JP5063637B2 - 車両運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車位置よりも前方の案内経路上にある少なくとも交差点を設定された適切な速度で通過するように車速を制御する車両運転支援装置に関する。

ナビゲーションシステムを利用したこの種の装置として例えば特許文献１に記載のものが提案されている。

この特許文献１に記載のものでは、ナビゲーションシステムからブレーキ制御コンピュータおよびエンジン／ＡＴ制御コンピュータ（以下、総称してブレーキ制御コンピュータ等という。）に対して例えば右左折に際して案内すべき交差点の経路角情報と自車位置から上記交差点までの距離情報を送信し、他方、ブレーキ制御コンピュータ等は上記経路角情報を受信した時点でその交差点を通過する際の目標車速を演算するとともに、現在車速と目標車速とに基づいて減速開始タイミングを決定し、その減速開始タイミングでブレーキ油圧制御を実行して自車を自動的に減速させるようにしている。

特開２０００−７３８０７号公報

しかしながら、上記のような従来のシステムでは、案内された交差点を通過し終わると、その先の経路角情報は多くの場合に直線道路に相当するものとなるため、右折または左折した直後にブレーキ制御コンピュータ等は加速指令を出力し、自車両を加速させることになる。この場合において、例えば通過し終えた交差点の先に横断歩道が存在しても加速してしまうことから、運転者に不安感を与えてしまうことになりかねず、なおも改善の余地を残している。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、交差点を設定された適切な速度で通過するように車速を制御しつつ、なお且つ通過し終えた交差点の先に例えば横断歩道等がある場合に、その横断歩道等についても適切な速度で通過することができるように考慮された車両運転支援装置を提供するものである。

本発明は、自車位置よりも前方の案内経路上にある交差点を予め設定された速度で通過するように速度制御を行うにあたり、上記交差点通過後の先にある例えば横断歩道等を加速開始地点として加速開始地点認識手段により認識し、この加速開始地点を認識した以降に加速を許容するようにしてある。

したがって、本発明によれば、適切な速度で交差点を通過し終えた後であっても、その交差点の先に例えば横断歩道等が存在する場合には加速が制限または抑制されることから、運転者に無用な不安感を与えてしまうことがなくなり、信頼性の高いものとなる。

本発明に係る車両運転支援装置の実施の形態を示す図で、システム全体の概略構造を示す構成説明図。 図１のナビゲーションシステムで実行される処理手順を示すフローチャート。 進路推定の手法の一例を示す説明図。 図１のナビゲーションシステムから車速制御装置に対して出力されるデータ構成を示す説明図。 図１の車速制御装置で実行される処理手順を示すフローチャート。 図５の交差点手前減速処理の詳細を示すフローチャート。 図５の交差点加速抑制処理の詳細を示すフローチャート。 交差点を含む推定経路と曲率値算出ポイントの関係を示す説明図。 交差点までの距離データと曲率値データおよび加工後の曲率値データとの関係を示す説明図。 交差点と横断歩道との関係を示す説明図。 図１の画像認識装置での処理手順を示す説明図。 従来技術と本発明との作用を比較したすタイムチャート。

図１以下の図面は本発明に係る車両運転支援装置のより具体的な実施の形態を示す図であり、特に図１はシステム全体の概略説明図を示している。

図１のシステムでは、ナビゲーションシステム１と車速制御装置２との協調システムとして構成されていて、大きく分けて上記ナビゲーションシステム１および車速制御装置２のほか、画像認識装置３とレーダ装置４を備えている。これらの各装置１〜４同士は車両通信ラインであるＣＡＮライン（Ｖｅｈｉｃｌｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）５を経由してネットワークを構築していて、このＣＡＮライン５経由にて相互に必要な信号の授受が行われるようになっている。

そして、後述するように、ナビゲーションシステム１と車速制御装置２との協調制御によって、特に自車が例えば右左折をもって交差点を通過する際の車速が適切または最適且つ安全なものとなるようにその車速を積極的に制御するところに特徴がある。

ナビゲーションシステム１は、大きく分けてアプリケーション部６、センサ部７、地図データ部（地図データベース部）８、ドライバ部としてのＣＡＮ入出力部９およびＨＭＩ（ヒューマン−マシン−インタフェース）部１０とからなる。地図データベース部８は例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤあるいはハードディスク等の記録媒体で構成されていて、例えば道路属性情報や道路構造情報を含む地図情報が予め格納されている。なお、この地図情報には主要な道路の交差点の位置情報が含まれている。

ＨＭＩ部１０は例えば液晶ディスプレイ等のモニタ手段やマイクおよびスピーカ等を含みつつ各種の操作部として機能するもので、ナビゲーションシステム１の各種の操作スイッチのほか、車両がＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：車間距離適応型速度制御）機能を有している場合には、そのＡＣＣ機能のモード切替スイッチおよびＡＣＣ設定速度（設定制限速度）の設定のためのスイッチ等がこれに含まれることになる。

上記各部の内部構成として、アプリケーション部６には、ロケータ部１１、プレビュー部（先読み機能部）１２、進路推定部１３および曲率演算部１４が含まれている。また、センサ部７には、車速センサ１５、ジャイロスコープ１６およびＧＰＳチューナ部１７が含まれている。

同様に、車速制御装置２には、ドライバ部としてＣＡＮ情報受信部１９のほか、車速制御部２６として目標通過速度演算部２０および車速指令部２１が含まれている。特に、目標通過車速演算部２０は、後述するように例えば進路推定した経路上の自車前方に右折または左折すべきと推定される交差点がある場合に、その交差点を通過する際の適切または最適な目標通過速度を算出して、車速司令部２１から後段のアクチュエータ２５に出力する機能を有している。

さらに、車速制御装置２には、先に述べたＡＣＣ機能の実現のために、現在車速をそのまま維持する現在車速モードと、現在車速からさらに加速する加速モード、および現在車速から減速する減速モードがそれぞれに予め設定されていて、いずれかのモードが選択された時には、そのモードに応じた所定の車速指令を後段のアクチュエータ２５に出力することになる。

故に、本実施の形態では、運転者のブレーキペダル操作によるブレーキ制御ひいては車速制御とは別に、アクチュエータによるいわゆる自動ブレーキ制御ひいては自動車速制御が可能となっている。

ここで、実際に車速を制御する際には、自動変速機、ブレーキさらにはスロットルごとに独立しているアクチュエータのいずれかを単独でまたは複数のものを並行して作動させることになるが、本実施の形態ではそれらの複数のアクチュエータを集約するかたちで単にアクチュエータ２５としてある。

上記画像認識装置３には、画像認識部１８としての路面ペイント認識部２２およびレーン（白線）認識部２６のほか、ドライバ部としてのＣＡＮ入出力部２３が含まれている。そして、図１０に示すように自車Ｍの車体後部には撮像装置として例えばＣＣＤカメラ等のリアカメラ２４が路面を指向するように配置されていて、上記画像認識部１８にはこのリアカメラ２４が捉えた映像が入力されることになる。なお、後述するように、リアカメラ２４は自車が通過した交差点の先にある横断歩道等を画像認識によって認識することを主たる目的としている。

また、レーダ装置４は、先に述べたＡＣＣ機能実現のために自車の車体前部に配置されているもので、自車とその前方の先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段として機能することになる。なお、このレーダ装置４はレーザレーダやミリ波レーダが代表的なものであるが、上記リアカメラ２４とは別の単一あるいはステレオビジョン方式の撮像手段たるカメラであっても良い。

このようなシステムでは、図２に示すように、最初に定期起動タイマにて設定された定期周期にて自車位置検出機能により現在の自車位置を演算する（ステップＳ１）。すなわち、図１のアプリケーション部６におけるロケータ部１１の機能として、ＧＰＳチューナ部１７やジャイロスコープ１６さらには車速センサ１５からの情報をもとに自車位置の演算処理を実行する。（ステップＳ２）。

次に、この自車位置情報をもとに地図データベース８にアクセスして、プレビュー部１２では自車位置周辺および自車前方規定範囲内の地図情報を収集して取得する。同時に、ロケータ部１１では自車位置と地図データとのいわゆるマップマッチング処理を実行する（ステップＳ３）。なお、この地図情報には主要な道路の種別や形状のほか交差点の位置情報等が含まれている。

そして、プレビュー部１２が収集・取得した地図情報から、進路推定部１３は自車が走行する経路（進路）を推定する（ステップＳ４）。進路推定の方法は、ナビゲーションシステム１に目的地が設定されている場合には、周知のように自車位置から目的地まで誘導経路が引かれていることから、その誘導経路上を推定進路として設定する。

一方、ナビゲーション装置１に目的地が設定されていない場合には、図３に示すように、分岐点（分岐ノード）前方と後方の道路種別（例えば国道か都道府県道か）あるいはリンク種別を比較し、同一の道路種別あるいはリンク種別のリンク（経路）を優先的に選択する。なお、分岐点前方と後方のリンクの道路種別あるいはリンク種別に違いがない場合には、リンク角θの小さいリンク（経路）を選択して推定進路として設定する。

図３の例では、分岐点ａ１までの道路Ｌ１が国道で、分岐点ａ１にて国道Ｌ２と県道Ｌ３とに分岐する場合には、分岐点ａ１にて国道Ｌ２を選択する。さらに、分岐点ａ２において国道Ｌ２が終わり、県道Ｌ４と同じく県道Ｌ５とに分岐する場合には、国道Ｌ２の延長線を基準としてリンク角θの小さい方の県道Ｌ５を選択することになる。

次に、アプリケーション部６の曲率演算部１４での機能として、進路推定した経路の曲率値を演算によって算出するとともに（ステップＳ５）、同じく進路推定した経路上の自車前方に交差点（分岐ノード）がある場合、ここでは進路推定した経路上にて右折または左折すると推定される交差点がある場合には、その交差点までの距離を演算して求め（ステップＳ６，Ｓ７）、それらの情報を定期周期にてＣＡＮライン５経由にて車速制御装置２側に出力する（ステップＳ８）。なお、この時のデータ構成は例えば図４のとおりとする。

ここで、プレビュー部１２が収集・取得した地図情報に含まれる道路データは、図３にも示したように、基本的には交差点や分岐点の座標を表すノードとそれらのノード間を接続するリンクとで構成されていることから（リンクの途中にノードと同等の補間点（補間ノード）が設定されることもある）、上記のように進路推定した経路の曲率値とは、ある特定のノードの手前側のリンクと当該ノードの前方側のリンクとのなす角度、あるいはその角度に基づき所定演算式にて算出した値（曲率半径）と定義するものとする。なお、上記曲率値はそれぞれのノードに関連付けて地図データベース部８に予め記録しておいても良い。

一方、上記のようにナビゲーションシステム１から曲率値情報や交差点までの距離情報を取得した車速制御装置２は、ナビゲーションシステム１側と同様にして、図５に示すように定期起動タイマにて設定された定期周期にて車速制御処理を実行する（ステップＳ１１）。

具体的には、車速制御装置２は、上記のようにナビゲーションシステム１から曲率値情報や交差点までの距離情報を取得する度に、ステップＳ１２での処理としてそれらの情報のなかに交差点情報が含まれているか否か、すなわち進路推定した経路上の自車前方に右折または左折すべきと推定される交差点（以下、これを「対象交差点」と称する。）があるか否かを判定する。そして、自車前方に対象交差点がない場合にはステップＳ１５の「通常車速制御処理」に移行し、他方、自車前方に対象交差点がある場合にはステップＳ１３，Ｓ１４の「交差点手前減速処理」および「交差点加速抑制処理」に移行する。

ここで、上記「通常車速制御処理」としては、運転者の意志による車速制御のほか、自車が先に述べたＡＣＣ機能を有していてその機能が選択されている場合には、ＡＣＣモードでの車速制御が実行される。

その一方、自車前方に対象交差点がある場合の「交差点手前減速処理」としては図６の処理が実行され、車速制御装置２には、曲率値ごとにそれに適した目標通過速度がいわゆるマップのかたちで予め記憶設定されているか、または曲率値とそれに応じた目標通過速度との相関式が予め記憶設定されていることから、上記のようにナビゲーションシステム１から曲率値情報や対象交差点までの距離情報を取得した車速制御装置２は、目標通過速度演算部２０の機能として、それらの情報を受信した時点で該当する対象交差点を通過する際の適切または最適な目標通過速度を算出する（ステップＳ２１）。

そして、算出した目標通過速度と現在車速とに基づいて、対象交差点を目標通過速度で通過するためには当該対象交差点の手前何メートルの位置から減速を開始すれば良いかを決定し（ステップＳ２２）、その減速開始タイミングに応じた減速指令を車速指令部２１からアクチュエータ２５に与えて（ステップＳ２３）、減速制御を実行する。この減速制御により少なくとも対象交差点に目標通過速度で進入することが可能となる。

さらに、上記車速制御装置２では、先の「交差点手前減速処理」に続いて図７の「交差点加速抑制処理」が実行される。

ここで、図８および図９に示すように、自車Ｍが対象交差点に徐々に近付くと、進路推定した経路上の対象交差点ノードを含む各ノードの曲率値と、その交差点までの距離情報とが、定期周期にてナビゲーションシステム１から車速制御装置２側に時系列データとして取り込まれることは先に述べたとおりである。ここで、図９における「交差点までの距離」および「正規の曲率値」は、上記のようにナビゲーションシステム１から車速制御装置２側に取り込まれたデータそのものである。なお、対象交差点までの距離が０（ゼロ）［ｍ］となった以降は、「交差点までの距離」は無効値に置き換えられる。

図７のステップＳ３１では、図１の目標通過速度演算部２０の機能として、上記データ群のなかから対象交差点までの距離が０（ゼロ）［ｍ］のときの曲率値（図９の例では［曲率値７］＝９０ｍ）とその前後数箇所分の曲率値を抽出して、それらの複数の曲率値のなかから最小の曲率値Ｒｍｉｎを求める。

さらに、ステップＳ３２では、同じく図１の目標通過速度演算部２０の機能として、対象交差点までの距離が０（ゼロ）［ｍ］となった以降のそれぞれの曲率値を上記の最小曲率値Ｒｍｉｎに置き換えて、図９のような新たな曲率値列データを生成する。このように、ナビゲーションシステム１から車速制御装置２側に取り込まれたデータに当該車速制御装置２側にて置き換え処理または補正（加工）を加えた後の曲率値を図９では「加工後の曲率値」と表記してある。

そして、目標通過速度演算部２０では、こうして新たに生成した曲率値列データから各ノードごとに目標通過速度、すなわち上記と同様に対象交差点を通過する際の適切または最適な目標通過速度を算出して（ステップＳ３３）、その目標通過速度を図１の車速司令部２１からアクチュエータ２５に対して車速指令として出力する（ステップＳ３４）。その結果、アクチュエータ２５による減速制御が実行されて、図１０に示すように対象交差点を安全且つ適切な速度で右折または左折することが可能となる。なお、図１０では左折の例を示している。そして、このような処理は対象交差点を通過し終わるまで繰り返し実行される。

ここで、図１０に示すように、対象交差点を安全且つ適切な速度で右折または左折することができた後にその先が直線路である場合、例えばＡＣＣ機能が作動していると対象交差点を通過し終わった直後から直ちに加速してしまう可能性がある。

この場合において、対象交差点を通過し終えたその先に図１０に示すように横断歩道３０がある場合（横断歩道３０に隣接して自転車横断帯が設置されていることもあり、このような場合を含む）には、対象交差点を通過し終えた段階で直ちに加速してしまうことは安全上好ましくない。つまり、図１０に示すように、対象交差点から横断歩道３０までの間は加速危険領域とみなすことができる。

そこで、上記のような車速制御処理と並行して、ず７のステップＳ３５のように、図１の画像認識装置３では横断歩道３０の有無を監視している。すなわち、図１の画像認識装置３には図１０のように路面を指向しているリアカメラ２４が捉えた映像がリアルタイムで取り込まれていることから、所定のタイミング、例えば先に述べたように対象交差点までの距離が０（ゼロ）［ｍ］となった時点で、画像認識装置３では図１１のような画像認識のための処理を実行する。

より詳しくは、画像認識装置３では、ステップＳ４１〜Ｓ４４のように、リアカメラ２４から入力された映像にＡ／Ｄ変換、二値化、エッジ抽出等の各処理を施した上で、その画像認識装置３における図１の路面ペイント認識部２２およびレーン（白線）認識部２６の機能として、ステップＳ４５〜Ｓ４６のように路面ペイント塗色判別およびレーン認識（白線種別判定）のほかパターンマッチング処理等を行って、横断歩道３０を検知（検出）する。そして、その横断歩道３０を検知したか否かの結果はＣＡＮライン５を経由してリアルタイムで車速制御装置２側に送信される（ステップＳ４７）。

車速制御装置２側での処理として、図７のステップＳ３５において横断歩道３０が検知されたならば、通過し終えた対象交差点のほかその先の横断歩道３０を通過し終えたものと判断して、ステップＳ３６の処理を実行する。

すなわち、ステップＳ３６では、図１の目標通過速度演算部２０の機能として、それまで採用していた図９の「加工後の曲率値」に代えて同図の「正規の曲率値」を採用し、この新たに採用した曲率値に基づいて目標通過速度を決定した上で、車速指令部２１からアクチュエータ２５に対して相応の車速指令を出力して、所定の車速制御を実行する。つまり、対象交差点を既に通過し終えていたとしても、その先の横断歩道３０を通過した時点で初めて加速制御が許容されることになる。

言い換えるならば、対象交差点を安全且つ適切な速度で通過し終えたとしても、その先に横断歩道３０がある場合には、その横断歩道３０を通過するまでは交差点通過中と同様に加速制御が抑制または制限されていることになる。これが、先に述べた「交差点加速抑制処理」の所以である。

他方、図７ステップＳ３５において横断歩道３０が検知されない場合には、原則としてステップＳ３３以降の処理を繰り返す。ただし、対象交差点を通過した後に横断歩道３０が検知されるまでいつまでも「交差点加速抑制処理」を継続することはかえって好ましくない。

そこで、ステップＳ３７の処理として、対象交差点を通過した後の加速抑制による実走行距離、すなわち加速抑制走行距離を計測して、予め設定されている所定距離だけ走行してもなおも横断歩道３０が検知されない場合には、対象交差点の先に横断歩道３０が存在しないものとして図７のステップＳ３６の処理を実行し、もってこの時点で加速制御の抑制または制限が解除されて、以降の加速制御が許容されることになる。なお、路面の横断歩道３０のペイントが擦れていて、画像認識装置３での処理によってその横断歩道３０を認識できない場合にも、上記と同様の処理が実行されることになる。

ここで、図１２は、タイムチャートをもって、先に述べた「交差点手前減速処理」（従来技術）と、「交差点手前減速処理」に「交差点加速抑制処理」を併用した本実施の形態とを比較したものである。

同図から明らかなように、本実施の形態によれば、交差点での右左折だけでなく、その先の横断歩道３０までも含めて、より安全に且つ適切な速度で走行できることが理解できる。

このように本実施の形態によれば、交差点を右左折をもって通過した後にその先に横断歩道３０がある場合に、その横断歩道３０の手前での加速を抑制して、当該横断歩道３０を通過した後に初めて加速が許容されることになるので、特にＡＣＣ機能を使っていわゆるクルーズ走行をする際に、より安心して走行することが可能となる。

ここで、対象交差点の通過した後にその先の横断歩道の有無は、必ずしもリアカメラ２４からの情報によらずに、いわゆる道路インフラである車車間通信あるいは路車間通信によって取得することも可能である。

１…ナビゲーションシステム
２…車速制御装置
３…画像認識装置
６…アプリケーション部
７…センサ部
８…地図データベース部
１２…プレビュー部
１３…進路推定部
１４…曲率演算部
１８…画像認識部（加速開始地点認識手段または加速開始地点検出手段）
２０…目標通過速度演算部
２１…車速指令部
２４…リアカメラ（撮像装置）
２５…アクチュエータ
３０…横断歩道

Claims (4)

1. 自車位置よりも前方の案内経路上に交差点がある場合に、該交差点を通過する際の目標速度を算出し、算出された該目標速度で前記交差点を通過するように車速制御を行う車速制御部と、
   自車後方の路面を指向している撮像装置を用いて、前記交差点を通過した後の横断歩道を画像認識によって認識する画像認識部と、を備え、
   前記車速制御部は、前記画像認識部によって前記横断歩道が認識された時点以降に加速を許容するよう車速制御を行うことを特徴とする車両運転支援装置。
2. 前記車速制御部は、前記交差点の手前から前記目標速度まで減速制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両運転支援装置。
3. 前記車速制御部は、前記交差点を通過した後に、予め設定してある加速抑制距離だけ走行しても前記画像認識部によって横断歩道が認識されない場合には加速を許容するよう車速制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の車両運転支援装置。
4. 前記車速制御部は、自車位置よりも前方の案内経路上にある交差点での右左折に際して、該交差点の曲率情報および自車位置から該交差点までの距離情報に基づいて該交差点を通過する際の目標速度を算出し、該目標速度で前記交差点を通過するように車速制御を行うとともに、前記交差点の手前から前記目標速度まで減速制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両運転支援装置。
   

Images