JP4239771B2 - 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た車両 - Google Patents
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Description
本発明による車両用運転操作補助装置は、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段による検出結果に基づいて、自車両の前後方向に関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、自車両が走行する道路の制限車速に基づいて、自車両が走行する際の基準となる基準車速を算出する基準車速算出手段と、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を、触覚を介して運転者に伝達する触覚情報伝達手段と、リスクポテンシャルに関する情報、および基準車速算出手段によって算出される基準車速に関する情報を表示する表示手段とを備える。
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を搭載した車両の構成図である。
コントローラ60は、障害物状況認識部60Aにおいて、自車両の走行車速、および自車両と自車前方や隣接車線に存在する他車両との相対位置やその移動方向と、レーンマーカやガードレールに対する自車両の相対位置等の自車両周囲の障害物状況を認識する。リスクポテンシャル算出部60Bは、障害物状況認識部60Aで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。
余裕時間TTC=−D/Vr ・・・(式1)
車間時間THW=D/Vf ・・・(式2)
RP=a/THW+b/TTC ・・・(式3)
ここで、定数a、bは、車間時間THWおよび余裕時間TTCにそれぞれ適切な重み付けをするパラメータである。定数a、bは、a<bとなるように予め適切に設定しておく(例えばa=1,b=8)。
dF=k1・RP ・・・(式4)
ここで、k1は定数であり、予め適切な値を設定しておく。
Vt=Vt0+α ・・・(式5)
(1)車両用運転操作補助装置1は、自車両の前後方向に関するリスクポテンシャルRPをアクセルペダル反力により触覚を介して運転者に伝達するとともに、リスクポテンシャルRPおよび基準車速Vtに関する情報を表示装置110に表示する。このようにリスクポテンシャルRPを表示することにより、リスクポテンシャルを触覚を介して運転者に伝達する際に、運転者が容易にリスクポテンシャルを認識できるように補助することができる。特に、触覚を介したリスクポテンシャルの伝達システムに慣れていない運転者に対しては、システムに慣れるまでの学習課程を短縮することができる。また、既にシステムに慣れた運転者に対しても、システムの作動を開始した時のリスクポテンシャルの容易な認識を補助することができる。さらに、自車両が走行する道路の基準車速Vtに関する情報をリスクポテンシャルRPとともに表示することにより、自車両の将来的なリスクを直感的に運転者に認識させることができる。
(2)コントローラ60の必要情報判定部60Cは、リスクポテンシャルRPと基準車速Vtから、表示装置110に表示して運転者に伝達すべき情報を判定する。表示量算出部60Eは、必要情報判定部60Cにおける判定結果に応じて表示装置110における表示内容を設定する。具体的には、必要情報判定部60Cは自車速Vfと基準車速Vtとを比較する。第1の実施の形態では、図6(a)〜(c)、および図7(a)〜(c)に示すように自車速Vfと基準車速Vtとの比較結果に応じて表示装置110に表示する背景の色を変更する。例えば自車両が基準車速Vtよりも速い速度で走行する場合は将来的なリスクが増加すると予測できる。そこで、図6(a)〜(c)に示すように背景と先行車CおよびリスクポテンシャルRPの表示とのコントラストを大きくし、運転者にリスクの大きさを直感的に知らせる。一方、自車両が基準車速Vtよりも遅い場合は図7(a)(b)に示すように背景と先行車CおよびリスクポテンシャルRPとのコントラストを小さくする。ただし、必要情報判定部60CにおいてリスクポテンシャルRPを所定値RPaと比較し、リスクポテンシャルRPが所定値RPa以上の場合は背景とリスクポテンシャルRPとのコントラストを大きくする。これにより、リスクポテンシャルRPが大きいことを運転者に容易に知らせることができる。このように、基準車速Vtに関する情報を表示画面の背景色として表すことにより、自車速Vfが基準車速Vtよりも遅いか速いか、さらには自車両の将来的なリスクの変化を直感的に運転者に知らせることができる。
上述した第1の実施の形態では、自車両の基準車速VtとリスクポテンシャルRPとに基づいて、表示モニタに表示する道路の色を決定した。ここでは、基準車速Vtのみに基づいて道路の表示色を決定する例について説明する。
ステップS310〜S350,およびステップS410〜S432での処理は、図5のフローチャートに示したステップS110〜S150,およびステップS210〜S232での処理と同様である。
以下に、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説明する。図13に、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、特にコントローラ61の内部および周辺の構成のブロック図を示す。図13において、図3に示した第1の実施の形態と同様な機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
ステップS510〜S530,およびステップS610〜S650での処理は、図5のフローチャートに示したステップS110〜S130、およびステップS210〜S250での処理と同様である。
dF1=dFa/RPa×RP ・・・(式6)
dF=dFa/RPa×RP (RP≧RPa)・・・(式7)
dF0=k2×(Vf−Vt) ・・・(式8)
dF={(dFa−dF0)/RPa}×RP+dF0
={(dFa−(k2×(Vf−Vt))/RPa}×RP+k2×(Vf−Vt) (RP<RPa)・・・(式9)
なお、自車両が基準車速Vtで走行するとき、すなわち車速差(Vf−Vt)=0のときは、(式9)は上述した(式7)と等しくなる。
図21(a)に示すリスクポテンシャルRPの時間変化において、現在(t=0)のリスクポテンシャルRPを○で示す。図21(b)において現在(t=0)の実反力制御量dFactを○で示す。リスクポテンシャルRPの変化に応じて、実反力制御量dFactは図21(b)に実線で示すように変化していく。自車両が基準車速Vtで走行した場合(Vf=Vt)の実反力制御量dFactを、図21(b)に破線で示す。自車速Vfは基準車速Vtよりも遅いので、リスクポテンシャルRP=0のとき(t=0)、実反力制御量dFact=0である。すなわち、リスクポテンシャルRPが0のとき、アクセルペダル82には反力が付加されない。
(1)車両用運転操作補助装置2は、自車両の前後方向に関するリスクポテンシャルRPと、自車両が走行する道路の基準車速Vtに関する情報を、触覚を介して運転者に伝達する。これにより、現在のリスクポテンシャルRPと、基準車速Vtから予測できる自車両の将来的なリスクを運転者に伝達することができる。
(2)車両用運転操作補助装置2においては、リスクポテンシャルRPおよび基準車速Vtに関する情報を、アクセルペダル反力として運転者に伝達する。運転者がほぼ常に接触しているアクセルペダル82の反力を用いることにより、情報伝達を確実に行うことができる。
(3)コントローラ61の必要情報判定部60Cは、リスクポテンシャルRPと基準車速Vtから、アクセルペダル反力として運転者に伝達すべき情報を判定する。これにより、運転者に伝達する必要性のある情報を効果的に運転者に伝達することができる。
(4)コントローラ61の刺激量算出部60Dは、必要情報判定部60Cの判定結果に応じてリスクポテンシャルRPに応じて算出する反力制御量dFを補正し、補正した反力制御量dFactをアクセルペダル82に発生させる。これにより、運転者に伝達するべき情報をアクセルペダル反力として運転者に効果的に伝達することができる。なお、第2の実施の形態においては必要情報判定部60Cの判定結果に応じて反力制御量dFを補正した。ただし、反力制御量dFはリスクポテンシャルRPに応じて算出する値であるので、判定結果に応じてリスクポテンシャルRPを補正し、補正したリスクポテンシャルRPに応じて反力制御量dFを算出しても同様の結果を得ることができる。すなわち、アクセルペダル82にリスクポテンシャルRPおよび基準車速Vtに関する情報に応じた反力を発生させることができれば、リスクポテンシャルRPおよび反力制御量dFのいずれかを補正することも、両者を補正することも可能である。
(5)コントローラ61は、自車速Vfが基準車速Vtよりも速い場合に、リスクポテンシャルRPが大きくなるように補正し、自車速Vfが基準車速Vtよりも遅い場合に、リスクポテンシャルRPが小さくなるように補正する。ここでは、リスクポテンシャルRPを補正する代わりに、リスクポテンシャルRPに応じて算出する反力制御量dFを補正する。具体的には、リスクポテンシャル算出部60Bで算出するリスクポテンシャルRPに応じて基準反力制御量dF1を算出し、基準車速Vtと自車速Vfとの差(Vf−Vt)に応じて補正反力制御量dF0を算出する。そして、基準反力制御量dF1と補正反力制御量dF0を用いて反力制御量dFを算出する。これにより、リスクポテンシャルRPに応じた基準反力制御量dF1に基準車速Vtに関する情報を付加して反力制御量dFを算出することができる。図17に示すように、自車速Vfが基準車速Vtよりも速い場合は、自車両が基準車速Vtで走行した場合に比べて実反力制御量dFactが大きくなり、自車速Vfが基準車速Vtよりも遅い場合は、実反力制御量dFactが小さくなるように補正する。これにより、自車速Vfが基準車速Vtより速いか遅いかをアクセルペダル反力として運転者に伝達することができ、現在のリスクポテンシャルRPとともに将来的なリスクを運転者に直感的に知らせることができる。
(6)コントローラ61は、リスクポテンシャルRPが所定値RPaよりも小さいときにリスクポテンシャルRPを補正する。ここでは、リスクポテンシャルRPが所定値RPaよりも小さいときにリスクポテンシャルRPに基づいて算出する反力制御量dFを補正する。具体的には、図17に示すように、リスクポテンシャルRPが所定値RPaよりも小さい領域では基準反力制御量dF1と補正反力制御量dF0とを用いて実反力制御量dFactを算出し、リスクポテンシャルRPが所定値RPa以上の領域では基準反力制御量dF1を用いて実反力制御量dFactを算出する。これにより、リスクポテンシャルRPが所定値RPa以上の場合にはリスクポテンシャルRPの情報をアクセルペダル反力として優先的に運転者に知らせることができる。一方、リスクポテンシャルRPが所定値RPaよりも小さい場合はリスクポテンシャルRPとともに基準車速Vtに関する情報もアクセルペダル反力として運転者に知らせ、将来的なリスクを直感的に運転者に知らせることができる。
(7)車両用運転操作補助装置2は、リスクポテンシャルRPおよび基準車速Vtに関する情報を表示する表示装置110を備えている。これらの情報を表示することにより、触覚、すなわちアクセルペダル反力を介した情報の認識を補助することができる。なお、第2の実施の形態においては自車速Vfと基準車速Vtとの比較結果に応じて表示装置110に表示する背景の色を変更した。ただし、これには限定されず、背景色を一定としてリスクポテンシャルRPのみを表示することもできる。この場合でも、リスクポテンシャルRPを視覚情報として運転者に伝達し、運転者がアクセルペダル反力を介してリスクポテンシャルRPを認識する際に補助することができる。
(8)コントローラ61の必要情報判定部60Cは、自車速Vfと基準車速Vtとを比較し、表示量算出部60Eは、比較結果に応じて表示装置110の表示内容を設定する。具体的には、図18(c)〜図20(c)に示すように、自車速Vfが基準車速Vtよりも速い場合は表示モニタにおいて先行車CおよびリスクポテンシャルRPと背景とのコントラストを大きくする。また、図21(c)および図22(c)に示すように、自車速Vfが基準車速Vtよりも遅い場合は表示モニタにおいて先行車CおよびリスクポテンシャルRPと背景とのコントラストを小さくする。また、必要情報判定部60CにおいてリスクポテンシャルRPを所定値RPaと比較し、自車速Vfが基準車速Vtより遅い場合でも、リスクポテンシャルRPが所定値RPa以上の時は図23(c)に示すように先行車CおよびリスクポテンシャルRPと背景とのコントラストを大きくする。これにより、リスクポテンシャルRPを運転者が容易に認識できるようにする。このように、リスクポテンシャルRPと基準車速Vtに関する情報から表示内容を設定することにより、現在のリスクポテンシャルRPと将来的なリスクを運転者に効果的に知らせることができる。
上述した第2の実施の形態では、リスクポテンシャルRPおよび車速差(Vf−Vt)に基づいて表示モニタにおける道路色を決定し、さらに、リスクポテンシャルRPが所定値RPaよりも小さい場合のみに車速差(Vf−Vt)を用いて反力制御量dFを補正した。ここでは、車速差(Vf−Vt)のみに基づいて道路色を決定し、リスクポテンシャルRPの大きさに関わらず反力制御量dFを補正する例を説明する。
ステップS710〜S730,およびステップS810〜S832での処理は、図14のフローチャートに示したステップS510〜S530,およびステップS610〜S632での処理と同様である。
dF1=k1×RP ・・・(式10)
dF2=k2×(Vf−Vt) ・・・(式11)
dF=dF1+dF2 ・・・(式12)
図31(a)に示すリスクポテンシャルRPの時間変化において、現在(t=0)のリスクポテンシャルRPを○で示す。図31(b)において現在(t=0)の実反力制御量dFactを○で示す。リスクポテンシャルRPの変化に応じて、実反力制御量dFactは図31(b)に実線で示すように変化していく。自車両が基準車速Vtで走行した場合(Vf=Vt)の実反力制御量dFactを、図31(b)に破線で示す。自車速Vfは基準車速Vtよりも遅いので、リスクポテンシャルRP=0のとき(t=0)アクセルペダル82には反力を付加しない。
コントローラ61は、自車速Vfが基準車速Vtよりも速い場合に、リスクポテンシャルRPが大きくなるように補正し、自車速Vfが基準車速Vtよりも遅い場合に、リスクポテンシャルRPが小さくなるように補正する。ここでは、リスクポテンシャルRPを補正する代わりに、リスクポテンシャルRPに応じて算出する反力制御量dFを補正する。具体的には、リスクポテンシャル算出部60Bで算出するリスクポテンシャルRPに応じて基準反力制御量dF1を算出し、基準車速Vtと自車速Vfとの差(Vf−Vt)に応じて補正反力制御量dF2を算出する。そして、基準反力制御量dF1と補正反力制御量dF2とを加算することにより反力制御量dFを算出する。これにより、リスクポテンシャルRPに応じた基準反力制御量dF1に基準車速Vtに関する情報を付加して反力制御量dFを算出することができる。図27に示すように、自車速Vfが基準車速Vtよりも速い場合は、自車両が基準車速Vtで走行した場合に比べて実反力制御量dFactが大きくなり、自車速Vfが基準車速Vtよりも遅い場合は、実反力制御量dFactが小さくなるように補正する。これにより、自車速Vfが基準車速Vtより速いか遅いかをアクセルペダル反力として運転者に伝達することができ、現在のリスクポテンシャルRPとともに将来的なリスクを運転者に直感的に知らせることができる。
以下に、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について説明する。図34に、第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置3の構成、特にコントローラ62の内部および周辺の構成のブロック図を示す。図34において、図13に示した第2の実施の形態と同様な機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第2の実施の形態、特に第2の実施の形態の変形例との相違点を主に説明する。
ステップS910〜S950,およびステップS1010〜S1032での処理は、図24のフローチャートに示したステップS710〜S750,およびステップS810〜S832での処理と同様である。
図39(a)に示すリスクポテンシャルRPの時間変化において、現在(t=0)のリスクポテンシャルRPを○で示す。図39(b)において現在(t=0)の実反力制御量dFactを○で示す。リスクポテンシャルRPの変化に応じて、実反力制御量dFactは図39(b)に実線で示すように変化していく。自車両が基準車速Vtで走行した場合(Vf=Vt)の実反力制御量dFactを、図39(b)に破線で示す。自車速Vfは基準車速Vtよりも遅いので、リスクポテンシャルRP=0のとき(t=0)アクセルペダル82には反力を付加しない。
(1)コントローラ62は、上述した第2の実施の形態の変形例と同様に、自車速Vfと基準車速Vtとの差(Vf−Vt)に応じてリスクポテンシャルRP、具体的には反力制御量dFを補正する。そして、算出した実反力制御量dFactをアクセルペダル82に発生させるとともに、表示装置110に表示する。実反力制御量dFactを表示することにより、アクセルペダル82に発生している反力がどの程度であるかを視覚情報により運転者に容易に認識させることができる。すなわち、無限の値をとるリスクポテンシャルRPに対して実反力制御量dFactは有限の値をとるため、例えば実反力制御量dFactが最大値dFmaxに達している場合にはそれを視覚情報として運転者に知らせることができる。
(2)コントローラ62の必要情報判定部60Cは、自車速Vfと基準車速Vとを比較し、表示量算出部60Eは比較結果に応じて表示装置110における表示内容を変更する。具体的には、自車速Vfと基準車速Vtとの比較結果に応じて背景色を決定する。これにより、実反力制御量dFactとともに、推奨車速Vtに関する情報を直感的に運転者に伝達することができる。
20:前方カメラ
30:車速センサ
40:車速情報データベース
60〜62:コントローラ
80:アクセルペダル反力制御装置
81:サーボモータ
83:アクセルペダルストロークセンサ
110:表示装置
Claims (15)
- 自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両の前後方向に関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、
前記自車両が走行する道路の制限車速に基づいて、前記自車両が走行する際の基準となる基準車速を算出する基準車速算出手段と、
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、および前記基準車速算出手段によって算出される前記基準車速に関する情報を、触覚を介して運転者に伝達する触覚情報伝達手段とを備え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、
前記触覚情報伝達手段は、前記リスクポテンシャルと前記基準車速に関する情報をアクセルペダル反力として運転者に伝達することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記リスクポテンシャルと前記基準車速に関する情報から、前記アクセルペダル反力として運転者に伝達すべき情報を判定する反力情報判定手段をさらに備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項3に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記触覚情報伝達手段は、前記反力情報判定手段の判定結果に応じて、前記基準車速に基づいて前記リスクポテンシャルを補正するリスクポテンシャル補正手段と、前記補正したリスクポテンシャルに応じてアクセルペダルに発生させる反力制御量を算出するアクセルペダル反力算出手段と、前記算出した反力制御量をアクセルペダルに発生させるアクセルペダル反力発生手段とを備え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、
前記反力情報判定手段は、前記走行環境検出手段によって検出される自車速と前記基準車速とを比較し、
前記リスクポテンシャル補正手段は、前記反力情報判定手段によって前記自車速が前記基準車速よりも速いと判定されると、前記リスクポテンシャル算出手段で算出される前記リスクポテンシャルが大きくなるように補正し、前記反力情報判定手段によって前記自車速が前記基準車速よりも遅いと判定されると、前記リスクポテンシャルが小さくなるように補正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または請求項5に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記反力情報判定手段は、前記リスクポテンシャルを所定値と比較し、
前記情報判定手段によって前記リスクポテンシャルが前記所定値よりも小さいと判定された場合に、前記リスクポテンシャル補正手段は、前記基準車速に関する情報を前記アクセルペダル反力として伝達するために、前記基準車速に基づいて前記リスクポテンシャルを補正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6のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記リスクポテンシャルを表示する表示手段をさらに備え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6のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記触覚情報伝達手段によって前記運転者に伝達する触覚情報を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項7または請求項8に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記表示手段は、前記基準車速に関する情報をさらに表示することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項9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と前記基準車速に関する情報から、前記表示手段に表示して運転者に伝達すべき情報を判定する表示情報判定手段と、
前記表示情報判定手段による判定結果に応じて前記表示手段の表示内容を設定する表示内容設定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。 - 自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両の前後方向に関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、
前記自車両が走行する道路の制限車速に基づいて、前記自車両が走行する際の基準となる基準車速を算出する基準車速算出手段と、
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を、触覚を介して運転者に伝達する触覚情報伝達手段と、
前記リスクポテンシャルに関する情報、および前記基準車速算出手段によって算出される前記基準車速に関する情報を表示する表示手段とを備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項11に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記リスクポテンシャルと前記基準車速に関する情報から、前記表示手段に表示して運転者に伝達すべき情報を判定する表示情報判定手段をさらに備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項12に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記表示情報判定手段による判定結果に応じて前記表示手段の表示内容を設定する表示内容設定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装置。 - 請求項13に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記表示情報判定手段は、前記走行環境検出手段によって検出される自車速と前記基準車速とを比較し、
前記表示内容設定手段は、前記表示情報判定手段による前記自車速と前記基準車速との比較結果に応じて、前記表示内容を変更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14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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