JP2023104073A - 車両制御装置、および、車両制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 自車の周囲状況に基づいて、自車の前方に割込む可能性のある割込候補車両を予測できる車両制御装置を提供する。【解決手段】 隣接車線を走行している隣接車線車両を検知する隣接車線車両検知部と、前記隣接車線を走行している車両の走行ルートを予測する走行ルート予測部と、前記隣接車線車両の前方を走行している隣接車線先行車両と自車の目標車間距離を決定する目標車間距離決定部と、前記目標車間距離に基づいて自車の速度を制御する車両速度制御部と、を有することを特徴とする車両制御装置。【選択図】 図2
Description
本発明は、自車の前方に割込む可能性のある他車を予測する、車両制御装置、および、車両制御方法に関する。
近年、障害物への衝突前に自動的に減速する衝突被害軽減制動システムや、先行車との車間距離を略一定距離に維持しながら自動追尾する車間自動制御システムや、車線逸脱抑制システムや、標識認識システムなどの、運転者支援システムを搭載した車両が普及しつつある。
このような運転者支援システムの一種として、特許文献1では、割込み車両を特定する車両制御装置が提案されており、同文献の要約書には「車両の周辺状況を認識する認識部と、前記認識部の認識結果に基づいて、前記車両がいる走行車線の側方から前記走行車線に割込みを行おうとしている割込み車両を特定する割り込み車両特定部と、前記特定された割込み車両の位置に基づいて、前記車両の加減速と操舵との少なくとも一方を制御する運転制御部と、を備え、前記割込み車両特定部は、所定期間における、前記走行車線の側方にいる他車両の道路幅方向に関して前記走行車線に向かう横移動量が閾値を超えた場合に当該他車両を割込み車両と特定し、前記他車両が相対的に前記走行車線に近い位置を走行している場合、前記走行車線から遠い位置を走行している場合に比して、前記閾値を小さくする、車両制御装置。」と記載されている。
図1は、自車V0の前方に他車V1が割込む可能性のある状況の一例であり、片側2車線道路の右車線を自車V0が速度S0で走行し、左車線(隣接車線)の後方を他車V1が速度S1(S0<S1)で走行し、左車線(隣接車線)の前方を他車V2が速度S2(S2<S1)で走行している状況を例示している。つまり、図1は、隣接車線にて他車V2を追走する高速の他車V1が、他車V2への追突を避けるため、破線矢印で示すルートで自車V0の前方に割込んでくる可能性の高い状況を例示している。なお、以降では、自車V0の右方向をx軸の正方向、前方向をy軸の正方向とする。
このような状況下においては、特許文献1の車両制御装置は、他車V1のx方向速度が閾値を超えた時点で、他車V1を割込み車両と特定するが、他車V1が緩やかに割り込んできたため他車V1のx方向速度が閾値に達しない場合は、他車V1を割込み車両と特定することができないという問題があった。
また、特許文献1の車両制御装置は、他車V1が割込みを開始した後に割込みを検知するものであるため、必然的に割込みの検知タイミングが遅れ、自車V0が他車V1を回避する動作の開始タイミングも遅くなるという問題があった。
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、自車の周囲状況に基づいて、自車の前方に割込む可能性のある割込候補車両を予測できる車両制御装置、および、車両制御方法を提供することを目的とする。
隣接車線を走行している隣接車線車両を検知する隣接車線車両検知部と、前記隣接車線を走行している車両の走行ルートを予測する走行ルート予測部と、前記隣接車線車両の前方を走行している隣接車線先行車両と自車の目標車間距離を決定する目標車間距離決定部と、前記目標車間距離に基づいて自車の速度を制御する車両速度制御部と、を有することを特徴とする車両制御装置。
本発明の車両制御装置、および、車両制御方法によれば、自車の周囲状況に基づいて、自車の前方に割込む可能性のある割込候補車両を予測することができる。
以下、本発明の車両制御装置1の実施例について、図面に基づいて説明する。
まず、図2から図7を用いて、本発明の実施例1に係る車両制御装置1を説明する。なお、上記した図1との共通点は重複説明を省略する。
図2は、自車V0に搭載した、本実施例の車両制御装置1の機能ブロック図である。ここに示すように、車両制御装置1の入力側には、複数の外界センサ2が設置されており、出力側には、駆動系3a、制動系3b、操舵系3cが設置されている。
外界センサ2は、自車V0の周囲の状況を認識するためのセンサであり、カメラやLiDAR等の各種センサである。なお、本実施例の自車V0は、複数の外界センサ2を車両の各所に備えることで、前後左右の各方向の状況(他車、障害物、路面等)を認識できるものとする。
駆動系3aは、自車V0の加速時に利用される各種装置であり、具体的には、エンジンやモータ等を含む機構である。制動系3bは、自車V0の減速時に利用される各種装置であり、具体的には、ブレーキ等を含む機構である。操舵系3cは、自車V0の旋回時に利用される各種装置であり、具体的には、ステアリング等を含む機構である。
<車両制御装置1>
車両制御装置1は、図2に示すように、他車挙動予測ユニット11と自車挙動制御ユニット12を備えている。他車挙動予測ユニット11は、隣接車線車両検知部11aと、走行ルート予測部11bを有している。また、自車挙動制御ユニット12は、目標車間距離決定部12aと、速度制御部12bと、進行方向制御部12cを有している。なお、車両制御装置1は、具体的には、CPU等の演算装置、半導体メモリ等の記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたコンピュータである。そして、記憶装置に展開されたプログラムを演算装置が実行することで、他車挙動予測ユニット11と自車挙動制御ユニット12内の各機能を実現するが、以下では、このような周知技術を適宜省略しながら各ユニット内の各部を説明することとする。
車両制御装置1は、図2に示すように、他車挙動予測ユニット11と自車挙動制御ユニット12を備えている。他車挙動予測ユニット11は、隣接車線車両検知部11aと、走行ルート予測部11bを有している。また、自車挙動制御ユニット12は、目標車間距離決定部12aと、速度制御部12bと、進行方向制御部12cを有している。なお、車両制御装置1は、具体的には、CPU等の演算装置、半導体メモリ等の記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたコンピュータである。そして、記憶装置に展開されたプログラムを演算装置が実行することで、他車挙動予測ユニット11と自車挙動制御ユニット12内の各機能を実現するが、以下では、このような周知技術を適宜省略しながら各ユニット内の各部を説明することとする。
まず、図3の走行状況例を用いて、車両制御装置1で利用する各種パラメータを説明する。図1で説明したように、図中の速度S0、S1、S2は、それぞれ、自車V0、他車V1、V2の速度であり、速度S1は、速度S0や速度S2より速いものとする。また、自車V0の前端から隣接車両を走る先行車(他車V2)の後端までのy軸方向の距離を、車間距離Dとする。
図3のように、左車線の他車V1、V2の速度S1、S2が共に正であり、かつ、他車V1と他車V2の相対速度(S1-S2)が正であれば、後方の他車V1はいずれ前方の他車V2に追いつくことになる。従って、他車V2への追突を避けるため、他車V1は、図1の破線矢印のようなルートで、自車V0の前方に割込んでくる可能性が高いと予測できる。
一方、図示しないが、左車線の他車V1、V2の速度S1、S2が共に正であっても、相対速度(S1-S2)が負であれば、他車V1が他車V2に追いつくことが無いため、他車V1は左車線を走行し続ける可能性が高く、自車V0の前方に割込んでくる可能性は低いと予測できる。
また、図4のように、渋滞等により他車V2が停車している状況では、他車V1は他車V2への追突を避けるため、自車V0の前方に割込んでくる可能性が高いと予測できる。
さらに、図5のように、他車V2が逆走してくる状況では、他車V1は他車V2との衝突を避けるため、自車V0の前方に割込んでくる可能性が非常に高いと予測できる。
図3から図5などの各状況下での考察を踏まえると、相対速度(S1-S2)と割込可能性Pの関係を次のように纏めることができる。すなわち、他車V2の速度S2が負である場合(図5参照)や、他車V2の速度S2が0である場合(図4参照)は、他車V1の割込可能性Pは100%であると推定できる。そして、他車V2の速度S2が正である場合(図3参照)は、相対速度(S1-S2)が小さくなるほど、他車V1の割込可能性Pも小さくなり、特に、相対速度(S1-S2)が負となる場合は、他車V1が他車V2に追いつくことがないため、他車V1の割込可能性Pは極めて小さくなると推定できる。このような考え方を反映させた図6のグラフを利用することで、車両制御装置1は、相対速度(S1-S2)に基づいて、他車V1の割込可能性Pを容易に演算することができる。なお、相対速度(S1-S2)が0であっても、他車V1が割り込んでくる可能性がある程度考えられるため、図6では、相対速度(S1-S2)=0の割込可能性Pを、正の値としている。
<フローチャート>
次に、図7のフローチャートを用いて、本実施例の車両制御装置1による、割込可能性Pや接触リスクRの大小に応じた自車V0の制御方法の詳細を説明する。
次に、図7のフローチャートを用いて、本実施例の車両制御装置1による、割込可能性Pや接触リスクRの大小に応じた自車V0の制御方法の詳細を説明する。
まず、ステップSt1では、他車挙動予測ユニット11の隣接車線車両検知部11aは、複数の外界センサ2からの入力に基づいて、他車V1、V2の位置、速度、進行方向、車種等を検知する(図3から図5参照)。なお、ここで検知する他車位置等は、自車V0に対する相対的な位置等であっても良いし、絶対的な位置等であっても良い。
次に、ステップSt2では、隣接車線車両検知部11aは、ステップSt1で検知した各種情報に基づいて、他車V1の割込可能性Pの大小を判定する。そして、割込可能性Pが大であれば、ステップSt3に進み、割込可能性Pが小であれば、ステップSt5に進む。
なお、本ステップでの割込可能性Pの大小判定は様々な観点で実行することができるが、例えば、次の(1)から(3)のような判定方法が考えられ、何れかを単独で利用しても良いし、複数の判定方法を併用し、例えば、多数決で判定しても良い。
(1)図6のグラフを利用し、他車V1と他車V2の相対速度(S1-S2)に基づいて、他車V1の割込可能性Pを演算し、その割込可能性Pが所定値(例えば、50%)以上である場合には、割込可能性Pが大きいと判定し、そうでない場合には割込可能性Pが小さいと判定する。
(2)自車V0から他車V2までの車間距離Dが所定値(例えば、20m)以上ある場合には割込可能性Pが大きいと判定し、そうでない場合には割込可能性Pが小さいと判定する。
(3)他車V1が普通自動車やバイク等の小型車であり、他車V2がトラックやバス等の大型車両であれば、割込可能性Pが大きいと判定し、そうでない場合には割込可能性Pが小さいと判定する。
(1)図6のグラフを利用し、他車V1と他車V2の相対速度(S1-S2)に基づいて、他車V1の割込可能性Pを演算し、その割込可能性Pが所定値(例えば、50%)以上である場合には、割込可能性Pが大きいと判定し、そうでない場合には割込可能性Pが小さいと判定する。
(2)自車V0から他車V2までの車間距離Dが所定値(例えば、20m)以上ある場合には割込可能性Pが大きいと判定し、そうでない場合には割込可能性Pが小さいと判定する。
(3)他車V1が普通自動車やバイク等の小型車であり、他車V2がトラックやバス等の大型車両であれば、割込可能性Pが大きいと判定し、そうでない場合には割込可能性Pが小さいと判定する。
ステップSt3では、他車挙動予測ユニット11の走行ルート予測部11bは、ステップSt1で検知した情報に基づいて、他車V1の走行ルート(図1参照)を予測する。
ステップSt4では、走行ルート予測部11bは、ステップSt1で検知した情報、および、ステップSt3で予測した他車V1の走行ルートに基づいて、他車V1の接触リスクRの大小を判定する。そして、接触リスクRが大であれば、ステップSt7に進み、接触リスクRが小であれば、ステップSt8に進む。
なお、本ステップでの接触リスクRの大小判定は様々な観点で実行することができるが、例えば、次の(1)または(2)のような判定方法が考えられ、何れかを単独で利用しても良いし、複数を併用し、例えば、重み付けして判定しても良い。
(1)所定時間後に自車V0と他車V1の予測ルートが交差する場合には接触リスクRが大きいと判定し、そうでない場合には接触リスクRが小さいと判定する。
(2)所定時間後の自車V0と他車V1の予測位置が所定のオフセット距離(例えば、3m)内に接近する場合には接触リスクRが大きいと判定し、そうでない場合には接触リスクRが小さいと判定する。
(1)所定時間後に自車V0と他車V1の予測ルートが交差する場合には接触リスクRが大きいと判定し、そうでない場合には接触リスクRが小さいと判定する。
(2)所定時間後の自車V0と他車V1の予測位置が所定のオフセット距離(例えば、3m)内に接近する場合には接触リスクRが大きいと判定し、そうでない場合には接触リスクRが小さいと判定する。
ステップSt5では、走行ルート予測部11bは、ステップSt3と同様に、他車V1の走行ルート(図1参照)を予測する。
ステップSt6では、走行ルート予測部11bは、ステップSt4と同様に、他車V1の接触リスクRの大小を判定する。そして、接触リスクRが大であれば、ステップSt9に進み、接触リスクRが小であれば、ステップSt10に進む。
ステップSt7は、割込可能性Pが大、かつ、接触リスクRも大である場合に実行される処理である。本ステップでは、まず、自車挙動制御ユニット12の目標車間距離決定部12aは、仮に他車V1が予測ルートに沿って割込んできた場合であっても、他車V1との接触を回避できるような拡大距離(目標車間距離)を演算する。次に、速度制御部12bは、拡大距離以上の車間距離Dを確保するように、駆動系3aや制動系3bを制御して、自車V0を減速させる。例えば、走行ルート予測部11bによる予測が、他車V1が5秒後に車線変更し、自車V0と接触する可能性が高い、というものであれば、5秒後までに上記の拡大距離を確保するように、駆動系3aや制動系3bを制御する。なお、他車V1との接触予測時刻までに拡大距離以上の車間距離Dを確保することが困難な場合は、進行方向制御部12cで操舵系3cを制御して自車V0を更に右側の追越車線(図示せず)に移動させるなど、拡大距離以上の車間距離Dを確保する以外の方法によって他車V1との接触を回避しても良い。
ステップSt8は、割込可能性Pが大、かつ、接触リスクRが小である場合に実行される処理である。この場合、他車V1が前方に割込んできても、現状の自車制御を継続する限り、自車V0と接触する可能性が低いため、自車挙動制御ユニット12は、上記したステップSt7のような別段の制御を実行する必要が無い。但し、他車V1との接触リスクRをより小さくするため、加速を抑制することがより望ましい。
ステップSt9は、割込可能性Pが小、かつ、接触リスクRが大である場合に実行される処理である。本ステップでは、まず、目標車間距離決定部12aは、仮に他車V1が予測ルートに沿って割込んできた場合に、他車V1の割込みを阻害できるような縮小距離(目標車間距離)を算出する。次に、速度制御部12bは、縮小距離以下の車間距離Dとなるように、駆動系3aを制御し、加速する。この結果、他車V1の予測進路を妨害することになるので、他車V1が仮に割込みを予定していたとしても、割り込みを断念すると考えられ、結果的に、他車V1との接触を回避することができる。
ステップSt10は、割込可能性Pが小、かつ、接触リスクRが小である場合に実行される処理である。この場合、自車挙動制御ユニット12は、ステップSt8と同様に、別段の制御を実行しない。
以上で説明したように、本実施例の車両制御装置によれば、自車の周囲状況に基づいて、自車の前方に割込む可能性のある割込候補車両を予測できるため、割込候補車両との接触回避などに必要な行動を素早く実施することができる。
次に、図8を用いて、本発明の実施例2に係る車両制御装置1を説明する。なお、実施例1との共通点は重複説明を省略する。
実施例1のステップSt4では、自車V0の前方に他車がいない状況での接触リスクRの大小判定方法を紹介したが、本実施例では、自車V0の前方に他車V3が走行している状況下での接触リスクRの演算方法を説明する。図8のように、自車V0の前方を他車V3が走行する状況下で、左車線の他車V1が前方の他車V2を追い抜くには、まず、自車V0の前方に割込み、次に、他車V2の前方に割込む必要がある。従って、この2回連続する割込みを考慮して他車V1の接触リスクRを演算する必要がある。そこで、本実施例では、式1と式2を利用して他車V1の接触リスクRを演算する。
ここで、式1において、Dnは車間距離であり、具体的には、自車V0と他車V2の車間距離D1と、自車V0と他車V3の車間距離D2と、他車V2と他車V3の車間距離D3である。また、rnは車間距離Dnを走行中の他車V1の接触リスクであり、lは衝突判定閾値(他車V1の長さ+オフセット距離(例えば3m))であり、gnは車間距離Dnでの設定用パラメータである。
この式1に示すように、車間距離Dnを走行中の接触リスクrnは、車間距離Dnの大きさに応じた変数で表現されており、車間距離Dnが衝突判定閾値lに満たないほど狭い場合(Dn<l)の接触リスクrnを1に設定している。一方、車間距離Dnが衝突判定閾値lと設定用パラメータgnの和以上である場合(l+gn≦Dn)は、他車V1が接触することなく安全に走行できるため、接触リスクrnを0に設定している。そして、両者の中間の場合(l≦Dn<l+gn)は、接触リスクrnを(Dn-l)/gnで演算される値としている。
車間距離Dn毎の接触リスクrnを求めると、式2を用いて、他車V1が他車V2の追い越しを完了するまでの接触リスクRを演算する。ここで、式2において、wnは接触リスクrnの重みであり、w1>w2>w3のような重みを個々の接触リスクrnに乗算することで、時間的に先行する接触リスクrnの影響を大きくしている。なお、車間距離D1での接触が確実に予見される場合(接触リスクr1=1)は、重ねて車間距離D2、D3での接触を考慮する必要が無く、車間距離D2での接触が確実に予見される場合(接触リスクr2=1)は、重ねて車間距離D3での接触を考慮する必要が無いため、式2の右辺第2項に(1-r1)を乗算し、右辺第3項に(1-(1-r1)r2)を乗算することで、式2の右辺第2項や右辺第3項を省略できるようにしている。
以上で説明した本実施例によれば、式1、式2を用いて演算した接触リスクRを用いて、図7のステップSt4、St6の判定を実施することで、図8のような状況下でも、実施例1と同様の自車制御を実行することができる。これにより、図8の他車V1が他車V2を安全に追い抜けるような車間距離D1、D2を維持することができる。
次に、図9を用いて、本発明の実施例3に係る車両制御装置1を説明する。なお、実施例2との共通点は重複説明を省略する。
実施例2では、片側2車線の道路での他車V1の接触リスクRを演算したが、本実施例では、片側3車線の道路での他車V1の接触リスクRを演算する。図9に例示するように、左車線を走行する他車V1が、中央車線を走行する自車V0の前方に割込むルートを走行する場合、その後の走行ルートとして、左車線を走行する他車V2Lを追い越した後、左車線に戻るルートと、右車線を走行する他車V2Rを追い越した後、右車線に移るルートの2つのルートが考えられる。
そのため、本実施例では、双方のルートについて式1、式2により接触リスクRを演算し、少なくとも一方の接触リスクRが所定の閾値以上であれば、図7のステップSt4、St6にて、接触リスクRを大と判定する。
以上で説明した本実施例によれば、式1、式2を用いて演算した2種類の接触リスクRを用いて、図7のステップSt4、St6の判定を実施することで、図9のような状況下でも、実施例1と同様の自車制御を実行することができる。
次に、本発明の実施例4に係る車両制御装置1を説明する。なお、上記の実施例との共通点は重複説明を省略する。
実施例1の車両制御装置1は、外界センサ2で検知した外界情報に基づいて他車V2の走行ルートを予測していた。これに対し、本実施例の車両制御装置1は、外部からの通信で取得した交通情報を考慮して、走行ルートの予測要否を切り替える。例えば、渋滞が発生している状況下では、各車は車間距離Dの大きさに拘わらず割込みを試みると考えられるため、実施例1の手法で予測した走行ルートが参考にならない可能性が高い。
そこで、本実施例の車両制御装置1は、通信で取得した自車V0の近傍の交通情報が渋滞を示すものであった場合は、走行ルートを予測しないようにする。一方、取得した交通情報が渋滞を示すものでなかった場合は、走行ルートを予測するようにする。
なお、ここでは、走行ルートの予測要否を切り替えるために、通信で取得した交通情報を利用したが、交通情報を取得する機能を持たない自車であれば、運転者(ユーザ)がスイッチを操作するなどして、走行ルートの予測要否を手動で切り替えることとしても良い。
以上で説明した本実施例によれば、走行ルートの予測が有用な状況下でのみ、走行ルートを予測し、自車制御に反映させることができる。
1 車両制御装置
11 他車挙動予測ユニット
11a 隣接車線車両検知部
11b 走行ルート予測部
12 自車挙動制御ユニット
12a 目標車間距離決定部
12b 速度制御部
12c 進行方向制御部
2 外界センサ
3a 駆動系
3b 制動系
3c 操舵系
V0 自車
V1 他車(割込候補車両)
V2 他車(割込候補車両の先行車)
V3 他車(自車の先行車)
S 速度
D 車間距離
11 他車挙動予測ユニット
11a 隣接車線車両検知部
11b 走行ルート予測部
12 自車挙動制御ユニット
12a 目標車間距離決定部
12b 速度制御部
12c 進行方向制御部
2 外界センサ
3a 駆動系
3b 制動系
3c 操舵系
V0 自車
V1 他車(割込候補車両)
V2 他車(割込候補車両の先行車)
V3 他車(自車の先行車)
S 速度
D 車間距離
Claims (5)
- 隣接車線を走行している隣接車線車両を検知する隣接車線車両検知部と、
前記隣接車線を走行している車両の走行ルートを予測する走行ルート予測部と、
前記隣接車線車両の前方を走行している隣接車線先行車両と自車の目標車間距離を決定する目標車間距離決定部と、
前記目標車間距離に基づいて自車の速度を制御する車両速度制御部と、
を有することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記走行ルート予測部は、前記隣接車線車両の進行路上にある立体物の種別及び移動速度に応じて前記走行ルートの予測を変更することを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記目標車間距離決定部は、さらに、自車先行車両と自車の目標車間距離を決定するすることを特徴とする車両制御装置。 - 請求項1に記載の車両制御装置において、
前記走行ルート予測部は、ユーザ操作または通信で取得した交通情報に基づいて、走行ルート予測の要否を切り替えることを特徴とする車両制御装置。 - 隣接車線を走行している隣接車線車両を検知するステップと、
前記隣接車線を走行している車両の走行ルートを予測するステップと、
前記隣接車線車両の前方を走行している隣接車線先行車両と自車の目標車間距離を決定するステップと、
前記目標車間距離に基づいて自車の速度を制御するステップと、
を有することを特徴とする車両制御方法。
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