JP3888166B2

JP3888166B2 - 車両用運転支援装置

Info

Publication number: JP3888166B2
Application number: JP2002007847A
Authority: JP
Inventors: 善紀見市; 奨増田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: JP2003205805A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車線（レーン）からの逸脱を警告したり車間距離を一定に保持できるように運転操作の一部を支援する車両用運転支援装置に関し、運転支援装置の将来の作動状態を予告するようにした、車両用運転支援装置する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カメラにより道路上の白線を認識してレーン逸脱を警告したり、レーザレーダにより先行車を検出して先行車と所定の車間距離を保持できるようにした運転支援装置が実用化されている。
このような運転支援装置では、車両に搭載された種々のセンサからの情報に基づき車両の周辺環境や道路状況等を認識し、ドライバに対して必要な情報を音声や表示により報知したり、ドライバの回避操作を補助するようになっている。
【０００３】
例えばレーン逸脱警報制御では、車両の前方を撮像するカメラを設け、このカメラからの画像情報に基づき白線を認識し、この白線認識を利用してレーン認識を行なっている。そして、車両がレーンを逸脱しそうになると、ハンドルを軽く振動させたり音声警告を行なうことにより、ドライバに注意を促すようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の技術では、上述のセンサからの情報が十分に得られなくなり運転支援装置の制御が中断される際、ドライバに対して運転支援制御が中断されたという情報を、同制御が中断されたとき、或いは中断された後のタイミングでしか知らせることができず、ドライバは情報を得た時点で直ちに適切な対処が要求されることになり、ドライバへの負担が大きいという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、運転支援制御が中断する前に予め制御の中断を予告できるようにして、ドライバの心理的な負担を軽減できるようにした、車両用運転支援装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の車両用運転支援装置では、周辺監視手段により車両の周辺状況が監視されるとともに、運転支援手段により運転者の運転操作が支援される。また、現在位置認識手段により、車両の現在位置が認識されると、道路状況認識手段により、現在位置情報と車両の前方道路情報とに基づき車両の前方の道路状況が認識される。なお、車両の前方道路情報としては、例えば記憶媒体に記憶された地図情報であったり、路車間通信により受信した地図情報や前方の渋滞情報，路面状況の情報，故障車の有無の情報であるのが好ましい。
【０００７】
そして、道路状況認識手段により、例えば前方にトンネルが存在する場合等、運転支援手段の作動信頼性の低下が予測される場合、これが情報提供手段により運転者に事前に知らされる。これにより、運転者はこの先運転支援手段の作動が停止することを予測でき、運転者の負担が軽減されるとともに、安全性も向上する。
【０００８】
また、周辺監視手段により車両の周辺状況が監視されるとともに、運転支援手段により運転者の運転操作が支援される。また、現在位置認識手段により、車両の現在位置が認識されると、道路状況認識手段により、現在位置情報と車両の前方道路情報とに基づき車両の前方の道路状況が認識される。なお、車両の前方道路情報とは、例えば記憶媒体に記憶された地図情報であったり、路車間通信により受信した地図情報や前方の渋滞情報，路面状況の情報，故障車の有無の情報である。
【０００９】
また、信頼性演算手段により周辺監視手段からの情報に基づいて運転支援手段の実際の作動信頼性が演算され、この演算結果が閾値以下の場合には作動停止手段により運転支援手段の作動が停止する。
そして、道路状況認識手段により、例えば前方にトンネルが存在する場合等、運転支援手段の作動信頼性の低下が予測される場合、情報提供手段により運転者に事前に情報が提供されるとともに、このような情報提供を行なった場合には閾値変更手段により運転支援手段の作動を停止する閾値が変更されて、閾値が低下する。
【００１０】
したがって、運転者はこの先運転支援手段の作動が停止することを予測でき、運転者の負担が軽減されるとともに、安全性も向上する。さらに、運転支援手段の作動停止の情報提供を行なった場合には、通常よりも作動信頼性の閾値が低下するので、運転支援手段を極力継続させることができる。つまり、このような場合には、運転者は運転支援手段の作動停止をすでに予測して注意力を高めているので、運転支援手段の作動を極力継続させることで、安全性をさらに高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態に係る車両用運転支援装置について説明する。なお、本実施形態では、運転支援制御の具体例として白線認識に基づくレーン逸脱警告制御を適用した場合について述べる。図１は本実施形態に係る車両用運転支援装置の全体構成を示す模式図であって、図中において、１はカメラ、２はレーザレーダ、３はスロットルアクチュエータ、４はブレーキアクチュエータ、５はディスプレイ等の情報提供手段、６はＥＣＵ又はコントローラ（制御手段）、８はステアリングアクチュエータ、９はブレーキスイッチ、１０はアクセルセンサである。なお、本実施形態では、カメラ１及びレーザレーダ２により車両周辺の状況を監視する周辺監視手段が構成されている。
【００１２】
カメラ１は、車両の前方の景色を撮影する２つのＣＣＤカメラを横置き配置したステレオ視カメラであり、例えばルームミラーの近傍に取り付けられている。カメラ１で撮像された画像情報はコントローラ６に取り込まれるようになっており、コンローラ６ではカメラ１からの情報を画像処理をすることにより、▲１▼先行する自動車（先行車）や、▲２▼高速道路の複数の車線（レーン）のうち自車が走行している車線を示す白線や、▲３▼先行車と自車との間の車間距離をそれそれ認識できるようになっている。これらの認識は、例えば特開平７−６９０９４号公報に開示された公知の技術であるが、以下簡単に説明する。
【００１３】
上述した▲１▼の先行車の認識は、例えば次のようにして行なう。即ち、画像の中から縦方向の直線に囲まれるエリアを抽出し、抽出したエリアのうち左右対称で、且つ、次々と取り込んでいく画像の中で位置があまり動かないものを、先行車として認識する。
また、上述した▲２▼の自車の走行車線を示す白線の認識は例えば次のようにして行なう。すなわち、図２（ａ）に示すように、カメラ１で撮像された前方道路画像を取り込み、次に、図２（ｂ）に示すように、取り込んだ画像上に一定間隔で複数（例えば３０）本の水平ラインを設定する。
【００１４】
そして、各ラインに沿い画素の明度を調べて、明るい点を白線候補として選定し、図２（ｃ）に示すように、上下の候補点を補間して結んだ線を白線として認識する。
また、▲３▼の先行車と自車との間の車間距離の認識は次のようにして行なう。即ち、ステレオカメラ１の２つのカメラからは、図３（ａ），（ｂ）に示すように２つの画像が得られる。右側の画像のウインドウで囲まれた自動車画像と同じ画像は、左側の画像の中に少し横方向にズレた位置にある。そこで、ウインドウで囲んだ右側の自動車画像を、左側の画像のサーチ領域内で１画素づつシフトしながら、最も整合する画の位置を求める。このとき、図４に示すようにステレオカメラ１に設けられた２つのカメラのレンズの焦点距離をｆ、光軸間の距離をＬとし、ＣＣＤの画素ピッチをｐ、図３（ａ），（ｂ）において左右の自動車画像が整合するまでに右画像をシフトした画素数をｎとすると、先行している自動車までの距離（車間距離）Ｒは、三角測量の原理により、次式で計算できる。
Ｒ＝（ｆ・Ｌ）／（ｎ・ｐ）
一方、レーザレーダ２は、例えば車両の前端の左右にそれぞれ１つずつ配置されており、このレーザレーダ２からレーザビームを出射してから、対象物で反射してきたレーザビームが再びレーザレーダ２に戻ってくるまでの時間を計測することにより、対象物までの距離を計測することができるようになっている。
【００１５】
次に、図５に基づいて本発明の要部について説明すると、コントローラ６には制御信号設定手段（運転支援手段）１１が設けられており、この制御信号設定手段１１では、上述したカメラ１やレーザレーダ２等のセンサ類（車両周辺監視手段）からの情報に基づいて、スロットルアクチュエータ３やブレーキアクチュエータ４やステアリングアクチュエータ８に対する制御信号を設定するようになっている。
【００１６】
そして、この制御信号に基づき各アクチュエータ３，４，８の作動が制御されることでレーン逸脱警告制御，車間距離警報制御及び追尾走行制御等、種々の運転支援が実現されるようになっている。
また、図５に示すように、この車両にはナビゲーションシステム１２も設けられている。このナビゲーションシステム１２は、複数の人工衛星からの電波情報に基づき車両の現在位置（緯度，経度）を求める現在位置認識部（現在位置認識手段）１３と、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体１４に格納された地図情報とを有しており、これらの現在位置認識部１３と記憶媒体１４にストアされた地図情報とにより、ドライバに現在位置を表示するようになっている。
【００１７】
また、図示するようにこの車両には路車間通信用のビーコンレシーバ１５を備えており、道路インフラから発せられる前方道路情報を取得することができるようになっている。ここで、前方道路情報としては、例えばこの先の道路のカーブ半径、工事情報、天候、路面状態、故障車の有無等の情報である。なお、ナビゲーションシステム１２の記憶媒体（地図情報）１４には、道路のカーブやトンネルの有無や分岐路の有無や交差点の有無の情報等が格納されているので、このような地図情報も前方道路情報の１つということができる。
【００１８】
また、コントローラ６内には、道路状況認識手段１６が設けられており、この道路状況認識手段１６では前述のナビゲーションシステム１２及びビーコンレシーバ１５からの情報に基づいて、この先の道路状況を認識するとともに、運転支援制御に支障が生じるか否かを判定するようになっている。
具体的には、道路状況認識手段１６では、「この先何メートルでトンネルに入るため白線認識が途絶える」、「この先何メートルで急カーブがあり白線の認識が困難になる」、「この先何メートルで分岐路があり白線がなくなる」等を認識するようになっている。
【００１９】
そして、本発明では、道路状況認識手段１６により、この先の所定距離の範囲内において道路状況に起因して白線認識ができなくなるおそれがあると判定された場合には、予めドライバに運転支援制御の中止の可能性がある旨の情報（これをincapable情報ともいう）を伝えるようになっている。また、このようなincapable情報の提供は、例えばナビゲーション装置１２のディスプレイ５ａを利用した表示やスピーカ５ｂからの音声案内により行なわれるようになっている。
【００２０】
また、各種運転支援制御のうちのどの制御が、どのような原因で中止されることになるのかを知らせることができるようになっており、例えば「この先、トンネルに入るためレーン逸脱警報制御が中断される可能性があります」等の表示又は音声案内が行なわれるようになっている。なお、これらディスプレイ５ａやスピーカ５ｂにより情報提供手段５が構成されている。
【００２１】
したがって、ドライバは運転支援制御が中断する前に予め運転支援制御の停止の可能性を知ることができるので、突然運転支援が中断されるような場合に較べて心理的な負担を軽減することができる。
ところで、コントローラ６には運転支援手段１１の作動信頼性を算出する信頼性演算手段１７が設けられている。この信頼性演算手段１７は、運転支援手段１１の作動信頼性を数値化するものであり、この作動信頼性が閾値以下の場合には後述する停止手段１８により運転支援手段１１の作動が停止される（つまり、運転支援制御が中断される）ようになっている。
【００２２】
信頼性演算手段１１は、各センサ１，２からの情報に基づき例えば以下のようにして信頼性を算出する。例えば、白線の認識では、上述したようにカメラ１から得られた画像に対して水平なラインを等間隔にｎ本（この場合ｎ＝３０）引き、これらの各ライン上の明度の高い点を白線候補点として認識している。しかしながら、道路状況や気象等の条件により、このような白線候補点を得られないラインも存在する。そこで、白線候補点を得ることができたラインの数ｘをカウントし、このカウントした数ｘを信頼度として設定するようになっている。
【００２３】
この信頼性演算手段１７の演算結果は、停止手段１８に出力されるようになっており、停止手段１８では、運転支援手段１１の信頼性を所定の閾値と比較して、この閾値以下の時には、白線を正しく認識できないものとして運転支援手段１１による運転支援制御を中止するようになっている。なお、ここでは閾値＝１０に設定されており、白線候補点を得られたライン数が１０本以下となると運転支援制御が停止するようになっている。
【００２４】
さて、上述したように、道路状況認識手段１６により運転支援制御が停止するおそれがあると判定された場合には、予めドライバにincapable情報としてこれが報知されるようになっているが、この場合には、ドライバは注意力を高めて運転することが予想される。そこで、このようなincapable情報を出力した場合には、通常通り閾値以下となると運転支援制御を停止させるのではなく、この閾値を低下させて、普段よりも悪い条件でも運転支援制御を続行するようになっている。例えば、通常は白線候補点を得られたライン数が１０本以下となると運転支援制御が停止するが（閾値ｘ＝１０）、上述のように予めドライバに情報提供を行なった場合には、閾値ｘを下げて白線候補点を得られたライン数が例えば５本以下になるまで運転支援制御を実行するようになっている。
【００２５】
このため、コントローラ６には閾値変更手段１９が設けられており、道路状況認識手段１６からincapable情報が出力されると、この閾値変更手段１９では停止手段１８に設定された閾値を低下させるようになっている。なお、本実施形態では、具体的には閾値を半分の値に設定するようになっている。
したがって、例えばトンネルに入って白線認識が困難になっても、incapable情報の出力を条件に、運転支援制御を中断するか否かを判定するための閾値を低下させることで、通常は運転支援を中断するような状況でも運転支援制御が継続されることになる。
【００２６】
本発明の一実施形態に係る車両用運転支援装置は、上述のように構成されているので、例えば図６に示すフローチャートにしたがってその作動が制御される。まず、ステップＳ１において各種情報の取り込みを行なう。具体的には、ナビゲーションシステム１２や路車間通信用のビーコンレシーバ１５から現在位置や前方の道路情報等を取り込む。次に、ステップＳ２に進み、上記ステップＳ１で得られた情報に基づいて前方の道路状況、即ちこの先のトンネルの有無、道路のカーブ半径（急カーブの有無）、分岐路の有無、道路工事、天候状態、路面状態、故障車の有無等を認識する。
【００２７】
次に、ステップＳ３で現在の運転支援手段１１の作動信頼性を算出した後、ステップＳ４に進み、今回の制御周期が最初の制御周期であるか否かを判定する。そして、最初の制御周期の場合にはステップＳ７に進み、ステップＳ２で得られた情報に基づき、この先道路状況の変化により運転支援制御が中断される可能性があるか否かを判定する。そして、運転支援制御が中断されるおそれがなければ、ステップＳ８に進み、そのまま運転支援制御を続行してリターンする。
【００２８】
一方、ステップＳ７で運転支援制御が中断される可能性があれば、ステップＳ９に進み、ドライバにincapable情報を提供する。つまり、この場合には、運転支援制御が中断される旨の表示を行なったり音声で案内する。そして、ステップＳ１０では、作動信頼性の閾値を低下させてからステップＳ８に進む。
また、その後の制御周期では、ステップＳ４からステップＳ５に進み、作動信頼性が閾値以下か否かを判定する。そして、作動信頼性が閾値以下に低下している場合にはステップＳ６に進み、運転支援手段１１の作動を停止させた後（即ち、運転支援制御を中断した後）、リターンする。また、ステップＳ５において信頼性が閾値を上回っていると判定された場合には運転支援制御を継続した状態でステップＳ７に進んで、上述と同様にステップＳ８以降の処理を繰り返す。
【００２９】
したがって、本発明の運転支援装置によれば、実際に運転支援制御が中断又は破綻する前に、予めドライバにその可能性を警告することができるので、突然運転支援制御が中断される場合に較べて、ドライバの心理的な負担が大幅に軽減される。また、これにより安全性の向上にも寄与することができる。
また、この場合には閾値変更手段１９により運転支援手段１１の作動を停止するか否かを判定するための閾値が低減されるので、運転支援制御を極力継続させることができる利点がある。つまり、このような場合には、ドライバは運転支援制御の中断をすでに予測して注意力を高めているので、運転支援手段１１の作動を極力継続させることで、安全性をさらに高めることができる。
【００３０】
なお、本発明の運転支援装置は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上述の実施形態では、運転支援制御が中断されるおそれがあると判定され予めincapable情報を出力した場合に、運転支援制御の作動閾値を低下させるように構成しているが、作動閾値の変更を行なわず、単にincapable情報を出力するように構成してもよい。
【００３１】
また、上述ではナビゲーションシステムの記憶媒体１４から地図情報を取得するようにした場合について述べたが路車間通信により道路インフラから地図情報を取得するようにしてもよい。
また、周辺監視手段としては、上述したカメラ（ＣＣＤカメラ）１やレーザレーダ２以外にも、赤外線カメラ，レーンマーカセンサ，前方電波レーダ，側方電波レーダ，後側方カメラ等種々のセンサを適用することができる。
【００３２】
また、上述の実施形態では、運転支援制御の具体例として白線認識に基づくレーン逸脱警告制御を適用した場合について述べたが、このようなレーン逸脱警告制御以外にも、車間距離警報制御や追尾走行制御やヘッドライト照射方向を制御する配光制御等、白線認識を利用した種々の運転支援制御に適用可能である。
また、上述のような白線認識に基づく運転支援制御以外にもレーザレーダや電波レーダを利用した運転支援制御に適用可能であり、前方の道路状況としてカーブが検出されたり、前方が道路工事中であることが検出され、先行車がレーダの検出範囲から外れることが予想される場合にincapable情報を出力したり、その際に運転支援制御の作動閾値を低下させるようにしてもよい。また、これ以外にも、歩行者の存在をドライバに知らせる夜間歩行者モニタや、路面の滑りやすさを推定してドライバに知らせる路面状態モニタや、後方や側方に車両が存在する場合にこれをドライバに知らせる後側方警報制御等種々の制御を適用することが可能である。
【００３３】
さらに、前方の通過予定の道路上に路車間通信用の道路インフラが整備されていないことがナビゲーションシステム１２から検知され、道路インフラを利用した運転支援制御が利用できない場合に、incapable情報を出力するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明の車両用運転支援装置によれば、実際に運転支援制御が中断又は破綻する前に、予め運転者にその可能性を警告することができるので、突然運転支援制御が中断される場合に較べて、運転者の心理的な負担が大幅に軽減される。また、これにより安全性の向上にも寄与することができる。
【００３５】
また、情報提供手段が情報提供を行なった場合には運転支援手段の作動を停止させるか否かを判定する閾値を低下させるので、運転支援制御を極力継続させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用運転支援装置の全体的な構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用運転支援装置の白線認識手法について説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両用運転支援装置の車間距離を検出する手法について説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両用運転支援装置の車間距離を検出する手法について説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る車両用運転支援装置の要部構成を示す模式的なブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る車両用運転支援装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１周辺監視手段を構成するカメラ
２周辺監視手段を構成するレーザレーダ
５情報提供手段
１１運転支援手段
１３現在位置認識手段
１６道路状況認識手段
１７信頼性演算手段
１８作動停止手段
１９閾値変更手段

Claims

車両の周辺の状況を監視する周辺監視手段と、
前記周辺監視手段からの情報に基づいて運転者の運転操作を支援する運転支援手段と、
前記車両の現在位置を認識する現在位置認識手段と、
前記現在位置認識手段からの情報と前記車両の前方道路情報とに基づき前記車両の前方道路状況を認識する道路状況認識手段と、
前記道路状況認識手段からの情報に基づいて前記運転支援手段の作動信頼性の低下が予測される場合、前記運転者に事前に情報を提供する情報提供手段と、
前記周辺監視手段からの情報に基づいて前記運転支援手段の実際の作動信頼性を演算する信頼性演算手段と、
前記信頼性演算手段による演算結果が閾値以下の場合には前記運転支援手段の作動を停止する作動停止手段と、
前記情報提供手段が情報提供を行なった場合には前記運転支援手段の作動を停止する前記閾値を低下させる閾値変更手段とをそなえる
ことを特徴とする、車両用運転支援装置。