の進行方向に衝突回避を要する物体（障害物）が検出されておらず、且つ運転者のアクセル操作による急加速が加速状態検出部１１ａによって検出された直後に、表情急変判断部１１ｂによって運転者の表情が急変したと判断された場合、運転者がアクセル操作を誤ったと判断して自車両の加速を抑制する加速抑制制御を実行する。この加速抑制制御は、自車両の停止からの発進時又は走行中の急加速状態を対象として、運転者がアクセルペダルを踏み込んで急加速を行った直後の設定時間経過後に運転者の表情が急変したと判断される場合、制駆動制御ユニット４０を介して実行される。

図３は加速抑制の制御タイミングを示す説明図である。加速状態検出部１１ａによって運転者のアクセル操作による急加速が検出されると、図３に示すように、急加速フラグＦracがＯＮ（Ｆrac＝１）される。そして、急加速フラグＦracがＯＮされた直後の設定時間Ｔsetの経過後に、表情急変判断部１１ｂによって運転者の表情が急変したと判断された場合、表情急変フラグＦdrvがＯＮ（Ｆdrv＝１）される。

ここで、設定時間Ｔsetは、運転者が急激なアクセル操作をしてから誤操作に気付く或いは異常を感じるまでの運転者の反応時間を考慮した上で、加速抑制の制御介入を可能な限り早期とする時間に設定される。例えば、Ｔset＝１〜２ｓｅｃに設定される。

加速抑制部１１ｃは、自車両前方に障害物が検出されていない状態で急加速フラグＦracと表情急変フラグＦdrvとが共にＯＮの場合、加速抑制フラグＦdecをＯＮ（Ｆdec＝１）し、制駆動制御ユニット４０に送信する。制駆動制御ユニット４０は、加速抑制フラグＦdecがＯＦＦ（Ｆdec＝０）の通常の状態では、アクセルセンサ１４からの信号に基づくアクセル開度に応じて、エンジンや電動モータの駆動力を予め設定された特性で制御する。一方、加速抑制フラグＦdecがＯＮされると、制駆動制御ユニット４０は、アクセル開度に対する駆動力を通常よりも小さくなるように制御する駆動力抑制制御と、ブレーキ制御との少なくとも一方の制御を実行し、自車両の過度な加速を抑制する。

この場合、加速抑制の度合いは、自車両の進行方向の走行環境に依存して調整される。例えば、自車両の進行方向の比較的遠方に、検出時点では衝突回避を要しない物体が存在する場合、加速抑制部１１ｃは、物体が存在しない場合よりも駆動力を低減したり、制動力を強めたりする。また、自車両の進行方向の走行可能スペースによっても加速抑制の度合いが調整され、走行可能スペースが小さくなるほど、加速抑制の度合いが強くされる。例えば、海や河川に面して自車両が停止している場合や、自車両の前方に崖があって落下の危険性がある場合等には、前方の道路に障害となる物体が存在しない場合に比較して加速抑制の度合いが強められる。

次に、車両制御システム１の加速抑制に係る動作について、運転支援ユニット１０で実行される加速抑制判定処理のフローチャートを用いて説明する。図４は加速抑制判定処理のフローチャートである。

運転支援ユニット１０は、加速抑制判定処理の最初のステップＳ１において、カメラユニット２０からの情報を読み込み、自車両前方に衝突回避を要する物体（障害物）がないか確認する。自車両前方に障害物がある場合、運転支援ユニット１０は、ステップＳ１からステップＳ６の処理に進み、制駆動制御ユニット４０及び操舵制御ユニット５０に指示して障害物を回避するための障害物回避制御を実行する。

一方、自車両前方に障害物がない場合には、運転支援ユニット１０は、ステップＳ１からステップＳ２の処理に進み、急加速フラグＦracを参照して自車両が急加速状態にあるか否かを調べる。急加速フラグＦracは、前述したように、所定の時間毎に算出されるアクセル開度の変化量から急加速状態が検出されたときにＯＮされるフラグである。

ステップＳ２において急加速状態ではない場合（Ｆrac＝０）、運転支援ユニット１０は、ステップＳ５の処理に進み、制駆動制御ユニット４０及び操舵制御ユニット５０に指示して通常の運転制御を実行させる。

一方、ステップＳ２において急加速状態の場合（Ｆrac＝１）には、運転支援ユニット１０は、更にステップＳ３で表情急変フラグＦdrvを参照し、急加速直後に運転者の表情が急変したか否かを判断する。表情急変フラグＦdrvは、前述したように、急加速状態と判断された直後の設定時間Ｔset（例えば、Ｔset＝１〜２ｓｅｃ）の経過後、運転者監視システム３０で検出した運転者の表情が急変したと判断されたときにＯＮされるフラグである。

急加速直後に運転者の表情が変化していない場合（Ｆrac＝１、Ｆdrv＝０）、運転支援ユニット１０は、ステップＳ３からステップＳ５へ進んで通常の運転制御を実行させる。一方、急加速直後に運転者の表情が急変した場合（Ｆrac＝１且つＦdrv＝１）には、運転支援ユニット１０は、ステップＳ３からステップＳ４の処理に進み、制駆動制御ユニット４０に指示して加速抑制制御を実行させる。この加速抑制制御は、駆動力制御とブレーキ制御の少なくとも一方の制御として実行される。

このように本実施の形態においては、自車両の進行方向に障害物が検出されず、且つ運転者の操作による急加速が検出された直後に運転者の表情が急変したと判断される場合、自車両の加速を抑制する。このため、運転者の誤操作によって自車両が過度に加速されることを防止することができ、安全を確保して事故発生を未然に回避することが可能となる。

特に、前方に立体物が存在することのない海や河川に面して自車両が停止している場合や崖等の手前で前方が空間となる場所に停止している場合に、運転者の誤操作による急加速を効果的に抑制することができる。しかも、自車両の進行方向に障害物が検出されない場合には、通常の運転操作による急加速を許容するため、運転者に違和感を与えることがない。

１車両制御システム
１０運転支援ユニット
１１ａ加速状態検出部
１１ｂ表情急変判断部
１１ｃ加速抑制部
１２運転支援スイッチ
１３運転状態検出センサ
１４アクセルセンサ
２０カメラユニット
２３環境認識部
３０運転者監視システム
３１運転者監視カメラ
３３表情検出部
４０制駆動制御ユニット
５０操舵制御ユニット
６０情報報知ユニット

Claims

自車両の進行方向の走行環境を検出する走行環境検出部と、
運転者の操作による加速状態を検出する加速状態検出部と、
運転者を撮像した画像に基づいて運転者の状態を監視し、前記運転者の顔を中心とする表情を検出する運転者状態監視部と、
前記運転者状態監視部の検出結果に基づいて前記運転者の前記表情の急変を判断する表情急変判断部と、
前記走行環境検出部により前記自車両の進行方向に衝突回避を要する物体が検出されず、且つ前記加速状態検出部によって前記運転者の操作による急加速が検出された直後に前記表情急変判断部によって前記運転者の前記表情が急変したと判断されたとき、前記自車両の加速を抑制する加速抑制部と
を備えることを特徴とする車両制御システム。
前記表情急変判断部は、前記運転者の顔面の硬直、視線の一点集中、身体の硬直の何れかが認識される場合、前記運転者の前記表情が急変したと判断することを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。
前記加速抑制部は、前記自車両の停止からの発進時又は走行中の急加速状態を制御対象とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両制御システム。
前記加速抑制部は、前記自車両の進行方向に、検出時点では衝突回避を要しない物体が存在する場合、前記加速抑制の度合いを強めることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車両制御システム。
前記加速抑制部は、前記自車両の進行方向の走行可能スペースが小さくなるほど、前記加速抑制の度合いを強めることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の車両制御システム。