JP3867685B2 - 車両用運転操作補助装置および車両用運転操作補助装置を備える車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操作を補助する車両用運転操作補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用運転操作補助装置は、車両周囲の状況（障害物）を検出し、その時点における潜在的リスクポテンシャルを求めている（例えば、特許文献１参照）。この車両用運転操作補助装置は、算出したリスクポテンシャルに基づいて操舵補助トルクを制御することにより、不慮の事態に至ろうとする操舵操作を抑制する。
本願発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】
特開平１０−２１１８８６号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６６８８９号公報
【特許文献】
特開平１０−１６６８９０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような車両用運転操作補助装置は、算出した自車両周囲のリスクポテンシャルを操舵補助トルクとして運転者に伝達するため、運転者による運転操作を妨げるような操舵トルクが発生し、運転者に違和感を与えることがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両の周囲に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、障害物検出手段による検出結果に基づいて、自車両の障害物に対するリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、自車両の将来の位置を推定する自車両将来位置推定手段と、自車両将来位置推定手段からの信号に基づいて、自車両が障害物と接触する可能性のある、車両操作機器の操作閾値を算出する操作閾値算出手段と、車両操作機器が、操作閾値算出手段によって算出される操作閾値を超えて操作されると、リスクポテンシャル算出手段によって算出されるリスクポテンシャルに基づいて、車両操作機器に発生する操作反力を制御する操作反力制御手段とを有し、自車両将来位置推定手段は、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を推定し、操作閾値算出手段は、自車両将来位置推定手段によって推定される自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置と、自車両が自車線を逸脱するときの障害物の位置との関係から、操作閾値を算出する。
【０００５】
【発明の効果】
車両操作機器が操作閾値を超えて操作されると、自車両周囲のリスクポテンシャルに基づいて車両操作機器に発生する操作反力を制御する。これにより、自車両が障害物と接触する可能性がある場合に、自車両周囲のリスクを操作反力として運転者に適切に伝達することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
《第１の実施の形態》
本発明の第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の構成を示すシステム図であり、図２は、車両用運転操作補助装置１を搭載する車両の構成図である。
【０００７】
まず、車両用運転操作補助装置１の構成を説明する。レーザレーダ１０は、車両の前方グリル部もしくはバンパ部等に取り付けられ、水平方向に赤外光パルスを照射して車両前方領域を走査する。レーザレーダ１０は、前方にある複数の反射物（通常、前方車の後端）で反射された赤外光パルスの反射波を計測し、反射波の到達時間より、複数の前方車までの車間距離とその存在方向を検出する。検出した車間距離及び存在方向はコントローラ５０へ出力される。なお、第１の実施の形態において、前方物体の存在方向は、自車両に対する相対角度として表すことができる。レーザレーダ１０によりスキャンされる前方の領域は、自車正面に対して±６deg程度であり、この範囲内に存在する前方物体が検出される。なお、レーザレーダ１０は、前方車両までの車間距離およびその存在方向だけでなく、自車前方に存在する歩行者等の障害物までの相対距離およびその存在方向を検出する。
【０００８】
前方カメラ２０は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のＣＣＤカメラ、またはＣＭＯＳカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、コントローラ５０へと出力する。前方カメラ２０による検知領域は水平方向に±３０deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が画像として取り込まれる。
【０００９】
後方カメラ２１は、リヤウインドウ上部に取り付けられた小型のＣＣＤカメラ、またはＣＭＯＳカメラ等であり、前方カメラ２０と同等の性能で、後方および側方の道路状況を検出する。後方カメラ２１は、検出した自車両の後側方の道路状況をコントローラ５０へと出力する。
【００１０】
車速センサ３０は、車輪の回転数や変速機の出力側の回転数を計測することにより自車両の車速を検出し、検出した自車速をコントローラ５０に出力する。舵角センサ９０は、例えばステアリングコラムもしくはステアリングホイール６２付近に取り付けられた角度センサである。舵角センサ９０は、ステアリングシャフトの回転からドライバの転舵による操舵角を検出し、コントローラ５０へと出力する。
【００１１】
コントローラ５０は、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のＣＰＵ周辺部品とから構成されており、ＣＰＵのソフトウェア形態により後述する車両用運転操作補助装置１全体の制御を行う。コントローラ５０は、車速センサ３０から入力される自車速と、レーザレーダ１０から入力される距離情報と、前方カメラ２０および後方カメラ２１から入力される車両周辺の画像情報とから、自車両周囲の障害物状況を検出する。なお、コントローラ５０は、前方カメラ２０および後方カメラ２１から入力される画像情報を画像処理することにより自車両周囲の障害物状況を検出する。ここで、自車両周囲の障害物状況としては、自車両前方を走行する他車両までの車間距離、隣接車線を自車両後方から接近する他車両の有無と接近度合、および車線識別線（白線）に対する自車両の左右位置、つまり相対位置と角度、さらに車線識別線の形状などである。また、自車両前方を横断する歩行者や二輪車等も障害物状況として検出される。コントローラ５０は、検出した障害物状況に基づいて各障害物に対する自車両のリスクポテンシャルを算出する。
【００１２】
さらに、コントローラ５０は、それぞれの障害物に対するリスクポテンシャルを総合して自車両周囲の総合的なリスクポテンシャルを算出する。そして、算出したリスクポテンシャルに応じて、アクセルペダル８２の踏み込み操作やステアリングホイール６２の操舵操作の際に発生する反力を制御する。リスクポテンシャルに応じた車両前後および左右方向の反力制御については、後述する。
【００１３】
操舵反力制御装置６０は、車両の操舵系に組み込まれ、コントローラ５０から出力される反力制御指令値に応じて、サーボモータ６１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ６１は、操舵反力制御装置６０からの指令値に応じて発生させるトルクを制御し、運転者がステアリングホイール６２を操作する際に発生する操舵反力を任意に制御することができる。
【００１４】
アクセルペダル反力制御装置８０は、コントローラ５０から出力される反力制御指令値に応じて、アクセルペダル８２のリンク機構に組み込まれたサーボモータ８１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ８１は、アクセルペダル操作反力制御装置８０からの指令値に応じて発生させる反力を制御し、運転者がアクセルペダル８２を操作する際に発生する踏力を任意に制御することができる。
【００１５】
次に、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の動作を説明する。その動作の概略を以下に述べる。
コントローラ５０により、自車両の走行車速、および自車両と自車前方や後側方に存在する他車両との相対位置やその移動方向と、自車両の車線識別線に対する相対位置等の自車両周囲の障害物状況を認識する。コントローラ５０は、認識した障害物状況に基づいて、各障害物に対する自車両のリスクポテンシャルを求める。コントローラ５０はさらに、各障害物に対するリスクポテンシャルを前後・左右方向の成分毎に加算し、それぞれの加算結果から前後方向の反力制御量および左右方向の反力制御量を算出する。
【００１６】
算出された前後方向の反力制御量は、前後方向の反力制御指令値としてアクセルペダル反力制御装置８０へ出力される。アクセルペダル反力制御装置８０は、入力された反力制御指令値に応じてサーボモータ８１を制御することにより、アクセルペダル反力特性を変更する。アクセルペダル反力特性を変更することにより、運転者の実際のアクセルペダル操作量を適切な値に促すように制御する。
【００１７】
一方、算出された左右方向の反力制御量は、左右方向の反力制御指令値として操舵反力制御装置６０へ出力される。操舵反力制御装置６０は、入力された制御反力指令値に応じてサーボモータ６１を制御することにより、操舵反力特性を変更する。操舵反力特性を変更することにより、運転者の実際の操舵角を適正な操舵角に促すように制御する。
【００１８】
上述した制御において、どのように反力特性指令値、すなわち反力制御指令値を決定するかについて、以下に、図３を用いて説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、本処理内容は、一定間隔、例えば１０msec毎に連続的に行われる。
【００１９】
−コントローラ５０の処理フロー（図３）−
まず、ステップＳ１００で走行状態を読み込む。ここで、走行状態は、自車両周囲の障害物状況を含む自車両の走行状況に関する情報である。そこで、レーザレーダ１０により検出される前方走行車までの相対距離や相対角度と、前方カメラ２０および後方カメラ２１からの画像入力に基づく自車両に対する白線の相対位置、すなわち左右方向の変位と相対角度、白線の形状および前方走行車までの相対距離や相対角度を読み込む。さらに、車速センサ３０によって検出される自車両の走行車速と、舵角センサ９０によって検出される操舵角を読み込む。また、前方カメラ２０および後方カメラ２１で検出される画像に基づいて、自車両周囲に存在する障害物の種別、つまり障害物が四輪車両、二輪車両、歩行者またはその他であるかを認識する。
【００２０】
ステップＳ２００では、ステップＳ１００で読み込み、認識した走行状態データに基づいて、現在の車両周囲状況を認識する。ここでは、前回の処理周期以前に検出され、コントローラ５０のメモリに記憶されている自車両に対する各障害物の相対位置やその移動方向／移動速度と、ステップＳ１００で得られた現在の走行状態データとにより、現在の各障害物の自車両に対する相対位置やその移動方向／移動速度を認識する。そして、自車両の走行に対して障害物となる他車両や白線が、自車両の周囲にどのように配置され、相対的にどのように移動しているかを認識する。
【００２１】
ステップＳ３００では、認識された各障害物に対する余裕時間ＴＴＣを障害物毎に算出する。ここで、障害物ｋに対する余裕時間ＴＴＣｋは、以下の（式１）で求められる。
【数１】
ここで、Ｄｋ：自車両から障害物ｋまでの相対距離、Ｖｒｋ：自車両に対する障害物ｋの相対速度、σ（Ｄｋ）、σ（Ｖｒｋ）：相対距離および相対速度のばらつきをそれぞれ示す。
【００２２】
相対距離および相対速度のばらつきσ（Ｄｋ）、σ（Ｖｒｋ）は、検出器の不確定性や不測の事態が発生した場合の影響度合の大きさを考慮して、障害物ｋを認識したセンサの種類や、認識された障害物ｋの種別に応じて設定する。レーザレーダ１０は、カメラ、例えばＣＣＤ等による前方カメラ２０および後方カメラ２１による障害物の検出と比べて、検出距離、つまり自車両と障害物との相対距離Ｄｋの大きさによらず正しい距離を検出することができる。
【００２３】
そこで、レーザレーダ１０で障害物ｋまでの相対距離Ｄｋを検出した場合は、相対距離Ｄｋによらず、そのばらつきσ（Ｄｋ）をほぼ一定値に設定する。一方、カメラ２０、２１で相対距離Ｄｋを検出した場合は、相対距離Ｄｋが大きくなるほどばらつきσ（Ｄｋ）が指数関数的に増加するように設定する。ただし、障害物ｋの相対距離Ｄｋが小さい場合は、レーザレーダで相対距離Ｄｋを検出した場合に比べて、カメラによってより正確に相対距離Ｄｋを検出することができるので、相対距離のばらつきσ（Ｄｋ）を小さく設定する。
【００２４】
相対速度Ｖｒｋのばらつきσ（Ｖｒｋ）は、例えばレーザレーダ１０で相対距離Ｄｋを検出した場合、相対速度Ｖｒｋに比例して大きくなるように設定する。一方、カメラ２０，２１で相対距離Ｄｋを検出した場合、相対速度Ｖｒｋが大きくなるほど相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）が指数関数的に増加するように設定する。
【００２５】
なお、レーザレーダ１０とカメラ２０、２１の両方で障害物ｋを検出した場合は、例えば、値の大きな方のばらつきσ（Ｄｋ）、σ（Ｖｒｋ）を用いてその障害物ｋに対する余裕時間ＴＴＣｋを算出することができる。
【００２６】
ステップＳ４００では、ステップＳ３００で算出した余裕時間ＴＴＣｋを用いて、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出する。ここで、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋは以下の（式２）で求められる。
【数２】
【００２７】
ここで、ｗｋ：障害物ｋの重みを示す。（式２）に示すように、リスクポテンシャルＲＰｋは余裕時間ＴＴＣｋの逆数を用いて、余裕時間ＴＴＣｋの関数として表されている。リスクポテンシャルＲＰｋが大きいほど障害物ｋへの接近度合が大きいことを示している。
【００２８】
障害物ｋ毎の重みｗｋは、検出された障害物ｋの種別に応じて設定する。例えば、障害物ｋが四輪車両、二輪車両あるいは歩行者である場合、自車両が障害物ｋに近接した場合の重要度、つまり影響度が高いため、重みｗｋ＝１に設定する。一方、障害物ｋが白線（レーンマーカ）である場合、自車両が近接あるいは接触した場合の重要度はその他の障害物に比べて相対的に小さくなるため、例えば重みｗｋ＝０．５程度に設定する。また、同じレーンマーカでも、その向こう側に隣接車線が存在する場合と、レーンマーカの向こう側に車線が存在せずガードレールのみの場合では、自車両の近接時の重要度が異なるため、重みｗｋを異なるように設定することができる。
【００２９】
レーンマーカは、自車両に対する存在方向が一つの方向に定まるものではなく、ある存在方向範囲に分布するものである。そこで、レーンマーカについては、微小角度に分割してそれぞれのリスクポテンシャルを算出し、それを存在方向範囲で積分してリスクポテンシャルＲＰlaneを算出する。レーンマーカに対するリスクポテンシャルＲＰlaneは、以下の（式３）で表される。
【数３】
【００３０】
ステップＳ５００では、ステップＳ４００で算出した障害物ｋ毎のリスクポテンシャルＲＰｋから、車両前後方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な前後方向のリスクポテンシャルを算出する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalは、以下の（式４）で算出される。なお、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋは、レーンマーカに対するリスクポテンシャルＲＰlaneを含む。
【数４】
ここで、θｋ：自車両に対する障害物ｋの存在方向を示す。障害物ｋが車両前方向、つまり自車正面に存在する場合は、θｋ＝０とし、障害物ｋが車両後方向に存在する場合、θｋ＝１８０とする。
【００３１】
つづくステップＳ６００では、ステップＳ４００で算出した障害物ｋ毎のリスクポテンシャルＲＰｋから、車両左右方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な左右方向リスクポテンシャルを算出する。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralは、以下の（式５）で算出される。
【数５】
【００３２】
ステップＳ７００では、ステップＳ５００で算出した前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalから、前後方向制御指令値、すなわちアクセルペダル反力制御装置８０へ出力する反力制御指令値ＦＡを算出する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalに応じて、リスクポテンシャルが大きいほどアクセルペダル８２を戻す方向へ制御反力を発生させる。
【００３３】
図４に、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalと、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡとの関係を示す。図４に示すように、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが所定値ＲＰmaxよりも小さい場合、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが大きいほど、大きなアクセルペダル反力を発生させるようにアクセルペダル反力制御指令値ＦＡを設定する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが所定値ＲＰmaxより大きい場合には、最大のアクセルペダル反力を発生させるように、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを最大値ＦＡmaxに固定する。
【００３４】
ステップＳ８００では操舵量閾値を算出する。ここでは、予め定められた操作パターンでステアリングホイール６２を操作したときの自車両の位置を推定し、障害物と将来接触する可能性のあるステアリング操舵量の閾値を算出する。操舵量閾値は、ステアリングホイール６２が操舵量閾値以上操作されると、自車両が障害物と接触する可能性があることを示している。操舵量閾値の算出方法については、後述する。
【００３５】
ステップＳ９００では、ステップＳ６００で算出した左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralと、ステップＳ８００で算出した操舵量閾値とから、左右方向制御指令値、すなわち操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。
【００３６】
ステップＳ１０００では、ステップＳ７００およびステップＳ９００で求めた前後方向制御指令値ＦＡおよび左右方向制御指令値ＦＳを、それぞれアクセルペダル反力制御装置８０，操舵反力制御装置６０へ出力し、今回の処理を終了する。
【００３７】
つぎに、ステップＳ８００における操舵量閾値算出の処理を、図５〜図１５を用いて詳細に説明する。第１の実施の形態では、図５に示すようにステアリングホイール６２を中立位置から一定の操舵角ＳＴＲで操舵した場合を、所定の操作パターンとする。ここでは、ステアリングホイール６２をステップ状の操舵角ＳＴＲで操作したときの自車両の位置を推定し、自車両が障害物と将来接触する可能性のある操舵量閾値を算出する。すなわち、ステップＳ８００では、所定の操作パターンにおける操舵量閾値を算出して、将来自車両が障害物と接触する可能性を判断する。
【００３８】
図６に、ステップＳ８００で行う操舵量閾値算出処理のフローチャートを示す。ステップＳ８０１では、自車両が自車線から逸脱する位置、及び逸脱するまでの時間を算出する。図５に示すようにステアリングホイール６２をステップ的に転舵すると、自車両は図７に示すように自車線から逸脱していく。ここで、図７の▲１▼〜▲３▼は、図５に示す操作パターン▲１▼〜▲３▼に対応している。すなわち、操作パターン▲１▼のように操舵角ＳＴＲが小さいと自車両は緩やかに自車線から逸脱し、逆に操作パターン▲３▼のように操舵角ＳＴＲが大きいと自車両は早い段階で自車線から逸脱する。
【００３９】
ステップＳ８０２では、ステップＳ８０１で算出した自車両が自車線から逸脱するまでの時間と、障害物ｋとの相対速度Ｖｒｋとから、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置を推定する。
【００４０】
ステップＳ８０３では、ステップＳ８０１で算出した自車両が自車線から逸脱する位置、及びステップＳ８０２で算出した自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置から、自車両が障害物と将来接触する可能性を判断する。そして、自車両が自車線から逸脱するときに障害物と接触しない操舵量の閾値、すなわち操舵量閾値を算出する。
【００４１】
ここで、図５に示す操作パターン▲１▼〜▲３▼でステアリングホイール６２を操作した場合の、自車両と障害物ｋが接触する可能性を考える。図８（ａ）（ｂ）に示すように、ステアリングホイール６２を操作するときの操舵角ＳＴＲが小さい場合（操作パターン▲１▼）、自車両は緩やかに自車線から逸脱する。従って、自車両が障害物と接触する可能性はない。一方、図９（ａ）（ｂ）、または図１０（ａ）（ｂ）に示すように操舵角ＳＴＲが大きいと（操作パターン▲２▼、▲３▼）、自車両は急に自車線から逸脱するので、自車両が障害物と接触する可能性がある。
【００４２】
次に、図６のステップＳ８０１で行う自車両の自車線逸脱位置および逸脱時間算出処理を、より詳細に説明する。
図１１は、ステアリングホイール６２を右に転舵したときに、自車両が自車線から逸脱する場合を示している。図１１において、自車両の現在位置を通り自車線に垂直にｘ軸をとり、ｘ軸に垂直で自車線の右側のレーンマーカと平行にｙ軸をとる。この場合、図１１において自車両が自車線を逸脱する位置を点Ｐ（０，ｄ）で示す。また、自車速をＶ、自車両の車線に対するヨー角をφ（０）、自車両の現在位置をＱ（ｘ（０），０）とする。
【００４３】
曲率半径Ｒは、車速Ｖ、操舵角ＳＴＲ、ステアリングギヤ比STR_GR、ホイールベースｌ、スタビリティファクタＡから以下の（式６）によって求まる。
【数６】
【００４４】
以下に、（式６）により算出される曲率半径Ｒから、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐ（０，ｄ）、及び自車両が点Ｐに到達する時間Ｔ１を求める方法を説明する。
時間ｔでの自車両のヨー角φ（ｔ）は以下の（式７）で表される。
【数７】
【００４５】
時間ｔにおける微少時間ｄｔの間に自車両がｘ方向およびｙ方向へ移動する距離は、それぞれ（式８）、および（式９）で示される。
【数８】
【数９】
【００４６】
時間ｔでの自車両の位置は、（式８）および（式９）をそれぞれ積分することにより、以下の（式１０）および（式１１）で表される。
【数１０】
【数１１】
【００４７】
（式１０）、および（式１１）に（式７）を代入して整理すると、時間ｔにおける自車両のｘ方向およびｙ方向の位置は、以下の（式１２）および（式１３）から求めることができる。
【数１２】
【数１３】
【００４８】
まず、（式１２）および（式１３）を用いて、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐ（０，ｄ）を算出する。
（式１２）において、時間ｔにおける自車両のｘ方向の位置ｘ（ｔ）＝０とすると、
【数１４】
となる。（式１４）から（式１５）が得られる。
【数１５】
【００４９】
自車両が自車線から逸脱するとき、（式１５）の左辺sin(φ(0)-V/R x t)の値は負であるので、（式１５）は以下の（式１６）として表すことができる。
【数１６】
【００５０】
（式１６）を（式１３）に代入すると、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐのｙ座標を（式１７）で表すことができる。
【数１７】
【００５１】
次に、自車両が自車線から逸脱する時間Ｔ１を求める。
自車両のｘ方向の位置ｘ（ｔ）＝０となるときの時間Ｔ１は（式１４）より、以下の（式１８）として算出することができる。
【数１８】
【００５２】
次に、ステップＳ８０２で行う障害物位置の推定処理について説明する。ここでは、ステップＳ８０１で算出した、自車両が自車線から逸脱するまでの時間Ｔ１と、自車両から障害物ｋまでの相対距離Ｄｋおよび相対速度Ｖｒｋとから、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置を推定する。
【００５３】
ここでは、図１２に示すように、自車両の現在位置Ｑ（ｘ（０），０）に対して、隣接車線上のｙ方向の位置Ｄｋを車速Ｖ＋Ｖｒｋで他車両が走行していると近似して、障害物ｋの位置を算出する。
自車両が自車線から逸脱するときの時間Ｔ１における障害物ｋの位置ｄｋは、以下のように算出できる。
・障害物ｋが自車両前方に存在する場合
【数１９】
ｄｋ＝（Ｖ＋Ｖｒｋ）・Ｔ１＋Ｄｋ （式１９）
・障害物が自車両後方に存在する場合
【数２０】
ｄｋ＝（Ｖ＋Ｖｒｋ）・Ｔ１−Ｄｋ （式２０）
【００５４】
ステップＳ８０３における操舵量閾値算出処理について説明する。ここでは、まず、ステップＳ８０１で算出した自車両が自車線から逸脱する位置Ｐ（０，ｄ）、ステップＳ８０２で算出した自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置ｄｋ、及び障害物ｋの全長Ｌから、自車両が障害物ｋと将来接触する可能性を判断し、障害物ｋと接触しない操舵量閾値を算出する。図１３に、ステップＳ８０３における操舵量閾値算出処理のフローチャートを示す。
【００５５】
ステップＳ８１１では、障害物ｋが自車線の右車線にいるか否かを判定する。障害物ｋの有無および存在方向は、上述した図３のステップＳ２００で認識した車両周囲状況から判断することができる。
【００５６】
ステップＳ８１１が肯定判定されると、ステップＳ８１２に進む。ステップＳ８１２では、障害物ｋの存在する車線を示すフラグｆＬＡＮＥに１をセットしてステップＳ８１６に進む。ステップＳ８１１が否定判定されると、ステップＳ８１３に進み、障害物ｋが自車線の左車線にいるか否かを判定する。ステップＳ８１３が肯定判定されると、ステップＳ８１４に進む。ステップＳ８１４では、フラグｆＬＡＮＥに２をセットしてステップＳ８１６に進む。ステップＳ８１３が否定判定されると、ステップＳ８１５へ進む。ステップＳ８１５では、隣接車線状に障害物ｋが存在しないと判断し、フラグｆＬＡＮＥに０をセットしてステップＳ８１６に進む。
【００５７】
ステップＳ８１６では、障害物ｋが自車両よりも前方に存在するか否かを判定する。ステップＳ８１６が肯定判定されると、ステップＳ８１７に進む。ステップＳ８１７では、障害物ｋが自車両に接近しているか否かを判定する。ここでは、例えば自車両と障害物ｋとの相対速度Ｖｒｋから、障害物ｋが接近しているか否かを判定することができる。ステップＳ８１７が肯定判定されると、ステップＳ８１８に進む。
【００５８】
ステップＳ８１８では、自車両と障害物ｋとが接触しない操舵量閾値STR*を算出する。自車両の斜め前方に存在する障害物ｋが自車両に接近している、すなわち自車両よりも遅い場合、自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係が以下の（式２１）を満足すれば、自車両が障害物ｋと接触する可能性はない。この場合の走行状況を、図１４に示す。
【数２１】
ｄ≧ｄｋ＋Ｌ／２ （式２１）
【００５９】
（式２１）に、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を示す（式１７）、および障害物ｋの位置を示す（式１９）を代入し、曲率半径Ｒについて解くと、（式２２）を得る。
【数２２】
Ｒ＝Ｆ（Ｖ、Ｖｒｋ、Ｄｋ、ｘ（０）、φ（０）、Ｌ）（式２２）（式２２）と（式６）から、等号が成立するときの操舵量閾値STR*を求めることができる。
【００６０】
ステップＳ８１７が否定判定され、障害物ｋが遠ざかっていく場合は、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない。そこで、ステップＳ８１９へ進み、操舵量閾値STR*に最大値STRmaxをセットする。
【００６１】
ステップＳ８１６が否定判定されると、ステップＳ８２０に進み、障害物ｋが自車両に接近しているか否かを判定する。ステップＳ８２０が肯定判定されると、ステップＳ８２１に進む。
【００６２】
ステップＳ８２１では、自車両が障害物ｋと接触しない操舵量閾値STR*を算出する。自車両の斜め後方に存在する障害物ｋが自車両に接近している、すなわち自車両よりも速い場合、自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係が以下の（式２３）を満足すれば、自車両が障害物ｋと接触する可能性はない。この場合の走行状況を、図１５に示す
【数２３】
ｄ≦ｄｋ−Ｌ／２ （式２３）
【００６３】
（式２３）に、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を示す（式１７）、および障害物ｋの位置を示す（式２０）を代入し、曲率半径Ｒについて解くと、（式２４）を得る。
【数２４】
Ｒ＝Ｆ（Ｖ、Ｖｒｋ、Ｄｋ、ｘ（０）、φ（０）、Ｌ） （式２４）（式２４）と（式６）とから、等号が成立するときの操舵量閾値STR*を求めることができる。
【００６４】
ステップＳ８２０が否定判定され、障害物ｋが遠ざかる場合、または障害物ｋが存在しない場合は、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない。そこで、ステップＳ８２２ヘ進み、操舵量閾値STR*に最大値STRmaxをセットする。
【００６５】
ステップＳ８２３では、フラグｆＬＡＮＥが１か否かを判定する。ステップＳ８２３が肯定判定され、障害物ｋが右車線に存在する場合は、そのまま終了する。ステップＳ８２３が否定判定されると、ステップＳ８２４に進み、フラグｆＬＡＮＥが２か否かを判定する。ステップＳ８２４が肯定判定されると、ステップＳ８２５へ進む。ステップＳ８２５では、障害物ｋが左車線にいるので、算出した操舵量閾値STR*を-STR*と設定して終了する。一方、ステップＳ８２４が否定判定されると、障害物ｋが隣接車線に存在せず自車両が障害物ｋと接触する可能性がないと判断する。そこで、ステップＳ８２５へ進んで操舵量閾値STR*に最大値STRmaxをセットして終了する。
【００６６】
つぎに、図３のステップＳ９００における左右方向制御指令値算出処理について詳細に説明する。ステップＳ９００では、ステップＳ６００で算出した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralと、ステップＳ８００で算出した操舵量閾値STR*とから、操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。図１６に、ステップＳ９００で行う処理のフローチャートを示す。
【００６７】
ステップＳ９０１では、ステップＳ８００で算出した操舵量閾値STR*が正の値か否かを判定する。ここでは、例えばステアリングホイール６２を右側に操舵するときの操舵角STRおよび操舵量閾値STR*を正の値で示し、左側に操舵するときの操舵角STRおよび操舵量閾値STR*を負の値で示す。ステップＳ９０１が肯定判定されるとステップＳ９０２に進み、現在の操舵角STRが操舵量閾値STR*よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ９０２が肯定判定されると、ステップＳ９０３に進む。
【００６８】
ステップＳ９０３では、左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。操舵反力制御指令値ＦＳは、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じて、リスクポテンシャルが大きいほど、操舵角を戻す方向、つまりステアリングホイール６２を中立位置へと戻す方向へ大きな操舵反力を発生するように設定される。図１７に、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralと、操舵反力制御指令値ＦＳとの関係を示す。なお、図１７において、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralがプラスである場合は、右方向のリスクポテンシャルであることを示し、左右方向リスク度ＲＰlateralがマイナスである場合は、左方向のリスクポテンシャルであることを示している。
【００６９】
図１７に示すように、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralの絶対値が所定値ＲＰmaxよりも小さい場合は、リスクポテンシャルが大きくなるほど、ステアリングホイール６２を中立位置へ戻す方向の操舵反力が大きくなるように操舵反力制御指令値ＦＳが設定される。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralの絶対値が所定値ＲＰmaxよりも大きい場合は、操舵角を迅速に中立位置に戻すように、最大の操舵反力制御指令値ＦＳmaxを設定する。
【００７０】
ステップＳ９０２が否定判定され、操舵角STRが操舵量閾値STR*以下の場合は、ステップＳ９０４へ進む。ステップＳ９０４では、操舵反力制御指令値ＦＳに０をセットする。これにより、ステアリングホイール６２が操舵量閾値STR*以下の操舵角STRで操作されている場合は、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御を行わない。
【００７１】
ステップＳ９０１が否定判定され、操舵量閾値STR*が負の値の場合は、ステップＳ９０５に進む。ステップＳ９０５では、現在の操舵角STRが操舵量閾値STR*よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ９０５が肯定判定され、ステアリングホイール６２が操舵量閾値STR*を越える操舵角STRで操作されている場合は、ステップＳ９０６へ進む。ステップＳ９０６では、ステップＳ９０３と同様に、図１７のマップを用いて左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。
【００７２】
ステップＳ９０５が否定判定され、操舵角STRが操舵量閾値STR*以上の場合は、ステップＳ９０７へ進む。ステップＳ９０７では、操舵反力制御指令値ＦＳに０をセットする。これにより、ステアリングホイール６２が操舵量閾値STR*以内の操舵角STRで操作されている場合は、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御を行わない。
【００７３】
図１８に、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の作用を説明するための図を示す。上述したように、第１の実施の形態においては、自車両と障害物ｋとの接触の可能性に基づいて、操舵量閾値STR*を算出する。そして、図１８に示すように、操舵量閾値＋STR*を越えてステアリングホイール６２が操作されると、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じて操舵反力が制御される。すなわち、ステアリングホイール６２が操舵量閾値STR*を越えて操作され、自車両と障害物ｋとが接触する可能性がある場合は、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力が発生する。これにより、運転者に自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを操舵反力として伝達することができる。一方、ステアリングホイール６２が操舵量閾値＋STR*以内の操舵量STRで操作されている場合は、操舵反力特性は変化しない。したがって、ドライバの運転意図による運転操作を妨げることがない。
【００７４】
なお、図１８は、操舵量閾値STR*が正の値で障害物が自車両の右側に存在する場合を例として示している。障害物が自車両の左側に存在する場合は、操舵量閾値STR*が負の値として示される。この場合も、ステアリングホイール６２が操舵量閾値-STR*を越えて操作されると、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力が発生する。
【００７５】
このように、以上説明した第１の実施の形態においては、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）コントローラ５０は、自車両の周囲に存在する障害物ｋの自車両に対する相対位置やその移動方向、自車両の走行車速Ｖ、および自車両の車線識別線に対する相対位置といった走行状況を認識し、認識したデータに基づいて各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出する。そして、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋの前後方向成分および左右方向成分をそれぞれ加算することにより、自車周囲の障害物状況を考慮した総合的な前後方向のリスクポテンシャルＲＰlongitudinalおよび左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを算出する。さらに、コントローラ５０は、自車両が、側方に存在する障害物ｋと接触する可能性を推定し、接触する可能性がある場合には、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じてステアリングホイール６２に発生する操作反力を制御する。具体的には、コントローラ５０は自車両の将来の位置を推定し、推定した自車両の将来位置に基づいて、自車両が障害物ｋと接触する可能性のあるステアリングホイール６２の操作に関する閾値を算出する。そして、ステアリングホイール６２が算出した操作閾値を超えて操作される場合は、自車両が障害物ｋと接触する可能性があると判断して、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じて操舵反力制御を行う。これにより、自車両が障害物ｋと接触する可能性がある場合に、自車両周囲のリスクを操舵反力として運転者に適切に伝達することができる。さらに、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない場合には、操舵反力制御は行われず、操舵反力特性は変化しないので、運転者の意図による運転操作を妨げることがない。
（２）コントローラ５０は、自車両の左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralに応じて操舵反力制御を行うので、自車両が左右方向に存在する障害物ｋと接触する可能性がある場合に、障害物ｋに対するリスクを操舵反力として運転者に適切に伝達することができる。また、左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralに応じて操舵反力を発生させることにより、運転者による操舵操作を適切な方向へと促すことができる。
（３）コントローラ５０は、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を推定し、自車線を逸脱するときの自車両の位置と障害物ｋの位置との関係から、操舵操作の閾値を算出する。これにより、複雑な計算をすることなく、自車両が将来障害物ｋと接触する可能性を判断することができる。
（４）コントローラ５０は、ステアリングホイール６２が一定の操舵量STRで操作された場合の自車両の位置を推定するので、複雑な計算をすることなく自車両の位置を推定することができる。
（５）コントローラ５０は、操舵操作の閾値として操舵量閾値STR*を算出し、算出した操舵量閾値STR*を用いて自車両と障害物ｋとが接触する可能性を判断する。これにより、自車両が障害物ｋと接触する可能性がある場合に、自車両周囲のリスクを操舵反力として運転者に適切に伝達することができる。また、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない場合には操舵反力が発生しないので、運転者に煩わしさを与えることがない。
【００７６】
《第２の実施の形態》
本発明の第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、以下に説明する。第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、図１及び図２を用いて説明した第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００７７】
第２の実施の形態においては、ステアリングホイール６２を一定の操舵角速度で操舵する場合を、所定の操作パターンとする。そこで、一定の操舵角速度で操舵操作するときに自車両が自車線から逸脱する位置と、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置を算出する。そして、自車両が自車線から逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係から、自車両が障害物ｋと将来接触する可能性を判断し、障害物ｋと接触しない操舵角速度の閾値を算出する。第２の実施の形態においては、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値を超えて操舵されたときのみ、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出し、操舵反力制御を行う。
【００７８】
このような制御において、どのように反力制御指令値を決定するかについて、以下に、図１９を用いて説明する。図１９は、本発明の第２の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャートである。図１９のステップＳ１００からステップＳ７００における処理は、上述した第１の実施の形態の図３のフローチャートにおける処理と同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
ステップＳ８５０では、操舵角速度閾値を算出する。ここでは、所定の操作パターンでステアリングホイール６２を操作した場合の自車両の位置を推定し、自車両が将来障害物ｋと接触する可能性のある操舵角速度閾値を算出する。操舵角速度閾値は、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値を超える操舵角速度で操作されると、自車両が障害物ｋと接触する可能性があることを示すものである。
【００８０】
以下に、ステップＳ８５０における操舵角速度閾値算出処理を、図２０〜図２４を用いて詳細に説明する。ここでは、図２０に示すように一定の操舵角速度STR_OMGで操舵操作を行った場合の、将来の自車両と障害物との接触の可能性を判断し、操舵角速度閾値を算出する。図２１に、ステップＳ８５０における処理のフローチャートを示す。
【００８１】
ステップＳ８５１では、自車両が自車線から逸脱する位置、及び逸脱するまでの時間を算出する。図２０に示すようにステップ状の操舵角速度STR_OMGにより転舵すると、操舵角STRは図２２に示すように徐々に増加する。操舵角STRの増加に応じて、図２３に示すように自車両は自車線から逸脱していく。図２２および図２３の▲１▼〜▲３▼は、図２０に示す操舵パターン▲１▼〜▲３▼にそれぞれ対応している。すなわち、操作パターン▲１▼のように操舵角速度STR_OMGが小さいと、自車両は緩やかに自車線から逸脱する。一方、操作パターン▲２▼または▲３▼のように操舵角速度STR_OMGが大きいと、自車両は早い段階で自車線から逸脱する。
【００８２】
ステップＳ８５２では、ステップＳ８５１で算出した、自車両が自車線から逸脱するまでの時間と、自車両と障害物ｋとの相対速度Ｖｒｋとから、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置を推定する。
【００８３】
ステップＳ８５３では、ステップＳ８５１で算出した、自車両が自車線から逸脱する位置、及びステップＳ８５２で算出した自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置から、自車両が障害物と将来接触する可能性を判断し、障害物と接触しない操舵角速度の閾値、すなわち操舵角速度閾値を算出する。
【００８４】
つぎに、ステップＳ８５１における自車両の自車線逸脱位置および逸脱時間の算出処理について、詳細に説明する。以下の処理で用いるパラメータは、上述した第１の実施の形態で図１１および図１２に示したものと同様である。
【００８５】
時間ｔにおける曲率半径Ｒ（ｔ）は、車速Ｖ、操舵角速度STR_OMG、ステアリングギヤ比STR_GR、ホイールベースｌ、スタビリティファクタＡから、（式２５）によって求まる。
【数２５】
【００８６】
以下に、曲率半径Ｒ（ｔ）から、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐ（０，ｄ）、及び自車両が点Ｐに到達する時間Ｔ１を求める方法を示す。
時間ｔでの自車両のヨー角φ（ｔ）は（式２６）で表される。
【数２６】
【００８７】
時間ｔにおける微少時間ｄｔの間に自車両がｘ方向およびｙ方向へ移動する距離は、それぞれ（式２７）および（式２８）で表される。
【数２７】
【数２８】
【００８８】
時間ｔでの自車両の位置は、（式２７）および（式２８）をそれぞれ積分することにより、（式２９）および（式３０）で表される。
【数２９】
【数３０】
【００８９】
（式２９）、（式３０）にそれぞれ（式２５）および（式２６）を代入すると、時間ｔにおける自車両の位置ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）を（式３１）および（式３２）で求めることができる。
【数３１】
【数３２】
ただし、（式３１）および（式３２）において、Ｂは以下の（式３３）で示される。
【数３３】
【００９０】
以上の算出式を用いて、自車両が自車線から逸脱する時間Ｔ１を求める。（式３１）でｘ（Ｔ１）＝０とすると、（式３４）を得る。
【数３４】
これを満たす時間Ｔ１は、例えばコントローラ５０で逐次計算させることにより求めることができる。
【００９１】
次に、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐ（０，ｄ）を求める。点Ｐ（０．ｄ）は、（式３２）を用いて以下の（式３５）より算出することができる。
【数３５】
【００９２】
ステップＳ８５２における、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置の推定処理は、第１の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９３】
ステップＳ８５３における操舵角速度閾値の算出処理について説明する。ここでは、ステップＳ８５１で算出した、自車両が自車線から逸脱する位置Ｐ、ステップＳ８５２で算出した自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置ｄｋ、及び障害物の全長Ｌから、自車両が障害物ｋと将来接触する可能性を判断し、障害物ｋと接触しない操舵角速度閾値を算出する。図２４に、ステップＳ８５３で行う処理のフローチャートを示す。
【００９４】
ステップＳ８６１で、障害物ｋが自車線の右車線にいるか否かを判定する。ステップＳ８６１が肯定判定されると、ステップＳ８６２に進む。ステップＳ８６２では、フラグｆＬＡＮＥに１をセットしてステップＳ８６６に進む。ステップＳ８６１が否定判定されると、ステップＳ８６３に進み、障害物ｋが自車線の左車線にいるか否かを判定する。ステップ８６３が肯定判定されると、ステップＳ８６４に進む。ステップＳ８６４では、フラグｆＬＡＮＥに２をセットしてステップＳ８６６に進む。ステップＳ８６３が否定判定されると、ステップＳ８６５に進み、フラグｆＬＡＮＥに０をセットしてステップＳ８６６に進む。
【００９５】
ステップＳ８６６では、障害物ｋが自車両よりも前方に存在するか否かを判定する。ステップＳ８６６が肯定判定されると、ステップＳ８６７に進み、障害物ｋが自車両に接近しているか否かを判定する。ステップＳ８６７が肯定判定され、障害物ｋが自車両に接近している場合は、ステップＳ８６８に進む。ステップＳ８６８では、操舵角速度閾値STR_OMG*を算出する。例えば図１４に示すように、自車両の斜め前方に存在する障害物ｋが自車両よりも遅い場合、自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係が以下の（式３６）を満足すれば、自車両が障害物ｋと接触する可能性はない。
【数３６】
ｄ≧ｄｋ＋Ｌ／２ （式３６）
【００９６】
（式３６）に、自車両が自車線から逸脱するときの自車両の位置を表す（式３５）および障害物ｋの位置を表す（式１９）を代入し、操舵角速度STR_OMGについて解くと、操舵角速度閾値STR_OMG*を以下の（式３７）から求めることができる。
【数３７】
STR_OMG*＝Ｇ（Ｖ、Ｖｒｋ、Ｄｋ、ｘ（０）、φ（０）、Ｌ） （式３７）
【００９７】
ステップＳ８６７が否定判定され、障害物ｋが自車両から遠ざかる場合は、ステップＳ８６９へ進む。ステップＳ８６９では、障害物ｋと接触する可能性がないので、操舵角速度閾値STR_OMG*に最大値STR_OMGmaxをセットする。
【００９８】
ステップＳ８６６が否定判定されると、ステップＳ８７０に進み、障害物ｋが自車両に接近しているか否かを判定する。ステップＳ８７０が肯定判定されると、ステップＳ８７１に進み、操舵角速度閾値STR_OMG*を算出する。例えば図１５に示すように、自車両の斜め後方に存在する障害物ｋが自車両よりも速い場合、自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係が以下の（式３８）を満足すれば、自車両が障害物ｋと接触する可能性はない。
【数３８】
ｄ≦ｄｋ−Ｌ／２ （式３８）
【００９９】
（式３８）に、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を表す（式３５）、および障害物ｋの位置を表す（式２０）を代入し、操舵角速度STR_OMGについて解くと、操舵角速度閾値STR_OMG*を以下の（式３９）から求めることができる。
【数３９】
STR_OMG*＝Ｇ（Ｖ、Ｖｒｋ、Ｄｋ、ｘ（０）、φ（０）、Ｌ） （式３９）
【０１００】
ステップＳ８７０が否定判定されると、ステップＳ８７２へ進む。ステップＳ８７２では、障害物ｋと接触する可能性がないので、操舵角速度閾値STR_OMG*に最大値STR_OMGmaxをセットする。
【０１０１】
つづくステップＳ８７３では、フラグｆＬＡＮＥが１か否かを判定する。ステップＳ８７３が肯定判定されると、そのまま終了する。ステップＳ８７３が否定判定されると、ステップＳ８７４に進み、フラグｆＬＡＮＥが２か否かを判定する。ステップＳ８７４が肯定判定されると、ステップＳ８７５へ進む。ステップＳ８７５では、障害物ｋが左車線にいるので、算出した操舵角速度閾値STR_OMG*に-STR_OMG*をセットして終了する。ステップＳ８７４が否定判定されると、障害物ｋが隣接車線に存在しないため障害物ｋと接触する可能性がないと判断する。この場合、ステップＳ８７６へ進んで操舵角速度閾値STR_OMG*に最大値STR_OMGmaxをセットする。
【０１０２】
このようにしてステップＳ８５０で操舵角速度閾値STR_OMG*を算出した後、ステップＳ９５０へ進む。
【０１０３】
ステップＳ９５０では、ステップＳ６００で算出した左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateral、及びステップＳ８５０で算出した操舵角速度閾値STR_OMG*から、操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。図２５に、ステップＳ９５０で行う処理のフローチャートを示す。
【０１０４】
ステップＳ９５１では、ステップＳ８５０で算出した操舵角速度閾値STR_OMG*が正の値か否かを判定する。ここで、例えば操舵角速度閾値STR_OMG*が正の値の場合は、ステアリングホイール６２が右側に操舵され、操舵角速度閾値STR_OMG*が負の値の場合は、左側に操舵されることを示す。ステップＳ９５１が肯定判定されると、ステップＳ９５２に進み、操舵角速度STR_OMGが操舵角速度閾値STR_OMG*よりも大きいか否かを判定する。操舵角速度STR_OMGは、例えば舵角センサ９０によって検出される操舵角STRを用いて算出することができる。ステップＳ９５２が肯定判定されると、ステップＳ９５３に進む。ステップＳ９５３では、第１の実施の形態と同様に、図１７のマップを用いて左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。
【０１０５】
ステップＳ９５２が否定判定され、操舵角速度STR_OMGが操舵角速度閾値STR_OMG*よりも小さい場合は、ステップＳ９５４へ進む。ステップＳ９５４では、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値STR_OMG*よりも遅い操舵角速度STR_OMGで操舵されているため、自車両が障害物ｋと接触する可能性がないと判断して、操舵反力制御指令値ＦＳに０をセットして終了する。
【０１０６】
ステップＳ９５１が否定判定されると、ステップＳ９５５に進む。ステップＳ９５５では、操舵角速度STR_OMGが操舵角速度閾値STR_OMG*よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ９５５が肯定判定されると、ステップＳ９５６に進み、ステップＳ９５３と同様に図１７のマップを用いて左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。
【０１０７】
ステップＳ９５５が否定判定され、操舵角速度STR_OMGが操舵角速度閾値STR_OMG*以上の場合は、ステップＳ９５７へ進む。ステップＳ９５７では、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値STR_OMG*よりも遅い操舵角速度STR_OMGで操舵されているため、自車両が障害物ｋと接触する可能性がないと判断して、操舵反力制御指令値ＦＳに０をセットして終了する。
【０１０８】
図２６に、第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の作用を説明するための図を示す。上述したように、第２の実施の形態においては、自車両と障害物ｋとの接触の可能性に基づいて操舵角速度閾値STR_OMG*を算出し、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値＋STR_OMG*を超える操舵角速度STR_OMGで操舵されたときに、リスクポテンシャルＲＰに応じた操舵反力を発生させる。これにより、自車両と障害物ｋとが接触する可能性のある場合に、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを操舵反力として運転者に適切に伝達することができる。一方、操舵角速度閾値＋STR_OMG*以内の操舵角速度STR_OMGで操舵された場合は、操舵反力特性が変化しないので、ドライバの意図による運転操作を妨げることがない。また、操舵角速度STR_OMGによって操舵反力を発生させるか否かを判断しているので、障害物と接触する可能性がある場合に、より早い段階でドライバに対して周囲のリスクを伝えることができる。
【０１０９】
なお、図２６は、操舵角速度閾値STR_OMG*が正の値で障害物が自車両の右側に存在する場合を例として示している。障害物が自車両の左側に存在する場合は、操舵角速度STR_OMG*が負の値として示される。この場合も、ステアリングホイール６２が操舵角速度-STR_OMG*を越える速度で操舵されると、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力が発生する。
【０１１０】
このように、以上説明した第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態による効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）コントローラ５０は、ステアリングホイール６２が一定の操舵角速度STR_OMGで操作された場合の自車両の位置を推定するので、複雑な計算をすることなく自車両の位置を推定することができる。
（５）コントローラ５０は、操舵操作の閾値として操舵角速度閾値STR_OMG*を算出し、算出した操舵角速度閾値STR_OMG*を用いて自車両と障害物ｋとが接触する可能性を判断する。これにより、操舵量閾値STR*を用いるよりも早い段階で自車両と障害物ｋとが接触する可能性を判断することができる。また、自車両が障害物ｋと接触する可能性がある場合には、自車両周囲のリスクをより早い段階で、操舵反力として運転者に伝達することができる。なお、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない場合には操舵反力が発生しないので、運転者に煩わしさを与えることがない。
【０１１１】
以上説明したように、第１および第２の実施の形態においては操舵操作の閾値として操舵量閾値STR*および操舵角速度閾値STR_OMG*をそれぞれ算出した。ただし、自車両が左右方向に存在する障害物ｋと接触する可能性を判断することができれば、これらには限定されない。
【０１１２】
上記第１および第２の実施の形態においては、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalおよび左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralを算出し、自車両の前後方向および左右方向の反力制御を行った。ただし、これには限定されず、自車両の左右方向に存在する障害物に対するリスクポテンシャルを算出し、左右方向の反力制御のみを行うこともできる。この場合も、左右方向の障害物、例えば隣接車線上の他車両に対するリスクポテンシャルを算出し、自車両と他車両とが接触する可能性がある場合に、リスクポテンシャルに応じて操舵反力制御を行うようにする。
【０１１３】
上記第１および第２の実施の形態においては、自車両と障害物ｋとの余裕時間ＴＴＣｋを算出し、余裕時間ＴＴＣｋの関数よりリスクポテンシャルＲＰｋを算出したが、これには限定されない。例えば、自車両と障害物ｋとの余裕時間ＴＴＣｋに加えて、障害物ｋに対する車間時間ＴＨＷｋを用いてリスクポテンシャルＲＰｋを算出することもできる。また、車間距離および相対速度のばらつきσ（Ｄｋ）、σ（Ｖｒｋ）を考慮せずに余裕時間ＴＴＣｋを算出することもできる。障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出する際に、障害物ｋの種別に応じた重みｗｋを省略することもできる。
【０１１４】
本発明による車両用運転操作補助装置１を備える車両は、図２に示す構成には限定されない。
【０１１５】
以上説明した第１および第２の実施の形態においては、障害物検出手段としてレーザレーダ１０、前方カメラ２０および後方カメラを用い、自車両将来位置推定手段および操作閾値算出手段として、コントローラ５０を用い、操作反力制御手段として、コントローラ５０および操舵反力制御装置６０を用いた。また、車両操作機器として、操舵装置であるステアリングホイール６２を用いた。ただし、これらには限定されず、障害物検出手段として例えばミリ波レーダを用いることもできる。また、前方カメラ２０および後方カメラ２１からの画像信号に画像処理を施す装置をコントローラ５０とは独立して設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成を示すブロック図。
【図２】 図１に示す車両用運転操作補助装置を搭載した車両の構成図。
【図３】 第１の実施の形態における制御処理のメインフローチャート。
【図４】 前後方向リスクポテンシャルとアクセル反力制御指令値との関係を示す図。
【図５】 第１の実施の形態における操作パターンを説明する図。
【図６】 操舵量閾値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】 図５に示す操作パターンで操舵したときの自車両の動きを説明する図。
【図８】（ａ）（ｂ）操作パターン▲１▼で操舵したときの自車両と障害物との動きを説明する図。
【図９】（ａ）（ｂ）操作パターン▲２▼で操舵したときの自車両と障害物との動きを説明する図。
【図１０】（ａ）（ｂ）操作パターン▲３▼で操舵したときの自車両と障害物との動きを説明する図。
【図１１】 自車両の自車線逸脱位置および逸脱時間を算出するためのパラメータを示す図。
【図１２】 自車両が自車線を逸脱するときの障害物位置を算出するためのパラメータを示す図。
【図１３】 操舵量閾値算出処理をの処理手順を示すフローチャート。
【図１４】 自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物との位置関係の一例を示す図。
【図１５】 自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物との位置関係の一例を示す図。
【図１６】 左右方向制御指令値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図１７】 左右方向リスクポテンシャルと操舵反力制御指令値との関係を示す図。
【図１８】 第１の実施の形態の作用を説明するための図。
【図１９】 第２の実施の形態における制御処理のメインフローチャート。
【図２０】 第２の実施の形態における操作パターンを説明する図。
【図２１】 操舵角速度閾値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図２２】 図２０に示す操作パターンで操舵したときの操舵角の変化を説明する図。
【図２３】 図２０に示す操作パターンで操舵したときの自車両の動きを説明する図。
【図２４】 操舵角速度閾値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図２５】 左右方向制御指令値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図２６】 第２の実施の形態による作用を説明するための図。
【符号の説明】
１０：レーザレーダ
２０：前方カメラ
２１：後方カメラ
３０：車速センサ
９０：舵角センサ
５０：コントローラ
６０：操舵反力制御装置
８０：アクセルペダル反力制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操作を補助する車両用運転操作補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用運転操作補助装置は、車両周囲の状況（障害物）を検出し、その時点における潜在的リスクポテンシャルを求めている（例えば、特許文献１参照）。この車両用運転操作補助装置は、算出したリスクポテンシャルに基づいて操舵補助トルクを制御することにより、不慮の事態に至ろうとする操舵操作を抑制する。
本願発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】
特開平１０−２１１８８６号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６６８８９号公報
【特許文献】
特開平１０−１６６８９０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような車両用運転操作補助装置は、算出した自車両周囲のリスクポテンシャルを操舵補助トルクとして運転者に伝達するため、運転者による運転操作を妨げるような操舵トルクが発生し、運転者に違和感を与えることがある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両の周囲に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、障害物検出手段による検出結果に基づいて、自車両の障害物に対するリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、自車両の将来の位置を推定する自車両将来位置推定手段と、自車両将来位置推定手段からの信号に基づいて、自車両が障害物と接触する可能性のある、車両操作機器の操作閾値を算出する操作閾値算出手段と、車両操作機器が、操作閾値算出手段によって算出される操作閾値を超えて操作されると、リスクポテンシャル算出手段によって算出されるリスクポテンシャルに基づいて、車両操作機器に発生する操作反力を制御する操作反力制御手段とを有し、自車両将来位置推定手段は、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を推定し、操作閾値算出手段は、自車両将来位置推定手段によって推定される自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置と、自車両が自車線を逸脱するときの障害物の位置との関係から、操作閾値を算出する。
【０００５】
【発明の効果】
車両操作機器が操作閾値を超えて操作されると、自車両周囲のリスクポテンシャルに基づいて車両操作機器に発生する操作反力を制御する。これにより、自車両が障害物と接触する可能性がある場合に、自車両周囲のリスクを操作反力として運転者に適切に伝達することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
《第１の実施の形態》
本発明の第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の構成を示すシステム図であり、図２は、車両用運転操作補助装置１を搭載する車両の構成図である。
【０００７】
まず、車両用運転操作補助装置１の構成を説明する。レーザレーダ１０は、車両の前方グリル部もしくはバンパ部等に取り付けられ、水平方向に赤外光パルスを照射して車両前方領域を走査する。レーザレーダ１０は、前方にある複数の反射物（通常、前方車の後端）で反射された赤外光パルスの反射波を計測し、反射波の到達時間より、複数の前方車までの車間距離とその存在方向を検出する。検出した車間距離及び存在方向はコントローラ５０へ出力される。なお、第１の実施の形態において、前方物体の存在方向は、自車両に対する相対角度として表すことができる。レーザレーダ１０によりスキャンされる前方の領域は、自車正面に対して±６deg程度であり、この範囲内に存在する前方物体が検出される。なお、レーザレーダ１０は、前方車両までの車間距離およびその存在方向だけでなく、自車前方に存在する歩行者等の障害物までの相対距離およびその存在方向を検出する。
【０００８】
前方カメラ２０は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のＣＣＤカメラ、またはＣＭＯＳカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、コントローラ５０へと出力する。前方カメラ２０による検知領域は水平方向に±３０deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が画像として取り込まれる。
【０００９】
後方カメラ２１は、リヤウインドウ上部に取り付けられた小型のＣＣＤカメラ、またはＣＭＯＳカメラ等であり、前方カメラ２０と同等の性能で、後方および側方の道路状況を検出する。後方カメラ２１は、検出した自車両の後側方の道路状況をコントローラ５０へと出力する。
【００１０】
車速センサ３０は、車輪の回転数や変速機の出力側の回転数を計測することにより自車両の車速を検出し、検出した自車速をコントローラ５０に出力する。舵角センサ９０は、例えばステアリングコラムもしくはステアリングホイール６２付近に取り付けられた角度センサである。舵角センサ９０は、ステアリングシャフトの回転からドライバの転舵による操舵角を検出し、コントローラ５０へと出力する。
【００１１】
コントローラ５０は、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のＣＰＵ周辺部品とから構成されており、ＣＰＵのソフトウェア形態により後述する車両用運転操作補助装置１全体の制御を行う。コントローラ５０は、車速センサ３０から入力される自車速と、レーザレーダ１０から入力される距離情報と、前方カメラ２０および後方カメラ２１から入力される車両周辺の画像情報とから、自車両周囲の障害物状況を検出する。なお、コントローラ５０は、前方カメラ２０および後方カメラ２１から入力される画像情報を画像処理することにより自車両周囲の障害物状況を検出する。ここで、自車両周囲の障害物状況としては、自車両前方を走行する他車両までの車間距離、隣接車線を自車両後方から接近する他車両の有無と接近度合、および車線識別線（白線）に対する自車両の左右位置、つまり相対位置と角度、さらに車線識別線の形状などである。また、自車両前方を横断する歩行者や二輪車等も障害物状況として検出される。コントローラ５０は、検出した障害物状況に基づいて各障害物に対する自車両のリスクポテンシャルを算出する。
【００１２】
さらに、コントローラ５０は、それぞれの障害物に対するリスクポテンシャルを総合して自車両周囲の総合的なリスクポテンシャルを算出する。そして、算出したリスクポテンシャルに応じて、アクセルペダル８２の踏み込み操作やステアリングホイール６２の操舵操作の際に発生する反力を制御する。リスクポテンシャルに応じた車両前後および左右方向の反力制御については、後述する。
【００１３】
操舵反力制御装置６０は、車両の操舵系に組み込まれ、コントローラ５０から出力される反力制御指令値に応じて、サーボモータ６１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ６１は、操舵反力制御装置６０からの指令値に応じて発生させるトルクを制御し、運転者がステアリングホイール６２を操作する際に発生する操舵反力を任意に制御することができる。
【００１４】
アクセルペダル反力制御装置８０は、コントローラ５０から出力される反力制御指令値に応じて、アクセルペダル８２のリンク機構に組み込まれたサーボモータ８１で発生させるトルクを制御する。サーボモータ８１は、アクセルペダル操作反力制御装置８０からの指令値に応じて発生させる反力を制御し、運転者がアクセルペダル８２を操作する際に発生する踏力を任意に制御することができる。
【００１５】
次に、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の動作を説明する。その動作の概略を以下に述べる。
コントローラ５０により、自車両の走行車速、および自車両と自車前方や後側方に存在する他車両との相対位置やその移動方向と、自車両の車線識別線に対する相対位置等の自車両周囲の障害物状況を認識する。コントローラ５０は、認識した障害物状況に基づいて、各障害物に対する自車両のリスクポテンシャルを求める。コントローラ５０はさらに、各障害物に対するリスクポテンシャルを前後・左右方向の成分毎に加算し、それぞれの加算結果から前後方向の反力制御量および左右方向の反力制御量を算出する。
【００１６】
算出された前後方向の反力制御量は、前後方向の反力制御指令値としてアクセルペダル反力制御装置８０へ出力される。アクセルペダル反力制御装置８０は、入力された反力制御指令値に応じてサーボモータ８１を制御することにより、アクセルペダル反力特性を変更する。アクセルペダル反力特性を変更することにより、運転者の実際のアクセルペダル操作量を適切な値に促すように制御する。
【００１７】
一方、算出された左右方向の反力制御量は、左右方向の反力制御指令値として操舵反力制御装置６０へ出力される。操舵反力制御装置６０は、入力された制御反力指令値に応じてサーボモータ６１を制御することにより、操舵反力特性を変更する。操舵反力特性を変更することにより、運転者の実際の操舵角を適正な操舵角に促すように制御する。
【００１８】
上述した制御において、どのように反力特性指令値、すなわち反力制御指令値を決定するかについて、以下に、図３を用いて説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、本処理内容は、一定間隔、例えば１０msec毎に連続的に行われる。
【００１９】
−コントローラ５０の処理フロー（図３）−
まず、ステップＳ１００で走行状態を読み込む。ここで、走行状態は、自車両周囲の障害物状況を含む自車両の走行状況に関する情報である。そこで、レーザレーダ１０により検出される前方走行車までの相対距離や相対角度と、前方カメラ２０および後方カメラ２１からの画像入力に基づく自車両に対する白線の相対位置、すなわち左右方向の変位と相対角度、白線の形状および前方走行車までの相対距離や相対角度を読み込む。さらに、車速センサ３０によって検出される自車両の走行車速と、舵角センサ９０によって検出される操舵角を読み込む。また、前方カメラ２０および後方カメラ２１で検出される画像に基づいて、自車両周囲に存在する障害物の種別、つまり障害物が四輪車両、二輪車両、歩行者またはその他であるかを認識する。
【００２０】
ステップＳ２００では、ステップＳ１００で読み込み、認識した走行状態データに基づいて、現在の車両周囲状況を認識する。ここでは、前回の処理周期以前に検出され、コントローラ５０のメモリに記憶されている自車両に対する各障害物の相対位置やその移動方向／移動速度と、ステップＳ１００で得られた現在の走行状態データとにより、現在の各障害物の自車両に対する相対位置やその移動方向／移動速度を認識する。そして、自車両の走行に対して障害物となる他車両や白線が、自車両の周囲にどのように配置され、相対的にどのように移動しているかを認識する。
【００２１】
ステップＳ３００では、認識された各障害物に対する余裕時間ＴＴＣを障害物毎に算出する。ここで、障害物ｋに対する余裕時間ＴＴＣｋは、以下の（式１）で求められる。
【数１】
【００２２】
相対距離および相対速度のばらつきσ（Ｄｋ）、σ（Ｖｒｋ）は、検出器の不確定性や不測の事態が発生した場合の影響度合の大きさを考慮して、障害物ｋを認識したセンサの種類や、認識された障害物ｋの種別に応じて設定する。レーザレーダ１０は、カメラ、例えばＣＣＤ等による前方カメラ２０および後方カメラ２１による障害物の検出と比べて、検出距離、つまり自車両と障害物との相対距離Ｄｋの大きさによらず正しい距離を検出することができる。
【００２３】
そこで、レーザレーダ１０で障害物ｋまでの相対距離Ｄｋを検出した場合は、相対距離Ｄｋによらず、そのばらつきσ（Ｄｋ）をほぼ一定値に設定する。一方、カメラ２０、２１で相対距離Ｄｋを検出した場合は、相対距離Ｄｋが大きくなるほどばらつきσ（Ｄｋ）が指数関数的に増加するように設定する。ただし、障害物ｋの相対距離Ｄｋが小さい場合は、レーザレーダで相対距離Ｄｋを検出した場合に比べて、カメラによってより正確に相対距離Ｄｋを検出することができるので、相対距離のばらつきσ（Ｄｋ）を小さく設定する。
【００２４】
相対速度Ｖｒｋのばらつきσ（Ｖｒｋ）は、例えばレーザレーダ１０で相対距離Ｄｋを検出した場合、相対速度Ｖｒｋに比例して大きくなるように設定する。一方、カメラ２０，２１で相対距離Ｄｋを検出した場合、相対速度Ｖｒｋが大きくなるほど相対速度のばらつきσ（Ｖｒｋ）が指数関数的に増加するように設定する。
【００２５】
なお、レーザレーダ１０とカメラ２０、２１の両方で障害物ｋを検出した場合は、例えば、値の大きな方のばらつきσ（Ｄｋ）、σ（Ｖｒｋ）を用いてその障害物ｋに対する余裕時間ＴＴＣｋを算出することができる。
【００２６】
ステップＳ４００では、ステップＳ３００で算出した余裕時間ＴＴＣｋを用いて、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出する。ここで、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋは以下の（式２）で求められる。
【数２】
ここで、ｗｋ：障害物ｋの重みを示す。（式２）に示すように、リスクポテンシャルＲＰｋは余裕時間ＴＴＣｋの逆数を用いて、余裕時間ＴＴＣｋの関数として表されている。リスクポテンシャルＲＰｋが大きいほど障害物ｋへの接近度合が大きいことを示している。
【００２８】
障害物ｋ毎の重みｗｋは、検出された障害物ｋの種別に応じて設定する。例えば、障害物ｋが四輪車両、二輪車両あるいは歩行者である場合、自車両が障害物ｋに近接した場合の重要度、つまり影響度が高いため、重みｗｋ＝１に設定する。一方、障害物ｋが白線（レーンマーカ）である場合、自車両が近接あるいは接触した場合の重要度はその他の障害物に比べて相対的に小さくなるため、例えば重みｗｋ＝０．５程度に設定する。また、同じレーンマーカでも、その向こう側に隣接車線が存在する場合と、レーンマーカの向こう側に車線が存在せずガードレールのみの場合では、自車両の近接時の重要度が異なるため、重みｗｋを異なるように設定することができる。
【００２９】
レーンマーカは、自車両に対する存在方向が一つの方向に定まるものではなく、ある存在方向範囲に分布するものである。そこで、レーンマーカについては、微小角度に分割してそれぞれのリスクポテンシャルを算出し、それを存在方向範囲で積分してリスクポテンシャルＲＰlaneを算出する。レーンマーカに対するリスクポテンシャルＲＰlaneは、以下の（式３）で表される。
【数３】
ステップＳ５００では、ステップＳ４００で算出した障害物ｋ毎のリスクポテンシャルＲＰｋから、車両前後方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な前後方向のリスクポテンシャルを算出する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalは、以下の（式４）で算出される。なお、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋは、レーンマーカに対するリスクポテンシャルＲＰlaneを含む。
【数４】
【００３１】
つづくステップＳ６００では、ステップＳ４００で算出した障害物ｋ毎のリスクポテンシャルＲＰｋから、車両左右方向の成分を抽出して加算し、車両周囲に存在する全障害物に対する総合的な左右方向リスクポテンシャルを算出する。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralは、以下の（式５）で算出される。
【数５】
ステップＳ７００では、ステップＳ５００で算出した前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalから、前後方向制御指令値、すなわちアクセルペダル反力制御装置８０へ出力する反力制御指令値ＦＡを算出する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalに応じて、リスクポテンシャルが大きいほどアクセルペダル８２を戻す方向へ制御反力を発生させる。
【００３３】
図４に、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalと、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡとの関係を示す。図４に示すように、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが所定値ＲＰmaxよりも小さい場合、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが大きいほど、大きなアクセルペダル反力を発生させるようにアクセルペダル反力制御指令値ＦＡを設定する。前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalが所定値ＲＰmaxより大きい場合には、最大のアクセルペダル反力を発生させるように、アクセルペダル反力制御指令値ＦＡを最大値ＦＡmaxに固定する。
【００３４】
ステップＳ８００では操舵量閾値を算出する。ここでは、予め定められた操作パターンでステアリングホイール６２を操作したときの自車両の位置を推定し、障害物と将来接触する可能性のあるステアリング操舵量の閾値を算出する。操舵量閾値は、ステアリングホイール６２が操舵量閾値以上操作されると、自車両が障害物と接触する可能性があることを示している。操舵量閾値の算出方法については、後述する。
【００３５】
ステップＳ９００では、ステップＳ６００で算出した左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralと、ステップＳ８００で算出した操舵量閾値とから、左右方向制御指令値、すなわち操舵反力制御装置６０へ出力する操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。
【００３６】
ステップＳ１０００では、ステップＳ７００およびステップＳ９００で求めた前後方向制御指令値ＦＡおよび左右方向制御指令値ＦＳを、それぞれアクセルペダル反力制御装置８０，操舵反力制御装置６０へ出力し、今回の処理を終了する。
【００３７】
つぎに、ステップＳ８００における操舵量閾値算出の処理を、図５〜図１５を用いて詳細に説明する。第１の実施の形態では、図５に示すようにステアリングホイール６２を中立位置から一定の操舵角ＳＴＲで操舵した場合を、所定の操作パターンとする。ここでは、ステアリングホイール６２をステップ状の操舵角ＳＴＲで操作したときの自車両の位置を推定し、自車両が障害物と将来接触する可能性のある操舵量閾値を算出する。すなわち、ステップＳ８００では、所定の操作パターンにおける操舵量閾値を算出して、将来自車両が障害物と接触する可能性を判断する。
【００３８】
図６に、ステップＳ８００で行う操舵量閾値算出処理のフローチャートを示す。ステップＳ８０１では、自車両が自車線から逸脱する位置、及び逸脱するまでの時間を算出する。図５に示すようにステアリングホイール６２をステップ的に転舵すると、自車両は図７に示すように自車線から逸脱していく。ここで、図７の▲１▼〜▲３▼は、図５に示す操作パターン▲１▼〜▲３▼に対応している。すなわち、操作パターン▲１▼のように操舵角ＳＴＲが小さいと自車両は緩やかに自車線から逸脱し、逆に操作パターン▲３▼のように操舵角ＳＴＲが大きいと自車両は早い段階で自車線から逸脱する。
【００３９】
ステップＳ８０２では、ステップＳ８０１で算出した自車両が自車線から逸脱するまでの時間と、障害物ｋとの相対速度Ｖｒｋとから、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置を推定する。
【００４０】
ステップＳ８０３では、ステップＳ８０１で算出した自車両が自車線から逸脱する位置、及びステップＳ８０２で算出した自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置から、自車両が障害物と将来接触する可能性を判断する。そして、自車両が自車線から逸脱するときに障害物と接触しない操舵量の閾値、すなわち操舵量閾値を算出する。
【００４１】
ここで、図５に示す操作パターン▲１▼〜▲３▼でステアリングホイール６２を操作した場合の、自車両と障害物ｋが接触する可能性を考える。図８（ａ）（ｂ）に示すように、ステアリングホイール６２を操作するときの操舵角ＳＴＲが小さい場合（操作パターン▲１▼）、自車両は緩やかに自車線から逸脱する。従って、自車両が障害物と接触する可能性はない。一方、図９（ａ）（ｂ）、または図１０（ａ）（ｂ）に示すように操舵角ＳＴＲが大きいと（操作パターン▲２▼、▲３▼）、自車両は急に自車線から逸脱するので、自車両が障害物と接触する可能性がある。
【００４２】
次に、図６のステップＳ８０１で行う自車両の自車線逸脱位置および逸脱時間算出処理を、より詳細に説明する。
図１１は、ステアリングホイール６２を右に転舵したときに、自車両が自車線から逸脱する場合を示している。図１１において、自車両の現在位置を通り自車線に垂直にｘ軸をとり、ｘ軸に垂直で自車線の右側のレーンマーカと平行にｙ軸をとる。この場合、図１１において自車両が自車線を逸脱する位置を点Ｐ（０，ｄ）で示す。また、自車速をＶ、自車両の車線に対するヨー角をφ（０）、自車両の現在位置をＱ（ｘ（０），０）とする。
【００４３】
曲率半径Ｒは、車速Ｖ、操舵角ＳＴＲ、ステアリングギヤ比STR_GR、ホイールベースｌ、スタビリティファクタＡから以下の（式６）によって求まる。
【数６】
以下に、（式６）により算出される曲率半径Ｒから、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐ（０，ｄ）、及び自車両が点Ｐに到達する時間Ｔ１を求める方法を説明する。
時間ｔでの自車両のヨー角φ（ｔ）は以下の（式７）で表される。
【数７】
時間ｔにおける微少時間ｄｔの間に自車両がｘ方向およびｙ方向へ移動する距離は、それぞれ（式８）、および（式９）で示される。
【数８】
時間ｔでの自車両の位置は、（式８）および（式９）をそれぞれ積分することにより、以下の（式１０）および（式１１）で表される。
【数１０】
（式１０）、および（式１１）に（式７）を代入して整理すると、時間ｔにおける自車両のｘ方向およびｙ方向の位置は、以下の（式１２）および（式１３）から求めることができる。
【数１２】
まず、（式１２）および（式１３）を用いて、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐ（０，ｄ）を算出する。
（式１２）において、時間ｔにおける自車両のｘ方向の位置ｘ（ｔ）＝０とすると、
【数１４】
【数１５】
自車両が自車線から逸脱するとき、（式１５）の左辺sin(φ(0)-V/R x t)の値は負であるので、（式１５）は以下の（式１６）として表すことができる。
【数１６】
（式１６）を（式１３）に代入すると、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐのｙ座標を（式１７）で表すことができる。
【数１７】
次に、自車両が自車線から逸脱する時間Ｔ１を求める。
自車両のｘ方向の位置ｘ（ｔ）＝０となるときの時間Ｔ１は（式１４）より、以下の（式１８）として算出することができる。
【数１８】
次に、ステップＳ８０２で行う障害物位置の推定処理について説明する。ここでは、ステップＳ８０１で算出した、自車両が自車線から逸脱するまでの時間Ｔ１と、自車両から障害物ｋまでの相対距離Ｄｋおよび相対速度Ｖｒｋとから、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置を推定する。
【００５３】
ここでは、図１２に示すように、自車両の現在位置Ｑ（ｘ（０），０）に対して、隣接車線上のｙ方向の位置Ｄｋを車速Ｖ＋Ｖｒｋで他車両が走行していると近似して、障害物ｋの位置を算出する。
自車両が自車線から逸脱するときの時間Ｔ１における障害物ｋの位置ｄｋは、以下のように算出できる。
・障害物ｋが自車両前方に存在する場合
【数１９】
ｄｋ＝（Ｖ＋Ｖｒｋ）・Ｔ１＋Ｄｋ （式１９）
・障害物が自車両後方に存在する場合
【数２０】
ｄｋ＝（Ｖ＋Ｖｒｋ）・Ｔ１−Ｄｋ （式２０）
【００５４】
ステップＳ８０３における操舵量閾値算出処理について説明する。ここでは、まず、ステップＳ８０１で算出した自車両が自車線から逸脱する位置Ｐ（０，ｄ）、ステップＳ８０２で算出した自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置ｄｋ、及び障害物ｋの全長Ｌから、自車両が障害物ｋと将来接触する可能性を判断し、障害物ｋと接触しない操舵量閾値を算出する。図１３に、ステップＳ８０３における操舵量閾値算出処理のフローチャートを示す。
【００５５】
ステップＳ８１１では、障害物ｋが自車線の右車線にいるか否かを判定する。障害物ｋの有無および存在方向は、上述した図３のステップＳ２００で認識した車両周囲状況から判断することができる。
【００５６】
ステップＳ８１１が肯定判定されると、ステップＳ８１２に進む。ステップＳ８１２では、障害物ｋの存在する車線を示すフラグｆＬＡＮＥに１をセットしてステップＳ８１６に進む。ステップＳ８１１が否定判定されると、ステップＳ８１３に進み、障害物ｋが自車線の左車線にいるか否かを判定する。ステップＳ８１３が肯定判定されると、ステップＳ８１４に進む。ステップＳ８１４では、フラグｆＬＡＮＥに２をセットしてステップＳ８１６に進む。ステップＳ８１３が否定判定されると、ステップＳ８１５へ進む。ステップＳ８１５では、隣接車線状に障害物ｋが存在しないと判断し、フラグｆＬＡＮＥに０をセットしてステップＳ８１６に進む。
【００５７】
ステップＳ８１６では、障害物ｋが自車両よりも前方に存在するか否かを判定する。ステップＳ８１６が肯定判定されると、ステップＳ８１７に進む。ステップＳ８１７では、障害物ｋが自車両に接近しているか否かを判定する。ここでは、例えば自車両と障害物ｋとの相対速度Ｖｒｋから、障害物ｋが接近しているか否かを判定することができる。ステップＳ８１７が肯定判定されると、ステップＳ８１８に進む。
【００５８】
ステップＳ８１８では、自車両と障害物ｋとが接触しない操舵量閾値STR*を算出する。自車両の斜め前方に存在する障害物ｋが自車両に接近している、すなわち自車両よりも遅い場合、自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係が以下の（式２１）を満足すれば、自車両が障害物ｋと接触する可能性はない。この場合の走行状況を、図１４に示す。
【数２１】
ｄ≧ｄｋ＋Ｌ／２ （式２１）
【００５９】
（式２１）に、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を示す（式１７）、および障害物ｋの位置を示す（式１９）を代入し、曲率半径Ｒについて解くと、（式２２）を得る。
【数２２】
Ｒ＝Ｆ（Ｖ、Ｖｒｋ、Ｄｋ、ｘ（０）、φ（０）、Ｌ）（式２２）（式２２）と（式６）から、等号が成立するときの操舵量閾値STR*を求めることができる。
【００６０】
ステップＳ８１７が否定判定され、障害物ｋが遠ざかっていく場合は、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない。そこで、ステップＳ８１９へ進み、操舵量閾値STR*に最大値STRmaxをセットする。
【００６１】
ステップＳ８１６が否定判定されると、ステップＳ８２０に進み、障害物ｋが自車両に接近しているか否かを判定する。ステップＳ８２０が肯定判定されると、ステップＳ８２１に進む。
【００６２】
ステップＳ８２１では、自車両が障害物ｋと接触しない操舵量閾値STR*を算出する。自車両の斜め後方に存在する障害物ｋが自車両に接近している、すなわち自車両よりも速い場合、自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係が以下の（式２３）を満足すれば、自車両が障害物ｋと接触する可能性はない。この場合の走行状況を、図１５に示す
【数２３】
ｄ≦ｄｋ−Ｌ／２ （式２３）
【００６３】
（式２３）に、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を示す（式１７）、および障害物ｋの位置を示す（式２０）を代入し、曲率半径Ｒについて解くと、（式２４）を得る。
【数２４】
Ｒ＝Ｆ（Ｖ、Ｖｒｋ、Ｄｋ、ｘ（０）、φ（０）、Ｌ） （式２４）（式２４）と（式６）とから、等号が成立するときの操舵量閾値STR*を求めることができる。
【００６４】
ステップＳ８２０が否定判定され、障害物ｋが遠ざかる場合、または障害物ｋが存在しない場合は、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない。そこで、ステップＳ８２２ヘ進み、操舵量閾値STR*に最大値STRmaxをセットする。
【００６５】
ステップＳ８２３では、フラグｆＬＡＮＥが１か否かを判定する。ステップＳ８２３が肯定判定され、障害物ｋが右車線に存在する場合は、そのまま終了する。ステップＳ８２３が否定判定されると、ステップＳ８２４に進み、フラグｆＬＡＮＥが２か否かを判定する。ステップＳ８２４が肯定判定されると、ステップＳ８２５へ進む。ステップＳ８２５では、障害物ｋが左車線にいるので、算出した操舵量閾値STR*を-STR*と設定して終了する。一方、ステップＳ８２４が否定判定されると、障害物ｋが隣接車線に存在せず自車両が障害物ｋと接触する可能性がないと判断する。そこで、ステップＳ８２５へ進んで操舵量閾値STR*に最大値STRmaxをセットして終了する。
【００６６】
つぎに、図３のステップＳ９００における左右方向制御指令値算出処理について詳細に説明する。ステップＳ９００では、ステップＳ６００で算出した左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralと、ステップＳ８００で算出した操舵量閾値STR*とから、操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。図１６に、ステップＳ９００で行う処理のフローチャートを示す。
【００６７】
ステップＳ９０１では、ステップＳ８００で算出した操舵量閾値STR*が正の値か否かを判定する。ここでは、例えばステアリングホイール６２を右側に操舵するときの操舵角STRおよび操舵量閾値STR*を正の値で示し、左側に操舵するときの操舵角STRおよび操舵量閾値STR*を負の値で示す。ステップＳ９０１が肯定判定されるとステップＳ９０２に進み、現在の操舵角STRが操舵量閾値STR*よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ９０２が肯定判定されると、ステップＳ９０３に進む。
【００６８】
ステップＳ９０３では、左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。操舵反力制御指令値ＦＳは、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じて、リスクポテンシャルが大きいほど、操舵角を戻す方向、つまりステアリングホイール６２を中立位置へと戻す方向へ大きな操舵反力を発生するように設定される。図１７に、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralと、操舵反力制御指令値ＦＳとの関係を示す。なお、図１７において、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralがプラスである場合は、右方向のリスクポテンシャルであることを示し、左右方向リスク度ＲＰlateralがマイナスである場合は、左方向のリスクポテンシャルであることを示している。
【００６９】
図１７に示すように、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralの絶対値が所定値ＲＰmaxよりも小さい場合は、リスクポテンシャルが大きくなるほど、ステアリングホイール６２を中立位置へ戻す方向の操舵反力が大きくなるように操舵反力制御指令値ＦＳが設定される。左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralの絶対値が所定値ＲＰmaxよりも大きい場合は、操舵角を迅速に中立位置に戻すように、最大の操舵反力制御指令値ＦＳmaxを設定する。
【００７０】
ステップＳ９０２が否定判定され、操舵角STRが操舵量閾値STR*以下の場合は、ステップＳ９０４へ進む。ステップＳ９０４では、操舵反力制御指令値ＦＳに０をセットする。これにより、ステアリングホイール６２が操舵量閾値STR*以下の操舵角STRで操作されている場合は、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御を行わない。
【００７１】
ステップＳ９０１が否定判定され、操舵量閾値STR*が負の値の場合は、ステップＳ９０５に進む。ステップＳ９０５では、現在の操舵角STRが操舵量閾値STR*よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ９０５が肯定判定され、ステアリングホイール６２が操舵量閾値STR*を越える操舵角STRで操作されている場合は、ステップＳ９０６へ進む。ステップＳ９０６では、ステップＳ９０３と同様に、図１７のマップを用いて左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。
【００７２】
ステップＳ９０５が否定判定され、操舵角STRが操舵量閾値STR*以上の場合は、ステップＳ９０７へ進む。ステップＳ９０７では、操舵反力制御指令値ＦＳに０をセットする。これにより、ステアリングホイール６２が操舵量閾値STR*以内の操舵角STRで操作されている場合は、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御を行わない。
【００７３】
図１８に、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の作用を説明するための図を示す。上述したように、第１の実施の形態においては、自車両と障害物ｋとの接触の可能性に基づいて、操舵量閾値STR*を算出する。そして、図１８に示すように、操舵量閾値＋STR*を越えてステアリングホイール６２が操作されると、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じて操舵反力が制御される。すなわち、ステアリングホイール６２が操舵量閾値STR*を越えて操作され、自車両と障害物ｋとが接触する可能性がある場合は、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力が発生する。これにより、運転者に自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを操舵反力として伝達することができる。一方、ステアリングホイール６２が操舵量閾値＋STR*以内の操舵量STRで操作されている場合は、操舵反力特性は変化しない。したがって、ドライバの運転意図による運転操作を妨げることがない。
【００７４】
なお、図１８は、操舵量閾値STR*が正の値で障害物が自車両の右側に存在する場合を例として示している。障害物が自車両の左側に存在する場合は、操舵量閾値STR*が負の値として示される。この場合も、ステアリングホイール６２が操舵量閾値-STR*を越えて操作されると、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力が発生する。
【００７５】
このように、以上説明した第１の実施の形態においては、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）コントローラ５０は、自車両の周囲に存在する障害物ｋの自車両に対する相対位置やその移動方向、自車両の走行車速Ｖ、および自車両の車線識別線に対する相対位置といった走行状況を認識し、認識したデータに基づいて各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出する。そして、各障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋの前後方向成分および左右方向成分をそれぞれ加算することにより、自車周囲の障害物状況を考慮した総合的な前後方向のリスクポテンシャルＲＰlongitudinalおよび左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralを算出する。さらに、コントローラ５０は、自車両が、側方に存在する障害物ｋと接触する可能性を推定し、接触する可能性がある場合には、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じてステアリングホイール６２に発生する操作反力を制御する。具体的には、コントローラ５０は自車両の将来の位置を推定し、推定した自車両の将来位置に基づいて、自車両が障害物ｋと接触する可能性のあるステアリングホイール６２の操作に関する閾値を算出する。そして、ステアリングホイール６２が算出した操作閾値を超えて操作される場合は、自車両が障害物ｋと接触する可能性があると判断して、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じて操舵反力制御を行う。これにより、自車両が障害物ｋと接触する可能性がある場合に、自車両周囲のリスクを操舵反力として運転者に適切に伝達することができる。さらに、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない場合には、操舵反力制御は行われず、操舵反力特性は変化しないので、運転者の意図による運転操作を妨げることがない。
（２）コントローラ５０は、自車両の左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralに応じて操舵反力制御を行うので、自車両が左右方向に存在する障害物ｋと接触する可能性がある場合に、障害物ｋに対するリスクを操舵反力として運転者に適切に伝達することができる。また、左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateralに応じて操舵反力を発生させることにより、運転者による操舵操作を適切な方向へと促すことができる。
（３）コントローラ５０は、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を推定し、自車線を逸脱するときの自車両の位置と障害物ｋの位置との関係から、操舵操作の閾値を算出する。これにより、複雑な計算をすることなく、自車両が将来障害物ｋと接触する可能性を判断することができる。
（４）コントローラ５０は、ステアリングホイール６２が一定の操舵量STRで操作された場合の自車両の位置を推定するので、複雑な計算をすることなく自車両の位置を推定することができる。
（５）コントローラ５０は、操舵操作の閾値として操舵量閾値STR*を算出し、算出した操舵量閾値STR*を用いて自車両と障害物ｋとが接触する可能性を判断する。これにより、自車両が障害物ｋと接触する可能性がある場合に、自車両周囲のリスクを操舵反力として運転者に適切に伝達することができる。また、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない場合には操舵反力が発生しないので、運転者に煩わしさを与えることがない。
【００７６】
《第２の実施の形態》
本発明の第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、以下に説明する。第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、図１及び図２を用いて説明した第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００７７】
第２の実施の形態においては、ステアリングホイール６２を一定の操舵角速度で操舵する場合を、所定の操作パターンとする。そこで、一定の操舵角速度で操舵操作するときに自車両が自車線から逸脱する位置と、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置を算出する。そして、自車両が自車線から逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係から、自車両が障害物ｋと将来接触する可能性を判断し、障害物ｋと接触しない操舵角速度の閾値を算出する。第２の実施の形態においては、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値を超えて操舵されたときのみ、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出し、操舵反力制御を行う。
【００７８】
このような制御において、どのように反力制御指令値を決定するかについて、以下に、図１９を用いて説明する。図１９は、本発明の第２の実施の形態によるコントローラ５０における運転操作補助制御処理の処理手順を示すフローチャートである。図１９のステップＳ１００からステップＳ７００における処理は、上述した第１の実施の形態の図３のフローチャートにおける処理と同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
ステップＳ８５０では、操舵角速度閾値を算出する。ここでは、所定の操作パターンでステアリングホイール６２を操作した場合の自車両の位置を推定し、自車両が将来障害物ｋと接触する可能性のある操舵角速度閾値を算出する。操舵角速度閾値は、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値を超える操舵角速度で操作されると、自車両が障害物ｋと接触する可能性があることを示すものである。
【００８０】
以下に、ステップＳ８５０における操舵角速度閾値算出処理を、図２０〜図２４を用いて詳細に説明する。ここでは、図２０に示すように一定の操舵角速度STR_OMGで操舵操作を行った場合の、将来の自車両と障害物との接触の可能性を判断し、操舵角速度閾値を算出する。図２１に、ステップＳ８５０における処理のフローチャートを示す。
【００８１】
ステップＳ８５１では、自車両が自車線から逸脱する位置、及び逸脱するまでの時間を算出する。図２０に示すようにステップ状の操舵角速度STR_OMGにより転舵すると、操舵角STRは図２２に示すように徐々に増加する。操舵角STRの増加に応じて、図２３に示すように自車両は自車線から逸脱していく。図２２および図２３の▲１▼〜▲３▼は、図２０に示す操舵パターン▲１▼〜▲３▼にそれぞれ対応している。すなわち、操作パターン▲１▼のように操舵角速度STR_OMGが小さいと、自車両は緩やかに自車線から逸脱する。一方、操作パターン▲２▼または▲３▼のように操舵角速度STR_OMGが大きいと、自車両は早い段階で自車線から逸脱する。
【００８２】
ステップＳ８５２では、ステップＳ８５１で算出した、自車両が自車線から逸脱するまでの時間と、自車両と障害物ｋとの相対速度Ｖｒｋとから、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置を推定する。
【００８３】
ステップＳ８５３では、ステップＳ８５１で算出した、自車両が自車線から逸脱する位置、及びステップＳ８５２で算出した自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置から、自車両が障害物と将来接触する可能性を判断し、障害物と接触しない操舵角速度の閾値、すなわち操舵角速度閾値を算出する。
【００８４】
つぎに、ステップＳ８５１における自車両の自車線逸脱位置および逸脱時間の算出処理について、詳細に説明する。以下の処理で用いるパラメータは、上述した第１の実施の形態で図１１および図１２に示したものと同様である。
【００８５】
時間ｔにおける曲率半径Ｒ（ｔ）は、車速Ｖ、操舵角速度STR_OMG、ステアリングギヤ比STR_GR、ホイールベースｌ、スタビリティファクタＡから、（式２５）によって求まる。
【数２５】
以下に、曲率半径Ｒ（ｔ）から、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐ（０，ｄ）、及び自車両が点Ｐに到達する時間Ｔ１を求める方法を示す。
時間ｔでの自車両のヨー角φ（ｔ）は（式２６）で表される。
【数２６】
時間ｔにおける微少時間ｄｔの間に自車両がｘ方向およびｙ方向へ移動する距離は、それぞれ（式２７）および（式２８）で表される。
【数２７】
時間ｔでの自車両の位置は、（式２７）および（式２８）をそれぞれ積分することにより、（式２９）および（式３０）で表される。
【数２９】
（式２９）、（式３０）にそれぞれ（式２５）および（式２６）を代入すると、時間ｔにおける自車両の位置ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）を（式３１）および（式３２）で求めることができる。
【数３１】
【数３３】
以上の算出式を用いて、自車両が自車線から逸脱する時間Ｔ１を求める。（式３１）でｘ（Ｔ１）＝０とすると、（式３４）を得る。
【数３４】
【００９１】
次に、自車両が自車線から逸脱する位置点Ｐ（０，ｄ）を求める。点Ｐ（０．ｄ）は、（式３２）を用いて以下の（式３５）より算出することができる。
【数３５】
ステップＳ８５２における、自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置の推定処理は、第１の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９３】
ステップＳ８５３における操舵角速度閾値の算出処理について説明する。ここでは、ステップＳ８５１で算出した、自車両が自車線から逸脱する位置Ｐ、ステップＳ８５２で算出した自車両が自車線から逸脱するときの障害物ｋの位置ｄｋ、及び障害物の全長Ｌから、自車両が障害物ｋと将来接触する可能性を判断し、障害物ｋと接触しない操舵角速度閾値を算出する。図２４に、ステップＳ８５３で行う処理のフローチャートを示す。
【００９４】
ステップＳ８６１で、障害物ｋが自車線の右車線にいるか否かを判定する。ステップＳ８６１が肯定判定されると、ステップＳ８６２に進む。ステップＳ８６２では、フラグｆＬＡＮＥに１をセットしてステップＳ８６６に進む。ステップＳ８６１が否定判定されると、ステップＳ８６３に進み、障害物ｋが自車線の左車線にいるか否かを判定する。ステップ８６３が肯定判定されると、ステップＳ８６４に進む。ステップＳ８６４では、フラグｆＬＡＮＥに２をセットしてステップＳ８６６に進む。ステップＳ８６３が否定判定されると、ステップＳ８６５に進み、フラグｆＬＡＮＥに０をセットしてステップＳ８６６に進む。
【００９５】
ステップＳ８６６では、障害物ｋが自車両よりも前方に存在するか否かを判定する。ステップＳ８６６が肯定判定されると、ステップＳ８６７に進み、障害物ｋが自車両に接近しているか否かを判定する。ステップＳ８６７が肯定判定され、障害物ｋが自車両に接近している場合は、ステップＳ８６８に進む。ステップＳ８６８では、操舵角速度閾値STR_OMG*を算出する。例えば図１４に示すように、自車両の斜め前方に存在する障害物ｋが自車両よりも遅い場合、自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係が以下の（式３６）を満足すれば、自車両が障害物ｋと接触する可能性はない。
【数３６】
ｄ≧ｄｋ＋Ｌ／２ （式３６）
【００９６】
（式３６）に、自車両が自車線から逸脱するときの自車両の位置を表す（式３５）および障害物ｋの位置を表す（式１９）を代入し、操舵角速度STR_OMGについて解くと、操舵角速度閾値STR_OMG*を以下の（式３７）から求めることができる。
【数３７】
STR_OMG*＝Ｇ（Ｖ、Ｖｒｋ、Ｄｋ、ｘ（０）、φ（０）、Ｌ） （式３７）
【００９７】
ステップＳ８６７が否定判定され、障害物ｋが自車両から遠ざかる場合は、ステップＳ８６９へ進む。ステップＳ８６９では、障害物ｋと接触する可能性がないので、操舵角速度閾値STR_OMG*に最大値STR_OMGmaxをセットする。
【００９８】
ステップＳ８６６が否定判定されると、ステップＳ８７０に進み、障害物ｋが自車両に接近しているか否かを判定する。ステップＳ８７０が肯定判定されると、ステップＳ８７１に進み、操舵角速度閾値STR_OMG*を算出する。例えば図１５に示すように、自車両の斜め後方に存在する障害物ｋが自車両よりも速い場合、自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物ｋとの位置関係が以下の（式３８）を満足すれば、自車両が障害物ｋと接触する可能性はない。
【数３８】
ｄ≦ｄｋ−Ｌ／２ （式３８）
【００９９】
（式３８）に、自車両が自車線を逸脱するときの自車両の位置を表す（式３５）、および障害物ｋの位置を表す（式２０）を代入し、操舵角速度STR_OMGについて解くと、操舵角速度閾値STR_OMG*を以下の（式３９）から求めることができる。
【数３９】
STR_OMG*＝Ｇ（Ｖ、Ｖｒｋ、Ｄｋ、ｘ（０）、φ（０）、Ｌ） （式３９）
【０１００】
ステップＳ８７０が否定判定されると、ステップＳ８７２へ進む。ステップＳ８７２では、障害物ｋと接触する可能性がないので、操舵角速度閾値STR_OMG*に最大値STR_OMGmaxをセットする。
【０１０１】
つづくステップＳ８７３では、フラグｆＬＡＮＥが１か否かを判定する。ステップＳ８７３が肯定判定されると、そのまま終了する。ステップＳ８７３が否定判定されると、ステップＳ８７４に進み、フラグｆＬＡＮＥが２か否かを判定する。ステップＳ８７４が肯定判定されると、ステップＳ８７５へ進む。ステップＳ８７５では、障害物ｋが左車線にいるので、算出した操舵角速度閾値STR_OMG*に-STR_OMG*をセットして終了する。ステップＳ８７４が否定判定されると、障害物ｋが隣接車線に存在しないため障害物ｋと接触する可能性がないと判断する。この場合、ステップＳ８７６へ進んで操舵角速度閾値STR_OMG*に最大値STR_OMGmaxをセットする。
【０１０２】
このようにしてステップＳ８５０で操舵角速度閾値STR_OMG*を算出した後、ステップＳ９５０へ進む。
【０１０３】
ステップＳ９５０では、ステップＳ６００で算出した左右方向のリスクポテンシャルＲＰlateral、及びステップＳ８５０で算出した操舵角速度閾値STR_OMG*から、操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。図２５に、ステップＳ９５０で行う処理のフローチャートを示す。
【０１０４】
ステップＳ９５１では、ステップＳ８５０で算出した操舵角速度閾値STR_OMG*が正の値か否かを判定する。ここで、例えば操舵角速度閾値STR_OMG*が正の値の場合は、ステアリングホイール６２が右側に操舵され、操舵角速度閾値STR_OMG*が負の値の場合は、左側に操舵されることを示す。ステップＳ９５１が肯定判定されると、ステップＳ９５２に進み、操舵角速度STR_OMGが操舵角速度閾値STR_OMG*よりも大きいか否かを判定する。操舵角速度STR_OMGは、例えば舵角センサ９０によって検出される操舵角STRを用いて算出することができる。ステップＳ９５２が肯定判定されると、ステップＳ９５３に進む。ステップＳ９５３では、第１の実施の形態と同様に、図１７のマップを用いて左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。
【０１０５】
ステップＳ９５２が否定判定され、操舵角速度STR_OMGが操舵角速度閾値STR_OMG*よりも小さい場合は、ステップＳ９５４へ進む。ステップＳ９５４では、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値STR_OMG*よりも遅い操舵角速度STR_OMGで操舵されているため、自車両が障害物ｋと接触する可能性がないと判断して、操舵反力制御指令値ＦＳに０をセットして終了する。
【０１０６】
ステップＳ９５１が否定判定されると、ステップＳ９５５に進む。ステップＳ９５５では、操舵角速度STR_OMGが操舵角速度閾値STR_OMG*よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ９５５が肯定判定されると、ステップＳ９５６に進み、ステップＳ９５３と同様に図１７のマップを用いて左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力制御指令値ＦＳを算出する。
【０１０７】
ステップＳ９５５が否定判定され、操舵角速度STR_OMGが操舵角速度閾値STR_OMG*以上の場合は、ステップＳ９５７へ進む。ステップＳ９５７では、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値STR_OMG*よりも遅い操舵角速度STR_OMGで操舵されているため、自車両が障害物ｋと接触する可能性がないと判断して、操舵反力制御指令値ＦＳに０をセットして終了する。
【０１０８】
図２６に、第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置１の作用を説明するための図を示す。上述したように、第２の実施の形態においては、自車両と障害物ｋとの接触の可能性に基づいて操舵角速度閾値STR_OMG*を算出し、ステアリングホイール６２が操舵角速度閾値＋STR_OMG*を超える操舵角速度STR_OMGで操舵されたときに、リスクポテンシャルＲＰに応じた操舵反力を発生させる。これにより、自車両と障害物ｋとが接触する可能性のある場合に、自車両周囲のリスクポテンシャルＲＰを操舵反力として運転者に適切に伝達することができる。一方、操舵角速度閾値＋STR_OMG*以内の操舵角速度STR_OMGで操舵された場合は、操舵反力特性が変化しないので、ドライバの意図による運転操作を妨げることがない。また、操舵角速度STR_OMGによって操舵反力を発生させるか否かを判断しているので、障害物と接触する可能性がある場合に、より早い段階でドライバに対して周囲のリスクを伝えることができる。
【０１０９】
なお、図２６は、操舵角速度閾値STR_OMG*が正の値で障害物が自車両の右側に存在する場合を例として示している。障害物が自車両の左側に存在する場合は、操舵角速度STR_OMG*が負の値として示される。この場合も、ステアリングホイール６２が操舵角速度-STR_OMG*を越える速度で操舵されると、左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralに応じた操舵反力が発生する。
【０１１０】
このように、以上説明した第２の実施の形態においては、上述した第１の実施の形態による効果に加えて、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）コントローラ５０は、ステアリングホイール６２が一定の操舵角速度STR_OMGで操作された場合の自車両の位置を推定するので、複雑な計算をすることなく自車両の位置を推定することができる。
（５）コントローラ５０は、操舵操作の閾値として操舵角速度閾値STR_OMG*を算出し、算出した操舵角速度閾値STR_OMG*を用いて自車両と障害物ｋとが接触する可能性を判断する。これにより、操舵量閾値STR*を用いるよりも早い段階で自車両と障害物ｋとが接触する可能性を判断することができる。また、自車両が障害物ｋと接触する可能性がある場合には、自車両周囲のリスクをより早い段階で、操舵反力として運転者に伝達することができる。なお、自車両が障害物ｋと接触する可能性がない場合には操舵反力が発生しないので、運転者に煩わしさを与えることがない。
【０１１１】
以上説明したように、第１および第２の実施の形態においては操舵操作の閾値として操舵量閾値STR*および操舵角速度閾値STR_OMG*をそれぞれ算出した。ただし、自車両が左右方向に存在する障害物ｋと接触する可能性を判断することができれば、これらには限定されない。
【０１１２】
上記第１および第２の実施の形態においては、前後方向リスクポテンシャルＲＰlongitudinalおよび左右方向リスクポテンシャルＲＰlateralを算出し、自車両の前後方向および左右方向の反力制御を行った。ただし、これには限定されず、自車両の左右方向に存在する障害物に対するリスクポテンシャルを算出し、左右方向の反力制御のみを行うこともできる。この場合も、左右方向の障害物、例えば隣接車線上の他車両に対するリスクポテンシャルを算出し、自車両と他車両とが接触する可能性がある場合に、リスクポテンシャルに応じて操舵反力制御を行うようにする。
【０１１３】
上記第１および第２の実施の形態においては、自車両と障害物ｋとの余裕時間ＴＴＣｋを算出し、余裕時間ＴＴＣｋの関数よりリスクポテンシャルＲＰｋを算出したが、これには限定されない。例えば、自車両と障害物ｋとの余裕時間ＴＴＣｋに加えて、障害物ｋに対する車間時間ＴＨＷｋを用いてリスクポテンシャルＲＰｋを算出することもできる。また、車間距離および相対速度のばらつきσ（Ｄｋ）、σ（Ｖｒｋ）を考慮せずに余裕時間ＴＴＣｋを算出することもできる。障害物ｋに対するリスクポテンシャルＲＰｋを算出する際に、障害物ｋの種別に応じた重みｗｋを省略することもできる。
【０１１４】
本発明による車両用運転操作補助装置１を備える車両は、図２に示す構成には限定されない。
【０１１５】
以上説明した第１および第２の実施の形態においては、障害物検出手段としてレーザレーダ１０、前方カメラ２０および後方カメラを用い、自車両将来位置推定手段および操作閾値算出手段として、コントローラ５０を用い、操作反力制御手段として、コントローラ５０および操舵反力制御装置６０を用いた。また、車両操作機器として、操舵装置であるステアリングホイール６２を用いた。ただし、これらには限定されず、障害物検出手段として例えばミリ波レーダを用いることもできる。また、前方カメラ２０および後方カメラ２１からの画像信号に画像処理を施す装置をコントローラ５０とは独立して設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成を示すブロック図。
【図２】 図１に示す車両用運転操作補助装置を搭載した車両の構成図。
【図３】 第１の実施の形態における制御処理のメインフローチャート。
【図４】 前後方向リスクポテンシャルとアクセル反力制御指令値との関係を示す図。
【図５】 第１の実施の形態における操作パターンを説明する図。
【図６】 操舵量閾値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】 図５に示す操作パターンで操舵したときの自車両の動きを説明する図。
【図８】（ａ）（ｂ）操作パターン▲１▼で操舵したときの自車両と障害物との動きを説明する図。
【図９】（ａ）（ｂ）操作パターン▲２▼で操舵したときの自車両と障害物との動きを説明する図。
【図１０】（ａ）（ｂ）操作パターン▲３▼で操舵したときの自車両と障害物との動きを説明する図。
【図１１】 自車両の自車線逸脱位置および逸脱時間を算出するためのパラメータを示す図。
【図１２】 自車両が自車線を逸脱するときの障害物位置を算出するためのパラメータを示す図。
【図１３】 操舵量閾値算出処理をの処理手順を示すフローチャート。
【図１４】 自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物との位置関係の一例を示す図。
【図１５】 自車両が自車線を逸脱するときの自車両と障害物との位置関係の一例を示す図。
【図１６】 左右方向制御指令値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図１７】 左右方向リスクポテンシャルと操舵反力制御指令値との関係を示す図。
【図１８】 第１の実施の形態の作用を説明するための図。
【図１９】 第２の実施の形態における制御処理のメインフローチャート。
【図２０】 第２の実施の形態における操作パターンを説明する図。
【図２１】 操舵角速度閾値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図２２】 図２０に示す操作パターンで操舵したときの操舵角の変化を説明する図。
【図２３】 図２０に示す操作パターンで操舵したときの自車両の動きを説明する図。
【図２４】 操舵角速度閾値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図２５】 左右方向制御指令値算出処理の処理手順を示すフローチャート。
【図２６】 第２の実施の形態による作用を説明するための図。
【符号の説明】
１０：レーザレーダ
２０：前方カメラ
２１：後方カメラ
３０：車速センサ
９０：舵角センサ
５０：コントローラ
６０：操舵反力制御装置
８０：アクセルペダル反力制御装置
Claims (8)
- 自車両の周囲に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
前記障害物検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両の前記障害物に対するリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
前記自車両の将来の位置を推定する自車両将来位置推定手段と、
前記自車両将来位置推定手段からの信号に基づいて、前記自車両が前記障害物と接触する可能性のある、車両操作機器の操作閾値を算出する操作閾値算出手段と、
前記車両操作機器が、前記操作閾値算出手段によって算出される前記操作閾値を超えて操作されると、前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルに基づいて、前記車両操作機器に発生する操作反力を制御する操作反力制御手段とを有し、
前記自車両将来位置推定手段は、前記自車両が自車線を逸脱するときの前記自車両の前記位置を推定し、
前記操作閾値算出手段は、前記自車両将来位置推定手段によって推定される前記自車両が前記自車線を逸脱するときの前記自車両の前記位置と、前記自車両が前記自車線を逸脱するときの前記障害物の位置との関係から、前記操作閾値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記リスクポテンシャル算出手段は、前記自車両の左右方向のリスクポテンシャルを算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記車両操作機器は操舵装置であり、
前記操作反力制御手段は、前記操舵装置に発生する前記操作反力を制御することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記自車両将来位置推定手段は、一定の操舵量で操舵操作した場合の前記自車両の前記位置を推定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記自車両将来位置推定手段は、一定の操舵速度で操舵操作した場合の前記自車両の前記位置を推定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項４に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記操作閾値算出手段は、前記操作閾値として、前記操舵量の閾値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項５に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記操作閾値算出手段は、前記操作閾値として、前記操舵速度の閾値を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項１から請求項７のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置を備えることを特徴とする車両。
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