JP2021094869A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱の影響を抑制しつつ、路面勾配を推定することができる運転支援装置を提供する。【解決手段】運転支援装置１００は、車両１の前部に取り付けられ、遠赤外線を検出する検出手段１０を有している。該検出手段により検出された、路面から発せられる遠赤外線の連続波の強度に基づいて、路面領域検出部２２により検出された路面領域に係る輝度値を算出し、輝度算出部２３により算出された輝度値から、車両の前方の路面勾配を推定する路面勾配推定部２０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、運転支援装置の技術分野に関する。

この種の装置では、例えば適切な運転支援を実現するために、車両の周囲の状況を検出又は推定することが図られる。例えば特許文献１乃至３には、車両の周囲の状況の一例としての路面勾配を推定する技術が記載されている。具体的には、特許文献１には、レーザレーダにより観測された複数の反射点のうち、路面で光が反射された反射点の三次元位置に基づいて路面勾配を推定する技術が記載されている。特許文献２には、いわゆるＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラにより、複数のセルに分割された路面の各セルの代表点までの距離を求め、該求められた距離に基づいて路面勾配を推定する技術が記載されている。特許文献３には、レーザレンジファインダ（上記レーザレーダに相当）又は距離画像カメラ（上記ＴＯＦカメラに相当）である３次元形状測定装置により車両前方の立体形状を計測し、該計測された立体形状から路面勾配を求める技術が記載されている。

特開２０１９−１６４０９８号公報 特開２０１９−０７８６４８号公報 特開２０１１−０３９７３２号公報

特許文献１乃至３に記載の技術では、計測のために発せられる光（例えばレーザ光、可視光のパルス光等）が、例えば雨滴等の外乱の影響を受けるので、外乱の影響により路面勾配が正しく推定されない可能性があるという技術的問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、外乱の影響を抑制しつつ、路面勾配を推定することができる運転支援装置を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係る運転支援装置は、車両の前部に取り付けられ、遠赤外線を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された、路面から発せられる遠赤外線の連続波の強度に基づいて、前記車両の前方の路面勾配を推定する推定手段と、を備えるというものである。

遠赤外線は路面から自然に放出される。つまり、遠赤外線に係る光路の長さは、車両から計測用の光が発せられる場合の該光に係る光路に比べて短くなる。このため、遠赤外線が外乱の影響を受ける可能性は比較的低くなる。また、連続波である遠赤外線が、例えば雨滴に当たったとしても、パルス光のように信号が失われることはない。従って、遠赤外線の連続波の検出強度に基づいて路面勾配を推定する当該運転支援装置は、外乱の影響を受けにくい。つまり、当該運転支援装置によれば、外乱の影響を抑制しつつ、路面勾配を推定することができる。

実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図である。 路面から放出される遠赤外線の概念を示す図である。 遠赤外線の検出結果の一例を示す図である。 実施形態に係る運転支援装置の動作を示すフローチャートである。

運転支援装置に係る実施形態について説明する。実施形態に係る運転支援装置は、車両における運転者の車両操作（例えば加速操作、減速操作、操舵操作等）を支援可能に構成されている。運転支援装置は、運転支援を適切に実施可能なように、例えば車両が走行している道路の路面勾配を推定する。運転支援装置は、推定された路面勾配を用いて、例えば速度維持支援としての加減速制御を実施してよい。つまり、運転支援装置は、推定された路面勾配が上り勾配である場合に、車両が現在の速度を維持するように、例えばエンジン及び駆動モータの少なくとも一方の出力を増加してよい。或いは、運転支援装置は、推定された路面勾配が下り勾配である場合に、車両が現在の速度を維持するように、例えばエンジン及び駆動モータの少なくとも一方の出力を減少してよい（更に、回生制動を実施したり、摩擦ブレーキを作動させたりしてもよい）。

運転支援装置は、路面勾配を推定するために、検出手段及び推定手段を備える。検出手段は、車両の前部（例えばフロントグリル等）に取り付けられている。検出手段は、例えば遠赤外線センサであり、遠赤外線を検出するように構成されている。推定手段は、検出手段により検出された、路面から発せられる遠赤外線の連続波の強度に基づいて、車両の前方の路面勾配を推定するように構成されている。尚、「遠赤外線の連続波」とは、時間的に連続して発せられる遠赤外線のことを意味する（即ち、“パルス波”と対立する概念である）。

例えば路面等の熱を持っている物体からは遠赤外線が放出される（即ち、熱放射）。路面から放出される遠赤外線の放射強度は、路面に対して垂直な方向が最も強く、路面に対して水平な方向に近づくにつれて弱くなる。このため、検出手段からの距離が同一の地点についての、検出手段による遠赤外線の検出強度は、路面勾配に依存することになる。

例えば上り勾配の場合、検出手段には、路面に対して垂直な方向に比較的近い方向に放出された遠赤外線が入射するので、勾配がない場合（即ち、路面が水平な場合）に比べて検出強度は大きくなる。例えば下り勾配の場合、検出手段には、路面に対して水平な方向に比較的近い方向に放出された遠赤外線が入射する（下り勾配の程度によっては、検出手段には、遠赤外線が入射しない）ので、勾配がない場合に比べて検出強度は小さくなる。

例えば上述の特許文献１乃至３に記載の技術では、路面勾配を推定するために、車両から計測用の光を発し、その光の路面からの反射光を検出している。このため、光路の長さは、車両から一の地点までの距離の２倍になる。従って、光路上に、例えば雨滴等の外乱が存在する場合には、その影響を受けやすい。特にパルス光を用いる場合には、例えばパルス光が雨滴に当たると信号が失われてしまう。

これに対して、遠赤外線は路面から自然に放出される。つまり、検出手段に入射する遠赤外線に係る光路の長さは、車両（厳密には検出手段）から一の地点までの距離と等しくなる。このため、車両から計測用の光が発せられる場合に比べて、遠赤外線が外乱の影響を受ける可能性は低くなる（単純には、車両から計測用の光が発せられる場合の半分になる）。また、遠赤外線の連続波は、パルス光とは異なり、外乱により大なり小なり減衰することはあっても、遠赤外線に起因する信号は失われない。

加えて、遠赤外線は、レーザレーダ（即ち、ＬｉＤＡＲ：Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）で用いられる赤外線（波長：１〜１．５μｍ）に比べて、雨滴の影響を受けにくい。更に、検出手段にはパッシブセンサを適用可能である。仮に検出手段が、例えばレーザレーダ等のアクティブセンサであるとすると、他車両のアクティブセンサが発する光や電波等を、自身が発した光や電波等と誤認識する可能性がある（即ち、外乱の影響を受けやすい）。つまり、検出手段をパッシブセンサとすることにより、外乱の影響を抑制することができる。このように、当該運転支援装置によれば、外乱の影響を抑制しつつ、路面勾配を推定することができる。

実施形態に係る運転支援装置の一具体例としての運転支援装置１００について図１乃至図４を参照して説明する。図１において、運転支援装置１００は、上述した車両の一例としての車両１に搭載されている。運転支援装置１００は、遠赤外線センサ１０、路面検出装置２０及びＡＤＡＳＥＣＵ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｉｖｅｒ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）３０を備えて構成されている。

例えば遠赤外線カメラ等である遠赤外線センサ３０は、例えばフロントグリル等、車両１の前部に取り付けられている（図２参照）。尚、遠赤外線センサ３０には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

路面検出装置２０は、センサ制御部２１、路面領域検出部２２、輝度算出部２３、記憶部２４及び路面勾配推定部２５を有する。センサ制御部２１、路面領域検出部２２、輝度算出部２３及び路面勾配推定部２５は、路面検出装置２０の内部に論理的に実現される処理ブロックであってもよいし、物理的に実現される処理回路であってもよい。記憶部２４は、例えばハードディスクドライブ、不揮発性メモリ等であってよい。

センサ制御部２１は、遠赤外線センサ１０を制御する。路面領域検出部２２は、遠赤外線センサ１０による遠赤外線の検出結果（例えば、車両１の前方の遠赤外線画像等）から、車両１が走行している道路の路面に相当する路面領域を検出する。尚、センサ制御部２１、及び、路面領域検出部２２による路面領域の検出には、既存の技術を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

輝度算出部２３は、遠赤外線センサ１０による遠赤外線の検出結果のうち、路面領域検出部２２により検出された路面領域に係る輝度値を算出する。具体的には、輝度算出部２３は、例えば輝度値と、車両１からの距離との関係を算出する。「輝度値」は、遠赤外線センサ１０により検出された遠赤外線の強度（以降、適宜“検出強度”と称する）に相当する。尚、遠赤外線の検出強度は、輝度値とは異なる物理用又はパラメータで表されてよい。

ここで、輝度値について図２及び図３を参照して説明を加える。図２において、矢印は遠赤外線を表しており、その長さは遠赤外線の強度を表している。図２に示すように、路面から放出される遠赤外線の強度は、路面に対して垂直な方向が最も強く、路面に対して水平な方向に近づくにつれて弱くなる。遠赤外線センサ１０には、該遠赤外線センサ１０に比較的近い地点から放出された遠赤外線が、該遠赤外線センサ１０から比較的遠い地点から放出された遠赤外線に比べて、多く入射する（図２において、遠赤外線センサ１０の検出範囲の一例を示す“網掛け領域”及び“点線で囲む領域”を参照）。

このため、車両１が平坦な道路を走行している場合、車両１の前方の路面から放出される遠赤外線の検出強度（言い換えれば、輝度値）は、例えば図３（ａ）に示すように、車両１から遠ざかるほど小さくなる。尚、「平坦な道路（又は平坦路）」は、例えば適切な運転支援を実現するために要求される検出範囲（例えば、車両１を中心とする所定の範囲）が、少なくとも平坦である道路を意味する。

車両１の前方に、例えば上り勾配がある場合、上り勾配に含まれる地点の遠赤外線の検出強度は、該地点が平坦である場合に比べて強くなる。なぜなら、上り勾配の場合、遠赤外線センサ１０には、路面に対して垂直な方向に比較的近い方向に放出された遠赤外線が入射するからである。このため、車両１の前方に上り勾配がある場合、車両１の前方の路面から放出される遠赤外線の検出強度（言い換えれば、輝度値）は、例えば図３（ｂ）に示すように、上り勾配に相当する距離範囲において検出強度が上昇する。

図１に戻り、記憶部２４には、車両１が平坦な道路を走行している場合に取得された輝度値と、車両１からの距離との関係を示すデータ（例えば図３（ａ）に示すグラフに相当するデータ）が格納される。路面勾配推定部２５は、輝度算出部２３により算出された輝度値（例えば輝度値と、車両１からの距離との関係）と、記憶部２４に格納されている上記データとを比較して、路面勾配を推定する。路面勾配推定部２５は、勾配の有無について推定してもよいし、勾配の有無に加えて、勾配の大きさについて推定してもよい。

ＡＤＡＳＥＣＵ１０は、車両１における運転者の車両操作を支援可能に構成されている。ＡＤＡＳＥＣＵ１０は特に、路面検出装置２０により推定された路面勾配を用いて、運転者の車両操作を支援可能に構成されている。尚、遠赤外線センサ１０は、上述した検出手段の一例に相当し、路面検出装置２０は、上述した推定手段の一例に相当する。

次に、上述のように構成された運転支援装置１００の動作について図４のフローチャートを参照して説明を加える。

図４において、車両１が平坦な道路を走行している時に、遠赤外線センサ１０は、路面から放出された遠赤外線を検出する（ステップＳ１０１）。次に、輝度算出部２３は、遠赤外線センサ１０による遠赤外線の検出結果に基づいて、輝度値を算出する。該算出された輝度値（即ち、検出強度）は、記憶部２４に記憶される（ステップＳ１０２）。

その後、車両１の走行時に、遠赤外線センサ１０は、路面から放出された遠赤外線を検出する（ステップＳ１０３）。次に、輝度算出部２３は、遠赤外線センサ１０による遠赤外線の検出結果に基づいて、輝度値を算出する。そして、路面勾配推定部２５は、輝度算出部２３により算出された輝度値と、記憶部２４に格納されている輝度値とを比較して、路面勾配を推定する（ステップＳ１０４）。図４に示す動作は、車両１の走行中に繰り返し行われる。

（技術的効果）
上述したように、遠赤外線は路面から自然に放出される。路面から放出され遠赤外線センサ１０に入射する遠赤外線に係る光路は、車両から計測用の光を発し、該光の反射光を検出して路面勾配を推定する比較例における該光に係る光路に比べて、短くなる。このため、遠赤外線が、例えば雨粒等の外乱の影響を受ける可能性は、上記比較例に比べて小さくなる。また、路面から放出される遠赤外線は連続波であるので、外乱により減衰することはあっても、パルス波（又はパルス光）とは異なり、遠赤外線に起因する信号は失われない。

加えて、遠赤外線は、レーザレーダ（即ち、ＬｉＤＡＲ）で用いられる赤外線（波長：１〜１．５μｍ）に比べて、雨滴の影響を受けにくい。つまり、降雨時であっても、車両支援装置１００は、路面勾配を適切に推定することができる。また、遠赤外線は路面から放出されるので、車両支援装置１００では、パッシブセンサである遠赤外線センサ１０を使用することができる。

このように、当該運転支援装置１００によれば、外乱の影響を抑制しつつ、路面勾配を推定することができる。

以上に説明した実施形態から導き出される発明の各種態様を以下に説明する。

発明の一態様に係る運転支援装置は、車両の前部に取り付けられ、遠赤外線を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された、路面から発せられる遠赤外線の連続波の強度に基づいて、前記車両の前方の路面勾配を推定する推定手段と、を備えるというものである。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許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運転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。

１…車両、１０…遠赤外線センサ、２０…路面検出装置、２１…センサ制御部、２２…路面領域検出部、２３…輝度算出部、２４…記憶部、２５…路面勾配推定部、３０…ＡＤＡＳＥＣＵ、１００…運転支援装置

Claims (1)

1. 車両の前部に取り付けられ、遠赤外線を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された、路面から発せられる遠赤外線の連続波の強度に基づいて、前記車両の前方の路面勾配を推定する推定手段と、
   を備えることを特徴とする運転支援装置。

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