JP4912057B2 - 車両警報装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者に注意を喚起する車両警報装置に関し、物体との衝突や車線の逸脱を避けるよう、振動により運転者に警告する車両警報装置に関する。

自車両と物体との異常接近や車線の逸脱を運転者に警告する車両警報装置が知られている。車両警報装置では、警告する手段として、警報音を鳴らしたり、表示部にその旨を表示したりするなど、運転者の聴覚や視覚を利用するものがある。しかしながら、運転者の聴覚を利用する警告では、運転者が音楽などを聴いている場合に警報音を認識させることが困難な場合があり、視覚を利用する警告では、運転者が表示部を視界に入れないと警告表示を認識させることが困難な場合がある。

そこで、運転者の触覚を利用して、運転者に振動を与え物体の異常接近や車線の逸脱を知らせる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１記載の車両警報装置は、レーダにより物体の異常接近を検出すると、運転席の背部に設置された振動付加手段が振動して運転者に知らせる。

また、特許文献１の車両警報装置は、物体が存在する方向に対応した位置の振動付加手段を振動させ、また、物体までの距離に応じて振動強度及び振動周期を制御することができる。
特開２０００−３３５３４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された距離及び方向だけでは、物体との異常接近の状況を表すパラメータとして不十分である。

図１（ａ）は、物体と自車両との距離及び相対速度の関係を示す図の一例である。物体１００ａ、１００ｂ、１００ｃはそれぞれ他車両や障害物などであり、自車両Ａは相対速度Ｖａで、自車両Ｂは相対速度Ｖｂで、自車両Ｃは相対速度Ｖｃでそれぞれ走行しており、自車両Ａは物体１００ａに、自車両Ｂは物体１００ｂに、自車両Ｃは物体１００ｃに、それぞれ異常接近する可能性がある。なお、相対速度Ｖｂ＝Ｖｃ、Ｖａ＜Ｖｂ＝Ｖｃである。また、自車両ＡとＢのＴＴＣ（Time To Collision）は同程度で、自車両Ｃよりも長いとしている。

図１（ａ）の状況によれば、自車両ＡとＣは物体に対し同程度の距離にあるが、相対速度が異なる。また、自車両ＢとＣは同じ相対速度で走行しているが物体までの距離が異なる。図１（ｂ）は、物体と自車両との距離及び相対速度が図１（ａ）の関係の場合における異常接近の状況を示す図である。図１（ｂ）では、異常接近の状況を、「対処するまでの余裕の少なさ」と「被害の大きさ」を軸に取った２次元上に示した。

例えば、「対処するまでの余裕の少なさ」を緊急度、仮に物体に接触した場合の「被害の大きさ」を重大度、とそれぞれ定義すれば、相対速度が同程度の自車両ＢとＣはいずれも同程度の重大度になるが、物体までの距離が異なるので緊急度が異なる。また、相対速度と距離が異なる自車両ＡとＢは、重大度も緊急度も異なる（自車両ＡとＢはＴＴＣが同程度されているので図１（ｂ）では緊急度を同程度にプロットした）。

このような状況において距離のみ又は相対速度のみをパラメータに、運転者に振動による警告を行うと図１（ｂ）の異常接近の状況を知らせるには情報が不足する。具体的に説明する。

図２（ａ）は距離のみに応じて制御される振動強度の一例を示す図である。自車両Ａ、Ｃは自車両Ｂよりも物体までの距離が近いため、自車両Ｂよりも大きな振動強度が運転者に与えられる。しかしながら、自車両ＡとＣについては、異常接近の状況としては異なるにもかかわらず、同程度の振動強度が運転者に与えられることになる。

図２（ｂ）は距離のみに応じて制御される振動の周波数の高低を示す図である。自車両Ａ、Ｃは自車両Ｂよりも物体までの距離が近いため、自車両Ｂよりも例えば高い周波数の振動が運転者に与えられる。しかしながら、自車両ＡとＣについては、異常接近の状況としては異なるにもかかわらず、同程度の周波数の振動が運転者に与えられることになる。

すなわち、距離のみをパラメータに振動を与えると、自車両Ｃに対して自車両Ａよりも緊急度が高いことを運転者に知らせることができない。

図２（ｃ）はＴＴＣのみに応じて制御される振動強度を示す図の一例である。自車両Ａ、Ｂは自車両ＣよりもＴＴＣが大きいため、自車両Ｃよりも小さな振動強度が運転者に与えられる。しかしながら、自車両ＡとＢについては、異常接近の状況としては異なるにもかかわらず、同程度の振動強度が運転者に与えられることになる。

図２（ｄ）はＴＴＣのみに応じて制御される振動の周波数の高低を示す図の一例である。自車両Ａ、Ｂは自車両ＣよりもＴＴＣが大きいため、自車両Ｃよりも小さな周波数の振動が運転者に与えられる。しかしながら、自車両ＡとＢについては、異常接近の検出状況としては異なるにもかかわらず、同程度の周波数の振動が運転者に与えられることになる。

すなわち、ＴＴＣのみをパラメータに振動を与えると、自車両Ｂに対して自車両Ａよりも重大度が大きいことを運転者に知らせることができない。

したがって、図１（ｂ）に示すように物体と自車両との異常接近の状況が表せるのに対し、従来は、異常接近の状況が的確に把握されておらず、また、異常接近の状況を的確に知らせるための情報が十分でなかったため、異常接近の状況を運転者に適切に知らせることができないという問題があった。

また、これまで、振動により異常接近を知らせる場合、振動が運転者の感覚や感じ方（主観的特性値）にどのように影響するかについて検討されていないため、振動を感知した運転者が不快感（強すぎる、弱すぎる、煩わしい等）を感じてしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、異常接近の状況を適切に検出して、煩わしさを感じさせずに的確に運転者に知らせることができる車両警報装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、自車両と物体との異常接近を振動装置の振動により警告する車両警報装置において、自車両周辺の物体を検出する物体検出手段と、前記物体検出手段により検出された前記物体と異常接近するまでの緊急度を検出する緊急度検出手段と、前記物体との異常接近による被害の大きさに基づき異常接近の重大度を検出する重大度検出手段と、前記緊急度及び前記重大度に比例して振幅が大きくなり、かつ、前記緊急度が大きいほど周波数が大きくなる振動の振動パラメータ記憶手段を有し、前記緊急度および前記重大度に基づき前記振動パラメータ記憶手段を参照し、前記緊急度が高いほど振動の周波数が大きくなり、前記重大度が高いほど振動の振幅が大きくなる振動を前記振動装置に指示する振動刺激指示手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、異常接近の状況を適切に検出して、煩わしさを感じさせずに的確に異常接近を運転者に知らせることができる。また、振動装置だけで、緊急度・重大度の程度をそれぞれ乗員に警告することができる。なお、異常接近とは、衝突や接触をいうが、実際には衝突等をしなくても所定以下の近距離まで接近することを含む。

また、本発明の車両警報装置の一形態において、走行車線の白線を検出する白線検出手段、を有し、物体が検出されない場合、緊急度検出手段及び重大度検出手段は、白線に物体があると仮定してそれぞれ緊急度及び前記重大度を検出し、振動刺激指示手段は、物体が検出される場合よりも緊急度を低減して振動装置に振動を指示する、ことを特徴とする。

本発明によれば、白線を逸脱したからといって直ちに物体と衝突するわけではないので、緊急度を低減させることで、乗員が感じる煩わしさを低減することができる。振動パラメータを調整することで、物体が検出されない場合でも主観値特性に適した振動により警告できる。

異常接近の状況を適切に検出して、煩わしさを感じさせずに的確に異常接近を運転者に知らせることができる車両警報装置を提供すること。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

本実施例の車両警報装置は、物体又は白線と自車両との距離、相対速度及び自車両の挙動に基づき緊急度及び重大度を検出し、予め定めた緊急度及び重大度のマップに対応づけて規定された振動の周波数、振幅（以下、単に振動パラメータという場合がある）を参照し、緊急度及び重大度に適した振動を運転者に与える。振動パラメータは、実験的に振動と運転者の主観的特性とを調査し、緊急度及び重大度を知らせるために適した振動となるように調整されている。

また、車両警報装置は、白線の逸脱を防止するため白線上に物体があると仮定して、物体との異常接近と同様に白線逸脱を防止する振動を運転者に与えるが、煩わしさを低減するため緊急度及び重大度に主観的特性を考慮した処理を行う。

本実施例の車両警報装置では、緊急度とは「対処するまでの余裕の少なさ」、重大度とは「被害の大きさ」、をいう。具体的な例としては、緊急度はＴＴＣ（Time To Collision）等であり、重大度は衝突を回避するためのエネルギー変化率、減速度量、運動エネルギーの変化量、速度差等である。

また、物体とは、自車両が接触する可能性のある他車両、ガードレール、縁石等の立体物をいう。また、白線とは走行車線を区切る線である。

図３は、本実施例の車両警報装置の機能ブロック図を示す。車両警報装置は車両警報ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０により制御される。車両警報ＥＣＵ１０には、白線を検出するためのカメラ１１及び白線検出手段１２、並びに、物体を検出するためのレーダ装置１３及び物体検出手段１４が接続される。

カメラ１１は前部バンパや室内ルームミラーに搭載されており車両前方を撮影する。カメラ１１はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）の光電変換素子を有し、所定の輝度階調（例えば、２５６階調）の画像データを出力する。カメラ１１は搭載位置から車両前方へ向けて水平下向きに所定角範囲で広がる領域を撮影する。

白線検出手段１２はカメラ１１が撮影した画像データに対し画像処理を行い、その画像に映し出されている、道路上に描かれた走行レーンを区切る白線を検出する。白線の検出は、例えば、画像データの輝度に基づき、所定の閾値以上の輝度を有する領域を画像データの底部から上方に向けて探索する。白線は両端に高周波成分たるエッジを有するので、車両前方の画像データを水平方向に微分すると、白線の両端にピークが得られ、そのピークは白線の線内に、白線外から白線と白線から白線外とで正負逆に得られるため、白線部分が推定できる。このような処理を行う白線強調フィルタを画像データに施すことで白線部分を強調でき、白線が強調された画像データから、白線の特徴である、輝度が高い、線状の形状である等の特徴のある領域に、マッチングなどの手法を適用すれば白線を検出できる。

レーダ装置１３は自車両の例えばフロントグリル内に搭載されており、物体検出手段１４はレーダ装置１３により物体の位置情報を検出する。位置情報により、物体との相対速度、距離及び方向を検出することができる。レーダ装置１３は、ミリ波レーダやレーザレーダを放射して、物体からの反射波を検出する装置である。

ミリ波レーダを用いる場合、レーダ装置１３は送信アンテナから時間と共に周波数が直線的に増加（又は減少）する無線信号を発信させ、受信アンテナはそれが物体で反射して戻ってきた反射波を受信する。

受信波は、送信波よりも対象物までの距離Ｌの往復分長い距離を伝わるので、時間にして ２×Ｌ／光速 だけ、送信波に対し時間遅れを持っており、その時間分、周波数が低い（高い）ことになる。このため、物体までの距離に応じて送信波と受信波に干渉が生じ（ビート信号が出力され）、ビート信号により物体までの距離を検出する。また、ビート信号の周波数は他車両との相対速度が変化すると移動するので、このビート信号の周波数変化に基づき他車両との相対速度が得られる。

また、レーダ装置１３は車幅方向に複数の受信アンテナを有しており、左右の受信アンテナが受信する反射電波の強弱を解析することで他車両Ｂの存在する方向が取得される。例えば、自車両Ａの正面方向に他車両Ｂがある場合、左右の受信アンテナが受信する反射波の強度は同程度であり、物体の位置が自車両の正面方向に対しずれるほど、左右の受信アンテナが受信する反射波の強度が異なってくる。

なお、物体を検出する手法はレーダを用いたものに限られない。例えば、距離情報を取得できるステレオカメラを用い、一対の画像データの視差に基づき物体までの距離情報、方向を検出し、距離情報の時間的な変化から相対速度を取得してもよい。また、車車間通信や路車間通信により、他車両の位置情報、走行速度を当該他車両から受信し、自車両の位置情報、走行速度から距離、相対速度を取得してもよい。

また、車両警報ＥＣＵ１０には、自車両の挙動を計測する種々の車両挙動センサ１５が接続されている。車両挙動センサ１５は、例えば、車速を検出する車速センサ１５ａ、自車両の重心周りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ１５ｂ、アクセルペダルのストロークを検出するペダルストロークセンサ１５ｃ、及び、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ１５ｄ、前後加速度を検出するＧセンサ１５ｅ、横方向の加速度を検出する横Ｇセンサ１５ｆ等である。

車両挙動センサ１５は、緊急度及び重大度を検出するために車両の挙動を検出するセンサであり、図３に記載されたものに限られず、また、必ずしも全てを使用しなくてもよい。

車両警報ＥＣＵ１０には警告手段１７が接続されており、車両警報ＥＣＵ１０は物体の検出結果に基づき、振動装置１８や音声出力装置１９を有する警告手段１７を制御する。振動装置１８は、運転席２１の背部や座面、ステアリングホイール２２に埋設されたバイブレータと接続されており、車両警報ＥＣＵ１０により指示された振動強度（振幅）及び周波数の振動でバイブレータを振動させる。なお、バイブレータの搭載箇所は一例であり、運転者の身体が接触する部位であればよい。

バイブレータは、所望の振動を生じさせるものであればよく、例えば、コイルと永久磁石とを板バネを介して連結して構成される。コイルに交流を流すとコイルに発生した磁界によるローレンツ力が永久磁石を離反又は近接させ、板バネがその反力により振動する。また、モータを回転させ振動板などを振動させてもよい。

音声出力装置１９は車載されたスピーカ２３に接続されており、車両警報ＥＣＵ１０により指示された警報音又は音声をスピーカ２３から出力する。音声出力装置１９は例えば音源チップがアンプに接続され、車両警報ＥＣＵ１０に指示された警報音や音声をスピーカ２３から出力するものである。

車両警報ＥＣＵ１０は、プログラムを実行するＣＰＵ、プログラムを記憶したＲＯＭ、データやプログラムを一時的に記憶するＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、データを入力及び出力する入出力装置がバスを介して接続されたコンピュータとして構成される。メモリ１６はＲＯＭ、ＮＶ−ＲＡＭ又はハードディスクドライブからなる記憶手段であり、後述する警告マップ１６ａ、振動パラメータマップ１６ｂを記憶している。

車両警報ＥＣＵ１０は、物体への異常接近までの時間を予測する緊急度検出手段１０ａ、異常接近による被害の大きさに基づき重大度を検出する重大度検出手段１０ｂ、緊急度及び重大度に基づき振動パラメータマップ１６ｂから振動パラメータを抽出し、振動装置１８に指示する振動刺激指示手段１０ｃ、を有する。車両警報ＥＣＵ１０のＣＰＵがプログラムを実行することでこれらの手段が実現される。

はじめに緊急度検出手段１０ａについて説明する。図４は自車両と物体の関係の一例を示す。図４では先行車両４０から距離Ｄの位置に自車両３０が走行している。自車両３０は白線３５の左側を、先行車両４０は右側を走行している。

物体検出手段１４は先行車両４０を検出すると、その距離Ｄ、相対速度Ｖｘ（＝Ｖａ−Ｖｏ）及び方向を車両警報ＥＣＵ１０に送出する。緊急度検出手段１０ａは、操舵角センサ１５ｄから自車両の進行方向を検出し、自車両３０の進行方向に先行車両４０が存在するか否かを判定する。そして進行方向に他車両４０が存在する場合には、ＴＴＣ（Time
To Collision）を算出する。ＴＴＣは、例えば、ＴＴＣ＝Ｄ／Ｖｘ〔秒〕 である。このＴＴＣが緊急度の評価値となる。

評価値とは、緊急度を決定するための値であり、例えば、評価値に定数を加減乗除したものが緊急度となる。なお、重大度についても同様である。

重大度検出手段１０ｂは、物体との異常接近が予測される場合に、被害の大きさを考慮した重大度を検出する。被害の大きさは、衝突により変化する自車両のエネルギー（広義）の変化量に相関すると考えられるが、これは、異常接近を回避するために必要なエネルギー（広義）の変化量と置き換えられる。そこで、次のようにして挙動変化量に基づき重大度を算出する。

異常接近を回避するために必要な挙動変化量は、異常接近を回避する方法に応じていくつか算出可能である。例えば、自車両３０を操作することで自車両の走行方向又は相対速度が変われば異常接近は回避されるので、この操作の内容に応じて重大度を算出する。

・自車両３０の走行方向を変える場合のエネルギー変化率
図４を例にして説明する。図４の場合、ＴＴＣによりｔ＝Ｄ／Ｖｘ経過後には自車両３０と先行車両４０とが異常接近しているので、ｔ＝Ｄ／Ｖｘ経過前に車両の進行方向を互いの車体が接触しない程度に自車両３０を操舵する必要がある。

図３には点線でｔ＝Ｄ／Ｖｘ経過後の自車両３０と先行車両４０の相対位置を示した。かかる位置に自車両３０が移動することで、先行車両４０との接触が避けられる。ｔ＝Ｄ／Ｖｘ経過後の、自車速度、ヨーレート、ヨー角、横方向の位置、を規定して、規定した状態を得るためのエネルギーＥが自車両３０の走行方向を変えるためのエネルギーとなる。なお、ｔ＝Ｄ／Ｖｘ経過後の自車速度等が同じでも、走行軌跡が異なればエネルギーＥも異なるので、エネルギーＥが好ましくは最低となる走行軌跡を規定し、該走行軌跡を走行した場合のエネルギーＥを算出する。

エネルギー消費量Ｅは、車両の横方向の位置及び走行方向を変えるためのエネルギー量なので、例えば、タイヤに発生する横力を積分することで求められる。タイヤ横力を算出するモデルはいくつか提案されているが、例えばＭａｇｉｃ Ｆｏｒｍｕｌａの式を用いる。

タイヤ横力Ｆ＝Ｄ・sin（Ｃ・arctan（Ｂ−Ａ（Ｂ−arctan（Ｂ））））
Ｅ＝∫Ｄ・sin（Ｃ・arctan（Ｂ−Ａ（Ｂ−arctan（Ｂ））））
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、は、スリップ角、キャンバ角、上下荷重、等に基づき設定されるパラメータである。

異常接近を回避するエネルギーＥが同じでも、単位時間当たりに要求されるエネルギー量が大きければ重大度が高いと考えられるので、エネルギー変化率αは次式により得られる。

エネルギー変化率α＝Ｅ／ｔ＝Ｅ・Ｖｘ／Ｄ
＝Ｅ／（Ｄ／（Ｖａ−Ｖｏ）） … （１）
・異常接近を回避するための減速度
自車両３０を減速することで、先行車両４０との異常接近を回避してもよい。異常接近を回避するための減速度βは次のように表すことができる。

減速度β＝（Ｖａ^２−Ｖｏ^２）／２ …（２）
・異常接近を回避するための運動エネルギーの変化
自車両３０の運動をエネルギーを減少することで、先行車両４０との異常接近を回避してもよい。異常接近を回避するための運動エネルギー変化量γは次のように表すことができる。なお、ｍは自車両３０の重量であり、先行車両４０と同じであると仮定した。

運動エネルギー変化量γ＝ｍ・（Ｖａ^２−Ｖｏ^２）／２ …（３）
・異常接近を回避するための速度の変化
単純に速度が変化したことで異常接近を回避すると考えてもよい。異常接近を回避するための速度の変化量σは次のように表すことができる。

速度の変化量σ＝Ｖａ−Ｖｏ …（４）
重大度検出手段１０ｂは式（１）〜（４）を算出し重大度の評価値とする。重大度の評価値はいずれか１つを用いてもよく、複数を算出して最大、最小、平均などの統計値を評価値としてもよい。

また、先行車両４０が大きい場合には、異常接近した場合の被害が大きくなるので、先行車両４０の大きさを重大度に加味することが好適となる。先行車両４０の大きさは、カメラ１１による画像データや物体検出手段１４により検出される。

メモリ１６に格納された警告マップ１６ａについて説明する。走行中の運転者に警告する場合、振動による警告又は警報による警告のいずれが好ましいのか、また、緊急度及び重大度がどの程度の場合に警告すると煩わしいと感じるのかについて、従来は詳細に検討されていなかった。

そこで、まず、種々の緊急度、重大度を想定したシミュレート走行を複数の被験者に課し、緊急度及び重大度をいくつかの領域に対応づけた。すなわち、「警告すべき領域」、及び、「警告しない領域」、並びに、警告する領域において、「表示による警告」、「振動による警告」、及び、「警報による警告」の３領域を実験的に求めた。

図５は警告マップ１６ａの一例を示す。警告マップ１６ａは横軸に緊急度、縦軸に重大度を取り、大きく５つの領域に分割されている。「警告なし」の領域は緊急度及び重大度共に小さく警告が却って煩わしく感じられるため、警告をしない領域である。「助言」の領域は、ナビゲーションの画面やＨＵＤ（Head Up Display）にマークやメッセージを表示のみして、振動や警報音では運転者を刺激しない領域である。

「振動」の領域は、振動装置１８により警告することが好適な領域を、「警報」の領域は音声出力装置１９により警告することが好適な領域をそれぞれ示す。

また、「介入」の領域は、自車両３０を強制的に減速させる自動制動、ステアリングの強制的な操舵、燃料供給の停止など、車両警報ＥＣＵ１０が他のＥＣＵと通信して、所定の車両制御を行う領域である。振動や警報により運転者を刺激してもなお重大度及び危険度が低減されず、「介入」領域に相当する重大度及び危険度になった場合、自動的に減速等の制御が行われる。

また、「助言」又は「警告なし」領域と「振動」領域の一部が重畳しているが、重複した領域では、振動刺激を与えることが好適である。「振動」領域と「警報」領域の一部が重畳しているが、重複した領域では少なくとも警報を行うことが好適であり、両方を行ってもよい。「警報」領域と「介入」領域とは一部が重畳しているが、重複した領域では少なくても「介入」することが好適であり、両方を行ってもよい。

そして、本実施例の車両警報装置は、重大度及び緊急度が「振動」領域に相当する場合に、主観値特性に適切な振動を運転者に与えることを特徴とする。

図５（ａ）のように求めた「振動」領域において、種々の緊急度、重大度を想定したシミュレート走行を複数の被験者に課し、運転者の主観値特性に基づく緊急度及び重大度に対応付け、緊急度及び重大度を伝えるために適切な振動の周波数、振幅を求めた。なお、主観値特性は運転者の感じ方を数値化したものである。

運転者の主観値特性、重大度及び緊急度の評価値、並びに、振動パラメータには次のような関係式が得られる。

・強度評価値＝α_ｆ・ｌｏｇ_ｅ（振幅）＋β_ｆ
・重大度評価値 ∝ 強度評価値
・振幅＝ｅｘｐ［｛λ_ｆ・（重大度評価値）＋β_ｆ｝／α_ｆ］
・重大度評価値＝η_ｆ・（緊急度評価値）＋ξ_ｆ
但し、α_ｆ、β_ｆ、λ_ｆは周波数に依存する変数である。η_ｆ、ξ_ｆ、は振動周波数及び断続周期に依存する。

α等のパラメータは、バイブレータが埋設された位置（背部、座面、ステアリングホイール等）により異なる。すなわち、バイブレータを埋設する位置が変わると主観値特性も変化するので、埋設する位置に応じて実験的に振動パラメータを求めておく。

ここで、断続周期とは、バイブレータに与える振動を連続して与えるのでなく断続的に与える場合の周期である。以下では、振動装置１８が与える２つの振動刺激を区別してそれぞれ連続正弦波と断続波という。

α等のパラメータが連続正弦波と断続波で異なることは、緊急度及び重大度が同じでも連続正弦波の周波数とで、主観値特性が異なることを意味する。実験からは、断続波の方が運転者が緊急度を受容しやすいことがわかった。

図５（ｂ）は緊急度及び重大度に対応づけて振動の振幅、周波数及び断続周期の関係を記録した振動パラメータマップの一例を示す。図５（ｂ）では、実線が連続正弦波の場合の振動周波数と振幅を、点線が断続波の場合の断続周期と振幅をそれぞれ示す。１つの実線上は同じ周波数で振幅が異なり、右上に行くほど振幅が大きい。また、時計回り方向に振動周波数は高くなる。

また、断続波の振幅は図示する交点で連続正弦波と同一であり、点線上で一定である。時計回り方向に断続周期は小さい。図５（ｂ）に示すように、断続周期はＯＮとＯＦＦの時間間隔の周期を言う。

すなわち、連続正弦波でも断続波でも振動を与えることができるが、緊急度と重大度に対応した振動を運転者に与えるためには、それぞれに適した振幅、振動周波数又は断続周期が存在する。なお、連続正弦波及び断続波は正弦波でなくてもよい。

図５（ｂ）から、運転者の主観値特性は、緊急度が高いほど振動の周波数が高く、また、重大度が高いほど振動の振幅（振動強度）が高いことが分かる。したがって、緊急度が高い場合は振動の周波数を高くして、重大度が高い場合は振幅を大きくすればよいことになる。また、緊急度が高いほど振動の振幅が大きくなる傾向もある。また、断続波についても同様の傾向であり、緊急度が高い場合、断続波の断続周期を小さくする。
また、図５（ｂ）の振動パラメータマップでは、緊急度及び重大度に振動の振幅が比例しており、緊急度又は重大度が振動パラメータマップの比例関係に沿って変化した場合、振動の振幅を変化させることで、振動の周波数を変化させずに運転者の主観値特性に適した振動を与えることができる。

また、図５（ｂ）は、単純にＴＴＣなどのパラメータに振動の振幅又は周波数を比例させたものとは異なっている。すなわち、運転者の主観値特性に則った振動を与えることが必要であることが分かる。

以上の構成に基づき、車両警報装置が物体との異常接近を警告する制御の手順を図６のフローチャート図に基づき説明する。

走行中、物体検出手段１４は、物体が検出されると物体の位置情報を車両警報ＥＣＵ１０に送出する。車両警報ＥＣＵ１０は、物体検出手段１４の検出結果に応じて物体が検出されたか否かを判定する（Ｓ１）。

物体が検出された場合（Ｓ１のＹｅｓ）、緊急度検出手段１０ａは緊急度を算出し、重大度検出手段１０ｂは重大度を検出する（Ｓ２）。

ついで、振動刺激指示手段１０ｃは警告マップを参照する（Ｓ３）。警告マップ１６ａには、緊急度及び重大度に対応づけて「警告なし」、「助言」、「振動」、「警報」及び「介入」の警告種別が登録されているので、振動刺激指示手段１０ｃは警告マップ１６ａに基づき何らかの警告が必要か否かを判定する（Ｓ４）。警告が必要でない場合（Ｓ４のＮｏ）、ステップＳ１からの処理を繰り返す。

警告が必要である場合は（Ｓ４のＹｅｓ）、車両警報ＥＣＵ１０は、警告マップ１６ａに応じて助言処理、振動、警報処理及び介入処理の警告を所定のＥＣＵ又はデバイス等に指示する（Ｓ５〜Ｓ８）。

ついで、振動刺激指示手段１０ｃはステップＳ２で算出した緊急度及び重大度に基づき振動パラメータマップ１６ｂから振動パラメータを抽出し（Ｓ９）、運転席等のバイブレータを振動させる（Ｓ１０）。

本実施例の車両警報装置によれば、物体との異常接近の状況を適切に把握して、その状況に応じた振動刺激を与えるので、運転者に異常接近の状況を的確に伝えることができる。また、運転者の主観値特性に基づき警報よりも前のタイミングで振動により警告を行うことができるので、余裕のある状況で運転者が回避操作を行うことができる。

また、振動刺激は、運転者の主観値特性に実験的に対応づけたものであるので、早いタイミングで警告しても、運転者に煩わしさを感じさせることが少ない。このような振動刺激を利用することで、早いタイミングで警告しても煩わしさを感じさせずに強い警告レベルの警告も可能になっている。

本実施例では、白線を逸脱するおそれが生じた場合に警告する車両警報装置について説明する。

図７（ａ）は白線３５内を走行する自車両３０の一例を示す。レーダ装置１３は白線を検出するものではないので、白線に物体があると想定し、実施例１と同様に重大度及び緊急度に基づく警告を行う。しかしながら、白線に物体があるわけではないので、自車両３０が多少白線にかかっても即座に不具合が生じることはない。このため、実施例１の振動パラメータをそのまま適用すると、運転者にとって煩わしい警告となるおそれがある。そこで、本実施例では車線逸脱防止の警告に適した振動パラメータを使用する。

図８は本実施例の車両警報装置の機能ブロック図を示す。なお、図８において図３と同一構成部分には同一の符号を付しその説明は省略する。図８の機能ブロック図は車両警報ＥＣＵ１０が目標走行線設定手段１０ｄ、乖離度検出手段１０ｅを有する。

目標走行線設定手段１０ｄは、白線検出手段１２が検出した白線３５の略中央を結ぶ線を自車両３０が走行すべき目標走行線４１として設定する。また、乖離度検出手段１０ｅは、カメラ１１により撮影された画像データから自車両３０の車幅方向の略中央部を検出し、目標走行線４１に対し自車両の中央部がどの程度乖離しているか及びその方向を検出する。そして、振動刺激指示手段１０ｃは、乖離度検出手段１０ｅが検出した乖離度に基づき、白線逸脱防止の警告に適した振動パラメータを参照して警告する。

本実施例の緊急度検出手段１０ａは、自車両３０が右又は左の白線３５に到達するまでの時間（ＴＴＣ）を算出する。緊急度検出手段１０ａは車速センサ１５ａにより検出される車速Ｖａから車両の進行方向やヨー角に基づき横方向の車速成分Ｖｙを取得する。白線までの距離Ｌは、白線検出手段１２が白線を検出する過程で得られている。したがって、緊急度の評価値は、車線３５に到達するまでの時間ｔ＝Ｌ／Ｖｙ により算出される。

また、本実施例の重大度検出手段１０ｂは、実施例１と同様にいくつかの方法で重大度の評価値を算出する。図７（ｂ）は車線３５の逸脱を防止して走行する場合の走行軌跡の一例を示す。なお、図７（ｂ）では規定された走行軌跡を走行後の横方向の車速をＶyoとした。
・エネルギー変化率
エネルギー変化率α＝Ｅ／（Ｄ／（Ｖａ−Ｖｏ））
・車線逸脱を防止するための減速度
減速度β＝（Ｖy^２−Ｖyo^２）／２
・車線逸脱を防止するための運動エネルギーの変化
運動エネルギー変化量γ＝ｍ・（Ｖy^２−Ｖyo^２）／２
・車線逸脱を防止するための速度の変化
速度の変化量σ＝Ｖy−Ｖyo
また、本実施例では重大度の指標を車線逸脱予測時間としてもよい。横Ｇセンサ１５ｆにより検出される横加速度をＧｙとした場合、車線逸脱予測時間は次のように表すことができる。

車線逸脱予測時間＝｛−Ｖｙ＋√（Ｖｙ^２＋２Ｌ・Ｇｙ）｝／Ｇｙ
本実施例の振動パラメータについて説明する。図９は白線逸脱防止のための振動パラメータマップの一例を示す。白線の逸脱を防止する警告を与える場合、振動刺激指示手段１０ｃは緊急度を低減し、又は、重大度を強調した振動を指示する。例えば、緊急度検出手段１０ａに検出された緊急度と、重大度検出手段１０ｂに検出された重大度とにより指定されるプロット点がＫ点の場合、振動刺激指示手段１０ｃは、例えば矢印Ｒの方向にＫ点をシフトし、Ｍ点の緊急度及び重大度の振動パラメータを指示する。

矢印Ｒの方向が緊急度を低減し又は重大度を強調する方向である。なお、矢印Ｒは一例であり、重大度を強調しかつ緊急度を低減してもよいし、重大度の強調量又は緊急度の低減量はゼロでもよい。

実施例１で説明したように、連続正弦波の場合、緊急度が高くなると振動周波数が高くなるが、これは運転者の主観値特性から緊迫度が高いものと受容される振動となる。そこで、図９のように緊急度を低減することで、振動周波数を低減して煩わしさを感じさせることを防止する。重大度は、逆に強調することで振動周波数が低い方にシフトするので、同様に煩わしさを低減させることができる。緊急度が低減されたため、振幅を大きくして（振動強度）刺激を大きくしてもよい。

また、断続波の場合、緊急度が高くなると断続周期が小さくなるので、断続周期を大きくすることで運転者の煩わしさを低減できる。断続周期を大きくするには、緊急度を低減するか又は重大度を強調すればよい。なお、連続正弦波と断続波は、緊急度の低減量又は重大度の強調量は異なる。

また、断続波は連続正弦波よりも、実験的に緊迫感が高いものと受容されることが分かっているので、白線の逸脱防止の場合、断続波でなく連続正弦波により振動することとしてもよい。

なお、図９では物体が検出されない場合、緊急度を低減させるとしたが、白線を越えると車両が危険な状態になる場合、例えば、白線のすぐ外側が溝になっている場合等には緊急度を低下させる必要はない。溝の検出はレーダやカメラを用いる。

図１０は、車両警報装置が物体との異常接近又は白線逸脱を警告する制御の手順を示すフローチャート図である。図１０の手順は、例えばイグニッションオンによりスタートし、所定のサイクルで繰り返される。

走行中、白線検出手段１２は白線の検出を繰り返し、白線が検出される場合、目標走行線設定手段１０は白線３５の略中央を結ぶ線を自車両３０が走行すべき目標走行線４１として設定する（Ｓ１１）。

物体検出手段１４は、物体が検出されると物体の位置情報を車両警報ＥＣＵ１０に送出する。また、乖離度検出手段１０ｅは、サンプリング時間毎に自車両３０が目標走行線４１に対しどの程度乖離しているか及びその方向を検出する。

車両警報ＥＣＵ１０は、物体が検出されたか、又は、走行線から所定以上乖離したか否かを判定する（Ｓ１２）。

物体が検出された場合、又は、走行線から所定以上乖離した場合（Ｓ１２のＹｅｓ）、緊急度検出手段１０ａは緊急度を算出し、重大度検出手段１０ｂは重大度を算出する（Ｓ１３）。

ついで、振動刺激指示手段１０ｃは警告マップを参照する（Ｓ１４）。警告マップには、緊急度及び重大度に対応づけて「警告なし」、「助言」、「振動」、「警報」及び「介入」の警告種別が登録されているので、振動刺激指示手段１０ｃは警告マップに基づき何らかの警告が必要か否かを判定する（Ｓ１５）。警告が必要でない場合（Ｓ１５のＮｏ）、ステップＳ１１からの処理を繰り返す。

警告が必要である場合は（Ｓ１５のＹｅｓ）、車両警報ＥＣＵ１０は、警告マップに応じて助言、振動、警報及び介入の警告を所定のＥＣＵ又はデバイス等に指示する（Ｓ１６〜Ｓ１９）。

そして、警告マップによれば振動刺激を運転者に与える場合、振動刺激指示手段１０ｃは物体を検出したのか又は目標走行線から所定以上乖離しているのかを判定する（Ｓ２０）。

物体を検出している場合（Ｓ２０のＹｅｓ）、振動刺激指示手段１０ｃはステップＳ１３で算出した緊急度及び重大度に基づき振動パラメータマップから振動パラメータを抽出し、運転席等のバイブレータを振動させる（Ｓ２２）。

また、目標走行線から乖離している場合（Ｓ２０のＮｏ）、振動刺激指示手段１０ｃはステップＳ１３で算出した緊急度を低減させ、重大度を強調するように緊急度及び重大度をシフトさせる（Ｓ２１）。

振動刺激指示手段１０ｃはシフトさせた重大度及び緊急度に基づき、振動パラメータマップから振動パラメータを抽出し、運転席等のバイブレータを振動させる（Ｓ２２）。なお、警報においても物体検出と白線逸脱とでパラメータを変えてもよい。

本実施例の車両警報装置は、白線上に物体があるように扱うことで、物体検出に基づく警告と白線逸脱の警告とを同じ手順で制御できる。目標走行線から所定以上乖離した場合、物体検出に対する振動よりも、緊迫度の低い振動を運転者に与えるので、運転者が煩わしさを感じることを防止できる。例えば、カーブに侵入する際には白線の逸脱傾向が検出される場合があるが、このような場合も運転者に煩わしさを感じさせない振動刺激が可能となる。

物体と自車両との距離及び相対速度の関係を示す図の一例である。 距離、ＴＴＣに応じて制御される振動強度、振動周波数の一例を示す図である。 車両警報装置の機能ブロック図である。 自車両と物体の関係の一例を示す図である。 警告マップ、振動パラメータマップの一例を示す図である。 車両警報装置が物体との異常接近を警告する制御の手順を示すフローチャート図である。 白線内を走行する自車両の一例を示す図である。 車両警報装置の機能ブロック図である。 白線逸脱防止のための振動パラメータマップの一例を示す図である。 車両警報装置が物体との異常接近又は白線逸脱を警告する制御の手順を示すフローチャート図である。

符号の説明

１０ 車両警報ＥＣＵ
１１ カメラ
１２ 白線検出手段
１３ レーダ装置
１４ 物体検出手段
１５ 車両挙動センサ
１６ メモリ
１７ 警告手段
１８ 振動装置
１９ 音声出力装置

Claims (8)

1. 自車両と物体との異常接近を振動装置の振動により警告する車両警報装置において、
   自車両周辺の物体を検出する物体検出手段と、
   前記物体検出手段により検出された前記物体と異常接近するまでの緊急度を検出する緊急度検出手段と、
   前記物体との異常接近による被害の大きさに基づき異常接近の重大度を検出する重大度検出手段と、
   前記緊急度及び前記重大度に比例して振幅が大きくなり、かつ、前記緊急度が大きいほど周波数が大きくなる振動の振動パラメータ記憶手段を有し、
   前記緊急度および前記重大度に基づき前記振動パラメータ記憶手段を参照し、前記緊急度が高いほど振動の周波数が大きくなり、前記重大度が高いほど振動の振幅が大きくなる振動を前記振動装置に指示する振動刺激指示手段と、
   を有することを特徴とする車両警報装置。
2. 自車両と物体との異常接近を振動装置の振動により警告する車両警報装置において、
   自車両周辺の物体を検出する物体検出手段と、
   前記物体検出手段により検出された前記物体と異常接近するまでの緊急度を検出する緊急度検出手段と、
   前記物体との異常接近による被害の大きさに基づき異常接近の重大度を検出する重大度検出手段と、
   前記緊急度及び前記重大度に基づき、前記振動装置に周波数と振幅を指定して振動を指示する振動刺激指示手段と、
   振動の振幅が前記緊急度に比例関係を有する振動パラメータが記憶された振動パラメータ記憶手段と、を有し、
   前記緊急度が変化した場合、前記振動刺激指示手段は前記緊急度に基づき前記振動パラメータ記憶手段を参照し、振動の周波数を変化させずに振動の振幅を変化させる、
   ことを特徴とする車両警報装置。
3. 自車両と物体との異常接近を振動装置の振動により警告する車両警報装置において、
   自車両周辺の物体を検出する物体検出手段と、
   前記物体検出手段により検出された前記物体と異常接近するまでの緊急度を検出する緊急度検出手段と、
   前記物体との異常接近による被害の大きさに基づき異常接近の重大度を検出する重大度検出手段と、
   前記緊急度及び前記重大度に基づき、前記振動装置に周波数と振幅を指定して振動を指示する振動刺激指示手段と、
   振動の振幅が前記重大度に比例関係を有する振動パラメータが記憶された振動パラメータ記憶手段と、を有し、
   前記重大度が変化した場合、前記振動刺激指示手段は前記重大度に基づき前記振動パラメータ記憶手段を参照し、振動の周波数を変化させずに振動の振幅を変化させる、
   ことを特徴とする車両警報装置。
4. 前記振動刺激指示手段は、前記緊急度が高いほど振動の振幅を増大させ、前記重大度が高いほど振動の振幅を増大させる、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両警報装置。
5. 前記振動刺激指示手段は、断続的な振動を前記振動装置に与える際、
   振動の停止期間と振動の持続期間とから成る期間を１つの周期として、周波数と振幅を指定して振動を指示する、
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の車両警報装置。
6. 前記振動パラメータ記憶手段は、前記緊急度及び前記重大度に比例して振幅が大きくなり、かつ、前記緊急度が大きいほど周波数が大きくなる振動の振動パラメータを記憶しており、
   前記緊急度又は前記重大度が前記比例関係を保って変化した場合、前記振動刺激指示手段は前記緊急度又は前記重大度に基づき前記振動パラメータ記憶手段を参照し、振動の周波数を変化させずに振動の振幅を変化させる、
   ことを特徴とする請求項２又は３記載の車両警報装置。
7. 走行車線の白線を検出する白線検出手段、を有し、
   前記物体検出手段により前記物体が検出されない場合、
   前記緊急度検出手段及び前記重大度検出手段は、前記白線に前記物体があると仮定してそれぞれ前記緊急度及び前記重大度を検出し、
   前記振動刺激指示手段は、前記物体が検出される場合よりも前記緊急度を低減して前記振動装置に振動を指示する、
   ことを特徴とする請求項１記載の車両警報装置。
8. 前記重大度は、異常接近の回避に要する挙動変化量に基づき検出される、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載の車両警報装置。

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