JP2021117725A - 車両用衝突防止装置および車両用衝突防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】方向指示器が操作されていなくとも、運転手の操舵意図をいち早く判断し、衝突回避可能な時間余裕をもって衝突警告を発することができる車両用衝突防止装置を得る。
【解決手段】車両を運転する運転手から見た車両周囲の死角にある障害物を検知する死角障害物検知部２０１と、運転手の操舵状態を検知する操舵状態検知部２０３と、操舵状態検知部２０３で検知された操舵状態から運転手の操舵意図を判断する操舵意図判断部２０８と、死角障害物検知部２０１と操舵意図判断部２０８の結果から車両に障害物が衝突する可能性を判断する衝突可能性判断部２１０と、衝突可能性判断部２１０において車両に障害物が衝突する可能性があると判断された場合に、衝突の可能性を通知対象に通知する通知部２１１とを備えている。
【選択図】図２

Description

本願は、車両用衝突防止装置および車両用衝突防止方法に関する。

従来の車両用衝突防止装置として、特許文献１には、車両に装着され車両の所定距離後方の道路を撮像するビデオカメラと、設定された監視領域内に存在する後続車を検出する後続車検出手段と、ウィンカの動作状態を検出するウィンカ検出手段と、後続車検出手段によって検出された後続車が走行している車線の方向にウィンカが操作されたことを判断する判定手段と、判定手段がウィンカの操作された方向の車線に後続車が存在すると判断したときに警報を発する警報手段と、を備えた車両用衝突防止装置が開示されている。

特許第２６４１５６２号公報

特許文献１に開示された車両用衝突防止装置は、運転手が方向指示器（ウインカ）を操作しない状況下では、衝突警告が発されることはない。しかしながら、衝突する危険が特に高くなるのは、運転手が方向指示器を出さずに操舵した場合など、運転手の操舵意図を後続車両などの接近物が早期に認識できていないときである。したがって、方向指示器が操作されなくても、衝突回避可能な時間余裕が得られるよう、警告の必要性を早期に判断しなければならないといった課題がある。

本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、方向指示器が操作されていなくとも、運転手の操舵意図をいち早く判断し、衝突回避可能な時間余裕をもって衝突警告を発することができる車両用衝突防止装置を得ることを目的とする。

本願に開示される車両用衝突防止装置は、車両を運転する運転手から見た車両周囲の死角にある障害物を検知する死角障害物検知部と、運転手の操舵状態を検知する操舵状態検知部と、操舵状態検知部で検知された操舵状態から運転手の操舵意図を判断する操舵意図判断部と、死角障害物検知部と操舵意図判断部の結果から車両に障害物が衝突する可能性を判断する衝突可能性判断部と、衝突可能性判断部において車両に障害物が衝突する可能性があると判断された場合に、衝突の可能性を通知対象に通知する通知部と、を備えたものである。

本願に開示される車両用衝突防止装置によれば、操舵情報から、操舵操作の完了を待たずして運転手の操舵意図を判断することができるため、方向指示器が操作されていなくとも、衝突警告の必要性をいち早く判断できる。このことにより、方向指示器が操作されていなくとも、衝突回避可能な時間余裕をもって衝突警告を発することができる。

実施の形態１に係る車両用衝突防止装置が装着された車両の走行状態を示した図である。 実施の形態１に係る車両用衝突防止装置の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る車両用衝突防止装置における衝突防止処理動作を実行するフローチャートの一例を示す図である。

以下、車両用衝突防止装置および車両用衝突防止方法の実施の形態について、構成、動作を、図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における車両用衝突防止装置が装着された車両の走行状態を示している。図１において、実施の形態１における車両用衝突防止装置を備えた車両（自車両ともいう）１０１は、後側方の障害物を検知する左右のカメラ１０２、１０３が装備されている。カメラ１０２およびカメラ１０３は、破線１０４ａ、１０４ｂで囲まれハッチングで表示した撮像範囲１０４並びに破線１０５ａ、１０５ｂで囲まれハッチングで表示した撮像範囲１０５を撮影している。図１においては、自車両１０１と衝突の可能性のある障害物（例えば、別の車両である二輪車、乗用車）１０６、１０７がカメラ１０２、１０３の撮像範囲１０４、１０５を走行している状態を表している。

次に本実施の形態による車両用衝突防止装置の機能構成について図２のブロック図を用いて説明し、さらに図３のフローチャートを用いて機能ブロックの動作並びに車両用衝突防止方法について併せて説明する。なお、図２に示す車両用衝突防止装置１０００は、車両に装備されるものであり、各部の構成は図３に示すフローチャートによる動作説明と併せて説明する。
はじめに、自車両１０１のイグニッションがオンになったとき、図３における衝突防止処理ループ先頭Ｌ３０１に進み衝突防止処理を開始する。

図３におけるステップＳ３０１において、自車両１０１が走行状態にあるか判断する。自車両１０１が走行状態であれば衝突防止処理を継続する。自車両１０１が走行状態でなければ、衝突防止処理ループを脱し衝突防止処理を終了する。走行状態であるか否かの判断は、例えば、図２における車両状態検知部２０５で自車両の車速を取得し、一定以上の速度であれば走行状態と判断する。

ステップＳ３０２において、図２における死角障害物検知部２０１に相当するカメラ１０２およびカメラ１０３によって撮影された画像によって後側方の障害物を検知する。この死角障害物検知部２０１は、自車両１０１を運転する運転手から見た車両周囲の死角にある障害物を検知するものである。障害物を検知する手段として、例えば以下の手段があげられる。
まず、学習用画像と障害物の位置および分類（例えば、他車両および歩行者）の多数のパターンを学習データとし、ニューラルネットワークにあらかじめ学習させておく。そして処理実行時に、カメラ１０２、カメラ１０３によって自車両後側方画像を撮影し、その画像に対してニューラルネットワークによる物体検知処理を施す。これによって撮像画像内における障害物の位置を知ることができる。次に、あらかじめ計算しておいた撮像画像座標と実空間座標の対応関係によって、実空間における障害物の位置を検知できる。
なお、障害物を検知する手段はカメラによる機械学習でなくともよい。例えば、カメラによって撮像した画像上のオプティカルフローから障害物を検知してもよいし、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）によって立体物を検知して障害物とみなしてもよい。
また、障害物を検知する場所は後側方でなくともよい。例えば、車両後方の死角でもよいし、自車両のピラーによってできる死角でもよい。

ステップＳ３０３において、障害物が一つ以上検知されていれば処理を継続する。障害物がひとつも検知されていなければ、図２における衝突可能性判断部２１０によって衝突可能性はないと判断し、衝突防止処理ループ終端Ｌ３０２を経て衝突防止処理ループ先頭Ｌ３０１に戻る。

ステップＳ３０４において、図２における操舵状態検知部２０３に相当するパワーステアリングセンサによって、自車両のハンドルの操舵角、操舵角速度および操舵トルクを取得する。

ステップＳ３０５において、操舵状態検知部２０３で取得された情報から、運転手操舵意図判断部２０８によって運転手の操舵意図を判断する。運転手の操舵意図を判断する手段として、例えば以下の手段があげられる。
操舵角をθ_ｉ［ｄｅｇ］、操舵角速度をω_ｉ［ｄｅｇ／ｓ］、操舵トルクをＴ_ｉ［Ｎ・ｍ］、運転手が操舵したいであろう方向をφ_ｉ ［ｄｅｇ］とすると、以下の式（１）でφ_ｎを推定できる。ただし、添え字ｉは処理ステップｉ番目時点での値を示しており、現在の処理ステップ数をnとしている。また、α_ｉ、β_ｉ、γ_ｉ、ｋ_ｉはあらかじめ設定された係数である。

そして、あらかじめ決められた閾値δ［ｄｅｇ］を用いて、φ_ｎ＞δであれば右操舵意図、φ_ｎ＜−δであれば左操舵意図、それ以外であれば直進意図（操舵意図なし）として操舵意図を判断する。即ち、ここでは、自車両の過去および現在のハンドル操舵トルクおよびハンドル操舵角速度およびハンドル操舵角と、過去のハンドル操舵意図角度の線形和が、あらかじめ決められた閾値を超えたときに運転手の操舵意図があると判断する。これは、少なくとも、運転手の操舵意図判断に少なくとも車両のハンドル操舵角およびハンドル操舵トルクおよびハンドル操舵角速度の線形和を用いているもの、あるいは、車両のハンドル操舵角およびハンドル操舵トルクおよびハンドル操舵角速度の線形和に加え、過去のハンドル操舵意図角度の線形和を加えた値があらかじめ決められた閾値を超えたときに運転手の操舵意図があると判断するものに相当する。さらに、γ_n以外のすべての係数α_ｉ、β_ｉ、γ_ｉ、ｋ_ｉが０の場合は、特に車両のハンドル操舵トルクがあらかじめ決められた閾値を超えたときに運転手の操舵意図があると判断するものに相当し、また、β_n以外のすべての係数α_ｉ、β_ｉ、γ_ｉ、ｋ_ｉが０の場合は、特に車両のハンドル操舵角速度があらかじめ決められた閾値を超えたときに運転手の操舵意図があると判断するものに相当する。

なお、運転手の操舵意図を判断する手段として上記の方法を用いなくともよい。例えば、上式（１）においてθ_ｉ、ω_ｉ、Ｔ_ｉの代わりに、θ_ｉ、ω_ｉ、Ｔ_ｉの時間微分あるいは時間積分を用いて、φ_ｎを推定してもよい。

また、直線路と曲線路、あるいは平面路と斜面路など、道路環境の違いに応じて、係数α_ｉ、β_ｉ、γ_ｉ、ｋ_ｉあるいは閾値δを変化させてもよい。このとき、道路環境を区別するためには、例えば、地図情報および自車両の位置を図２における道路環境検知部２０４で取得する、あるいは操舵トルクまたはヨーレートの時間変化を道路環境検知部２０４で取得する、自車両の前方カメラを用いて自車両前方の映像を解析し路面状態または先行車の有無を道路環境検知部２０４で検知する、などの方法を用いることができる。

ステップＳ３０５において、障害物が存在する方向と運転手の操舵意図方向が同じであれば処理を継続する。同じでなければ、衝突可能性判断部２１０によって衝突可能性はないと判断し、衝突防止処理ループ終端Ｌ３０２を経て衝突防止処理ループ先頭Ｌ３０１に戻る。

ステップＳ３０６において、図２における運転手視線検知部２０２によって運転手の視線を検知する。運転手の視線を検知する手段として、例えば以下の手段があげられる。
自車両車内に設置されたカメラを用い、運転手の顔を撮影する。撮影した画像から運転手の視線方向を推定する。

ステップＳ３０７において、図２における障害物視認判断部２０７によって運転手が障害物を視認していないと判断された場合は処理を継続する。視認していると判断された場合は、衝突可能性判断部２１０によって衝突可能性は低いと判断し、衝突防止処理ループ終端Ｌ３０２を経て衝突防止処理ループ先頭Ｌ３０１に戻る。運転手が障害物を視認しているか否かを判断する手段として、例えば以下の手段があげられる。
運転手視線検知部２０２によって検知した運転手の視線上に、死角障害物検知部２０１で検知した障害物が存在すれば、運転手が障害物を視認していると判断する。

ステップＳ３０８において、図２における車両状態検知部２０５によって自車両の動向を示すデータである運動情報を取得し、車両運動予測部２０９によって逐次シミュレーションを行うことで、現在から数秒後までの自車両の位置の軌跡、即ち自車両の運動を予測する。ここで自車両の動向を示すデータとは、例えば、車速、加速度、ヨーレート、駆動トルク推定値、路面摩擦係数推定値、路面カント、勾配推定値、推定車両重量等である。

ステップＳ３０９において、図２における障害物運動予測部２０６によって、死角障害物検知部２０１から得られた障害物の位置、種類およびその時系列データをもとに逐次シミュレーションを行うことで、現在から数秒後までの障害物の位置の軌跡、即ち障害物の運動を予測する。

ステップＳ３１０において、図２における衝突可能性判断部２１０によって、現在から数秒後までの自車両の予測軌跡と障害物の予測軌跡が交差する場合は、衝突可能性があると判断し、処理を継続する。両者の軌跡が交差しない場合は、衝突防止処理ループ終端Ｌ３０２を経て衝突防止処理ループ先頭Ｌ３０１に戻る。

ステップＳ３１１において、通知部２１１によって、衝突可能性を通知対象である自車両の運転手に通知する信号を出力する。このとき、衝突すると予測されるまでの時間、あるいは自車両の左右両側に障害物が存在しているか片側にのみ存在しているか否か（すなわちカメラ１０２およびカメラ１０３で同時に障害物を検知しているか否か）、など、衝突可能性の詳細な内容によって、通知手段あるいは通知内容を変化させてもよい。運転手に衝突可能性を通知する手段として、本実施の形態では以下の複数の手段を備える。

音声出力部２１２で衝突可能性に応じた音声を作成し、車内スピーカ２１７からその音声を発する。例えば「操舵方向後方から二輪車が接近しています」といった音声を作成し、発する。さらに、死角障害物検知部２０１によって自車両両側に障害物が存在すると検知された場合、運転手の過剰な軌道修正を防止する目的で、音声出力部２１２で作成される音声を変化させる。例えば、「左右後方から障害物が接近しています」といった音声を作成する。なお、出力する音は音声でなくても、単なる警告音でよい。また、衝突可能性の詳細な内容によって、音声内容、音の大小、高低、音色などを変化させてもよい。

また、表示出力部２１３で衝突可能性に応じた画面構成を作成し、表示装置である車内モニタ２１９に警告画面を表示する。なお、車内モニタでなくとも、ライトを利用してもよい。また、前述した衝突可能性の詳細な内容によって、画面構成、表示メッセージ、表示画像などを変化させてもよい。

また、ハンドル振動部２１４で衝突可能性に応じた振動パターンを作成し、ハンドル２２０を振動させる。なお、前述した衝突可能性の詳細な内容によって、振動の強弱、振動回数、振動パターンを変化させてもよい。

また、座席振動部２１５で衝突可能性に応じた振動パターンを作成し、座席２２１を振動させる。なお、前述した衝突可能性の詳細な内容によって、振動の強弱、振動回数、振動パターンを変化させてもよい。

ステップＳ３１２およびステップＳ３１３において、障害物が接近中の歩行者あるいは走行中の他の車両であった場合、この接近中の障害物（接近対象ともいう）による回避行動を期待する目的で、音声出力部２１２で作成した音声を自車両外側に取り付けられた車外スピーカ２１８によって、接近対象であって通信対象となる他車両運転手あるいは走行者に警報音を発する。
なお、接近対象に警告を発する手段として、これ以外にも、自車両のライトを点滅する、接近対象が他車両の場合は車々間無線通信によって通知する、などを用いてもよい。

ステップＳ３１４において、カメラ１０２あるいはカメラ１０３の撮像範囲外の車両に対し、自車両と障害物が衝突する可能性があること、および両者が回避行動をとり得ることを知らせる目的で、複数の車両の運行を一元的に管理する車両運行管制２０００の衝突警告受信部２２２に対し、衝突警告送信部２１６から警告を無線信号にて送信する。

このように、本実施の形態による車両用衝突防止装置は、方向指示器の操作がなくとも、運転手の操舵操作の完了を待たずして操舵意図を判断することができる。そして、運転の管理者に対し回避可能な時間余裕をもって警告を発することができる。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

２０１ 死角障害物検知部、２０３ 操舵状態検知部、２０８ 運転手操舵意図判断部、２１０ 衝突可能性判断部、２１１ 通知部

本願に開示される車両用衝突防止装置は、車両を運転する運転手から見た車両周囲の死角にある障害物を検知する死角障害物検知部と、車両のハンドル操舵トルク、車両のハンドル操舵角速度、車両のハンドル操舵角を検知して運転手の操舵状態を検知する操舵状態検知部と、操舵状態検知部で検知されたハンドル操舵角、ハンドル操舵角速度、ハンドル操舵角、運転手が操舵する方向に基づき、障害物が存在する方向と運転手の操舵意図方向が同じであるかどうかを判断する操舵意図判断部と、死角障害物検知部と操舵意図判断部の結果から車両に障害物が衝突する可能性を判断する衝突可能性判断部と、衝突可能性判断部において車両に障害物が衝突する可能性があると判断された場合に、衝突の可能性を通知対象に通知する通知部と、を備えたものである。

そして、あらかじめ決められた閾値δ［ｄｅｇ］を用いて、φ_ｎ＞δであれば右操舵意図、φ_ｎ＜−δであれば左操舵意図、それ以外であれば直進意図（操舵意図なし）として操舵意図を判断する。即ち、ここでは、自車両の過去および現在のハンドル操舵トルクおよびハンドル操舵角速度およびハンドル操舵角と、上記の式（１）に示された運転手が操舵したいであろう方向φ _ｉ に相当する過去のハンドル操舵意図角度φ _ｉ の線形和が、あらかじめ決められた閾値を超えたときに運転手の操舵意図があると判断する。これは、少なくとも、運転手の操舵意図判断に少なくとも車両のハンドル操舵角およびハンドル操舵トルクおよびハンドル操舵角速度の線形和を用いているもの、あるいは、車両のハンドル操舵角およびハンドル操舵トルクおよびハンドル操舵角速度の線形和に加え、過去のハンドル操舵意図角度の線形和を加えた値があらかじめ決められた閾値を超えたときに運転手の操舵意図があると判断するものに相当する。さらに、γ_n以外のすべての係数α_ｉ、β_ｉ、γ_ｉ、ｋ_ｉが０の場合は、特に車両のハンドル操舵トルクがあらかじめ決められた閾値を超えたときに運転手の操舵意図があると判断するものに相当し、また、β_n以外のすべての係数α_ｉ、β_ｉ、γ_ｉ、ｋ_ｉが０の場合は、特に車両のハンドル操舵角速度があらかじめ決められた閾値を超えたときに運転手の操舵意図があると判断するものに相当する。

Claims (21)

1. 車両を運転する運転手から見た車両周囲の死角にある障害物を検知する死角障害物検知部と、
   前記運転手の操舵状態を検知する操舵状態検知部と、
   前記操舵状態検知部で検知された操舵状態から前記運転手の操舵意図を判断する操舵意図判断部と、
   前記死角障害物検知部と前記操舵意図判断部の結果から前記車両に前記障害物が衝突する可能性を判断する衝突可能性判断部と、
   前記衝突可能性判断部において前記車両に障害物が衝突する可能性があると判断された場合に、衝突の可能性を通知対象に通知する通知部と、
   を備え、前記車両に装着されたことを特徴とする車両用衝突防止装置。
2. 前記死角障害物検知部は、前記死角である前記車両の後側方を検知することを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突防止装置。
3. 前記操舵状態検知部は、少なくとも前記車両のハンドル操舵トルクを検知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用衝突防止装置。
4. 前記操舵意図判断部は、前記車両のハンドル操舵トルクがあらかじめ決められた閾値を超えたときに前記運転手の操舵意図があると判断することを特徴とする請求項３に記載の車両用衝突防止装置。
5. 前記操舵状態検知部は、少なくとも前記車両のハンドル操舵角速度を検知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用衝突防止装置。
6. 前記操舵意図判断部は、前記車両のハンドル操舵角速度があらかじめ決められた閾値を超えたときに前記運転手の操舵意図があると判断することを特徴とする請求項５に記載の車両用衝突防止装置。
7. 前記操舵状態検知部は、前記車両のハンドル操舵角、ハンドル操舵トルク及びハンドル操舵角速度を検知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用衝突防止装置。
8. 前記操舵意図判断部は、前記運転手の操舵意図判断に少なくとも前記車両のハンドル操舵角およびハンドル操舵トルクおよびハンドル操舵角速度の線形和を用いることを特徴とする請求項７に記載の車両用衝突防止装置。
9. 前記操舵意図判断部は、前記車両のハンドル操舵角、ハンドル操舵トルク及びハンドル操舵角速度の線形和に加え、過去のハンドル操舵意図角度の線形和を加えた値があらかじめ決められた閾値を超えたときに前記運転手の操舵意図があると判断することを特徴とする請求項８に記載の車両用衝突防止装置。
10. 前記車両の運動情報を取得する車両状態検知部と、
    前記車両状態検知部で得た情報をもとに、前記車両の運動を予測する車両運動予測部と、
    前記死角障害物検知部で得た情報をもとに、前記障害物の運動を予測する障害物運動予測部と、
    を備え、
    前記衝突可能性判断部は、前記車両運動予測部および障害物運動予測部からの情報に基づき、衝突可能性を判断することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の車両用衝突防止装置。
11. 前記通知部は、前記死角障害物検知部から、前記車両の両側に前記障害物が存在しているか、片側にのみ存在しているかを取得し、取得された情報によって通知の手段を変化させることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の車両用衝突防止装置。
12. 前記運転手の視線を検知する運転手視線検知部と、
    前記運転手が前記障害物を視認しているか判断する障害物視認判断部と、
    を備え、
    前記衝突可能性判断部は、前記障害物視認判断部で前記運転手が前記障害物を視認していると判断された場合は衝突の可能性が低いと判断することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の車両用衝突防止装置。
13. 前記通知部の通知対象が、前記車両の前記運転手であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の車両用衝突防止装置。
14. 前記通知部の通知対象が、他の車両の他車両運転手あるいは歩行者であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の車両用衝突防止装置。
15. 前記通知部の通知対象が、複数の車両の運行を管理する車両運行管制であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の車両用衝突防止装置。
16. 前記通知部からの情報に基づき前記車両のハンドルの振動によって衝突の可能性を前記運転手に通知するハンドル振動部を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の車両用衝突防止装置。
17. 前記通知部からの情報に基づき前記車両の座席の振動によって衝突の可能性を前記運転手に通知する座席振動部を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の車両用衝突防止装置。
18. 前記通知部からの情報に基づき音声によって衝突の可能性を前記通知対象に通知する音声出力部を備えたことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の車両用衝突防止装置。
19. 前記通知部からの情報に基づき表示装置によって衝突の可能性を前記通知対象に通知する表示出力部を備えたことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の車両用衝突防止装置。
20. 前記通知部からの情報に基づき無線信号を送信することによって衝突の可能性を前記車両運行管制に通知する衝突警告送信部を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の車両用衝突防止装置。
21. 車両を運転する運転手から見た車両周囲の死角にある障害物を検知する第１のステップと、
    前記運転手の操舵状態を検知する第２のステップと、
    前記第２のステップで検知された操舵状態から前記運転手の操舵意図を判断する第３のステップと、
    前記第１のステップと前記第３のステップの結果から前記車両に前記障害物が衝突する可能性を判断する第４のステップと、
    前記第４のステップにおいて前記車両に前記障害物が衝突する可能性があると判断された場合に、衝突の可能性を通知対象に通知する第５のステップと、
    を備えたことを特徴とする車両用衝突防止方法。

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