JP4639951B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転支援装置に関する。

例えば、合流車線の加速区間から高速道路の本線に合流する状況において、本線へのスムーズな合流を可能にするため、加速区間を走行している車両が本線との合流点に接近すると、運転者に所定の最低速度を保持するように指示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３０５３２１号公報

しかしながら、加速区間に先行車が存在し、この先行車の加速が不十分な場合には、自車も上記最低速度まで加速することができずスムーズな合流が行えないおそれがある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、合流車線から本線にスムーズに合流することを可能にする運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明に係る運転支援装置は、合流車線から本線へ合流する際に車両の運転操作を支援する運転支援装置において、自車両の走行位置を検出する走行位置検出手段と、自車両の速度を検出する速度検出手段と、自車両と先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、先行車両の速度を検出する先行車速度検出手段と、走行位置検出手段の検出結果に基づいて、合流車線に設けられた加速区間の開始位置から所定距離手前を自車両が走行していると判定されたときに、速度検出手段により検出された自車両の速度および先行車速度検出手段により検出された先行車両の速度に基づいて、加速区間の開始位置における目標車間距離を算出する車間距離演算手段と、車間距離検出手段により検出された実際の車間距離と目標車間距離演算手段により算出された目標車間距離とに応じた情報を提示する提示手段と、加速区間の区間長情報を取得する区間長取得手段と、を備え、車間距離演算手段は、加速区間の区間長をさらに考慮して目標車間距離を演算し、目標車間距離を自車両が前記加速区間の中央付近までに略本線交通流速まで加速できる距離に設定することを特徴とする。

本発明に係る運転支援装置によれば、合流車線に設けられた加速区間の開始位置から所定距離手前を自車両が走行していると判定されたときに、自車両の速度および先行車両の速度に基づいて、加速区間の開始位置における目標車間距離が算出され、実際の車間距離と目標車間距離とに応じた情報が提示される。そのため、自車両が加速区間開始位置に到達するまでに先行車との間に十分な車間距離を確保することができる。その結果、加速区間で十分に加速し、本線を走行している車両との相対速度を低減することができるので、本線にスムーズに合流することが可能となる。

本発明に係る運転支援装置は、加速区間の区間長情報を取得する区間長取得手段を備え、車間距離演算手段が、加速区間の区間長をさらに考慮して目標車間距離を演算することが好ましい。このように、加速区間の区間長をさらに考慮することにより、より適切な目標車間距離を設定することが可能となる。

本発明に係る運転支援装置は、本線の制限速度に応じて加速区間における目標速度を設定する目標速度設定手段を備え、自車両が加速区間を走行しているときに、提示手段が、目標速度に応じた情報を提示することが好ましい。この場合、提示された情報に従い、本線の制限速度に応じて設定される目標速度まで加速することができるので、より容易に本線を走行している車両との相対速度を低減することができる。

本発明に係る運転支援装置は、本線を走行している車両を検出する側方車両検出手段と、側方車両検出手段により検出された車両と自車両とが異常接近するか否かを予測する異常接近予測手段とをさらに備え、提示手段が、異常接近予測手段によりこの車両と自車両とが異常接近すると予測された場合に、自車両を減速させる情報を提示することが好ましい。この場合、提示された情報に従って自車両を減速させることができるので、本線を走行している車両との異常接近を防止することができ、よりスムーズに本線に合流することが可能となる。

本発明によれば、合流車線に設けられた加速区間の開始位置から所定距離手前を自車両が走行していると判定されたときに、自車両の速度および先行車両の速度に基づいて、加速区間の開始位置における目標車間距離を算出し、実際の車間距離と目標車間距離とに応じた情報を提示する構成としたので、合流車線から本線にスムーズに合流することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。

まず、図１を用いて、本実施形態に係る運転支援装置１の構成について説明する。図１は、運転支援装置１の構成を示すブロック図である。

運転支援装置１は、合流車線（例えば、高速道路のランプウェイ）から本線（例えば、高速道路の本線）へ合流する際に車両の運転操作を支援するものである。このような機能を実現するため、運転支援装置１は、自車両と先行車両との車間距離や相対速度を検出するミリ波レーダ１０、自車両の側方を走行する車両を検出するステレオカメラ１１、自車両の車速を検出する車速センサ１２、自車両の走行位置情報などを取得するカーナビゲーションシステム１３、各検出結果や走行位置情報などに基づいて運転支援情報を生成する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）２０、および運転支援情報を運転者に提示するディスプレイ３０やスピーカ３１を備えて構成されている。

ミリ波レーダ１０は、ミリ波帯の電波を水平方向にスキャンしながら車両の前方へ照射し、先行車両の表面で反射された電波を受信し、受信信号の周波数変化から先行車両の有無、先行車両と自車両との車間距離および相対速度を検出する。なお、自車両の速度と検出された相対速度から先行車両の速度が演算される。すなわち、ミリ波レーダは車間距離検出手段および先行車速度検出手段として機能する。

ステレオカメラ１１は、車両側方の画像を取得する一対のＣＣＤカメラと、取得した画像から画像認識によって側方車両を検出する画像処理部とを有している。この画像処理部では、ＣＣＤカメラが撮像した画像内からエッジ抽出やパターン認識処理などによって側方車両を抽出する。また、左右の取得画像中における車両位置の違いを基にして三角測量方式により側方車両との車間距離や自車両からの横変位を求め、前のフレーム時に求めた車間距離に対する変化量から相対速度を求める。すなわち、ステレオカメラ１１は側方車両検出手段として機能する。

ミリ波レーダ１０およびステレオカメラ１１とＥＣＵ２０とは、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線で接続されることにより、相互にデータの交換が可能となるように構成されている。ミリ波レーダ１０により検出された先行車両の有無、先行車両と自車両との車間距離および相対速度はこの通信回線を介してＥＣＵ２０に伝送される。また、ステレオカメラ１１により検出された側方車両との車間距離や相対速度なども通信回線を介してＥＣＵ２０に伝送される。

ＥＣＵ２０は、車両を目的地まで誘導するカーナビゲーションシステム１３とも通信回線を介して接続されている。カーナビゲーションシステム１３は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機によって受信されたＧＰＳ衛星信号に基づき自車両の位置を検出する。また、車速信号に基づいて走行距離を算出すると共に、ジャイロセンサからの信号に応じて車両進行方向を検出する。また、カーナビゲーションシステム１３は、内蔵しているハードディスクまたはＤＶＤディスクなどから、本線や合流車線の車線構成、道路曲率、合流車線に設けられている加速区間の区間長などの道路情報を取得する。なお、通信機能を利用して、車両外部に設置された基地局から道路情報を取得してもよい。すなわち、カーナビゲーションシステム１３は走行位置検出手段および区間長取得手段として機能する。取得された走行位置や区間長情報などは、通信回線を介してＥＣＵ２０に伝送される。

また、ＥＣＵ２０には、速度検出手段として機能する車速センサ１２が接続されている。検出された自車両速度に応じた信号はＥＣＵ２０に出力される。

ＥＣＵ２０は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ及び１２Ｖバッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ等により構成されている。このような構成により、ＥＣＵ２０には、車間距離演算部２１、目標速度設定部２２、および異常接近予測部２３が構築されている。

車間距離演算部２１は、合流車線に設けられた加速区間の開始位置から所定距離手前を自車両が走行していると判定されたときに、自車両の速度、先行車両の速度、および加速区間の区間長などに基づいて、加速区間の開始位置における目標車間距離を算出する。すなわち、車間距離演算部２１は車間距離演算手段として機能する。

目標速度設定部２２は、本線の制限速度に応じて、加速区間における目標速度を設定する。すなわち、目標速度設定部２２は目標速度設定手段として機能する。

異常接近予測部２３は、側方車両の速度、進行方向、自車両との車間距離、自車両の速度および進行方向などに基づいて、側方車両と自車両とが異常接近するか否かを予測する。すなわち、異常接近予測部２３は異常接近予測手段として機能する。

また、ＥＣＵ２０は、実際の車間距離と目標車間距離とに応じた運転支援情報、目標速度に応じた運転支援情報、および前記車両と自車両との異常接近に対応した運転支援情報などを生成する。

ＥＣＵ２０には、生成された運転支援情報を映像や文字情報として表示するディスプレイ３０、および運転支援情報を音声情報として出力するスピーカ３１が接続されており、ＥＣＵ２０から出力された運転支援情報は、ディスプレイ３０やスピーカ３１により自車両の運転者に提示される。すなわち、ディスプレイ３０およびスピーカ３１は提示手段として機能する。なお、ディスプレイ３０としては、液晶ディスプレイやヘッドアップディスプレイが好適に用いられる。

次に、図２，図３を用いて、運転支援装置１の動作について説明する。図２は運転支援装置１による合流支援制御の処理手順を示すフローチャートである。合流支援制御は、ＥＣＵ２０によって行われるものであり、ＥＣＵ２０の電源がオンされてからオフされるまでの間、所定のタイミングで繰り返し実行される。図３は合流支援制御を説明するための図である。ここでは、図３に示されるように、自車両１１０が合流車線（ランプウェイ）１０２から高速道路の本線１００に合流する場合を例にして説明する。

ステップＳ１００では、カーナビゲーションシステム１３により検出された自車両１１０の位置情報に基づいて、合流車線１０２に設けられた加速区間１０４の開始位置１０４Ａから所定距離手前の設定地点１０２Ａを自車両１１０が走行しているか否かについての判断が行われる。ここで、自車両１１０が設定地点１０２Ａを走行していないと判断された場合には、自車両１１０が設定地点１０２Ａに到達するまで本ステップＳ１００が繰り返し実行される。一方、自車両１１０が設定地点１０２Ａを走行していると判断されたときには、ステップＳ１０２に処理が移行する。なお、上記所定距離は、加速区間開始位置１０４Ａにおいて適切な速度と車間距離を確保することができる距離（例えば、１５０ｍ）に設定される。

ステップＳ１０２では、ミリ波レーダ１０の検出結果に基づいて、先行車両が存在するか否かについての判断が行われる。ここで、先行車両が存在しない場合には、ステップＳ１１２に処理が移行する。一方、先行車両が存在するときには、ステップＳ１０４に処理が移行する。

ステップＳ１０４では、自車両１１０の速度Ｖｍ、先行車両１１２の速度Ｖｏ、加速区間１０４の区間長Ｌ、および本線交通流速に基づいて、加速区間開始位置１０４Ａにおける先行車両１１２との目標車間距離Ｄａが演算される。ここで、自車両１１０が余裕をもって本線１００に合流できるようにするためには、先行車両１１２が加速不十分なまま加速区間１０４の終端（すなわち、１台であれば本線への割り込みが許容されるであろう位置）に到達すると仮定した場合に、その到達時点において、自車両１１０が加速区間１０４の中央付近を略本線交通流速まで加速した状態で走行できていることが望ましい。したがって、目標車間距離Ｄａは、先行車両１１２の加速が不十分な場合にも、加速区間１０４の中央付近までに略本線交通流速まで加速することができる距離に設定される。

例えば、自車両１１０の速度Ｖｍを４０ｋｍ／ｈ、先行車両１１２の速度Ｖｏを６０ｋｍ／ｈ、加速区間１０４の区間長Ｌを２５０ｍ、本線交通流速を１００ｋｍ／ｈとした場合には、加速区間長Ｌの半分の長さすなわち１２５ｍで４０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈまで加速する必要がある。そのためには、約２．６ｍ／ｓ^２の加速度で約６．５秒間加速することが求められる。一方、この約６．５秒間に先行車両１１２は約１０７ｍ走行する。その結果、加速区間長Ｌの２５０ｍから１０７ｍを引いた値である１４３ｍが、加速区間１０４の開始位置１０４Ａにおける目標車間距離Ｄａとして設定される。

また、自車両１１０の速度Ｖｍを５０ｋｍ／ｈ、先行車両１１２の速度Ｖｏを７０ｋｍ／ｈとした場合には、約２．０ｍ／ｓ^２の加速度で約６．９秒間加速することが求められる。この約６．９秒間に先行車両１１２は約１３５ｍ走行するので、目標車間距離Ｄａは１１５ｍとなる。

次に、ステップＳ１０６では、ミリ波レーダ１０により検出された実際の車間距離ＤｐがステップＳ１０４で設定された目標車間距離Ｄａより大きいか否かについての判断が行われる。ここで、実車間距離Ｄｐが目標車間距離Ｄａより大きい場合には、ステップＳ１１２に処理が移行する。一方、実車間距離Ｄｐが目標車間距離Ｄａ以下のときには、ステップＳ１０８に処理が移行する。

ステップＳ１０８では、設定地点１０２Ａから加速区間開始位置１０４Ａまで走行する間に車間距離を目標車間距離Ｄａまで拡大し、かつ加速区間開始位置１０４Ａでの速度が所定速度Ｖ１以上となるよう、減速情報や加速情報などの運転支援情報が提示される。より具体的には、実車間距離Ｄｐ、目標車間距離Ｄａ、自車両１１０の速度Ｖｍ、および先行車両１１２の速度Ｖｏなどに基づいて、加速区間開始位置１０４Ａにおいて先行車両１１２との車間距離が目標車間距離Ｄａとなり、かつ自車両１１０の速度が所定速度Ｖ１以上となるような加減速度が演算され、演算結果に応じた情報、例えば、「目標速度＊＊ｋｍ／ｈ」「加速してください」または「減速してください」などの運転支援情報が生成される。なお、上記所定速度Ｖ１は、合流車線１０２の制限速度に応じて、例えば４０〜５０ｋｍ／ｈに設定される。

生成された運転支援情報は、ディスプレイ３０やスピーカ３１により自車両の運転者に提示される。

続くステップＳ１１０では、実車間距離Ｄｐが目標車間距離Ｄａまで拡大され、かつ、自車両１１０の速度Ｖｍが所定速度Ｖ１以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、実車間距離Ｄｐが目標車間距離Ｄａまで拡大され、かつ、自車両１１０の速度Ｖｍが所定速度Ｖ１以上である場合には、ステップＳ１１２に処理が移行する。一方、実車間距離Ｄｐが目標車間距離Ｄａまで拡大されていないか、または、自車両１１０の速度Ｖｍが所定速度Ｖ１未満であるときには、ステップＳ１０２に処理が移行し、ステップＳ１１０が肯定されるまで、上述したステップＳ１０２〜Ｓ１０８の処理が繰り返し実行される。その結果、上述した一方の例では、設定地点１０２Ａにおける実車間距離Ｄｐを例えば４３ｍとした場合、設定地点１０２Ａから加速区間開始位置１０４Ａまで１５０ｍ走行する間に車間距離が４３ｍから１４３ｍまで拡大される。同様に、他方の例では、４３ｍから１１５ｍまで拡大される。

続いて、ステップＳ１１２では、自車両１１０が加速区間開始位置１０４Ａに到達したか否かについての判断が行われる。ここで、自車両１１０が加速区間開始位置１０４Ａに到達した場合には、ステップＳ１１４に処理が移行する。一方、自車両１１０がまだ加速区間開始位置１０４Ａに到達していないときには、ステップＳ１０２に処理が移行し、自車両１１０が加速区間開始位置１０４Ａに到達するまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１１０の処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１１４では、加速区間１０４の中央付近での速度が目標速度Ｖ２となるよう、例えば、「目標速度＊＊ｋｍ／ｈ」や「加速してください」などの加速を促す運転支援情報が生成される。生成された運転支援情報は、ディスプレイ３０やスピーカ３１により自車両１１０の運転者に提示される。なお、上記目標速度Ｖ２は、本線１００の大型貨物車の制限速度などに応じて、例えば８０ｋｍ／ｈに設定される。

続くステップＳ１１６では、自車両１１０が加速区間１０４の中央付近に到達するまでに、車両速度が目標速度Ｖ２に達したか否かについての判断が行われる。ここで、車両速度が目標速度Ｖ２に達した場合には、ステップＳ１１８に処理が移行する。一方、車両速度がまだ目標速度Ｖ２に達していないときには、ステップＳ１１４に処理が移行し、車両速度が目標速度Ｖ２に達するまで、加速を促す運転支援情報が運転者に提示される。

車両速度が目標速度Ｖ２に達した場合には、ステップＳ１１８において、ステレオカメラ１１により取得された本線１００を走行する側方車両（以下「本線走行車両」という）１１４の有無、本線走行車両１１４との車間距離や相対速度などに基づいて、本線走行車両１１４の速度、すなわち本線交通流速よりも数ｋｍ／ｈ速い速度まで加速するように、例えば、「目標速度＊＊ｋｍ／ｈ」「加速してください」などの加速を促す運転支援情報が生成され、ディスプレイ３０やスピーカ３１により運転者に提示される。

続くステップＳ１２０では、本線走行車両１１４の速度、進行方向、自車両１１０との車間距離、自車両１１０の速度および進行方向などに基づいて、本線走行車両１１４と自車両１１０とが異常接近するか否かを予測する。本線１００へ車線変更（合流）することにより、自車両１１０と本線走行車両１１４との異常接近が予測される場合には、減速して本線走行車両１１４との車間距離を確保した状態でこの本線走行車両１１４の後方に車線変更するように、減速を促す運転支援情報が運転者に提示される。その後、本処理から一旦抜ける。

本実施形態によれば、加速区間開始位置１０４Ａから所定距離手前の設定地点１０２Ａを自車両１１０が走行しているときに、加速区間開始位置１０４Ａにおける目標車間距離Ｄａが算出され、設定地点１０２Ａから加速区間開始位置１０４Ａまで走行する間に車間距離を目標車間距離Ｄａまで拡大し、かつ加速区間開始位置１０４Ａでの速度が所定速度Ｖ１以上となるよう、減速情報や加速情報などの運転支援情報が提示される。そのため、加速区間開始位置１０４Ａに到達するまでに先行車両１１２との間に十分な車間距離を確保することができる。その結果、加速区間１０４で十分に加速し、本線１００を走行している車両との相対速度を低減することができるので、本線１００にスムーズに合流することが可能となる。

本実施形態によれば、加速区間開始位置１０４Ａを通過すると、加速区間１０４の中央付近での速度が目標速度Ｖ２となるよう、加速を促す運転支援情報が運転者に提示される。そのため、提示された情報に従うことにより、加速区間１０４の中央付近までに目標速度Ｖ２まで加速することができる。このように加速区間１０４の中央付近までに十分な加速を行うことにより、加速区間後半部では車両速度を本線交通流速よりも速めに調節することができる。その結果、合流時の安全確認では、自車両よりも速度が速く確認しにくい後側方の車両ではなく、自車両よりも速度が低く確認しやすい前側方の車両の確認が主となるので、スムーズな合流を容易に行うことが可能となる。

また、本実施形態によれば、本線１００へ車線変更（合流）することにより、自車両１１０と本線走行車両１１４との異常接近が予測される場合には、減速して本線走行車両１１４の後方に車線変更するように、減速を促す運転支援情報が生成され、運転者に提示される。その結果、提示された情報に従って自車両１１０を減速させることにより、本線走行車両１１４との異常接近を防止することができ、よりスムーズに本線１００に合流することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、先行車両を検出するためにミリ波レーダを用いたが、ミリ波レーダに代えてレーザレーダやステレオカメラなどを用いることもできる。また、本線走行車両を検出するためにステレオカメラを用いたが、単眼カメラ、ミリ波レーダ、レーザレーダや赤外線レーダなどを用いることもできる。

実施形態に係る運転支援装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る運転支援装置による合流支援制御の処理手順を示すフローチャートである。 合流支援制御を説明するための図である。

符号の説明

１…運転支援装置、１０…ミリ波レーダ、１１…ステレオカメラ、１２…車速センサ、１３…カーナビゲーションシステム、２０…ＥＣＵ、２１…車間距離演算部、２２…目標速度設定部、２３…異常接近予測部、３０…ディスプレイ、３１…スピーカ、１００…本線、１０２…合流車線、１０２Ａ…設定地点、１０４…加速区間、１０４Ａ…加速区間開始位置、１１０…自車両、１１２…先行車両、１１４…本線走行車両。

Claims (3)

1. 合流車線から本線へ合流する際に車両の運転操作を支援する運転支援装置において、
   自車両の走行位置を検出する走行位置検出手段と、
   自車両の速度を検出する速度検出手段と、
   自車両と先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
   前記先行車両の速度を検出する先行車速度検出手段と、
   前記走行位置検出手段の検出結果に基づいて、前記合流車線に設けられた加速区間の開始位置から所定距離手前を自車両が走行していると判定されたときに、前記速度検出手段により検出された自車両の速度および前記先行車速度検出手段により検出された前記先行車両の速度に基づいて、前記加速区間の開始位置における目標車間距離を算出する車間距離演算手段と、
   前記車間距離検出手段により検出された実際の車間距離と前記目標車間距離演算手段により算出された目標車間距離とに応じた情報を提示する提示手段と、
   前記加速区間の区間長情報を取得する区間長取得手段と、を備え、
   前記車間距離演算手段は、前記加速区間の区間長をさらに考慮して前記目標車間距離を演算し、前記目標車間距離を自車両が前記加速区間の中央付近までに略本線交通流速まで加速できる距離に設定することを特徴とする運転支援装置。
2. 前記本線の制限速度に応じて、前記加速区間における目標速度を設定する目標速度設定手段を備え、
   前記提示手段は、自車両が前記加速区間を走行しているときに、前記目標速度に応じた情報を提示することを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記本線を走行している車両を検出する側方車両検出手段と、
   前記側方車両検出手段により検出された前記車両と自車両とが異常接近するか否かを予測する異常接近予測手段と、をさらに備え、
   前記提示手段は、前記異常接近予測手段により前記車両と自車両とが異常接近すると予測された場合に、自車両を減速させる情報を提示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の運転支援装置。

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