JP4042477B2 - 車両用運転操作補助装置 - Google Patents

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】
運転者の操作を補助する車両用運転操作補助装置として、特開２０００−５４８６０号公報に開示されたものが知られている。この車両用運転操作補助装置は、自動走行制御中にレーザレーダ等で検出した先行車と自車両との車間距離に基づき、アクセルペダルの操作反力を変更するものである。例えば、検出された車間距離が所定値よりも小さくなった場合に、アクセルペダル反力が重くなるよう設定してドライバに警報を与えたり、自動走行制御中にドライバがアクセルペダルに足をおけるようにアクセルペダル反力を重く設定する。
【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、自車両の先行車への接近度合が大きい場合に警報を与えるものであり、将来の走行状況の変化によって予測されるリスクを運転者に認識させることはできなかった。
【０００４】
本発明は、将来の走行状況の変化に伴うリスクを精度よく予測することができる車両用運転操作補助装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による車両用運転操作補助装置は、車両状態および車両周囲の走行環境を検出する状況認識手段と、状況認識手段の検出結果に基づいて、自車両の先行車両までの現在の接近度合と将来予測される周囲環境変化による自車両への影響度合とを算出し、これらに基づいて将来の走行状況を予測する将来状況予測手段とを有し、状況認識手段は、自車両および先行車両の車速と車間距離とを含む車両状態および車両周囲の走行環境を検出し、将来状況予測手段は、状況認識手段によって検出された車速と車間距離とから、先行車両への接近度合と、周囲環境の変化による影響度合とを演算する。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、車両状態および車両周囲の走行環境を認識し、自車両の先行車両までの現在の接近度合と将来予測される周囲環境変化による自車両への影響度合とを算出し、これらに基づいて将来の走行状況を予測するので、将来のリスクポテンシャルを精度よく推定することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
《第１の実施の形態》
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。
【０００８】
まず、車両用運転操作補助装置１の構成を説明する。状況認識手段であるレーザレーダ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、先行車の後端）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、先行車までの車間距離と相対速度を検出する。検出した車間距離及び相対速度はコントローラ５０へ出力される。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。状況認識手段である車速センサ２０は、自車両の走行車速を車輪の回転数などから検出し、コントローラ５０へと出力する。
【０００９】
コントローラ５０は、車速センサ２０からの自車速と、レーザレーダ１０からの車間距離、相対速度入力から、自車前方に走行する先行車両までの接近度合を算出し、現在の自車の走行状況を推定する。さらにその走行状況が将来どのように変化するかを推定して、アクセルペダル反力制御装置６０へ反力指令値を出力する。
【００１０】
アクセルペダル反力制御装置６０は、例えば図３に示すようにアクセルペダル８０のリンク機構に組み込まれている。アクセルペダル反力制御装置６０は、ストロークセンサ７１で検出されたアクセルペダル８０の操作量に応じて、アクセルペダル反力を制御するサーボモータ７０で発生させるトルクを制御する。サーボモータ７０ではアクセルペダル反力制御装置６０の指令値に応じて、発生させるトルクを制御してドライバがアクセルペダル８０を操作する際に発生する反力を任意に制御することができる。
【００１１】
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の作用を説明する。概略の作用としては、以下の通りである。
【００１２】
コントローラ５０は、先行車両までの車間距離や相対速度、および自車両の走行車速といった走行状況を認識し、走行状況に基づいて先行車までの現在の接近度合（第１のリスク度）と、今後予測される先行車両の動向による自車両への影響度合（第２のリスク度）とをそれぞれ算出する。さらに、コントローラ５０は、算出された接近度合と予測影響度合とから将来の走行状況（リスクポテンシャルＲＰ）を予測し、リスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出し、アクセルペダル反力制御装置６０へ指令値ΔＦを出力する。アクセルペダル反力制御装置６０は、指令値ΔＦに応じてサーボモータ７０を制御することにより、アクセルペダル８０のストローク−反力特性を変更する。
【００１３】
例えば、図４に示すようなストロークＳ−ペダル反力Ｆ特性において、通常状態、つまり車両用運転操作補助装置１によるアクセルペダル反力制御を行わない場合の反力特性は、アクセルペダル８０を踏み込むときと解放するときにヒステリシスを有する網掛け部分で示される。この通常状態の反力特性に対し、ペダル反力Ｆをアクセルペダル反力指令値ΔＦ分だけ大きく発生させる。これにより、アクセルペダル８０の反力Ｆは、ストローク位置によらずリスクポテンシャルＲＰに応じたものとなり、現在および今後予測される走行状況をアクセルペダル反力Ｆを介してドライバに認識させることができる。
【００１４】
以下に、このようなアクセルペダル反力制御を行う場合に、どのようにアクセルペダル反力指令値を決定するかについて、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図５は、コントローラ５０におけるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。本処理内容は、一定間隔（例えば５０ｍｓｅｃ）ごとに連続的に行われる。
【００１５】
−コントローラ５０の処理フロー（図５）−
まず、ステップＳ１１０でレーザレーダ１０および車速センサ２０によって検出された自車速Ｖｆ、先行車までの車間距離Ｄ、相対速度Ｖｒおよび先行車速Ｖａといった走行状態を読み込む。
【００１６】
ステップＳ１２０で、読み込まれた走行状態に基づいて、現在の先行車までの接近度合と、今後の周囲環境変化による自車両への予測影響度合とを算出する。ここでは、先行車までの接近度合として余裕時間ＴＴＣを、予測影響度合として車間時間ＴＨＷを算出する。以下、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷの算出について説明する。
【００１７】
余裕時間ＴＴＣは、先行車に対する現在の自車両の接近度合を示す物理量である。余裕時間ＴＴＣは、現在の走行状況が継続した場合、つまり自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａおよび相対車速Ｖｒが一定の場合に、何秒後に、車間距離Ｄがゼロとなり自車両と先行車両とが接触するかを示す値であり、以下の（式１）により求められる。
【数１】
余裕時間ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｒ （式１）
【００１８】
余裕時間ＴＴＣの値が小さいほど、先行車への接触が緊迫し、先行車への接近度合が大きいことを意味している。例えば先行車への接近時には、余裕時間ＴＴＣが４秒以下となる前に、ほとんどのドライバが減速行動を開始することが知られている。このように、余裕時間ＴＴＣはドライバの運転行動に大きな影響を与えるものであるが、ドライバが感じる先行車との接触へのリスクを余裕時間ＴＴＣのみで表すことは困難である。
【００１９】
例えば、自車両が先行車に追従して走行している場合、先行車との相対車速Ｖｒは０であり、余裕時間ＴＴＣは無限大となる。しかし、車間距離Ｄが長い場合と短い場合では、ドライバの感じるリスクは異なり、ドライバは車間距離Ｄが短い場合により大きなリスクを感じる。これはドライバが、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響量を予測し、その影響が大きいと認識している場合には、より大きなリスクを感じているためであると考えられる。
【００２０】
また、（式１）より算出した余裕時間ＴＴＣは、相対速度Ｖｒを一定と仮定したが、実際にはΔｔ秒後の相対速度Ｖｒは変化している可能性がある。例えば、Δｔ秒後の先行車速Ｖａを正確には予測することはできず、図６に示すようにばらつきを持って予測される。ここで、Δｔ秒後の先行車速Ｖ２が現在の先行車速Ｖ１よりも遅くなったとすると、これに伴って相対車速Ｖｒが変化し、Δｔ秒後の余裕時間ＴＴＣは相対車速Ｖｒが一定の場合に比べて小さい値となり、ドライバが感じるリスクも高くなる。しかし、これを現在の相対車速Ｖｒに基づいて算出した余裕時間ＴＴＣから判断することは難しい。
【００２１】
そこで、第１の実施の形態においては、余裕時間ＴＴＣとは別に、自車両が先行車に追従走行している場合に、想定される将来の先行車の車速変化による余裕時間ＴＴＣへの影響度合、つまり相対車速Ｖｒが変化すると仮定したときの影響度合を算出する。余裕時間ＴＴＣへの予測影響度合を示す物理量として、以下の（式２）、（式３）のいずれかで表される車間時間ＴＨＷを用いる。
【数２】
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖａ （式２）
【数３】
車間時間ＴＨＷ＝Ｄ／Ｖｆ （式３）
【００２２】
車間時間ＴＨＷは、車間距離Ｄを先行車速Ｖａあるいは自車速Ｖｆで除したものであり、先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間を示す。この車間時間ＴＨＷが大きいほど、周囲環境変化に対する予測影響度合が小さくなる。つまり、車間時間ＴＨＷが大きい場合には、もしも将来に先行車の車速が変化しても、先行車までの接近度合には大きな影響を与えず、余裕時間ＴＴＣはあまり大きく変化しないことを示す。
【００２３】
なお、車間時間ＴＨＷは将来の先行車の車速変化による影響度合を表す値であるので、先行車速Ｖａを用いた（式２）の方が、自車速Ｖｆを用いた（式３）に比べて、よりドライバの感じるリスクに合致している。ただし、先行車速Ｖａは、自車速Ｖｆと相対車速Ｖｒとから算出されるため、車速センサ２０によって精度よく検出される自車速Ｖｆを用いた（式２）の方が車間時間ＴＨＷを正確に算出できる。なお、自車両が先行車に追従している場合は、自車速Ｖｆ＝先行車速Ｖａであるため、（式２）＝（式３）となる。
【００２４】
以上、ステップＳ１２０において、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷを算出した。つづくステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で算出した余裕時間ＴＴＣと車間時間ＴＨＷとに基づいて、予測される将来状況（リスクポテンシャルＲＰ）を算出する。リスクポテンシャルＲＰは、以下の（式４）によって表され、先行車に対する接近度合（１／ＴＴＣ）と将来状況の予測影響度合（１／ＴＨＷ）とを足し合わせて、連続的に表現される物理量である。
【数４】
ＲＰ＝ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ （式４）
【００２５】
なお、ａ、ｂは、接近度合および予測影響度合にそれぞれ適切な重み付けをするためのパラメータであり、ａ＜ｂとなるように、適切に設定する。パラメータａ、ｂの値は、例えば、車間時間ＴＨＷ、余裕時間ＴＴＣの統計から推定されるａ＝１，ｂ＝８程度に設定することが望ましい。
【００２６】
なお、上述した（式１）〜（式３）からわかるように、余裕時間ＴＴＣは先行車と自車両の相対速度Ｖｒが一定と仮定したときに、何秒後に先行車に接触するかというリスク度であり、車間時間ＴＨＷは先行車と自車両の相対速度Ｖｒが将来変化すると仮定したときに、自車両が何秒後に先行車が存在した位置に到達するかというリスク度である。余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷはそれぞれ現在の自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａおよび相対車速Ｖｒから算出されるが、これらを（式４）を用いて足し合わせることにより、将来予測されるリスクポテンシャルＲＰを推定することができる。
【００２７】
リスクポテンシャルＲＰにより、先行車への追従走行中から先行車への接近中まで、連続的な状況変化に対応して、その状況における接近度合を表現することができる。つまり、リスクポテンシャルＲＰが大きいほど、ドライバは将来先行車に接近しすぎてしまうかもしれないというリスクを大きく感じていると判断できる。
【００２８】
図７に、（式４）で算出されるリスクポテンシャルＲＰを、車間時間ＴＨＷ−余裕時間の逆数（１／ＴＴＣ）平面内における、リスクポテンシャルＲＰ値毎の等高線として示す。図７において、横軸は車間時間ＴＨＷ、縦軸は余裕時間ＴＴＣの逆数（１／ＴＴＣ）であり、横軸を右へいくほど、自車両が先行車から離れて走行していることを示し、縦軸を上へ行くほど自車両が先行車に接近し、下へ行くほど先行車から離脱していることを示す。図７において、リスクポテンシャルＲＰの等高線はそれぞれ右上から左下へなめらかな曲線を描いており、それぞれの等高線の間で、リスクポテンシャルＲＰの値は連続的に変化している。なお、車間時間ＴＨＷが小さく、余裕時間の逆数１／ＴＴＣが大きい図７の左上ほど、リスクポテンシャルＲＰの値が高くなっている。つまり、先行車に接近し、その接近度合が高いほど、リスクポテンシャルＲＰが高い値を示している。また、接近度合１／ＴＴＣが同じ値でも、車間時間ＴＨＷが短くなるほどリスクポテンシャルＲＰの値は高くなる。
【００２９】
ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で算出されたリスクポテンシャルＲＰの値に基づいて、以下の（式５）によりアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出する。
【数５】
ΔＦ＝Ｋ・ＲＰ （式５）
ここで、Ｋは適切に定められた定数である。
【００３０】
図７に示すように、あらゆる車間時間ＴＨＷおよび接近度合１／ＴＴＣの走行状況において、リスクポテンシャルＲＰは連続的に示される。（式５）を用いてアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出し、リスクポテンシャルＲＰに応じてアクセルペダル反力を制御することにより、先行車への接近度合を連続的にドライバに認識させることが可能となる。
【００３１】
つづくステップＳ１５０で、ステップＳ１４０で算出されたアクセルペダル反力指令値ΔＦを、アクセルペダル反力制御装置６０へと出力し、今回の処理を終了する。
【００３２】
上述したステップＳ１３０においては、（式４）を用いて現在の接近度合（１／ＴＴＣ）と予測影響度合（１／ＴＨＷ）にそれぞれ重み付けをして加算し、リスクポテンシャルＲＰの値を算出した。これにより、現在の接近度合あるいは予測影響度合が変化した場合でも、リスクポテンシャルＲＰは連続的に表され、リスクポテンシャルＲＰの値に応じて設定されるアクセルペダル反力を連続的に変化させることができる。運転者は連続的になめらかに変化するアクセルペダル反力によって走行状況の変化を正確に認識することができる。
【００３３】
なお、リスクポテンシャルＲＰは、以下に示す（式６）によって算出してもよい。
【数６】
ＲＰ＝ｍａｘ｛ａ／ＴＨＷ、ｂ／ＴＴＣ｝ （式６）
【００３４】
ここでは、（式６）に示すように、先行車に対する接近度合（ＴＴＣの逆数）と将来状況の予測影響度合（ＴＨＷの逆数）のうち、大きい方の値を選択してリスクポテンシャルＲＰ値とする。なお、ａ、ｂは接近度合および予測影響度合にそれぞれ重み付けをするためのパラメータであり、例えばａ＝１，ｂ＝８程度として、ａ＜ｂとなるように適切に設定する。これにより、先行車への追従走行中から接近中まで連続的な状況変化に対応して、その状況における先行車への接近度合を表現することができる。
【００３５】
図８に、（式６）で算出されるリスクポテンシャルＲＰを、車間時間ＴＨＷ−余裕時間の逆数（１／ＴＴＣ）平面内における、リスクポテンシャルＲＰ値毎の等高線として示す。図８において、図７と同様に横軸は車間時間ＴＨＷ、縦軸は余裕時間ＴＴＣの逆数（１／ＴＴＣ）である。図７に示すように、上述した（式４）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出する場合、相対速度Ｖｒがマイナスで、先行車が自車両よりも速く、離脱していくようなときには、車間時間ＴＨＷが同じ値でもリスクポテンシャルＲＰが非常に小さくなってしまう。これに伴って、アクセルペダル反力指令値ΔＦも非常に小さくなる。
【００３６】
一方、（式６）で算出されるリスクポテンシャルＲＰ値は、先行車への現在の接近度合（１／ＴＴＣ）と、将来状況の予測影響度合（１／ＴＨＷ）のうちの大きい方を選択する。そのため、接近度合（１／ＴＴＣ）がマイナス、すなわち相対車速Ｖｒがマイナスとなったとしても、リスクポテンシャルＲＰ値は、図８に示すように車間時間ＴＨＷで決まる所定値以下になることはない。なお、車間時間ＴＨＷは先行車の現在位置に自車両が到達するまでの時間であり、マイナスの値は示さない。これにより、（式６）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出した場合には、リスクポテンシャルＲＰ値が変動してアクセルペダル反力が急変してしまうことを防止できる。
【００３７】
以上説明したように、第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置においては、先行車への現在の接近度合（余裕時間ＴＴＣ）と将来予測される周囲環境変化による影響度合（車間時間ＴＨＷ）とを算出し、これらにそれぞれ所定の重みをつけてリスクポテンシャルＲＰを算出した。そして、リスクポテンシャルＲＰに比例した力をアクセルペダル反力に付加することにより、実際にドライバが感じるリスク度により近い値に基づいてアクセルペダルの反力を制御することが可能となる。先行車への現在の接近度合が大きい場合（余裕時間ＴＴＣが小さい場合）、あるいは将来予測される影響度合が大きい場合（車間時間ＴＨＷが小さい場合）には、リスクポテンシャルＲＰは大きくなり、リスクポテンシャルＲＰに比例した大きなアクセルペダル反力が発生する。これにより、先行車までの接近度合が大きくリスクポテンシャルＲＰが大きいときには、アクセルペダル８０を踏んでいるドライバは、アクセルペダル８０を解放する方向へ導かれる。
【００３８】
具体的には、アクセルペダル反力が増加することにより、ドライバはその増加分からリスクポテンシャルＲＰが増加していることを認識し、自らの判断でアクセルペダルを良好な状態へと操作（解放）することができる。また、アクセルペダル反力が増加することにより、アクセルペダルを踏んでいるドライバの足が自然に解放側へと戻され、ドライバがあまり気にしなくてもより良好な状態へと導かれる。さらに、アクセルペダル反力が増加することにより、現在アクセルペダルを踏んでいる状態からさらに踏み込む際に必要な踏力が大きくなるため、ドライバがアクセルペダルをさらに踏み込むことによって自車速が増加し、先行車との車間距離が減少することを抑制することができる。
【００３９】
さらに、（式４）を用いて算出したリスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル反力指令値ΔＦを決定する場合、リスクポテンシャルＲＰは図７に示すように連続的に変化する。これにより、先行車への接近度合１／ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷに応じた走行状況を、アクセルペダル反力を介してドライバに連続的に伝達して認識させることができる。また、（式６）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出する場合、リスクポテンシャルＲＰは図８に示すように変化する。これにより、先行車が離脱し、接近度合１／ＴＴＣが非常に小さくなった場合でも、リスクポテンシャルＲＰは急変しないので、安定したアクセルペダル反力制御を行うことができる。
【００４０】
また、余裕時間ＴＴＣおよび車間時間ＴＨＷは、それぞれ比較的容易に計測可能な自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａ、車間距離Ｄ等の物理量を用いて算出することができるので、車両用運転操作捕縄装置に搭載する部品点数の増加を抑制することができる。さらに、リスクポテンシャルＲＰを算出するためのパラメータａ、ｂを設定する際に、余裕時間ＴＴＣのパラメータｂを車間時間ＴＨＷのパラメータａよりも大きく設定することにより、将来の周囲環境の変化による影響度合よりも現在の先行車への接近度合を重視してリスクポテンシャルを算出することができる。
【００４１】
《第２の実施の形態》
図９は、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２の構成を示すシステム図であり、図１０は、車両用運転操作補助装置２を搭載する車両の構成図である。なお、上述した第１の実施の形態と同様の機能を有するものには同一の符号を付し、ここでは第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００４２】
まず、車両用運転操作補助装置２の構成を説明する。
第２の実施の形態においては、レーザレーダ１０と車速センサ２０に加えて、さらに状況認識手段として前方カメラ３０および車外通信機４０を備えている。前方カメラ３０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、もしくは、ＣＭＯＳカメラ等であり、自車前方の自車線上道路をカバーする画角を有する。前方カメラ３０によって得られた画像はコントローラ５０へと送られる。車外通信機４０は、インフラ受信機やＧＰＳ受信機等から構成され、車体に取り付けられたアンテナ４１から得られる車外からの情報を受信し、コントローラ５０へと出力する。
【００４３】
コントローラ５０は、レーザレーダ１０および車速センサ２０によって検出された自車速、車間距離および相対速度に基づいて、自車両の前方を走行する先行車までの接近度合を算出し、現在の自車両の走行状況を推定する。さらに、コントローラ５０は、前方カメラ３０から入力された前方画像にフィルタ処理や認識処理などの各種画像処理を行い、自車線上の先行車の状態を検出し、これと車外通信機４０によって得られた通信情報とに基づいて、現在の自車両の走行状況が将来どのように変化するかを推定する。コントローラ５０は自車両の現在および将来の走行状況に基づいてアクセルペダル反力指令値を算出し、アクセルペダル反力制御装置６０へ出力する。
【００４４】
次に車両用運転操作補助装置２の作用を説明する。概略の作用としては、以下の通りである。
【００４５】
コントローラ５０により、先行車両までの車間距離や相対速度、および自車両の走行車速といった走行状況を認識し、走行状況に基づいて先行車までの現在の接近度合を算出する。コントローラ５０は、現在の接近度合に応じた所定の予測時間後の接近度合を将来状況（リスクポテンシャルＲＰ）として推定する。さらに、コントローラ５０は、リスクポテンシャルＲＰに基づいてアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出し、アクセルペダル反力制御装置６０へ指令値ΔＦを出力する。アクセルペダル反力制御装置６０は、指令値ΔＦに応じてサーボモータ７０を制御することにより、アクセルペダル８０のストローク−反力特性を変更する。
【００４６】
例えば、上述した第１の実施の形態と同様に、図４に示すようなストロークＳ−ペダル反力Ｆ特性において、通常状態の反力特性に対し、ペダル反力Ｆをアクセルペダル反力指令値ΔＦだけ大きく発生させる。これにより、ストローク位置によらずリスクポテンシャルＲＰに応じたアクセルペダル８０の反力Ｆをドライバに認識させることができる。
【００４７】
以下に、このようなアクセルペダル反力制御を行う場合に、どのようにアクセルペダル反力指令値ΔＦを決定するかについて、図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、図１１は、コントローラ５０におけるアクセルペダル反力制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。本処理内容は、一定間隔（例えば５０ｍｓｅｃ）ごとに連続的に行われる。
【００４８】
−コントローラ５０の処理フロー（図１１）−
ステップＳ２１０で車速センサ２０およびレーザレーダ１０から自車速Ｖｆ、先行車までの車間距離Ｄ、相対速度Ｖｒ、および先行車速Ｖａ等の走行状態を読み込む。
【００４９】
つづくステップＳ２２０で、余裕時間ＴＴＣを算出する。上述したように余裕時間ＴＴＣは、先行車に対する自車両の現在の接近度合を示す物理量であり、現在の走行状況（自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａ）が継続した場合に、何秒後に車間距離Ｄがゼロとなり自車両と先行車両とが接触するかを示す値である。余裕時間ＴＴＣは上述した（式１）により求められる。なお、先行車速Ｖａが自車速Ｖｆよりも速い場合に相対車速Ｖｒはマイナスとなり、余裕時間ＴＴＣもマイナスとなる。
【００５０】
ステップＳ２３０では、算出された余裕時間ＴＴＣに応じて、何秒先までの将来を予測するか、つまり予測時間τｐを決定する。予測時間τｐは、以下の（式７）に示すように、余裕時間ＴＴＣの逆数（１／ＴＴＣ）に応じた関数で決定される。
【数７】
予測時間τｐ＝ｆ（１／ＴＴＣ） （式７）
【００５１】
（式７）の関数は、図１２に示すように余裕時間の逆数（１／ＴＴＣ）が大きくなるほど予測時間τｐが小さくなるように設定されている。（式７）で設定される予測時間τｐは、ドライバの感じるリスクに対応するものである。余裕時間ＴＴＣがマイナスか大きい場合、つまり先行車への接近度合（１／ＴＴＣ）が小さい場合には、自車両は先行車両にそれほど接近しておらず、現在の状況は切迫していないことを示している。そこで、ドライバは将来まで予測して潜在的なリスクを考慮しようとするため、予測時間τｐが長く設定する。一方、余裕時間ＴＴＣが小さい場合、つまり接近度合（１／ＴＴＣ）が大きい場合には、自車両が先行車両に接近し、直近に顕在するリスクがあることを示している。このような状況ではドライバは直前の先行車に注意を集中する傾向にあり、潜在的な将来のリスクまで配慮する要因は小さいため、予測時間τｐは短く設定する。
【００５２】
つづくステップＳ２４０では、車外通信機４０からの通信情報を読み込む。通信情報としては、主に以下にあげる２種類の情報があげられる。
１．車車間通信による先行車の走行状況（車速、加減速度など）
２．路車間通信による走行中の道路の混雑状況、路面状況等
ただし、車車間通信による通信情報は先行車が車車間通信機能を有する場合に限られる。
【００５３】
ステップＳ２５０では、前方カメラ３０からの前方道路状況を読み込む。読み込んだ前方画像に対して画像認識処理を行うことによって、自車線上の先行車両を特定するとともに、そのストップランプが点灯か否かを認識する。ここで認識された先行車のストップランプの点灯・非点灯は、次のステップＳ２６０で行われる先行車減速度の推定に利用される。
【００５４】
ステップＳ２６０では、先行車の減速度ＸＧａを推定する。ここで、先行車が車車間通信機能を有し、上述したステップＳ２４０で先行車の走行状況に関する情報を取得した場合は、車車間通信による先行車の減速度ＸＧａを用いる。ただし、先行車が車車間通信機を搭載していない場合には、車車間通信による先行車の減速度情報を取得することができないため、以下に示す手順で先行車減速度ＸＧａを推定する。
【００５５】
まず、ステップＳ２５０で得られた前方カメラ３０からの情報により、ストップランプが点灯か否かを判断する。ストップランプ点灯時には、不図示のタイマによって計測したストップランプ点灯からの経過時間とそれまでの先行車速Ｖａの変化に応じて、先行車減速度ＸＧａを推定する。例えば、ストップランプ点灯からの経過時間が０．５秒未満の場合には、仮想的な先行車減速度として予め定めた所定値を、経過時間が０．５秒以上の場合には、先行車速Ｖａの変化率から算出した実際の先行車減速度を推定値として用いる。
【００５６】
また、ステップＳ２４０で路車間通信により走行中の道路の混雑状況を認識できる場合には、混雑状況と過去の自車両の車速変動により、交通流の均質さを予測する。ここで、例えば車速変動が小さく、道路が比較的混雑している場合には、道路交通流の均質さが高いとする。そして、予測した交通流の均質さに応じて推定減速度を補正する。例えば、道路が混雑し、交通流の均質さが高いほど、大きな加減速は行わないとして、上述した前方カメラ３０による推定減速度が小さくなるように補正する。なお、この推定減速度に対する補正量は、予め適切な値に設定しておく。
【００５７】
つづくステップＳ２７０では、ステップＳ２２０で算出した現在の接近度合（余裕時間ＴＴＣ）と、ステップＳ２３０で決定した予測時間τｐと、ステップＳ２６０で推定した先行車減速度ＸＧａとから、予測時間後の将来の接近度合（余裕時間ＴＴＣ）を推定する。そこで、まず予測時間後の自車速、先行車速および車間距離をそれぞれ算出する。なお、以下に用いる自車両減速度ＸＧｆは自車速Ｖｆに基づいて予め算出し、自車速減速度ＸＧｆおよび先行車減速度ＸＧａは、予測時間τｐ後まで一定であるとする。
【数８】
予測時間後の自車速Ｖｆ（ｔ０＋τｐ）＝Ｖｆ（ｔ０）＋ＸＧｆ・τｐ（式８）
【数９】
予測時間後の先行車速Ｖａ（ｔ０＋τｐ）＝Ｖａ（ｔ０）＋ＸＧａ・τｐ（式９）
【数１０】
予測時間後の車間距離Ｄ（ｔ０＋τｐ）＝Ｄ（ｔ０）−Ｖｒ・τｐ＋１／２・（ＸＧａ−ＸＧｆ）・τｐ^２ （式１０）
【００５８】
（式８）〜（式１０）で算出された予測時間後の自車速、先行車速および車間距離から、以下の（式１１）で予測時間τｐ後の余裕時間ＴＴＣを推定する。
【数１１】
予測時間後の余裕時間ＴＴＣ（ｔ０＋τｐ）＝Ｄ（ｔ０＋τｐ）／｛Ｖｆ（ｔ０＋τｐ）−Ｖａ（ｔ０＋τｐ）｝ （式１１）
ここで、ｔ０は現在時刻とする。
【００５９】
ステップＳ２８０では、ステップＳ２７０で算出した予測時間τｐ後の余裕時間ＴＴＣより、予測される将来状況（リスクポテンシャルＲＰ）を算出する。リスクポテンシャルＲＰは、以下の（式１２）によって算出される。
【数１２】
ＲＰ＝ｂ／ＴＴＣ（ｔ０＋τｐ） （式１２）
なお、ｂはパラメータである。
【００６０】
ステップＳ２９０で、ステップＳ２８０で算出されたリスクポテンシャルＲＰに基づいて、上述した（式５）によりアクセルペダル反力指令値ΔＦを算出する。つづくステップＳ３００で、ステップＳ２９０で算出されたアクセルペダル反力指令値ΔＦをアクセルペダル反力制御装置６０へと出力し、今回の処理を終了する。
【００６１】
以上述べたように、第２の実施の形態においては、自車速Ｖｆ、先行車速Ｖａ、相対速度Ｖｒおよび車間距離Ｄから、現在の接近度合を示す余裕時間ＴＴＣを算出し、余裕時間ＴＴＣに応じて何秒後の将来を予測するかを示す予測時間τｐを設定した。さらに、前方カメラ３０や車外通信機４０によって得られる情報から推定される先行車減速度ＸＧａを用いて、将来の接近度合、つまり、予測時間τｐ後の余裕時間ＴＴＣの推定値を算出する。予測時間τｐ後の余裕時間ＴＴＣの逆数から算出されるリスクポテンシャルＲＰに応じて、アクセルペダル反力指令値ΔＦを設定する。
【００６２】
これにより、現在の先行車への接近度合だけでなく、実際にドライバが感じるリスクに合致した将来の接近度合を予測し、将来の走行状況であるリスクポテンシャルＲＰを予測することができるとともに、これらを考慮したアクセルペダル反力の制御を行うことができる。現在の先行車への接近度合が大きい場合には予測時間を短く設定し、近い将来の接近度合を予測することにより、運転者が感じるリスクに合致したアクセルペダル反力制御を行うことができる。また、第１の実施の形態と同様に、アクセルペダル反力を介して先行車までの接近度合を連続的にドライバに認識させることが可能となる。さらに、種々の情報に基づいて先行車の減速度を推定するので、ドライバの感じるリスクにより合致した将来状況予測を行うことができ、これをドライバに伝達することができる。
【００６３】
また、上述した第１の実施の形態と同様に、現在の接近度合および予測時間後の接近度合は、車速および車間距離といった比較的容易に計測可能な物理量を用いて算出できるので、車両用運転操作補助装置が必要とする部品点数の増加を抑制することができる。なお、車外通信機４０によって先行車の減速度を取得することができれば、より正確に予測時間後の接近度合を算出することができる。
【００６４】
なお、上述した実施の形態においては、先行車減速度を検出する手段として、車外通信機４０および前方カメラ３０を用いたが、これらに限定されることはなく、いずれか一方、あるいはレーザレーダ１０や車速センサ２０からの情報のみによって先行車減速度を推定してもよい。このようにして推定された先行車減速度を用いて予測時間後の余裕時間を算出しても、上述した効果と同様の効果が得られる。なお、状況認識手段として用いたレーザレーダは、ミリ波レーダ等の別方式のレーダであってもよい。
【００６５】
《第３の実施の形態》
第３の実施の形態による車両用運転操作補助装置においては、第１の実施の形態で述べたアクセルペダル反力の代わりに警報発生装置によって警報を発生させてドライバに先行車への接近度合等のリスクポテンシャルを認識させる。なお、先行車への現在の接近度合（余裕時間ＴＴＣ）、および将来予測される周囲環境変化による影響度合（車間時間ＴＨＷ）の算出方法は、上述した第１の実施の形態と同様である。
【００６６】
図１３に、第３の実施の形態のコントローラ５０における警報レベル制御プログラムの処理手順のフローチャートを示す。ステップＳ１１０〜ステップＳ１３０は、上述した第１の実施の形態による図５のフローチャートと同様である。ここでは、ステップＳ１３０につづくステップＳ１４０Ａでの処理から説明する。
【００６７】
ステップＳ１４０Ａでは、ステップＳ１３０で算出されたリスクポテンシャルＲＰに応じて発生させる警報レベルを設定する。例えば、先行車への接近度合（１／ＴＴＣ）が高くリスクポテンシャルＲＰが高い場合に、警報発生の頻度を高くする。ステップＳ１５０Ａでは、ステップＳ１４０Ａで設定された警報レベルを警報装置に出力し、この処理を終了する。
【００６８】
以上述べたように、リスクポテンシャルＲＰに応じて警報レベルを設定することにより、現在の先行車への接近度合が大きい場合や、将来予測される周囲環境変化による影響度合が大きい場合に、警報発生の頻度を高くしてドライバにリスク度を認識させることができる。
【００６９】
なお、第２の実施の形態で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じて警報レベルを設定し、ドライバに警報によってリスク度を認識させるようにしてもよい。これを、図１４に示すコントローラ５０における警報レベル制御プログラムの処理手順のフローチャートを用いて簡単に説明する。ステップＳ２１０〜ステップＳ２８０は、上述した第２の実施の形態による図１１のフローチャートと同様である。ここでは、ステップＳ２８０につづくステップＳ２９０Ａでの処理から説明する。
【００７０】
ステップＳ２９０Ａでは、ステップＳ２８０で算出したリスクポテンシャルＲＰに応じた警報レベルを設定する。例えば、リスクポテンシャルＲＰ値が高いほど、警報発生の頻度を高くして運転者にリスク度の高さを認識させる。ステップＳ３００Ａで、ステップＳ２９０Ａで設定した警報レベルを警報発生装置に出力して今回の処理を終了する。
【００７１】
以上述べたように、先行車の将来の減速度ＸＧａに基づいて将来状況（リスクポテンシャルＲＰ）を精度よく予測し、リスクポテンシャルＲＰに応じた警報の発生頻度を設定することにより、将来予測されるリスク度を運転者に正確に認識させることができる。さらに運転者は、警報の発生頻度によって認識できるリスク度に応じて、運転操作を良好な状態へと移行させることができる。
【００７２】
なお、上述したようにリスクポテンシャルＲＰに応じて警報発生の頻度を変更するだけでなく、警報の音量や音色を変更したり、リスクポテンシャルＲＰの高さに応じた音声を提供することもできる。
【００７３】
《第４の実施の形態》
以下に、本発明の第４の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第４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および図２を用いて説明した第１の実施の形態と同様である。ここでは、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第４の実施の形態では、先行車両との車間距離Ｄが長い領域と短い領域とで、リスクポテンシャルＲＰの時間変化率が略同一となるようにリスクポテンシャルＲＰの算出式を設定する。
【００７４】
第１の実施の形態のように（式４）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出すると、同一相対速度Ｖｒで自車両が先行車両に徐々に接近する場合等に、接近の前半、すなわち車間距離Ｄが長い領域におけるリスクポテンシャルＲＰの時間変化率と、接近の後半、すなわち車間距離Ｄが短い領域におけるリスクポテンシャルＲＰの時間変化率とが大きく異なる。図１５に、相対速度Ｖｒが一定、例えばＶｒ＝１０ｋｍ／ｈで自車両が先行車両に接近する場合に、（式４）を用いて算出されるリスクポテンシャルＲＰの時間軸に対する変化を示す。なお、図１５において、相対速度Ｖｒは一定であるため、時間ｔが経過するにつれて車間距離Ｄは短くなる。便宜上、時間ｔ＝ｔａ以前の領域を車間距離Ｄが長い領域とし、時間ｔ＝ｔａ以降の領域を車間距離Ｄが短い領域とする。図１５に示すように、車間距離Ｄが長い領域においてはリスクポテンシャルＲＰの時間変化率は小さいが、車間距離Ｄが短い領域においては車間距離Ｄが長い領域に比べて時間変化率が大きい。
【００７５】
上述したように、アクセルペダル反力制御や警報の発生はリスクポテンシャルＲＰに基づいて行われるため、車間距離Ｄが長い領域と短い領域とでリスクポテンシャルＲＰの時間変化率が大きく異なると、運転者が感じるリスクに合致しない制御となる可能性がある。例えば、車間距離Ｄが短い領域に合わせてアクセルペダル反力制御を行うと、自車両が先行車両に接近した状態をペダル反力Ｆとして正確に運転者に伝達することができる。ただし、車間領域Ｄが長い領域においてはリスクポテンシャルＲＰの変化率が小さいためアクセルペダル反力Ｆの変化が小さくなり、運転者にリスクポテンシャルＲＰの変化を十分に伝達することができない可能性がある。遠方から一定の相対速度Ｖｒで先行車両に徐々に接近する場合は、なるべく早い段階で、つまり接近の前半から運転者にリスクポテンシャルＲＰを認識させることが望ましい。また、（式４）を用いてリスクポテンシャルＲＰを算出すると、車間距離Ｄを制御しながら先行車両に追従走行している場合、相対速度Ｖｒ＝０となり、リスクポテンシャルＲＰは車間時間ＴＨＷの逆数として表される。つまり、リスクポテンシャルＲＰは運転者が直接コントロールしたい車間時間ＴＨＷの逆数であるため、とくに車間距離Ｄが長い領域においてリスクポテンシャルＲＰに応じた反力制御の細かい調整が困難である。
【００７６】
そこで、第４の実施の形態では、車間距離Ｄが長い領域と短い領域におけるリスクポテンシャルＲＰの時間変化率が釣り合うように、具体的には図１５に破線で示すように、車間距離Ｄが長い領域におけるリスクポテンシャルＲＰの時間変化率を大きくするように、リスクポテンシャルＲＰの算出式を設定する。車間距離Ｄが長い領域におけるリスクポテンシャルＲＰ１は、以下の（式１３）を用いて算出することができる。
【数１３】
ＲＰ１＝（ｃ−ＴＨＷ）＋ｂ／ＴＴＣ （式１３）
（ＴＨＷ≦０．５のとき、ＲＰ０，ＴＨＷ＞０．５のとき、ＲＰ１）
ここで、ｃ、ｂはそれぞれ定数であり、例えばｃ＝２．５，ｂ＝８に設定する。なお、車間距離Ｄが短い領域におけるリスクポテンシャルＲＰ（以降、リスクポテンシャルＲＰ０とする）は、上述した第１の実施の形態と同様に（式４）を用いて算出する。つまり、車間時間ＴＨＷにしきい値、例えばＴＨＷ＝０．５を設け、ＴＨＷ≦０．５の場合にＲＰ０，ＴＨＷ＞０．５の場合にＲＰ１を用いる。なお、便宜上、（式４）の第１項（ａ／ＴＨＷ）を第３のリスク度とし、（式１３）の第１項（ｃ−ＴＨＷ）を第４のリスク度、それぞれの算出式の第２項（ｂ／ＴＴＣ）を第１のリスク度とする。
【００７７】
図１６に、（式４）を用いて算出されるリスクポテンシャルＲＰ０と、（式１３）を用いて算出されるリスクポテンシャルＲＰ１の車間時間ＴＨＷに対する変化をそれぞれ示す。ここで、相対速度Ｖｒ＝一定で自車両が先行車両に接近しているものとする。図１６に示すように、車間時間ＴＨＷがしきい値よりも大きい領域、つまり車間距離Ｄが長い領域においては（式１３）から算出されるリスクポテンシャルＲＰ１を用い、車間時間ＴＨＷがしきい値よりも小さい領域、つまり車間距離Ｄが短い領域においては（式４）から算出されるリスクポテンシャルＲＰ０を用いる。つまり、リスクポテンシャルＲＰ０とリスクポテンシャルＲＰ１との交点で、ＲＰ０とＲＰ１とを切り換える。このように、リスクポテンシャルＲＰ０とＲＰ１とを切り換えることにより、車間時間ＴＨＷがしきい値＝０．５よりも大きい領域、つまり車間距離Ｄが長い領域におけるリスクポテンシャルＲＰの時間変化率を大きくすることができる。
【００７８】
このように、以上説明した第４の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
（１）車間時間ＴＨＷが所定値より小さく車間距離Ｄが短い領域におけるリスクポテンシャルＲＰの時間変化率と、車間時間ＴＨＷが所定値以上で車間距離Ｄが長い領域におけるリスクポテンシャルＲＰの時間変化率との差を平滑化するようにした。これにより、とくに相対車速が一定で自車両が先行車両に接近する場合に運転者の感覚に沿ったリスクポテンシャルＲＰを算出することができる。
（２）車間時間ＴＨＷが所定値よりも小さい場合には、車間時間ＴＨＷの逆数を用いた第３のリスク度（ａ／ＴＨＷ）と、第１のリスク度（ｂ／ＴＴＣ）とを用いてリスクポテンシャルＲＰ０を算出し、車間時間ＴＨＷが所定値以上の場合には、車間時間ＴＨＷの負の値を用いた第４のリスク度（ｃ−ＴＨＷ）と、第１のリスク度とを用いてリスクポテンシャルＲＰ１を算出して、車間時間ＴＨＷに応じてリスクポテンシャルＲＰを切り換えるようにした。これにより、車間時間ＴＨＷが所定値以上で車間距離Ｄが長い領域におけるリスクポテンシャルＲＰの時間変化率が、第１のリスク度と第３のリスク度とから算出する場合に比べて大きくなり、リスクポテンシャルＲＰ全体の時間変化率を平滑化することができる。その結果、車間時間ＴＨＷが所定値よりも大きい接近の前半においても運転者の主観的評価に合致したリスクポテンシャルＲＰを算出することができる。
（３）車間時間ＴＨＷが所定値よりも大きい領域と小さい領域とで平滑化されたリスクポテンシャルＲＰに応じてアクセルペダル反力制御あるいは警報発生を行うようにすれば、とくに相対車速Ｖｒが一定で自車両が先行車両に接近する場合に接近の前半からリスクポテンシャルＲＰが立ち上がり、アクセルペダル反力Ｆあるいは警報によって先行車両に徐々に接近していることを運転者に正確に認識させることができる。また、接近前半でのリスクポテンシャルＲＰの時間変化率が大きくなるためアクセルペダル反力Ｆの調整を容易に行うことができる。さらに、車間時間ＴＨＷが非常に長い領域、例えば図１７に示すように車間時間ＴＨＷ＝２．５以上の領域においてはリスクポテンシャルＲＰ＝０となるので、アクセルペダル反力Ｆは変化せず、運転者に煩わしさを与えることがない。
（４）第１のリスク度として相対速度Ｖｒと車間距離Ｄに基づく余裕時間ＴＴＣを算出することにより、現在の先行車両への接近度合を物理量として正確に表すことができる。
【００７９】
《第５の実施の形態》
以下に、本発明の第５の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第５の実施の形態においては、上述した第４の実施の形態と同様に車間距離Ｄが長い領域と短い領域とでリスクポテンシャルＲＰの変化率が略同一となるようにリスクポテンシャルＲＰの算出式を設定する。
【００８０】
第５の実施の形態においては、リスクポテンシャルＲＰ２を、以下の（式１４）を用いて算出する。
【数１４】
ＲＰ２＝ｄ×（ｃ−ＴＨＷ）＋ａ／ＴＨＷ＋ｂ／ＴＴＣ （式１４）
（ＴＨＷ≦０．５のとき、ａ＝１，ｄ＝０，ＴＨＷ＞０．５のとき、ａ＝０，ｄ＝１）
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ定数である。ＴＨＷ≦０．５の場合、ａ＝１，ｄ＝０，ＴＨＷ＞０．５の場合、ａ＝０，ｄ＝１とする。なお、便宜上、（式１４）の第１項（ｄ×（ｃ−ＴＨＷ））を第４のリスク度、第２項（ａ／ＴＨＷ）を第３のリスク度、第３項（ｂ／ＴＴＣ）を第１のリスク度とする。
【００８１】
（式１４）は、上述した（式４）と（式１３）とを組み合わせたものであり、車間時間ＴＨＷに応じて定数ａ、ｄの値を変更し、車間時間ＴＨＷにかかる重みを変更する。なお、定数ｂ、ｃは、例えばそれぞれｂ＝８，ｃ＝２．５と設定する。車間時間ＴＨＷ＝０．５をしきい値として設定し、車間時間ＴＨＷがしきい値以下の場合、つまり車間距離Ｄが短い領域においては、定数ｄ＝０，ａ＝１にそれぞれ設定する。一方、車間時間ＴＨＷがしきい値より大きい場合、つまり車間距離Ｄが長い領域においては、定数ｄ＝１，ａ＝０に設定する。これにより、車間距離Ｄが短い領域においては（式４）と同じ算出式でリスクポテンシャルＲＰ２を算出し、車間距離Ｄが長い領域においては（式１３）と同じ算出式でリスクポテンシャルＲＰ２を算出することができる。
【００８２】
このように、（式１４）において車間時間ＴＨＷに応じて定数ａ、ｄを適切に設定することにより、上述した第４の実施の形態において（式４）と（式１３）とを車間時間ＴＨＷに応じて切り換えたのと同様の効果を得ることができる。
【００８３】
さらに、（式１４）において車間時間ＴＨＷに応じて定数ａ、ｄを連続的に変化することもできる。図１７に、車間時間ＴＨＷに対する定数ａ、ｄの変化の一例を示す。図１７に示すように、車間時間ＴＨＷ＝０．５をしきい値として、車間時間ＴＨＷがしきい値以下の場合は、ａ＝１，ｄ＝０に固定する。車間時間ＴＨＷがしきい値を上回る場合は、車間時間ＴＨＷが大きくなるほど、つまり車間距離Ｄが大きくなるほど定数ａが小さくなり、定数ｄがａに対して相対的に大きくなるように設定する。車間時間ＴＨＷ＝１．８付近で定数ａが０に達し、定数ｄが１に達すると、それ以降はａ＝０、ｄ＝１に固定する。つまり、車間時間ＴＨＷがしきい値よりも大きく車間距離Ｄが長い場合は、車間時間ＴＨＷが大きくなるほど車間時間ＴＨＷの逆数にかかる重みを徐々に小さくし、車間時間ＴＨＷにかかる重みを徐々に大きくする。
【００８４】
図１８に、図１７に示すように車間時間ＴＨＷに応じて定数ａ、ｄを設定した場合に、（式１４）を用いて算出されるリスク度ＲＰを示す。図１８には、（式４）を用いて算出したリスクポテンシャルＲＰ０と、（式１３）を用いて算出したリスクポテンシャルＲＰ１と、（式１４）を用いて算出したリスクポテンシャルＲＰ２の車間時間ＴＨＷに対する変化をそれぞれ示している。図１８に示すように、リスクポテンシャルＲＰ２は、車間時間ＴＨＷがしきい値＝０．５よりも大きい領域で、リスクポテンシャルＲＰ０とリスクポテンシャルＲＰ１とを組み合わせた値として表される。すなわち、車間時間ＴＨＷが大きい状態から徐々に低下してくると、リスクポテンシャルＲＰ２はリスクポテンシャルＲＰ１からリスクポテンシャルＲＰ０へと滑らか遷移し、車間距離ＴＨＷがしきい値よりも小さい状態ではリスクポテンシャルＲＰ０と同じ値となる。
【００８５】
定数ａ、ｄを図１７に示すように車間時間ＴＨＷに応じて連続的に設定し、リスクポテンシャルＲＰ２を算出することにより、リスクポテンシャルＲＰは（式１３）によるリスクポテンシャルＲＰ１から（式４）によるリスクポテンシャルＲＰ０へと滑らかに遷移する。
【００８６】
このように、上述した第５の実施の形態においては、以下のような効果を奏することができる。
（１）車間時間ＴＨＷの定数倍項と車間時間の逆数１／ＴＨＷの定数倍項を含む算出式からリスクポテンシャルＲＰ２を算出し、車間距離Ｄに応じて車間時間の逆数１／ＴＨＷの定数倍項に対する定数ａ（第１の定数）および車間時間ＴＨＷの定数倍項に対する定数ｄ（第２の定数）を設定するようにした。これにより、車間距離Ｄの変化に対してリスクポテンシャルＲＰを平滑化することができる。
（２）車間距離が大きくなるほど第１の定数ａに比べて第２の定数ｄが相対的に大きくなるように設定することにより、車間距離に対するリスクポテンシャルＲＰの変化を滑らかに設定することができる。
（３）第１のリスク度（ｂ／ＴＴＣ）と、第３のリスク度（ａ／ＴＨＷ）と、第４のリスク度（ｄ×（ｃ／ＴＨＷ））とを用いてリスクポテンシャルＲＰ２を算出し、車間時間ＴＨＷに応じて重みａ、ｄをそれぞれ変更するようにした。これにより、車間時間ＴＨＷが所定値よりも大きい場合と小さい場合とにおいてリスクポテンシャルＲＰの時間変化率を平滑化することができる。
（４）車間時間ＴＨＷが所定値よりも小さい場合に重みａ＝１，ｄ＝０、車間時間ＴＨＷが所定値以上の場合に重みａ＝０，ｄ＝１と設定することにより、車間時間ＴＨＷが所定値以上の場合のリスクポテンシャルＲＰの時間変化率を大きくすることができる。これにより、とくに相対速度Ｖｒが一定で先行車両に接近する場合に、接近の前半において運転者の主観に合致したリスクポテンシャルＲＰを算出することができる。
（５）車間時間ＴＨＷが所定値以上の場合に、車間時間ＴＨＷが大きくなるほど重みａを小さくし、重みｄを大きくするようにした。これにより、リスクポテンシャルＲＰ０とリスクポテンシャルＲＰ１との移行が滑らかとなる。このように算出されるリスクポテンシャルＲＰに応じてアクセルペダル反力制御を行うようにすれば、アクセルペダル反力Ｆが滑らかに変化し、運転者に違和感を与えることなくリスクポテンシャルＲＰを認識させることができる。
なお、上述した実施の形態においては、将来状況予測手段および平滑化手段としてコントローラ５０を用いた。
【００８７】
上述した実施の形態においてはアクセルペダル反力あるいは警報によって運転者にリスク度を認識させるようにしたが、警報とアクセルペダル反力とをともに用いてドライバにリスク度を認識させることもできる。さらに、以上述べたように算出したリスク度をアクセルペダル反力や警報によって運転者に知らせるだけでなく、様々な用途に活用することができる
【００８８】
つまり、本発明による車両用運転操作補助装置は、現在の先行車への接近度合と、将来予測される周囲環境変化（相対速度の変化）による自車両への影響度合あるいは将来の先行車への接近度合とに基づいて、将来の走行状況を精度よく予測できるようにした全ての車両用運転操作補助装置に適用される。また、本発明による車両用運転操作補助装置は、予測した将来の走行状況を正確に運転者に認識させて運転者の運転を良好な状態へとアシストすることもできる。
【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システム図。
【図２】 第１の実施の形態による車両用運転操作補助装置を搭載した車両の構成図。
【図３】 アクセルペダル反力制御装置の構成図。
【図４】 アクセルペダルストロークとアクセルペダル反力との関係を示す図。
【図５】 第１の実施の形態のコントローラによる制御手順を示すフローチャート。
【図６】 将来の先行車速のばらつきを示す図。
【図７】 第１の実施の形態の作用を示す説明図。
【図８】 第１の実施の形態の別の作用を示す説明図。
【図９】 本発明第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置のシステム図。
【図１０】 第２の実施の形態による車両用運転操作補助装置を搭載した車両の構成図。
【図１１】 第２の実施の形態のコントローラによる制御手順を示すフローチャート。
【図１２】 第２の実施の形態の作用を示す説明図。
【図１３】 本発明の第３の実施の形態による車両用運転操作補助装置のコントローラによる制御手順を示すフローチャート。
【図１４】 本発明の第３の実施の形態による車両用運転操作補助装置のコントローラによる制御手順を示すフローチャート。
【図１５】 時間軸に対するリスクポテンシャルの変化を示す図。
【図１６】 第４の実施の形態における車間時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図。
【図１７】 車間時間に対する定数ａ、ｄの変化を示す図。
【図１８】 第５の実施の形態における車間時間に対するリスクポテンシャルの変化を示す図。
【符号の説明】
１０：レーザレーダ
２０：車速センサ
３０：前方カメラ
４０：車外通信機
５０：コントローラ
６０：アクセルペダル反力制御装置
７０：サーボモータ
７１：ストロークセンサ
８０：アクセルペダル

Claims (24)

1. 車両状態および車両周囲の走行環境を検出する状況認識手段と、
   前記状況認識手段の検出結果に基づいて、自車両の先行車両までの現在の接近度合と将来予測される周囲環境変化による自車両への影響度合とを算出し、これらに基づいて将来の走行状況を予測する将来状況予測手段とを有し、
   前記状況認識手段は、自車両および先行車両の車速と車間距離とを含む車両状態および車両周囲の走行環境を検出し、
   前記将来状況予測手段は、前記状況認識手段によって検出された車速と車間距離とから、先行車両への接近度合と、周囲環境の変化による影響度合とを演算することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
2. 請求項１に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記将来状況予測手段は、自車両と先行車両との相対車速が一定であると仮定したときに先行車両への接近度合を示す第１のリスク度を算出し、前記状況認識手段によって検出される自車両と先行車両との相対車速が変化すると仮定したときに周囲環境の変化による影響度合を示す第２のリスク度を算出し、算出された第１のリスク度および第２のリスク度とに基づいて、将来の走行状況を予測することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記将来状況予測手段によって予測された将来の走行状況に応じてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段と、
   前記アクセルペダル反力算出手段によって算出されたアクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダル操作反力を制御するアクセルペダル反力制御手段とをさらに有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記将来状況予測手段によって予測された将来の走行状況に応じて警報レベルを設定する警報レベル設定手段と、
   前記警報レベル設定手段によって設定された警報レベルに応じて警報を発生させる警報発生手段とをさらに有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに１項記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記将来状況予測手段は、前記状況認識手段によって検出される相対車速と車間距離とに基づいて前記第１のリスク度を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
6. 請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記将来状況予測手段は、前記状況認識手段によって検出される車間距離と自車速、または車間距離と先行車速とに基づいて前記第２のリスク度を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
7. 請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記将来状況予測手段は、前記第１のリスク度および前記第２のリスク度にそれぞれ重み付けをして将来の走行状況を予測することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
8. 請求項７に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記将来状況予測手段は、前記第２のリスク度に対する重み付けを前記第１のリスク度に対する重み付けよりも小さくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
9. 請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の車両用運転操作補助装置において、
   前記将来状況予測手段は、前記第１のリスク度と前記第２のリスク度との和から将来の走行状況を予測することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
10. 請求項２から請求項８のいずれか１項に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段は、前記第１のリスク度と前記第２のリスク度のうち、大きい方の値から将来の走行状況を予測することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
11. 車両状態および車両周囲の走行環境を検出する状況認識手段と、
    前記状況認識手段によって検出される走行環境から、現在の先行車への接近度合に応じて所定時間を設定し、この所定時間後の先行車への接近度合を算出し、算出した前記所定時間後の接近度合に基づいて将来の走行状況を予測する将来状況予測手段とを有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
12. 請求項１１に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段によって予測された将来の走行状況に応じてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段と、
    前記アクセルペダル反力算出手段によって算出されたアクセルペダル反力指令値に応じてアクセルペダル操作反力を制御するアクセルペダル反力制御手段とをさらに有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
13. 請求項１１に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段によって予測された将来の走行状況に応じて警報レベルを設定する警報レベル設定手段と、
    前記警報レベル設定手段によって設定された警報レベルに応じて警報を発生させる警報発生手段とをさらに有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
14. 請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段は、現在の先行車への接近度合が大きいほど、所定時間を短く設定して所定時間後の接近度合を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
15. 請求項２に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段は、将来の走行状況として、前記第１のリスク度と前記第２のリスク度とに基づくリスクポテンシャルを算出し、
    前記状況認識手段によって検出される前記自車両および前記先行車両の車速のいずれかと、前記車間距離とに基づいて車間時間を算出し、前記車間時間が所定値よりも小さい場合に前記将来状況予測手段によって算出される前記リスクポテンシャルの時間変化率と、前記車間時間が前記所定値以上の場合に前記将来状況予測手段によって算出される前記リスクポテンシャルの時間変化率との差を平滑化する平滑化手段をさらに有することを特徴とする車両用運転操作補助と装置。
16. 請求項１５に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段は、前記第２のリスク度として、前記状況認識手段によって検出される前記自車両および前記先行車両の車速のいずれかと、前記車間距離とに基づく車間時間の逆数を用いた第３のリスク度と、前記車間時間の負の値を用いた第４のリスク度とを算出し、
    前記平滑化手段は、前記車間時間が前記所定値よりも小さい場合は、前記第１のリスク度と前記第３のリスク度とに基づいてリスクポテンシャルを算出し、前記車間時間が前記所定値以上の場合は、前記第１のリスク度と前記第４のリスク度とに基づいてリスクポテンシャルを算出するよう前記将来状況予測手段における前記リスクポテンシャルの算出を切り換えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
17. 請求項１５に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段は、前記第２のリスク度を、前記状況認識手段によって検出される前記自車両および前記先行車両の車速のいずれかと前記車間距離とに基づいて算出される車間時間の定数倍項と、前記車間時間の逆数の定数倍項とを用いて算出し、
    前記平滑化手段は、前記車間時間の逆数の定数倍項に対する第１の定数および前記車間時間の定数倍項に対する第２の定数をそれぞれ前記車間距離に応じて設定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
18. 請求項１７に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記平滑化手段は、前記車間距離が大きくなるほど、前記第１の定数に比べて前記第２の定数が相対的に大きくなるよう設定することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
19. 請求項１５に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段は、前記第２のリスク度として、前記状況認識手段によって検出される前記自車両および前記先行車両の車速のいずれかと、前記車間距離とに基づく車間時間の逆数を用いた第３のリスク度と、前記車間時間の負の値を用いた第４のリスク度とを算出し、前記第１のリスク度と、前記第３のリスク度と、前記第４のリスク度とから前記リスクポテンシャルを算出し、
    前記平滑化手段は、前記車間時間に応じて、前記第３のリスク度および前記第４のリスク度に対する重みを変更することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
20. 請求項１９に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記平滑化手段は、前記車間時間が前記所定値よりも小さい場合に、前記第３のリスク度に対する重みを１、前記第４のリスク度に対する重みを０とし、前記車間時間が前記所定値以上の場合に、前記第３のリスク度に対する重みを０，前記第４のリスク度に対する重みを１とすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
21. 請求項１９に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記平滑化手段は、前記車間時間が前記所定値よりも小さい場合に、前記第３のリスク度に対する重みを１、前記第４のリスク度に対する重みを０とし、前記車間時間が前記所定値以上の場合に、前記車間時間が大きくなるほど、前記第３のリスク度に対する重みを小さくし、前記第４のリスク度に対する重みを大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。
22. 請求項１５から請求項２１のいずれか１項に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段は、前記状況認識手段によって検出される相対車速と車間距離とに基づいて前記第１のリスク度を算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
23. 請求項１５から請求項２２のいずれか１項に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段によって予測される将来の走行状況に応じてアクセルペダル反力指令値を算出するアクセルペダル反力算出手段と、
    前記アクセルペダル反力算出手段によって算出されたアクセルペダル反力指令値に応じて、アクセルペダル操作反力を制御するアクセルペダル反力制御手段とをさらに有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。
24. 請求項１５から請求項２２のいずれか１項に記載の車両用運転操作補助装置において、
    前記将来状況予測手段によって予測される将来の走行状況に応じて警報レベルを設定する警報レベル設定手段と、
    前記警報レベル設定手段によって設定された警報レベルに応じて警報を発生させる警報 発生手段とをさらに有することを特徴とする車両用運転操作補助装置。

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