JP4999762B2 - 車両の接触回避支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車の周囲の物体を検知する物体検知手段と、前記物体検知手段により検知された物体および自車の相対速度から対向車を判定する対向車判定手段と、前記物体検知手段の出力に基づいて対向車進路を予測する対向車進路予測手段と、予測された自車進路および対向車進路に基づいて自車および対向車の接触可能性を判定し、接触可能性が高いと判定されたときに接触回避支援を行う接触回避支援手段とを備えた車両の接触回避支援装置に関する。

自車と障害物との接触を回避し、あるいは接触した場合の被害を軽減する技術として、レーダー装置やテレビカメラのようなセンサを用いて障害物を検知し、自車の車速およびヨーレート等の車両運動状態から自車の進路を予測し、前記センサで検知した障害物の運動状態から障害物の進路を予測し、自車および障害物が接触する可能性が高い場合に運転者に自発的な接触回避操作を促す警報を発し、運転者の回避操作が行われない場合にステアリングアクチュエータを駆動して接触回避支援を行うものが知られている。

また自車を基準とする対向車の相対位置の時間変化から対向車の予測進路を推定し、自車の予測進路と対向車の予測進路とが干渉する場合に接触回避支援を行うものが、下記特許文献１により公知である。
特開２０００−５７４９５号公報

しかしながら上記従来のものは、自車が検知した対向車の相対位置の時間変化から対向車の予測進路を推定するため、道路が直線路あるいは単純なカーブ路の場合には対向車の予測進路を必要な精度で推定できるが、道路形状が複雑な場合には対向車の予測進路を精度良く推定することが難しく、接触可能性の判定精度が低下する可能性があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、自車に接近してくる対向車の進路を精度良く予測することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、自車の周囲の物体を検知する物体検知手段と、前記物体検知手段により検知された物体および自車の相対速度から対向車を判定する対向車判定手段と、前記物体検知手段の出力に基づいて対向車進路を予測する対向車進路予測手段と、予測された自車進路および対向車進路に基づいて自車および対向車の接触可能性を判定し、接触可能性が高いと判定されたときに接触回避支援を行う接触回避支援手段とを備えた車両の接触回避支援装置において、前記物体検知手段により検知された物体および自車の相対速度から自車の前方を走行する前走車を判定する前走車判定手段と、前記物体検知手段の出力に基づいて前記前走車の走行軌跡を求める前走車軌跡取得手段とを備え、前記対向車進路予測手段は、前記前走車判定手段で判定した前走車および前記対向車判定手段で判定した対向車の自車からの距離が一致したときの、前記前走車および前記対向車の間隔であるすれ違い間隔が増加するにつれて増加するオフセット量を求め、前記前走車軌跡取得手段で求めた前走車の走行軌跡を前記オフセット量だけ前記対向車側に移動させて前記対向車進路を予測することを特徴とする車両の接触回避支援装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記すれ違い間隔が小さいほど前記接触回避支援手段が作動し難くなることを特徴とする車両の接触回避支援装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記すれ違い間隔が小さいほど前記接触回避支援手段の作動を遅らせることを特徴とする車両の接触回避支援装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記対向車進路予測手段は、前記すれ違い間隔が所定値以下の場合、道路の幅が所定値以下の場合、あるいは道路の車線数が２車線以下の場合に、前記対向車進路を予測することを特徴とする車両の接触回避支援装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記すれ違い間隔が所定値を越えると前記オフセット量は一定値に保持されることを特徴とする車両の接触回避支援装置が提案される。

請求項１の構成によれば、前走車軌跡取得手段が物体検知手段の出力に基づいて前走車の走行軌跡を求めると、対向車進路予測手段が前走車および対向車のすれ違い間隔と前走車の走行軌跡とに基づいて対向車進路を予測するので、対向車進路を精度良く予測して接触回避支援手段による接触回避支援を効果的に行うことができる。しかも対向車進路予測手段は、前走車軌跡取得手段で求めた前走車の走行軌跡を、すれ違い間隔が増加するに応じて増加するオフセット量だけ対向車側に移動させて対向車進路を予測するので、簡単な演算処理で対向車進路を精度良く予測することができる。

また請求項２の構成によれば、すれ違い間隔が小さいときに、つまり運転者が対向車や周囲の障害物に充分に注意を払って運転を行っているときに接触回避支援手段が作動し難くなるので、接触回避支援手段が過剰に作動して運転者に違和感を与えるのを防止することができる。

また請求項３の構成によれば、すれ違い間隔が小さいほど接触回避支援手段の作動を遅らせることで、接触回避支援手段を作動し難くすることができる。

また請求項４の構成によれば、すれ違い間隔が所定値以下の場合、道路の幅が所定値以下の場合、あるいは道路の車線数が２車線以下の場合に、対向車進路予測手段が対向車進路を予測するので、対向車進路を精度良く予測できる場合に限って予測を行うことで、精度の低い予測が行われるのを防止することができる。

また請求項５の構成によれば、道路の車線幅には上限値があるので、すれ違い間隔が所定値を越えても、対向車の予測進路が前走車の走行軌跡から極端に遠くなることはないが、そのときにオフセット量は増加することなく一定値に保持されるので、オフセット量が不必要に大きくなるのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の実施の形態を示すもので、図１は接触回避支援装置のブロック図、図２は対向車の予測進路の推定手法の説明図、図３はすれ違い距離からオフセット量を検索するマップを示す図、図４は接触回避支援制御のフローチャート、図５は操舵回避量の設定方法の説明図、図６は操舵回避量から作動タイミングを検索するマップを示す図、図７はすれ違い間隔から作動タイミング補正量を検索するマップを示す図である。

図１に示すように、自車前方の物体（例えば対向車や前走車）を検知すべく車体前部に搭載された波レーダー装置Ｓｒは、電磁波（ミリ波）を自車前方の検知領域に送信し、その電磁波が物体に反射された反射波を受信する送受信手段１１と、送受信手段１１からの信号を処理する演算処理装置１２とで構成される。レーダー装置Ｓｒの演算処理装置１２は、物体検知手段Ｍ１と、対向車判定手段Ｍ２と、前走車判定手段Ｍ３と、前走車軌跡取得手段Ｍ４と、対向車進路予測手段Ｍ５とを備える。

レーダー装置Ｓｒの演算処理装置１２の対向車進路予測手段Ｍ５に接続された電子制御ユニットよりなる接触回避制御手段Ｕは、自車が対向車と接触する可能性があると判定したとき、その接触を回避し、あるいは接触の被害を軽減すべく、ブレーキアクチュエータ１３、ステアリングアクチュエータ１４およびアラーム装置１５の作動を制御する。

レーダー装置Ｓｒの送受信手段１１が車体前方に電磁波（ミリ波）を送信し、その電磁波が物体に反射された反射波を受信することで、物体検知手段Ｍ１は前記物体の距離、方向および相対速度を算出する。レーダー装置Ｓｒが検知する物体には、自車の前方から逆方向に走行してくる対向車と、自車の前方を同方向に走行する前走車と、移動しない路側物とがあるが、対向車判定手段Ｍ２は自車に対する相対速度が自車の車速よりも所定値を超えて大きい物体を対向車と判定し、前走車判定手段Ｍ３は自車に対する相対速度が自車の車速よりも所定値を超えて小さい物体を前走車と判定する。移動しない路側物は、自車に対する相対速度が自車の車速に一致するため、対向車および前走車と識別することができる。

図２に示すように、前走車軌跡取得手段Ｍ４は、物体検知手段Ｍ１で検知した前走車Ｖｃの距離、方向および相対速度から、前走車Ｖｃの走行軌跡を算出する。対向車進路予測手段Ｍ５は、前走車Ｖｃおよび対向車Ｖｂがすれ違うときの、つまり前走車Ｖｃおよび対向車Ｖｂの自車Ｖａからの距離が一致したときのすれ違い間隔Ｌを算出し、このすれ違い間隔Ｌを図３のマップに適用してオフセット量Ｏを検索する。そして対向車進路予測手段Ｍ５は、前走車Ｖｃの走行軌跡を前記オフセット量Ｏだけ対向車Ｖｂ側に平行移動させたものを、対向車Ｖｂの予測進路として推定する。

このように、前走車Ｖｃの走行軌跡をすれ違い間隔Ｌに応じて設定されたオフセット量Ｏだけ対向車側に移動させて対向車進路を予測するので、簡単な演算処理で対向車進路を精度良く予測することができる。

図３から明らかなように、オフセット量Ｏはすれ違い間隔Ｌが所定値Ｌ０以上のときは一定値に保持されるが、Ｌ０未満になると前記所定値から次第に減少するように設定される。その理由は、自車Ｖａは前走車Ｖｃの走行軌跡上を走行すると考えられるので、前走車Ｖｃと対向車Ｖｂとが所定値Ｌ０未満の小さいすれ違い間隔Ｌですれ違うときは、対向車Ｖｂの予測進路は前走車Ｖｃの走行軌跡に近くなるからである。すれ違い間隔Ｌが所定値Ｌ０を超えると、オフセット量Ｏが一定値に保持される理由は、道路の車線幅には上限があるので、すれ違い間隔Ｌが所定値Ｌ０を超えて大きくなっても、対向車Ｖｂの予測進路が前走車Ｖｃの走行軌跡から極端に遠くなることはないからである。

図１に戻り、接触回避支援手段Ｕは、自車Ｖａの車速およびヨーレートから自車Ｖａの進路を予測し、対向車進路予測手段Ｍ５で予測した対向車Ｖｂの予測進路と自車Ｖａの予測進路とを比較し、それらが干渉するときに自車Ｖａおよび対向車Ｖｂが接触する可能性があると判定し、その接触を回避し、あるいは接触の被害を軽減すべく、ブレーキアクチュエータ１３、ステアリングアクチュエータ１４およびアラーム装置１５の作動を制御する。

次に、自車および対向車の接触回避制御の内容を、図４のフローチャートに基づいて説明する。

先ずステップＳ１で物体検知手段Ｍ１により対向車Ｖｂおよび前走車Ｖｃのような障害物を検知し、ステップＳ２で接触回避支援手段Ｕにより自車Ｖａの予測進路を算出するとともに、対向車進路予測手段Ｍ５により対向車Ｖｂの予測進路を算出する。続くステップＳ３で接触回避支援手段Ｕにより自車Ｖａおよび対向車Ｖｂが所定の余裕を有して接触を回避するために必要な操舵回避量を算出する。

図５（Ａ）に示すように、自車Ｖａの予測進路と対向車Ｖｂの予測進路が干渉して接触が発生する可能性があるとき、図５（Ｂ）に示すように、自車Ｖａが左側に操舵して接触を回避するために必要な左操舵量と、自車Ｖａが右側に操舵して接触を回避するために必要な右操舵量とを算出する。図５（Ｂ）の場合には、左操舵量が右操舵量よりも小さいため、左操舵量が最終的な操舵回避量として選択される。

続くステップＳ４で操舵回避量が所定値を超えていなければ、接触の可能性が低いか、接触の可能性がなくなったと判断し、ステップＳ５で接触回避制御を停止する。前記ステップＳ４で操舵回避量が所定値を超えていれば、ステップＳ６でアラーム装置１５を作動させるタイミングである警報タイミングと、ブレーキアクチュエータ１３およびステアリングアクチュエータ１４を作動させるタイミングである接触回避タイミングとを算出する。図６から明らかなように、ブレーキアクチュエータ１３、ステアリングアクチュエータ１４およびアラーム装置１５の作動タイミングは、操舵回避量の増加に応じて増加するように設定される。

続くステップＳ７で警報距離（接触が予測される位置から警報を開始するまでの距離）を警報タイミングに自車Ｖａおよび対向車Ｖｂの相対速度を乗算することで算出するとともに、接触回避制御距離（接触が予測される位置から接触回避制御を開始するまでの距離）を接触回避制御タイミングに自車Ｖａおよび対向車Ｖｂの相対速度を乗算することで算出する。図６で説明したように、操舵回避量が大きいとき、つまり接触の可能性が高いときに作動タイミングが増加する。従って、前記ステップＳ７の数式のように警報距離および接触回避制御距離を決定することで、接触の可能性が高いときに接触が予測される位置から充分に手前で警報あるいは接触回避制御を開始することができる。

そしてステップＳ８で対向車Ｖｂとの相対距離が警報距離以上であればステップＳ９で警報を行わず、ステップＳ８で対向車Ｖｂとの相対距離が警報距離未満になるとステップＳ１０でアラーム装置１５を作動させ運転者に自発的な接触回避を促すべく警報を行う。更にステップＳ１１で相対距離が接触回避制御距離以上であれば、ステップＳ５で接触回避制御を行わず、ステップＳ１１で相対距離が接触回避制御距離未満になると、ステップＳ１２で接触回避に必要な目標ヨーレートを算出し、ステップＳ１３で前記目標ヨーレートを発生するようにステアリングアクチュエータ１４を作動させて接触回避制御を実行する。このときブレーキアクチュエータ１３を同時に作動させることで、接触回避効果を更に高めることができる。

ステアリングアクチュエータ１４は、係数をｋとして、ｋ×自車速度×目標ヨーレートによりステアリングトルク制御量を算出し、ステアリングトルク制御量を発生するようにステアリングアクチュエータ１４をフィードフォワード制御する。あるいは実ヨーレートが目標ヨーレートに一致するように、ステアリングアクチュエータ１４をフィードバック制御しても良い。

図７に示すように、すれ違い間隔ＬがＬ１未満に減少すると作動タイミング補正量はゼロから一定値まで次第に増加し、更にすれ違い間隔ＬがＬ２未満に減少すると作動タイミング補正量は前記一定値に維持されるように設定される。この作動タイミングは、図６に示すマップから検索した作動タイミングから減算されるため、すれ違い間隔Ｌが小さいほど作動タイミングが小さくなるように補正される。その結果、すれ違い間隔Ｌが小さいほど接触が予測される位置の間近になってから警報や接触回避制御が行われるようになる。言い換えると、すれ違い間隔Ｌが小さいほど、警報や接触回避制御が行われ難くなる。

その理由は、すれ違い間隔Ｌが小さい場合は、道路の幅が狭い場合や路側の障害物が多い場合であり、このような場合は運転者が対向車Ｖｂや周囲に注意を払いながら慎重に運転するため、過剰に警報や接触回避制御が行われると運転者が違和感を感じるからである。

以上説明した警報や接触回避制御は、すれ違い間隔Ｌがある程度狭い場合（例えば、５ｍ以下）に限って行われる。あるいは警報や接触回避制御は、テレビカメラやナビゲーションシステムの情報から得た道路幅が狭い場合（例えば、７ｍ以下）、あるいは道路の車線数が２車線以下の場合、つまりすれ違い間隔Ｌがある程度狭いと予測される場合に限って行われる。その理由は、すれ違い間隔Ｌが広すぎると、そのすれ違い間隔Ｌに基づいて行われる対向車Ｖｂの予測進路の推定精度が低下するからである。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では接触回避制御に主としてステアリングアクチュエータ１４を用い、ブレーキアクチュエータ１３を補助的に用いているが、主としてブレーキアクチュエータ１３を用い、ステアリングアクチュエータ１４を補助的に用いても良く、更にブレーキアクチュエータ１３およびステアリングアクチュエータ１４を対等に用いても良い。

またレーダー装置Ｓｒは実施の形態のミリ波レーダー装置に限定されず、レーザーレーダー装置であっても良い。

接触回避支援装置のブロック図 対向車の予測進路の推定手法の説明図 すれ違い距離からオフセット量を検索するマップを示す図 接触回避支援制御のフローチャート 操舵回避量の設定方法の説明図 操舵回避量から作動タイミングを検索するマップを示す図 すれ違い間隔から作動タイミング補正量を検索するマップを示す図

Ｍ１ 物体検知手段
Ｍ２ 対向車判定手段
Ｍ３ 前走車判定手段
Ｍ４ 前走車軌跡取得手段
Ｍ５ 対向車進路予測手段
Ｌ すれ違い間隔
Ｏ オフセット量
Ｕ 接触回避支援手段
Ｖａ 自車
Ｖｂ 対向車
Ｖｃ 前走車

Claims (5)

1. 自車（Ｖａ）の周囲の物体を検知する物体検知手段（Ｍ１）と、
   前記物体検知手段（Ｍ１）により検知された物体および自車（Ｖａ）の相対速度から対向車（Ｖｂ）を判定する対向車判定手段（Ｍ２）と、
   前記物体検知手段（Ｍ１）の出力に基づいて対向車進路を予測する対向車進路予測手段（Ｍ５）と、
   予測された自車進路および対向車進路に基づいて自車（Ｖａ）および対向車（Ｖｂ）の接触可能性を判定し、接触可能性が高いと判定されたときに接触回避支援を行う接触回避支援手段（Ｕ）と、
   を備えた車両の接触回避支援装置において、
   前記物体検知手段（Ｍ１）により検知された物体および自車（Ｖａ）の相対速度から自車（Ｖａ）の前方を走行する前走車（Ｖｃ）を判定する前走車判定手段（Ｍ３）と、前記物体検知手段（Ｍ１）の出力に基づいて前記前走車（Ｖｃ）の走行軌跡を求める前走車軌跡取得手段（Ｍ４）とを備え、
   前記対向車進路予測手段（Ｍ５）は、前記前走車判定手段（Ｍ３）で判定した前走車（Ｖｃ）および前記対向車判定手段（Ｍ２）で判定した対向車（Ｖｂ）の自車（Ｖａ）からの距離が一致したときの、前記前走車（Ｖｃ）および前記対向車（Ｖｂ）の間隔であるすれ違い間隔（Ｌ）が増加するにつれて増加するオフセット量（Ｏ）を求め、前記前走車軌跡取得手段（Ｍ４）で求めた前走車（Ｖｃ）の走行軌跡を前記オフセット量（Ｏ）だけ前記対向車（Ｖｂ）側に移動させて前記対向車進路を予測することを特徴とする車両の接触回避支援装置。
2. 前記すれ違い間隔（Ｌ）が小さいほど前記接触回避支援手段（Ｕ）が作動し難くなることを特徴とする、請求項１に記載の車両の接触回避支援装置。
3. 前記すれ違い間隔（Ｌ）が小さいほど前記接触回避支援手段（Ｕ）の作動を遅らせることを特徴とする、請求項２に記載の車両の接触回避支援装置。
4. 前記対向車進路予測手段（Ｍ５）は、前記すれ違い間隔（Ｌ）が所定値以下の場合、道路の幅が所定値以下の場合、あるいは道路の車線数が２車線以下の場合に、前記対向車進路を予測することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両の接触回避支援装置。
5. 前記すれ違い間隔（Ｌ）が所定値を越えると前記オフセット量（Ｏ）は一定値に保持されることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両の接触回避支援装置。

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