JP4281589B2

JP4281589B2 - 車線変更支援装置

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Publication number: JP4281589B2
Application number: JP2004069590A
Authority: JP
Inventors: 西羅　　光; 範彦桐谷; 善則村上; 康彦北島; 洋平新垣; 吉典山村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2024-03-11
Also published as: JP2005258822A

Description

本発明は、方向指示器の操作と周囲車両の速度変化との因果関係を判定し、その判定結果を運転者に伝えることによって運転者の車線変更を支援する車線変更支援装置に関する。

従来、自車両が車線を変更する際に自車両の斜め後方に存在する車両等の障害物を検出し、必要に応じて運転者に報知する装置として、特開平９−１３２０９４号公報（特許文献１）が開示されている。

この特開平９−１３２０９４号公報には、方向指示器の操作により自車の車線変更動作を検出し、さらに自車両後側方に存在する後側方障害物を検出すると、後側方障害物と自車両との間の距離および相対速度に応じて、方向指示器の操作レバーを運転者の操作後ただちに中立位置に戻すように制御するか、あるいは操作レバーの操作力が重くなるように制御することによって、運転者に後側方車両の存在を報知するように構成された装置が開示されている。
特開平９−１３２０９４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例では、運転者の方向指示器の操作に干渉することによって、後側方車両が接近していることを運転者に知らせ、車線変更を思いとどまらせるように構成していたので、例えば混雑した道路に合流するような場合には後側方に車両が存在していても合流する意思を伝達するために方向指示器を操作する必要があるにも関わらず、後側方車両の存在により方向指示器の操作に干渉してしまい、運転者が合流する意思を伝達することができないという問題点があった。

この問題点について考えてみると、実際に公道上で車を運転している場合には、方向指示器は必ずしも車線変更を単に予告する信号としてだけ使われているわけではなく、むしろ周囲車両に車線変更の意思を伝える手段として使われる場合が多い。特に混雑した道路においては、十分な余裕を持って移動可能な空間が存在しない状態で車が流れていることが多く、方向指示器によって積極的に車線変更の意思を周囲にアピールしなければ移動可能な空間がいつまでも確保できないような事態も予想される。

逆に方向指示器を出すことによって、移動先車線の後側方車両が自車の車線変更を予測して減速してくれることによって、移動可能な空間が形成されるということもあり得る。

このように、方向指示器を周囲車両に対する意思伝達の手段であると考え、方向指示器の操作によって後側方車両の挙動が変わり得るという観点が特許文献１では十分に考慮されておらず、そのために装置が提供できる支援の内容が運転者の不注意に対する警告に限定されてしまっているという点が問題であった。

この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、自車の車線変更をする意思の表明と周囲車両の走行速度の変化との間の因果関係を判定し、周囲車両が自車の車線変更の意思表示に対してどのように対処しようとしているのかを推定して、その結果を運転者に伝えることによって、運転者がより自信をもって車線変更すべきか否かの判断を下すことのできる車線変更支援装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の車線変更支援装置は、自車の走行状態を検出する自車走行状態検出手段と、前記自車の周囲を走行する周囲車両の挙動を検出する周囲車両検出手段と、前記自車を運転する運転者の操作によって車線変更する方向が入力され、入力された前記車線変更する方向を前記周囲車両に対して伝達する車線変更意思伝達手段と、前記車線変更する方向の車線上で前記自車よりも後方を走行する車両の挙動変化と、前記車線変更意思伝達手段による伝達結果との間の因果関係を、前記自車走行状態検出手段による検出結果と前記周囲車両検出手段による検出結果とに基づいて判定する因果関係判定手段と、前記因果関係判定手段による判定結果を運転者に伝達する判定結果伝達手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る車線変更支援装置では、自車の車線変更をする意思の表明と周囲車両の走行速度の変化との間の因果関係を判定し、周囲車両が自車の車線変更の意思表示に対してどのように対処しようとしているのかを推定して、その結果を運転者に伝えるので、他車が自車の車線変更を許容しているか否かを運転者が推定することを支援することができ、これによって運転者はより自信をもって車線変更をすべきか否かの判断を下すことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る車線変更支援装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。同図に示すように、車線変更支援装置は、右側隣接車線の後方を走行する車両を検出する右後側方センサ（周囲車両検出手段）１ａと、左側隣接車線の後方を走行する車両を検出する左後側方センサ（周囲車両検出手段）１ｂと、自車の車速を検出する車速センサ（自車走行状態検出手段）２と、方向指示灯（車線変更意思伝達手段）３を操作する方向指示器（車線変更意思伝達手段）４と、各センサの検出結果に基づいて周囲車両の速度変化と自車の方向指示器３との因果関係を判定するプロセッサ（因果関係判定手段）５と、プロセッサ５による因果関係の判定結果を運転者に伝達する音声合成装置（判定結果伝達手段）６とを備えている。

ここで、右後側方センサ１ａおよび左後側方センサ１ｂは、それぞれ車両後部の右側と左側に取り付けられ、ＣＣＤカメラなどの撮像装置やレーダーなどによって構成することができる。

車速センサ２は、ロータリーエンコーダーをホイールに取り付けることによって実現することができ、ホイールの回転速度に応じた周期のパルス列を検出して車速の計測値を得ている。

方向指示器４は中立位置、右方向指示位置、左方向指示位置のいずれかに運転者がセット可能なレバーによって構成され、右方向指示位置、左方向指示位置のいずれかにセットされた場合には、それぞれ対応する方向の方向指示灯３が点滅する。

プロセッサ５はマイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、センサおよび方向指示器４からの信号を、因果関係判定処理を実装したプログラムに従って処理し、この判定結果を音声合成装置６に送信する。

音声合成装置６は、音声信号の合成処理を行なうマイクロコンピュータおよびその周辺部品とスピーカーとから構成され、プロセッサ５から送信されてきた指令信号に対応する音声信号を合成してスピーカーから出力し、これによって運転者に情報を伝達する。

ここで、各構成要素間の信号の流れを図２にまとめておく。図２に示すように、周囲車両検出部である右後側方センサ１ａおよび左後側方センサ１ｂは、検出した周囲車両の位置と車速の測定結果とを因果関係判定部であるプロセッサ５に入力する。同様に自車走行状態検出部である車速センサ２は自車の車速をプロセッサ５に入力する。また、車線変更意思伝達部である方向指示器４は運転者によって操作されると、その作動状態をプロセッサ５に入力するとともに、車線変更する方向の方向指示灯３を点滅させる。そして、プロセッサ５は各部から入力された情報に基づいて因果関係の判定を行い、その判定結果を判定結果伝達部である音声合成装置６に送信する。音声合成装置６は受信した判定結果を運転者に伝達する。

次に、本実施形態に係る車線変更支援装置による車線変更の支援方法について図３のフローチャートに基づいて説明する。ただし、図３では簡単のために自車が片側二車線道路を走行しており、左右どちらか一方向にのみ周囲車両が検出され、方向指示器３の操作方向も決まっている状況を想定して説明するが、片側三車線以上の道路を走行している場合についても、左右両方向について同様の処理を繰り返すことによって車線変更の支援を行うことができる。

図３に示すように、本実施形態の車線変更の支援方法は、まず車速センサ２からの信号に基づいてプロセッサ５が自車の車速を算出する（Ｓ３０１）。

次に後側方センサ１ａ、１ｂにより自車の周囲に車両が検出されているか否かを判定し（Ｓ３０２）、車両が検出されている場合には、左右いずれかの検出された方向の車両検出フラグをＯＮにしてから（Ｓ３０３）、検出された車両の車速を算出する（Ｓ３０４）。後側方車両の車速の算出方法は、後側方センサ１ａ、１ｂによって測定される自車から検出した車両までの車間距離を微分した信号に自車の車速を足し合わせることによって算出することができる。

また、ステップＳ３０２において車両が検出されなかった場合には、車両検出フラグをＯＦＦにする（Ｓ３０５）。

次にプロセッサ５は方向指示器４がＯＮの状態か否かをチェックし（Ｓ３０６）、方向指示器４のレバーが左右どちらかの方向を指示する位置にある場合には、指示している方向の方向指示フラグをＯＮにし（Ｓ３０７）、さらにその時の時刻も併せて記録する。また、どちらの方向も指示しない中立位置にある場合には方向指示フラグをＯＦＦにする（Ｓ３０８）。

こうしてフラグが設定されると、プロセッサ５は算出された各車両の車速を車速履歴記録用メモリに格納して更新する（Ｓ３０９）。このとき設定されたフラグのパターンによって異なる更新処理が行なわれるが、この更新処理については後に詳しく説明する。

そして、設定されたフラグの情報が読み込まれ、所定の条件が成立した場合には車速履歴記録用メモリに格納された各車の車速データを用いて因果関係判定処理が行なわれる（Ｓ３１０）。この因果関係判定処理については後に詳しく説明する。

こうして因果関係が判定されると、プロセッサ５は因果関係の判定結果に対応する情報を読み出して、音声合成装置６への指令信号を生成して転送し（Ｓ３１１）、音声合成装置６は指令信号に基づいて運転者に情報を伝達する。例えば、右に方向指示器４を出していて後側方車両が減速傾向と判定された場合には、「右方向の後側方車両、減速しています。」という音声案内を出力する。同様に、加速傾向と判定された場合は「右方向の後側方車両、加速しています。」という音声案内を出力し、反応なしと判定された場合には「右方向の後側方車両、速度に変化がありません。」という音声案内を出力する。なお、判定が行なわれなかった場合には、音声案内は出力しないようにする。また、一度、音声案内が発せられた場合には、判定結果に変更がない限り、重ねて同じ音声案内を発しないようにする。

こうして因果関係の判定結果が運転者に伝達されると、本実施形態の車線変更支援装置による車線変更の支援処理は終了する。そして、上述した車線変更の支援処理が、所定の周期ごとに繰り返し行われる。

次に、図３のフローチャートにおけるステップＳ３０９の車速履歴記録用メモリの更新処理の詳細について、図４のフローチャートと図５の図面に基づいて説明する。

この処理で保存される車速の履歴は、自車と後側方車（ただし検出している場合のみ）の車速を現在から過去にＴ秒間遡った区間について保存する。ただし、方向指示器４がＯＮにされた場合には、方向指示器４を操作する直前のＴ秒間における車速の履歴についても保存し、因果関係の判定に利用する。

現在からＴ秒間過去の区間のデータを格納する領域をメモリＡとし、方向指示器４を操作する直前のＴ秒間のデータを格納する領域をメモリＢとする。ここで、メモリＡ、Ｂともに自車と後側方車両のための領域をそれぞれ確保する必要があるので、最大で四つのメモリ領域を確保することになる。

まず、プロセッサ５は、車両検出フラグがＯＮになっているか否かをチェックし（Ｓ４０１）、ＯＮになっていない場合には後側方車両が検出されていないので、後側方車両用のメモリ領域を開放する（Ｓ４０２）。車両検出フラグがＯＮになっている場合には、後側方車両用のメモリ領域が確保されているか否かをチェックし（Ｓ４０３）、メモリ領域が確保されていない場合には、新たに車両を検出したことを意味しているので、新たにメモリ領域を確保する（Ｓ４０４）。

次に、プロセッサ５は方向指示フラグがＯＮになっているか否かをチェックし（Ｓ４０５）、ＯＮになっている場合にはメモリＢの領域が確保されているか否かをチェックする（Ｓ４０６）。メモリＢが確保されていない場合にはメモリＢを確保し（Ｓ４０７）、メモリＡの内容をメモリＢにコピーする（Ｓ４０８）。ステップＳ４０６においてメモリ領域が確保されている場合には、メモリＢのデータはそのまま保持する。

一方、ステップＳ４０５において方向指示フラグがＯＮになっていない場合には、メモリＢが確保されているか否かをチェックし（Ｓ４０９）、メモリＢが確保されている場合には、何らかの理由で方向指示器４の操作がキャンセルされたことを意味するので、メモリＢをクリア、開放する（Ｓ４１０）。メモリＢが確保されていない場合には、最初から方向指示器４が操作されていない状態であるので、そのまま次のステップに進む。

そして、上述した処理を行った後にプロセッサ５はメモリＡを更新する（Ｓ４１１）。メモリＡはＮ個の要素から構成される配列として確保され、先頭から順に新しいデータが格納され、格納データがＮ＋１個を越えた場合には一番古いデータを削除する。プロセッサ５の処理周期をΔとすると、時刻ｔにおいてメモリに格納されたデータは、

となる。ただし、ｖは自車または後側方車の車速の測定値である。メモリＡは次の処理サイクルである時刻ｔ＋Δにおいては、

のように更新される。このようなメモリの更新処理が、自車と後側方車両用のメモリそれぞれに対して行なわれる。なお、収集されたデータがＮ個に満たない場合には、データが割り当てられない後ろ側の要素は適当な初期値（例えば０）で埋めておくものとする。

ここで、図５に基づいてメモリＢに格納されるデータの一例を説明する。図５は、時刻ｔ１において後側方車両が検出され、時刻ｔ２において方向指示器４がＯＮされた場合の自車および後側方車両の車速の履歴を示した図である。時刻ｔ１においてメモリＡが確保され、車速データが格納されて蓄積されていく。そして、時刻ｔ２で方向指示器４がＯＮになると、時刻ｔ２におけるメモリＡの内容がメモリＢにコピーされる。メモリＢの内容はそのまま保持されるが、メモリＡのほうはその後も更新され続ける。このような処理を行うことによって、図５における現在時刻（グラフ上の右端の時点）では、メモリＡ、Ｂにはそれぞれ図中の太線で示した区間のデータが格納されていることになる。

次に、図３のフローチャートにおけるステップＳ３１０の因果関係判定処理の詳細について、図６のフローチャートに基づいて説明する。

まず、プロセッサ５は車両検出フラグがＯＮであるか否か（Ｓ６０１）、方向指示フラグがＯＮであるか否かをチェックし（Ｓ６０２）、いずれかのフラグがＯＮの状態でない場合には因果関係の判定は行なわずに（Ｓ６０３）、因果関係の判定処理を終了する。

また、車両検出フラグ、方向指示フラグがともにＯＮの場合には、まずメモリＡに記録された後側方車両の車速データを参照し、現在時刻からＴ秒間のデータを代表する代表車速を算出する（Ｓ６０４）。代表車速としては、例えばメモリに格納されているデータの平均値としてもよいし、あるいは格納されているデータの最大値や最小値をとるようにしてもよい。

次に、メモリＢに記録された後側方車両の車速データを参照し、方向指示器４がＯＮされてからＴ秒間のデータを代表する代表車速を算出する（Ｓ６０５）。

こうしてメモリＡとメモリＢの代表車速を算出したら、次にメモリＡの代表車速とメモリＢの代表車速の間に有意な差が認められるかどうかを判定する（Ｓ６０６）。このように代表車速を比較することによって、方向指示器４を操作する前と操作した後で、後側方車両の車速に変化が生じているかどうかを判定することができる。

判定方法としては、

が成り立てば、有意な差があると判定するようにする。判定の閾値Δｖは、例えば一般的な運転者が車を一定速度で走らせようとしたときに表れる車速の変動幅の値を調べて、それと同程度の値を設定するようにする。

こうして二つの代表車速の間に有意な差があると判定された場合には、メモリＡの代表車速とメモリＢの代表車速の大小関係を調べ（Ｓ６０７）、メモリＡの代表車速が大きければ、後側方車両は方向指示器４をＯＮにした後に加速傾向にあると判定し（Ｓ６０８）、メモリＢの代表車速が大きければ、逆に後側方車両は方向指示器４をＯＮにした後に減速傾向にあると判定する（Ｓ６０９）。

また、ステップＳ６０６において有意な差がないと判定された場合には、方向指示フラグがＯＮにされてから所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ６１０）。方向指示器４をＯＮにした直後に二つの代表車速の間に有意な差が生じないのは当然であるから、所定時間を経過していない場合には因果関係の判定は行なわずに（Ｓ６０３）、因果関係の判定処理を終了する。

一方、方向指示器４をＯＮにしてから所定時間が経過している場合には、後側方車両は自車の方向指示灯３に反応していないと判定して（Ｓ６１１）本実施形態の車線変更支援装置による因果関係の判定処理は終了する。

ここで、本実施形態の車線変更支援装置を適用する場合の一例を図７に示す。図７は片側二車線の道路において左側車線を自車Ｘが走行している場合である。左側車線の自車Ｘの前方には車両Ｙ１が走行しており、右側車線の自車後方には車両Ｙ２が走行している。自車Ｘと車両Ｙ１の走行速度はほぼ同じであるが、車両Ｙ２の走行速度は自車Ｘよりも速く、右側車線には車両Ｙ２の後方にも車両Ｙ２とほぼ同じ速度の車群が追従してきているとする。そして、道路はこの先で二方向に分岐しており、自車Ｘが目的地方面に行くためには右方向へ進まなければいけないので、運転者は右車線に車線変更する必要を感じている場合とし、運転者は車両Ｙ２との速度差があって右車線への車線変更に不安を抱きつつ時刻ｔ２に右方向へ方向指示器４の操作を行なったとする。

右後側方センサ１ａは時刻ｔ１において既に車両Ｙ２を検出している。このような状況で、自車Ｘおよび車両Ｙ２の車速の変化が図５に示したグラフのように変化したとすると、運転者が方向指示器４を操作する前と後で、車両Ｙ２の走行速度には変化が見られ、方向指示器４の操作後まもなく速度が減速傾向になっていることがわかる。このような変化により、メモリＢに記録されたデータから算出された代表車速とメモリＡに記録されたデータから算出された代表車速には有意な差が検出され、運転者に後側方車両（すなわち車両Ｙ２）が減速していることを知らせる音声案内が提供される。

このような案内により、運転者は車両Ｙ２の運転者が自分の方向指示器４の操作に反応して減速し、自車Ｘが右車線に車線変更することを予見した運転を行なっているという推測を立てることができるので、自信を持って右車線への車線変更を開始することができることになる。

上述したように、本実施形態に係る車線変更支援装置では、自車の車線変更をする意思の表明と周囲車両の走行速度の変化との間の因果関係を判定し、周囲車両が自車の車線変更の意思表示に対してどのように対処しようとしているのかを推定して、その結果を運転者に伝えるので、運転者がより自信をもって車線変更をすべきか否かの判断を下すことができる。

さらに、本実施形態に係る車線変更支援装置では、方向指示器と方向指示灯という公道を走行する乗用車および商用車には既に取り付けられている装置によって車線変更意思伝達部を構成しているので、車線変更の意思を伝達するための新たな装置を追加することなく、車線変更支援装置を実現することができる。

また、本実施形態に係る車線変更支援装置では、因果関係の判定を、車線変更をする意思を伝達した前後において周囲車両の車速が有意に変化したか否かに基づいて行なうので、センサで測定しやすい情報である周囲車両の速度だけを用いて判定を行なうことができ、これによりシステムやロジックの構成を簡単なものにすることができる。

本実施形態に係る車線変更支援装置では、自車よりも後方の車両の挙動だけを検出する構成となっているので、システムの構成に必要なセンサを必要最小限にすることができ、安価にシステムを実現することができる。

さらに、本実施形態に係る車線変更支援装置では、音声や電子音で因果関係の判定結果を運転者に伝達するので、運転者に視点の移動を強いることなく情報を伝達することができ、これにより運転者は周囲の状況から注意をそらすことなく情報を得ることができる。

次に、第２の実施形態に係る車線変更支援装置を図面に基づいて説明する。図８は本実施形態に係る車線変更支援装置の構成を示すブロック図である。ただし、第１の実施形態と同様の構成要素については、図１と同じ番号を付して説明は省略する。また、車室内における配置図を図９に示す。

図８、図９に示すように、第２の実施形態の車線変更支援装置では、自車の前方の車両を検出する右前方センサ７ａと左前方センサ７ｂとが追加されており、さらに音声合成装置６の代わりに左右ピラーにそれぞれ右方向信号表示装置８ａと左方向信号表示装置８ｂとが取り付けられている点が第１の実施形態と異なっている。

右前方センサ７ａと左前方センサ７ｂは、後側方センサ１ａ、１ｂと同様にＣＣＤカメラ等で構成され、自車が走行する車線と隣接する車線上で自車よりも前方を走行する車両を検出する。

右方向信号表示装置８ａと左方向信号表示装置８ｂは、ＬＥＤ等によって構成され、運転者に因果関係の判定結果を光信号の形で伝達する。

次に、本実施形態に係る車線変更支援装置による車線変更の支援方法について図１０のフローチャートに基づいて説明する。ただし、図３で示した第１の実施形態の車線変更の支援方法と同様な処理については詳しい説明は省略する。本実施形態の車線変更の支援方法では、後側方車両だけでなく、前側方車両についても検出対象とすること、各車両の車速だけでなく自車からの車間距離についてもメモリに格納することが第１の実施形態と異なっている。

図１１は、第２の実施形態の適用場面の一例を示す図で、片側二車線の道路において左側車線を自車Ｘが走行し、左側車線の自車前方には車両Ｙ１が走行しており、右側車線の自車後方には車両Ｙ２が、右側車線の自車前方には車両Ｙ３が走行している場面である。自車Ｘと車両Ｙ１の走行速度はほぼ同じであり、車両Ｙ２、Ｙ３の走行速度は自車Ｘよりも速い。車両Ｙ２の速度は車両Ｙ３の速度よりもさらに速く、車両Ｙ３との車間距離が縮まっている状況である。

このような場面において第２の実施形態の車線変更の支援方法では、図１０に示すように、まず車速センサ２からの信号に基づいてプロセッサ５が自車の車速を算出する（Ｓ１００１）。

次に後側方センサ１ａ、１ｂ及び前方センサ７ａ、７ｂにより自車の周囲に車両が検出されているかどうかを判定し（Ｓ１００２）、車両が検出されている場合には、前後左右いずれかの検出された方向の車両検出フラグをＯＮにしてから（Ｓ１００３）、検出された車両の車速及び自車からの車間距離を算出する（Ｓ１００４）。検出された車両の車速の算出方法は、後側方センサ１ａ、１ｂあるいは前方センサ７ａ、７ｂによって測定される自車から検出した車両までの車間距離を微分した信号に自車の車速を足し合わせることで算出することができる。

また、ステップＳ１００２において車両が検出されなかった場合には、車両検出フラグをＯＦＦにする（Ｓ１００５）。

次にプロセッサ５は方向指示器４がＯＮの状態か否かをチェックし（Ｓ１００６）、方向指示器４のレバーが左右どちらかの方向を指示する位置にある場合には、指示している方向の方向指示フラグをＯＮにし（Ｓ１００７）、さらにその時の時刻も併せて記録する。また、どちらの方向も指示しない中立位置にある場合には方向指示フラグをＯＦＦにする（Ｓ１００８）。

こうしてフラグが設定されると、次にプロセッサ５は算出された各車両の車速と車間距離とを車速履歴記録用メモリに格納して更新する（Ｓ１００９）。このとき設定されたフラグのパターンによって異なる更新処理が行なわれるが、この更新処理については後に詳しく説明する。

そして、設定されたフラグの情報が読み込まれ、所定の条件が成立した場合には車速履歴記録用メモリに格納された各車両のデータを用いて因果関係判定処理が行なわれる（Ｓ１０１０）。この因果関係判定処理については後に詳しく説明する。

こうして因果関係が判定されると、プロセッサ５は因果関係の判定結果に対応する情報を読み出して、方向指示器４で操作した方向の信号表示装置８ａ、８ｂに対して指令信号を生成して転送し（Ｓ１０１１）、信号表示装置８ａ、８ｂは判定結果を反映する信号を運転者に提示する。例えば、後側方車両が加速傾向にあると判定された場合には赤色の信号、減速傾向にあると判定された場合には青色の信号、反応無しと判定された場合には白色の信号、判定していない場合には非表示という信号を運転者に提示する。

次に、図１０のフローチャートにおけるステップＳ１００９の車速履歴記録用メモリの更新処理の詳細について、図１２のフローチャートと図１３の図面に基づいて説明する。ただし、図４で示した第１の実施形態の車速履歴記録用メモリの更新処理と同様な処理については詳しい説明は省略する。

まず、プロセッサ５は、後側方車両のチェックとメモリの処理を行う（１２０１）。この処理は図４のステップＳ４０１からＳ４０４までの処理が行われる。具体的には、車両検出フラグがＯＮになっているか否かをチェックし（Ｓ４０１）、ＯＮになっていない場合には後側方車両が検出されていないので、後側方車両用のメモリ領域を開放する（Ｓ４０２）。車両検出フラグがＯＮになっている場合には、後側方車両用のメモリ領域が確保されているかどうかをチェックし（Ｓ４０３）、メモリ領域が確保されていない場合には、新たに車両を検出したことを意味しているので、新たにメモリ領域を確保する（Ｓ４０４）。

こうしてステップＳ１２０１の処理が行われると、次にプロセッサ５は、前側方車両のチェックとメモリの処理を行う（１２０２）。この処理もステップＳ１２０１と同様に図４のステップＳ４０１からＳ４０４までの処理が前側方車両に対して行われる。

そして、プロセッサ５は方向指示フラグがＯＮになっているか否かをチェックし（Ｓ１２０３）、ＯＮになっている場合にはメモリＢの領域が確保されているかどうかをチェックする（Ｓ１２０４）。メモリＢが確保されていない場合にはメモリＢを確保し（Ｓ１２０５）、メモリＡの内容をメモリＢにコピーする（Ｓ１２０６）。

そして、次にプロセッサ５はメモリＣを確保して（Ｓ１２０７）、メモリＣを更新する（Ｓ１２０８）。このメモリＣには方向指示フラグがＯＮになっている間の全区間の車速データが記録される。

また、ステップＳ１２０４においてメモリＢの領域がすでに確保されている場合には、メモリＢのデータはそのまま保持してメモリＣを更新する（Ｓ１２０８）。

一方、ステップＳ１２０３において方向指示フラグがＯＮになっていない場合には、メモリＢが確保されているかどうかをチェックし（Ｓ１２０９）、メモリＢが確保されている場合には、何らかの理由で方向指示器４の操作がキャンセルされたことを意味するので、メモリＢをクリア、開放するとともに（Ｓ１２１０）、メモリＣをクリア、開放する（Ｓ１２１１）。

また、ステップＳ１２０９においてメモリＢが確保されていない場合には、最初から方向指示器４が操作されていない状態であるので、そのまま次のステップに進む。

そして、上述した処理を行った後にプロセッサ５はメモリＡを更新して（Ｓ１２１２）車速履歴記録用メモリの更新処理を終了する。

ここで、図１３に基づいてメモリに格納されるデータの一例を説明する。図１３は、時刻ｔ１において後側方車両が検出され、時刻ｔ２において方向指示器４がＯＮされた場合の自車、前側方車両及び後側方車両の車速の履歴を示した図である。図５ですでに説明したようにメモリＡには現在時刻からＴ秒間のデータを格納し、メモリＢには方向指示器４がＯＮされる前のＴ秒間のデータが格納される。そして、メモリＣには方向指示器４がＯＮされている間のデータを格納する。

次に、図１０のフローチャートにおけるステップＳ１０１０の因果関係判定処理の詳細について、図１４のフローチャートに基づいて説明する。ただし、図６で示した第１の実施形態の因果関係判定処理と同様な処理については詳しい説明は省略する。

まず、プロセッサ５は後側方車両の車両検出フラグがＯＮであるか否か（Ｓ１４０１）、方向指示フラグがＯＮであるか否かをチェックし（Ｓ１４０２）、いずれかのフラグがＯＮの状態でない場合には因果関係の判定は行なわずに（Ｓ１４０３）、因果関係の判定処理を終了する。ただし、ステップＳ１４０１では後側方車両についてのみチェックを行ない、前側方車両だけが検出されている場合には判定を行なわない。

そして、後側方車両の車両検出フラグ、方向指示フラグがともにＯＮの場合には、まずメモリＡに記録された後側方車両の車速データを参照し、現在時刻からＴ秒間のデータを代表する代表車速を算出する（Ｓ１４０４）。

次に、メモリＢに記録されたデータを参照し、後側方車両の基準モデルを生成する（Ｓ１４０５）。第１の実施形態では、後側方車両の車速の変化だけを用いて因果関係の判定を行なっていたが、図1１の場面のように、後側方車両の前方にも別の車両が走行している場合には、後側方車両は必ずしも一定速度で走行できるわけではなく、前方の車両への接近に伴って減速する必要がある。

従って、後側方車両の減速は必ずしも自車の方向指示器４の操作に反応しているわけではない場合が出てくる。このような事態を想定して、本実施形態の因果関係判定処理では単純に車速の変化を追うのではなく、後側方車両の挙動を予測するための基準モデルを導入し、方向指示器４をＯＮにしなかった場合の後側方車両の予測挙動と実際の後側方車両の挙動を比較することで、後側方車両が自車の方向指示灯３に反応しているか否かを判定する。

ここで、後側方車両の基準モデルとして導入する数学モデルを以下に示す。

この数学モデルで利用する関数としては、例えば、特開２０００−１３５９３４号公報に開示されている先行車追従制御装置の制御アルゴリズムと同様な式などを利用することができる。

なお、車両の位置座標ｘは道路の進行方向に沿ってとり、座標原点を適当に定めれば（例えば自車の位置を原点にとる）、自車と各車両との車間距離の測定値から具体的な座標の値を算出することができる。

こうして基準モデルを生成したら、次に生成した基準モデルとメモリＣに記録されたデータとから後側方車両の予測車速を算出する（Ｓ１４０６）。メモリＣに記録された時刻ｔにおける前側方車両の位置及び速度の測定値を用いて式（４）、（５）を積分することによって、方向指示器４を出した後の任意の区間の時刻ｔにおける後側方車両の予測位置及び予測車速の値を計算することができる。

そして、算出した予測車速の中から、メモリＡに格納されているデータと同じ区間の予測車速を抽出し、抽出された予測車速の代表値を算出する（Ｓ１４０７）。

こうしてメモリＡの代表車速と予測車速の代表車速とを算出したら、次にメモリＡの代表車速と予測車速の代表車速との間に有意な差が認められるかどうかを判定する（Ｓ１４０８）。このように予測車速と比較することにより、図1１のように後側方車両が追従走行に入るような場合でも、より精度良く方向指示器４と後側方車両との因果関係を判定することができるようになる。

こうしてメモリＡの代表車速と予測車速の代表車速との間に有意な差があると判定された場合には、メモリＡの代表車速と予測車速の代表車速の大小関係を調べ（Ｓ１４０９）、メモリＡの代表車速が大きければ、後側方車両は方向指示器４をＯＮにした後に加速傾向にあると判定し（Ｓ１４１０）、予測車速の代表車速が大きければ、逆に後側方車両は方向指示器４をＯＮにした後に減速傾向にあると判定する（Ｓ１４１１）。

また、ステップＳ１４０８において有意な差がないと判定された場合には、方向指示フラグがＯＮにされてから所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１４１２）。方向指示器４をＯＮにした直後に二つの代表車速の間に有意な差が生じないのは当然であるから、所定時間を経過していない場合には因果関係の判定は行なわずに（Ｓ１４０３）、因果関係の判定処理を終了する。

一方、方向指示器４をＯＮにしてから所定時間が経過している場合には、後側方車両は自車の方向指示灯３に反応していないと判定して（Ｓ１４１３）本実施形態の車線変更支援装置による因果関係の判定処理は終了する。

図１１において自車Ｘが右方向に方向指示器４を操作した場合に、図１３のように各車の車速が変化したとする。この場合、後側方車にあたる車両Ｙ２の車速は減速傾向にあるものの、基準モデルによる予測を行なうと、前側方車両にあたる車両Ｙ３への追従走行と同様の車速パターンとなっており、方向指示器４の操作との因果関係は認められず、方向指示器４に対して無反応であると判定される。そして、右方向信号表示装置８ａが白色の信号を点灯し、運転者に判定内容が伝達される。

上述したように、本実施形態に係る車線変更支援装置では、後側方車両だけでなく前方の車両の挙動も把握する構成となっているので、後側方車両の挙動変化の因果関係として自車の方向指示器の操作だけではなく、前方車両への接近や追従による挙動変化の可能性も考慮することができ、これによって因果関係をより精度良く推定することができる。

また、本実施形態に係る車線変更支援装置では、方向指示器４の操作方向に対応した方向に信号表示装置８ａ、８ｂを設けて情報を表示する構成となっているので、運転者が情報を得るために必要とする視線の移動を最小限に抑えた上で、情報を伝達することができる。

次に、第３の実施形態に係る車線変更支援装置を図面に基づいて説明する。ただし、本実施形態の車線変更支援装置の構成は、第１の実施形態の音声合成装置６が警報音発生装置（警報手段）９に変更されただけなので、詳しい説明は省略する。また、同様の構成要素については、図１と同じ番号を付している。

ここで、各構成要素間の信号の流れを図１５にまとめておく。図１５に示すように、周囲車両検出部である右後側方センサ１ａおよび左後側方センサ１ｂは、検出した周囲車両の位置と車速の測定結果とを因果関係判定部であり車線変更評価部であるプロセッサ５に入力する。同様に自車走行状態検出部である車速センサ２は自車の車速をプロセッサ５に入力する。また、車線変更意思伝達部である方向指示器４は運転者によって操作されると、その作動状態をプロセッサ５に入力するとともに、車線変更する方向の方向指示灯３を点滅させる。そして、プロセッサ５は各部から入力された情報に基づいて因果関係の判定を行うとともに車線変更の評価を行い、その判定結果を警報部である警報音発生装置９に送信する。警報音発生装置９は受信した判定結果に基づいて運転者に警報を発する。

次に、第３の実施形態に係る車線変更支援装置による車線変更の支援方法について図１６に基づいて説明する。ただし、図１６におけるステップＳ１６０１からＳ１６１０までの処理は、第１の実施形態におけるステップＳ３０１からＳ３１０までの処理と同じなので詳しい説明は省略してステップＳ１６１１の処理から説明する。

ステップＳ１６１１の車線変更の安全評価処理では、車間距離と相対速度に基づいて、警報を発するか否かを決定する。車間距離と相対速度を

のように定義し、適当な正の定数ｋを設定して車間距離と相対速度を関係づけ、この関係が図１７の斜線で示した警報発生領域に属した場合には、方向指示器４の操作と同時に無条件で警報を発生するようにする。

また、ステップＳ１６１０における因果関係判定処理の判定結果を用いて、上記の警報特性を修正し、より違和感のない警報特性を実現することもできる。

図１８に示すように、警報発生領域の境界線付近に、新たに境界領域を定義する。そして、車間距離と相対速度との関係が境界領域に属し、かつ因果関係判定処理の判定結果が後側方車両が減速傾向にあるという判定結果である場合には、警報の発生を抑制する。

逆に境界領域にあり後側方車両が加速傾向にあるという判定結果である場合には、警報を発生させる。また、判定結果が無反応である場合には、図１７と同じ警報特性に従って警報の発生、抑制を決定する。さらに、因果関係の判定が行なわれなかった場合には、警報を抑制するか、あるいは運転者に軽く注意を促す程度の軽い警告音を発生させるようにする。また、第２の実施形態で説明した信号表示装置８ａ、８ｂに警報を表示するようにしてもよい。

このようにしてプロセッサ５は警報の発生の有無を決定し、警報音発生装置９に指令信号を生成して転送する（Ｓ１６１２）。警報音発生装置９は指令信号に従って警報を発生して本実施形態の車線変更支援装置における車線変更支援の支援処理は終了する。

ただし、ここでは図３で示した第１の実施形態の車線変更の支援方法に対して、車線変更の安全評価処理と警報の報知とを追加した場合について説明したが、図１０に示した第２の実施形態の車線変更の支援方法に対して車線変更の安全評価処理と警報の報知とを追加してもよい。

上述したように、本実施形態に係る車線変更支援装置では、後側方車両との車間距離と相対速度の測定値に加えて、車線変更をする意思の表明に対する後側方車両の反応も考慮して車線変更の安全評価を算出しているので、車線変更が安全か否かをより適切に評価することができ、警報が過度に保守的になったり、逆に必要以上に安全性を欠く警報が発せられることが少なくなり、運転者の安全に対する感覚とより良く合致した警報システムを構成することができる。

さらに、本実施形態に係る車線変更支援装置では、方向指示器４と方向指示灯３という公道を走行する乗用車および商用車には既に取り付けられている装置によって車線変更意思伝達部を構成しているので、車線変更の意思を伝達するための新たな装置を追加することなく、車線変更支援装置を実現することができる。

また、本実施形態に係る車線変更支援装置では、因果関係の判定を、車線を変更する意思を伝達した前後において周囲車両の車速が有意に変化したか否かに基づいて行なうので、センサで測定しやすい情報である周囲車両の速度だけを用いて判定を行なうことができ、これによりシステムやロジックの構成を簡単なものにすることができる。

本実施形態に係る車線変更支援装置では、自車よりも後方の車両の挙動だけを検出する構成となっているので、システムの構成に必要なセンサを必要最小限にすることができ、これにより安価にシステムを実現することができる。

本実施形態に係る車線変更支援装置では、音声や電子音で車線変更の安全評価の結果を運転者に警報するので、運転者に視点の移動を強いることなく情報を伝達することができ、これにより運転者は周囲の状況から注意をそらすことなく情報を得ることができる。

さらに、本実施形態に係る車線変更支援装置では、方向指示器４の操作方向に対応した方向に信号表示装置８ａ、８ｂを設けて警報を表示する構成となっているので、運転者が情報を得るために必要な視線の移動を最小限に抑えた上で、警報を伝達することができる。

以上、本発明の車線変更支援装置について、図示した実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

運転者による方向指示器の操作と周囲車両の速度変化との因果関係を判定して運転者の車線変更を支援するための技術として極めて有用である。

本発明の第１の実施形態に係る車線変更支援装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態に係る車線変更支援装置における信号の流れを説明するための図である。本発明の第１の実施形態に係る車線変更支援装置による車線変更の支援方法を説明するためのフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係る車線変更支援装置による車速履歴記録用メモリの更新処理を説明するためのフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係る車線変更支援装置によるメモリに格納されるデータの一例を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る車線変更支援装置による因果関係の判定処理を説明するためのフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係る車線変更支援装置を適用する場合の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る車線変更支援装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態に係る車線変更支援装置の車室内の配置を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る車線変更支援装置による車線変更の支援方法を説明するためのフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る車線変更支援装置を適用する場合の一例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る車線変更支援装置による車速履歴記録用メモリの更新処理を説明するためのフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る車線変更支援装置によるメモリに格納されるデータの一例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る車線変更支援装置による因果関係の判定処理を説明するためのフローチャートである。本発明の第３の実施形態に係る車線変更支援装置における信号の流れを説明するための図である。本発明の第３の実施形態に係る車線変更支援装置による車線変更の支援方法を説明するためのフローチャートである。本発明の第３の実施形態に係る車線変更支援装置による警報の発生方法を説明するための図である。本発明の第３の実施形態に係る車線変更支援装置による警報の発生方法を説明するための図である。

符号の説明

１ａ右後側方センサ（周囲車両検出手段）
１ｂ左後側方センサ（周囲車両検出手段）
２車速センサ（自車走行状態検出手段）
３方向指示灯（車線変更意思伝達手段）
４方向指示器（車線変更意思伝達手段）
５プロセッサ（因果関係判定手段、車線変更評価手段）
６音声合成装置（判定結果伝達手段）
７ａ右前方センサ（周囲車両検出手段）
７ｂ左前方センサ（周囲車両検出手段）
８ａ右方向信号表示装置（車線変更意思伝達手段）
８ｂ左方向信号表示装置（車線変更意思伝達手段）
９警報音発生装置（警報手段）

Claims

自車の走行状態を検出する自車走行状態検出手段と、
前記自車の周囲を走行する周囲車両の挙動を検出する周囲車両検出手段と、
前記自車を運転する運転者の操作によって車線変更する方向が入力され、入力された前記車線変更する方向を前記周囲車両に対して伝達する車線変更意思伝達手段と、
前記車線変更する方向の車線上で前記自車よりも後方を走行する車両の挙動変化と、前記車線変更意思伝達手段による伝達結果との間の因果関係を、前記自車走行状態検出手段による検出結果と前記周囲車両検出手段による検出結果とに基づいて判定する因果関係判定手段と、
前記因果関係判定手段による判定結果を運転者に伝達する判定結果伝達手段と
を備えることを特徴とする車線変更支援装置。
前記車線変更意思伝達手段は、方向指示器および方向指示灯であることを特徴とする請求項１に記載の車線変更支援装置。
前記因果関係判定手段は、運転者が前記車線変更意思伝達手段を操作する前後において前記自車の後方を走行する車両の走行速度に有意な差が表れているか否かを判定し、速度が有意に増加、速度が有意に減少、因果関係なしのいずれかの判定結果を出力することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の車線変更支援装置。
前記周囲車両検出手段は、自車両が走行する車線と隣接する車線上で自車よりも後方を走行する車両を検出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車線変更支援装置。
前記周囲車両検出手段は、自車が走行する車線と隣接する車線上で自車よりも前方を走行する車両と後方を走行する車両の両方を検出し、
前記因果関係判定手段は、前記後方を走行する車両の走行速度の変化が、前記前方を走行する車両の影響による速度変化であるか否かを考慮して因果関係の判定を行なうことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車線変更支援装置。
前記判定結果伝達手段は、音声または電子音で判定結果を運転者に伝達することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の車線変更支援装置。
前記判定結果伝達手段は、左右に設置された表示装置によって構成され、前記車線変更する方向の表示装置に前記因果関係判定手段の判定結果を表示することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車線変更支援装置。
自車の走行状態を検出する自車走行状態検出手段と、
前記自車の周囲を走行する周囲車両の挙動を検出する周囲車両検出手段と、
前記自車を運転する運転者の操作によって車線変更する方向が入力され、入力された前記車線変更する方向を前記周囲車両に対して伝達する車線変更意思伝達手段と、
前記車線変更する方向の車線上で前記自車よりも後方を走行する車両の挙動変化と、
前記車線変更意思伝達手段による伝達結果との間の因果関係を、前記自車走行状態検出手段による検出結果と前記周囲車両検出手段による検出結果とに基づいて判定する因果関係判定手段と、
前記因果関係判定手段による判定結果と、前記自車の後方を走行する車両と自車との間の車間距離及び相対速度に基づいて、車線変更に対する安全評価を行う車線変更評価手段と、
前記車線変更評価手段における評価結果に基づいて、運転者に注意を喚起する警報を発する警報手段と
を備えることを特徴とする車線変更支援装置。
前記車線変更意思伝達手段は、方向指示器および方向指示灯であることを特徴とする請求項８に記載の車線変更支援装置。
前記因果関係判定手段は、運転者が前記車線変更意思伝達手段を操作する前後において前記自車の後方を走行する車両の走行速度に有意な差が表れているか否かを判定し、速度が有意に増加、速度が有意に減少、因果関係なしのいずれかの判定結果を出力することを特徴とする請求項８または請求項９のいずれかに記載の車線変更支援装置。
前記周囲車両検出手段は、自車が走行する車線と隣接する車線上で自車よりも後方を走行する車両を検出することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の車線変更支援装置。
前記周囲車両検出手段は、自車が走行する車線と隣接する車線上で自車よりも前方を走行する車両と後方を走行する車両の両方を検出し、
前記因果関係判定手段は、前記後方を走行する車両の走行速度の変化が、前記前方を走行する車両の影響による速度変化であるか否かを考慮して因果関係の判定を行なうことを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の車線変更支援装置。
前記警報手段は、音声または電子音で運転者に注意を喚起することを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれか１項に記載の車線変更支援装置。
前記警報手段は、左右に設置された表示装置によって構成され、前記車線変更する方向の表示装置に、前記車線変更評価手段の評価結果に基づいて警報を表示することを特徴とする請求項８〜請求項１３のいずれか１項に記載の車線変更支援装置。