JP4850963B1 - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえ車両に大きなピッチング運動が生じて、制御対象を見失うような状況や、前方情報を大きく補正すべき状況が生じたとしても、可能な限り安定した精度で、レスポンス良く、前方の制御対象との衝突を回避する自動ブレーキ制御を安定して実行する。
【解決手段】ピッチング角θｐが予め設定する閾値θpcより大きい場合は、少なくとも前回検出した制御対象の走行情報に基づいて制御対象と自車両１との衝突可能性を判定し、制御対象と自車両１との衝突可能性が有ることが判定された場合に自動ブレーキの介入による制動制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、自車両が先行車等の制御対象に衝突する可能性が高いとき、ドライバのブレーキ操作とは独立した自動ブレーキの介入による制動制御を行うことで、衝突防止を図る車両の運転支援装置に関する。

近年、自車両が先行車等の制御対象に衝突する可能性が高いときに、ドライバのブレーキ操作とは独立した自動ブレーキ制御を行うことで、衝突防止を図る様々な自動ブレーキ制御装置が提案され、実用化されている。例えば、特開２００９−２６２７０１号公報（以下、特許文献１）では、カメラで撮像した前方の道路環境に基づいて自車両前方の制御対象を認識し、自車両と制御対象との相対関係に基づいてブレーキ介入距離を設定し、自車両と制御対象との相対距離がブレーキ介入距離以下であるとき、制動制御の実行を判定し、自動ブレーキの介入による自動制動制御装置の技術が開示されている。

また、車両にはピッチング運動やローリング運動が伴うため、特開２０００−３５３３００号公報（以下、特許文献２）では、上述の制御対象との相対距離を検出したピッチング角やローリング角で補正して、この補正した制御対象との相対距離を基に警報制御や自動ブレーキ制御を行う技術が開示されている。

特開２００９−２６２７０１号公報 特開２０００−３５３３００号公報

しかしながら、車両に大きなピッチング運動が生じて、カメラが前方画像を捉えられなくなるような状況が生じた場合には、上述の特許文献２に開示されるピッチング角で補正する技術をもってしても制御対象との相対距離を求めることができず自動ブレーキ制御が実行できなくなる虞がある。また、たとえカメラで前方画像を捉えることができたとしても、補正するための演算処理に時間がかかり、更に、十分な精度の値を得られなくなる虞もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、たとえ車両に大きなピッチング運動が生じて、制御対象を見失うような状況や、前方情報を大きく補正すべき状況が生じたとしても、可能な限り安定した精度で、レスポンス良く、前方の制御対象との衝突を回避する自動ブレーキ制御を安定して実行することができる車両の運転支援装置を提供することを目的としている。

本発明は、カメラによる撮像画像を基に自車両の前方環境を認識する前方環境認識手段と、上記自車両の前方環境に基づいて自車両前方の制御対象を認識する制御対象認識手段と、自車両のピッチング角を検出するピッチング角検出手段と、上記ピッチング角検出手段で検出したピッチング角とピッチング角速度の少なくとも一方が予め設定する閾値より大きく上記カメラによる撮像画像が正常に取得できなくなる場合は、少なくとも前回検出した制御対象の走行情報に基づいて上記制御対象と自車両との衝突可能性を判定する衝突判定手段と、上記衝突判定手段で上記制御対象と自車両との衝突可能性が有ることが判定された場合に自動ブレーキの介入による制動制御を行う制動制御手段とを備え、上記衝突判定手段は、上記ピッチング角検出手段で検出したピッチング角とピッチング角速度の少なくとも一方が予め設定する閾値より大きくなって一定時間経過した場合には、上記前回検出した制御対象の走行情報に基づいて上記制御対象と自車両との衝突可能性を判定する衝突判定を中止することを特徴としている。

本発明による車両の運転支援装置によれば、たとえ車両に大きなピッチング運動が生じて、制御対象を見失うような状況や、前方情報を大きく補正すべき状況が生じたとしても、可能な限り安定した精度で、レスポンス良く、前方の制御対象との衝突を回避する自動ブレーキ制御を安定して実行することが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る、車両運転支援装置の概略構成図である。 本発明の実施の一形態に係る、車両運転支援装置における衝突防止制御プログラムのフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係る、自車両と制御対象との相対速及びラップ率とブレーキ介入距離との関係を示す３次元マップである。 本発明の実施の一形態に係る自車両と制御対象との間に設定される各ブレーキ介入距離を示す説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）を示し、この車両１には、障害物や先行車等の制御対象に衝突する可能性が高いとき、ドライバのブレーキ操作とは独立した自動ブレーキの介入によって制動制御を行うことで衝突防止を図る衝突防止機能を備えた車両運転支援装置２が搭載されている。

この自動制動制御装置２は、ステレオカメラ３、ステレオ画像認識装置４、走行制御ユニット５等を有して主要部が構成されている。

ステレオカメラ３は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた左右１組のＣＣＤカメラで構成されている。これら１組のＣＣＤカメラは、ぞれぞれ車室内の天井前方に一定の間隔を持って取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、撮像した画像情報をステレオ画像認識装置４に出力する。

ステレオ画像認識装置４には、ステレオカメラ３から画像情報が入力されるとともに車速センサ６から自車速Ｖ等が入力される。これらの情報に基づき、ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３からの画像情報に基づいて自車両１前方の立体物データや白線データ等の前方情報を認識し、これら認識情報等に基づいて自車走行路を推定する。さらに、ステレオ画像認識装置４は、自車走行路上に障害物や先行車等の立体物が存在するか否かを調べ、存在する場合には、直近のものを制動制御の制御対象として認識する。

ここで、ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３からの画像情報の処理を、例えば以下のように行う。先ず、ステレオカメラ３で自車進行方向を撮像した１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって距離情報を生成する。そして、この距離情報に対して周知のグルーピング処理を行い、グルーピング処理した距離情報を予め設定しておいた三次元的な道路形状データや立体物データ等と比較することにより、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データ等を抽出する。さらに、ステレオ画像認識装置４は、白線データや側壁データ等に基づいて自車走行路を推定し、自車走行路前方に存在する障害物や先行車等の立体物を制動制御の制御対象として抽出（検出）する。そして、制御対象を検出した場合には、その制御対象の情報として、自車両１と制御対象との相対距離ｄ、制御対象の移動速度Ｖｆ（＝（相対距離ｄの変化の割合）＋自車速Ｖ））、制御対象の減速度ａｆ（＝制御対象の移動速度Ｖｆの微分値）等を演算する。このように、本実施形態において、ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３とともに、前方環境認識手段、制御対象認識手段としての機能を実現する。

走行制御ユニット５には、ステレオ画像認識装置４で認識された制御対象等の各種制情報が入力される。また、走行制御ユニット５には、例えば、車速センサ６から自車速Ｖが入力されるとともに、ピッチング角検出手段としてのピッチング角センサ７からピッチング角θｐ、ブレーキペダルスイッチ８からブレーキペダルのＯＮ−ＯＦＦ操作信号等の各種情報が入力される。

そして、走行制御ユニット５は、ステレオ画像認識装置４で制御対象が認識されているときに、例えば、特開２００９−２６２７０１号公報に記載される方法により、自車両１と制御対象との衝突防止制御を実行する。この衝突防止制御は、具体的には、走行制御ユニット５で、ブレーキ介入距離として、例えば、制御対象を基準とする第１，第２のブレーキ介入距離Ｄ１，Ｄ２を設定する（図４参照）。

ここで、第１のブレーキ介入距離Ｄ１は、制御対象との衝突回避が制動によっても操舵によっても困難となる限界距離（衝突回避限界距離）であり、例えば、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定されている。この衝突回避限界距離は、例えば、自車両１と制御対象との相対速Ｖｒｅｌに応じて変化し、さらに、自車両１と制御対象との相対速Ｖｒｅｌ及びラップ率Ｒｌによって変化する。走行制御ユニット５には、例えば、図３に示すように、自車両１と制御対象との相対速Ｖｒｅｌ及びラップ率Ｒｌと第１のブレーキ介入距離Ｄ１との関係を示すマップが予め設定されて格納されており、走行制御ユニット５は、このマップを参照して第１のブレーキ介入距離Ｄ１を設定する。

また、第２のブレーキ介入距離Ｄ２は、第１のブレーキ介入距離Ｄ１よりも所定に長い距離に設定される。具体的には、第２のブレーキ介入距離Ｄ２は、例えば、予め実験やシミュレーション等に基づいて設定されるもので、相対速Ｖｒｅｌに応じた所定距離だけ衝突回避限界距離よりも自車両１側に延長された距離が設定されている。走行制御ユニット５には、例えば、図３に示すように、自車両１と制御対象との相対速Ｖｒｅｌ及びラップ率Ｒｌと第２のブレーキ介入距離Ｄ２との関係を示すマップが予め設定されて格納されており、走行制御ユニット５は、このマップを参照して第２のブレーキ介入距離Ｄ２を設定する。

そして、走行制御ユニット５は、相対距離ｄが第１のブレーキ介入距離Ｄ１以下となったとき、自動ブレーキの介入による制動制御（以下、本格制動制御ともいう）を実行する。この本格制動制御において、走行制御ユニット５は、例えば、制動制御により発生すべき減速度（目標減速度Ｇｔ）、及び、この目標減速度Ｇｔを発生させる際に許容する減速度の変化量（減速度変化量ΔＧ１）として予め設定された固定値をそれぞれセットし、これらに基づいて減速度指示値Ｇを演算する。そして、走行制御ユニット５は、演算した減速度指示値Ｇを自動ブレーキ制御装置９に出力することにより、自動ブレーキを作動（介入）させる。

また、走行制御ユニット５は、相対距離ｄが第１のブレーキ介入距離Ｄ１よりも大きく且つ第２のブレーキ介入距離Ｄ２以下であるとき、本格制動制御に先立ち、自動ブレーキの介入による制動制御（以下、拡大制動制御ともいう）を実行する。この拡大制動制御において、走行制御ユニット５は、例えば、目標減速度Ｇｔ及び減速度変化量ΔＧ１をそれぞれ可変設定し、これらに基づいて減速度指示値Ｇを演算する。そして、制動制御ユニット５は、演算した減速度指示値Ｇを自動ブレーキ制御装置９に出力することにより、自動ブレーキを作動（介入）させる。

走行制御ユニット５は、上述の衝突防止制御を実行することを基本とするが、ピッチング角センサ７で検出したピッチング角θｐが予め設定する閾値θpcより大きい場合は、少なくとも前回検出した制御対象の走行情報に基づいて制御対象と自車両１との衝突可能性を判定し、制御対象と自車両１との衝突可能性が有ることが判定された場合に自動ブレーキの介入による制動制御を行うように構成されている。すなわち、走行制御ユニット５は、衝突判定手段、制動制御手段としての機能を有して構成されている。

次に、上述の走行制御ユニット５で実行される衝突防止制御を、図２のフローチャートで説明する。
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要なパラメータ、すなわち、自車両１と制御対象との相対距離ｄ、制御対象の移動速度Ｖｆ、制御対象の減速度ａｆ、自車速Ｖ、ピッチング角θｐ、ブレーキペダルのＯＮ−ＯＦＦ操作信号等が読み込まれる。

次いで、Ｓ１０２に進み、ピッチング角θｐが予め設定する閾値θpcより大きいか否か判定する。ここで、予め設定する閾値θpcとは、予め実験、計算等により求められた値であり、自車両１が、この閾値θpcより大きなピッチング角となった場合、画像情報が正常に取得できなくなる可能性がある値となっている。尚、同様な目的として、予め実験、計算等によりピッチング角速度の閾値を設定し、自車両１のピッチング角速度と該閾値とを比較して、ピッチング角速度がこの閾値より大きい場合、画像情報が正常に取得できなくなる可能性があると判定するようにしても良い。

Ｓ１０２の判定の結果、ピッチング角θｐが予め設定する閾値θpc以下の場合は、Ｓ１０３に進んで、上述の通常の衝突暴防止制御を実行してプログラムを抜ける。

上述のＳ１０２の判定の結果、ピッチング角θｐが、予め設定する閾値θpcより大きくて、画像情報が正常に取得できなくなる可能性があると判定された場合は、Ｓ１０４に進む。

Ｓ１０４に進むと、前回まで存在していた制御対象の情報を取得することができているか否か判定される。

このＳ１０４の判定の結果、前回まで存在していた制御対象の情報を取得することができている場合は、該情報を用いて衝突防止制御をすべくＳ１０３に進んで、プログラムを抜ける。

逆に、前回まで存在していた制御対象の情報を取得することができなかった場合は、Ｓ１０５に進む。

Ｓ１０５では、ドライバがブレーキペダルを踏み込んでいる（ＯＮ）か否かの判定が行われる。

Ｓ１０５の判定の結果、ドライバがブレーキペダルを踏み込んでいる（ＯＮ）場合は、既に、ドライバが制御対象との衝突回避のための操作を行っていると判定できるため、Ｓ１０６に進んで、衝突防止制御を中止してプログラムを抜ける。

また、Ｓ１０５の判定の結果、ドライバがブレーキペダルを踏み込んでいない（ＯＦＦ）場合は、Ｓ１０７に進む。

Ｓ１０７では、前回まで存在していた制御対象の情報を取得することができなくなってから、設定時間経過したか否か判定する。そして、この判定の結果、設定時間経過している場合は、前回まで存在していた制御対象の情報を基に衝突防止制御を行うことには、制御誤差が多くなることが予想されるため、Ｓ１０６に進んで、衝突防止制御を中止してプログラムを抜ける。

逆に、Ｓ１０７で、前回まで存在していた制御対象の情報を取得することができなくなってから、設定時間経過していない場合は、Ｓ１０８に進み、前回取得した制御対象情報と現在の自車走行情報とに基づいて相対距離ｄ、相対速度Ｖrelを補正する。

すなわち、以下の（１）式により、今回の制御対象と自車両１との相対速度Ｖrel(n)を推定し、以下の（２）式により、今回の制御対象と自車両１との相対距離ｄ(n)を推定する。
Ｖrel(n)＝Ｖｆ(n-1)−Ｖ(n) …（１）
ｄ(n)＝ｄ(n-1)＋Ｖrel(n)・Δｔ …（２）
ここで、Ｖｆ(n-1)は前回取得した制御対象の移動速度、Ｖ(n)は今回取得した自車速、ｄ(n-1)は前回取得した制御対象との相対距離、Δｔはサンプリングタイムである。

その後、Ｓ１０９に進み、補正した相対距離ｄ（すなわち、ｄ(n)）、相対速度Ｖrel（すなわち、Ｖrel(n)）を用いて、上述したように衝突防止制御を実行してプログラムを抜ける。尚、ラップ率等の他のデータは、前回取得したデータをそのまま用いる。

このように、本発明の実施の形態によれば、ピッチング角θｐが予め設定する閾値θpcより大きい場合は、少なくとも前回検出した制御対象の走行情報に基づいて制御対象と自車両１との衝突可能性を判定し、制御対象と自車両１との衝突可能性が有ることが判定された場合に自動ブレーキの介入による制動制御を行うので、たとえ車両に大きなピッチング運動が生じて、制御対象を見失うような状況や、前方情報を大きく補正すべき状況が生じたとしても、可能な限り安定した精度で、レスポンス良く、前方の制御対象との衝突を回避する自動ブレーキ制御を安定して実行することが可能となる。この際、ピッチング角θｐが予め設定する閾値θpcより大きい場合であっても、ドライバが既に衝突防止に対応していると考えられる場合にはドライバ意志を優先して制御を中止するようになっているので、不必要に制御が割り込むことが防止される。また、ピッチング角θｐが予め設定する閾値θpcより大きい場合の制御を行う際に、このような状況が一定時間以上継続して制御誤差が大きくなると考えられる場合は、衝突防止制御を中止して制御精度が低下した状態で衝突防止制御が実行されることが的確に防止できるようになっている。

尚、本実施の形態では、自車両１の前方環境を、ステレオカメラ３からの画像情報を基に認識するようになっているが、他に、単眼カメラからの画像情報を基に認識する車両運転支援装置に対しても適用できることは云うまでもない。

１ 自車両
２ 車両運転支援装置
３ ステレオカメラ（前方環境認識手段、制御対象認識手段）
４ ステレオ画像認識装置（前方環境認識手段、制御対象認識手段）
５ 走行制御ユニット（衝突判定手段、制動制御手段）
６ 車速センサ
７ ピッチング角センサ（ピッチング角検出手段）
８ ブレーキペダルスイッチ
９ 自動ブレーキ制御装置

Claims (3)

1. カメラによる撮像画像を基に自車両の前方環境を認識する前方環境認識手段と、
   上記自車両の前方環境に基づいて自車両前方の制御対象を認識する制御対象認識手段と、
   自車両のピッチング角を検出するピッチング角検出手段と、
   上記ピッチング角検出手段で検出したピッチング角とピッチング角速度の少なくとも一方が予め設定する閾値より大きく上記カメラによる撮像画像が正常に取得できなくなる場合は、少なくとも前回検出した制御対象の走行情報に基づいて上記制御対象と自車両との衝突可能性を判定する衝突判定手段と、
   上記衝突判定手段で上記制御対象と自車両との衝突可能性が有ることが判定された場合に自動ブレーキの介入による制動制御を行う制動制御手段と、
   を備え、
   上記衝突判定手段は、上記ピッチング角検出手段で検出したピッチング角とピッチング角速度の少なくとも一方が予め設定する閾値より大きくなって一定時間経過した場合には、上記前回検出した制御対象の走行情報に基づいて上記制御対象と自車両との衝突可能性を判定する衝突判定を中止することを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 上記制動制御手段は、ドライバによるブレーキの踏み込みが行われた場合には、上記自動ブレーキの介入による制動制御を中止することを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
3. 上記衝突判定手段は、上記前回検出した制御対象の走行情報と今回取得した自車両の走行情報とに基づいて現在の制御対象と自車両との相対距離を推定し、少なくとも上記推定した相対距離に基づいて上記制御対象と自車両との衝突可能性を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の運転支援装置。

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