JP5148406B2

JP5148406B2 - 車両運転支援装置

Info

Publication number: JP5148406B2
Application number: JP2008207347A
Authority: JP
Inventors: 真之助石田; 聡近藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-08-11
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-08-11
Also published as: JP2010042741A

Description

本発明は、車両の運転を支援する装置に関する。

車両の走行可能領域内に設定された目標経路にしたがってこの車両を自動走行させるように車両の走行速度および操舵角度を制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。この先行技術によれば、車両の安定走行のため、目標経路の曲率に応じて定まる許容横加重または許容ヨーレートを超えないように許容速度が算定され、車両の速度がこの許容速度以下に制御される。
特許第２８４４２４３号公報

しかし、車両の走行速度および操舵角度が運転者による運転操作に応じて調節されている場合、この運転操作状態が考慮されずに走行速度および操舵角度が制御されると、運転者に違和感を覚えさせ、あるいは、車両の走行状態が不安定になる可能性がある。

そこで、本発明は、運転者による車両の運転操作状態との協調を図りながら、車両の安定走行のために車両の運転を適当に支援することができる装置を提供することを解決課題とする。

第１発明の車両運転支援装置は、車両に搭載されている撮像装置により撮像された前方画像に基づいて前記車両の目標位置の時系列的な変化態様を表わす目標位置軌道を設定する目標位置軌道設定手段と、前記車両の位置の時系列的な変化態様を表わす位置軌道を定める走行状態を認識する走行状態検知手段と、過去の第１期間にわたって操舵トルクを測定し、当該測定された操舵トルクに応じて定まる運転操作度合を検知する運転操作度合検知手段と、前記走行状態検知手段により検知された前記車両の走行状態に基づき、前記車両が前記目標位置軌道設定手段により設定された前記目標位置軌道にしたがって走行するように前記車両に搭載されている操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作を制御する車両制御装置とを備え、前記車両制御装置が、前記運転操作度合検知手段により検知された運転操作度合が第１閾値以下である場合、前記制動装置の動作を制御した上で必要に応じて補足的に前記操舵装置の動作を制御する一方、前記運転操作度合検知手段により検知された運転操作度合が第１閾値を超えている場合、前記操舵装置の動作を制御した上で必要に応じて補足的に前記制動装置の動作を制御することを特徴とする。

第１発明の車両運転支援装置によれば、過去第１期間にわたって操舵トルクを測定された操舵トルクに応じて定まる運転操作度合が第１閾値以下である場合、制動装置の動作が優先的に補正された上で必要に応じて操舵装置の動作が補足的に補正される。これにより、運転者の運転操作意思が比較的弱いにもかかわらず、車両の進行方向が優先的に修正されてしまうことによって運転者に違和感を覚えさせる可能性が低減されうる。その一方、当該測定された操舵トルクに応じて定まる運転操作度合が第１閾値を超えている場合、操舵装置の動作が優先的に補正された上で、必要に応じて制動装置の動作が補足的に補正される。これにより、運転者の運転操作意思が比較的強いにもかかわらず、車両の速度が優先的に低下されてしまうことによって運転者に違和感を覚えさせる可能性が低減されうる。したがって、運転者による車両の運転操作状態との協調を図りながら、車両の安定走行のために車両の運転を適当に支援することができる。

第２発明の車両運転支援装置は、第１発明の車両運転支援装置において、前記車両制御装置が、前記運転操作度合検知手段により検知された過去の前記第１期間より長い第２期間にわたって操舵トルクを測定し、当該測定された操舵トルクに応じて定まる運転操作度合が第２閾値以下であることを要件として、前記車両が前記目標位置軌道にしたがって走行するように前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作を制御することを特徴とする。

第２発明の車両運転支援装置によれば、運転者による車両の過去第２期間にわたって操舵トルクを測定し、当該測定された操舵トルクに応じて定まる運転操作度合が第２閾値以下である場合、操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作が制御される。これにより、運転者の運転操作意思が弱い状態が比較的長期間にわたって継続している蓋然性が高い状況で、車両の目的位置軌道にしたがって走行するように操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作が制御される。そして、過去の第２期間よりも短い第１期間にわたる比較的最近の運転者による車両の運転操作意思の強弱に応じて、前記のように操舵装置および制動装置のうち一方の動作が他方の動作よりも優先的に制御される。したがって、運転者による車両の運転操作状態との協調を図りながら、車両の安定走行のために車両の運転を適当に支援することができる。

本発明の車両運転支援装置の実施形態について図面を用いて説明する。

まず、車両運転支援装置の構成について説明する。図１および図２に示されている車両運転支援装置１０は車両（四輪自動車）１に搭載されているＥＣＵ（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭならびにＩ／Ｏ回路およびＡ／Ｄ変換回路等の電子回路等により構成されている。）により構成されている。図２に示されているように車両１には操舵装置１１と、制動装置１２と、ＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳイメージセンサ等のカメラ（撮像装置）１００と、車速センサ１０２、加速度センサ１０４、ヨーレートセンサ１０６およびトルクセンサ１０８等のセンサとがさらに搭載されている。

操舵装置１１はステアリングホイールの操作により駆動される前輪操舵機構をアクチュエータにより駆動するように構成されている。なお、操舵装置１１により前輪駆動機構に代えてまたは加えて後輪操舵機構が駆動されてもよい。カメラ１００は車両１の前方の様子をフロントウィンドウ越しに撮像するように車内空間に取り付けられている。なお、カメラ１００の配置箇所は車両１のフロント部分等に適宜変更されてもよい。車速センサ１０２、加速度センサ１０４およびヨーレートセンサ１０６のそれぞれは車両１の速度、加速度およびヨーレートのそれぞれに応じた信号を出力する。トルクセンサ１０８は、前記特許文献１（特開２００３−１５４９６０号公報）に開示されているように、運転者によるステアリングホイールの操作により、ステアリングホイールにステアリング軸等を介して連結されたピニオンに生じる操舵トルクに応じた信号を出力する。

車両運転支援装置１０にはカメラ１００およびトルクセンサ１０８等からの出力信号が入力される。当該入力信号に基づき、メモリに格納されている「車両運転支援プログラム」にしたがって、車両１の操舵装置１１等の動作制御などが当該コンピュータにより実行される。なお、プログラムは任意のタイミングでサーバからネットワークや衛星を介して車両１に配信または放送され、車載コンピュータのＲＡＭ等のメモリまたは記憶装置に格納されてもよい。車両運転支援装置１０は１つのＥＣＵにより構成されていてもよいが、分散制御システムを構成する複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。
車両支援装置１０は目標位置軌道設定手段１１０と、走行状態検知手段１２０と、運転操作度合検知手段１３０と、車両制御装置１４０とを備えている。目標位置軌道設定手段１１０はカメラ１００により撮像された前方画像に基づいて車両１の目標位置の時系列的な変化態様を表わす目標位置軌道を設定する。走行状態検知手段１２０は速度センサ１０１等の出力信号に基づき、車両１の位置の時系列的な変化態様を表わす位置軌道を定める走行状態を検知する。運転操作度合検知手段１３０は運転者による車両１の位置軌道の調節のための過去の第１期間にわたる運転操作度合Ｄｄを第１運転操作度合Ｄｄ１として検知する。運転操作度合検知手段１３０は運転者による過去の第１期間より長い第２期間にわたる運転操作度合Ｄｄを第２運転操作度合Ｄｄ２として検知する。車両制御装置１４０は走行状態検知手段１２０により検知された車両１の走行状態に基づき、車両１が目標位置軌道設定手段１１０により設定された目標位置軌道にしたがって走行するように操舵装置１１および制動装置１２のうち一方または両方の動作を制御する。車両制御装置１４０は第１運転操作度合Ｄｄ１が第１閾値ＴＨ_Ｄｄ１以下である場合、制動装置１２の動作を制御した上で必要に応じて操舵装置１１の動作を補足的に制御する第１の運転支援制御を実行する。その一方、車両制御装置１４０は、第１運転操作度合が第１閾値ＴＨ_Ｄｄ１を超えている場合、操舵装置１１の動作を制御した上で必要に応じて補足的に制動装置１２の動作を制御する第２の運転支援制御を実行する。

前記構成の車両１および車両運転支援装置１０の機能について説明する。

まず、運転者による車両１の過去第１期間にわたる運転操作度合Ｄｄが第１運転操作度合Ｄｄ１として検知され、過去第２期間（第１期間より長い。）にわたる運転操作度合Ｄｄが第２運転操作度合Ｄｄ２として検知される（図３／ＳＴＥＰ００２）。具体的には、トルクセンサ１０８の出力信号に基づき、車両運転支援装置１０の制御処理サイクルごとに操舵トルクが測定される。そして、前回の操舵トルクに対する今回の操舵トルクの偏差の絶対値の累計値が、運転操作度合Ｄｄとして測定される。

また、車両制御装置１２０により、第２運転操作度合Ｄｄ２がメモリまたは記憶装置に保存されている第２閾値ＴＨ_Ｄｄ２以下であるか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ００４）。第２運転操作度合Ｄｄ２が第２閾値ＴＨ_Ｄｄ２以下であると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ００４‥ＮＯ）、後述する運転支援制御は実行されることなく運転操作度合Ｄｄの検知以降の処理が繰り返される（図３／ＳＴＥＰ００２〜ＳＴＥＰ００４）。

その一方、第２運転操作度合Ｄｄが第２閾値ＴＨ_Ｄｄ２以下であると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ００４‥ＹＥＳ）、第１運転操作度合Ｄｄ１がメモリまたは記憶装置に保存されている第１閾値ＴＨ_Ｄｄ１以下であるか否かがさらに判定される（図３／ＳＴＥＰ００６）。第１運転操作度合Ｄｄ１が第１閾値ＴＨ_Ｄｄ１以下であると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ００６‥ＹＥＳ）、運転支援制御の態様を示す指数ｉが「１」に設定される（図３／ＳＴＥＰ００８）。第１運転操作度合Ｄｄ１が第１閾値ＴＨ_Ｄｄ１を超えていると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ００６‥ＮＯ）、この指数ｉが「２」に設定される（図３／ＳＴＥＰ０１０）。

続いて、第２操作運転度合Ｄｄ２に基づき、制御ゲインＫｄｗｉ（ｉ＝１，２）が設定され（図３／ＳＴＥＰ０１２）、制御開始カウンタ（第１カウンタ）ＣＤｄｗｉの第１カウンタ閾値ＴＨ_ＣＳＴｉが設定され（図３／ＳＴＥＰ０１４）、かつ、制御継続カウンタ（第２カウンタ）Ｃｃｔｎの第２カウンタ閾値ＴＨ_ＣＣＣＴＮｉが設定される（図３／ＳＴＥＰ０１６）。たとえば、第２操作運転度合Ｄｄ２が低いほど、制御ゲインＫｄｗｉが大きく設定され、第１カウンタ閾値ＴＨ_ＣＳＴｉが低く設定され、かつ、第２カウンタ閾値ＴＨ_ＣＣＣＴＮｉが高く設定される。なお、指数ｉの相違に応じて制御ゲインＫｄｗｉ第１カウンタ閾値ＴＨ_ＣＳＴｉおよび第２カウンタ閾値ＴＨ_ＣＣＣＴＮｉのそれぞれが相違するように設定されてもよく、あるいは、同じになるように設定されてもよい。

さらに、制御開始カウンタＣＤｄｗが第１カウンタ閾値ＴＨ_ＣＳＴｉ以上であるか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０１８）。そして、制御開始カウンタＣＤｄｗが第１カウンタ閾値ＴＨ_ＣＳＴｉ未満であると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１８‥ＮＯ）、制御開始カウンタＣＤｄｗが「１」だけ増加され（図３／ＳＴＥＰ０１９）、運転操作度合Ｄｄの検知等が繰り返して実行される（図３／ＳＴＥＰ００２〜Ｓ０１８参照）。その一方、制御開始カウンタＣＤｄｗが第１カウンタ閾値ＴＨ_ＣＳＴ以上であると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０１８‥ＹＥＳ）、車両１の第ｉ運転支援制御が実行される（図３／ＳＴＥＰ０１８）。

運転支援制御について説明する。まず、カメラ１００を通じて得られた車両１の前方の様子を表わす画像に基づき、車両１が走行している道路のレーンマークが認識される。連続線、断続線および道路鋲（ボッツドット）などがレーンマークとして認識される。レーンマークの認識または検出手法としては、特開２００６−３０９６０５号公報または特開２００６−３３１１９７号公報に開示されている手法等、公知の手法が採用されてもよい。また、レーンマークまたはその集合によって左右が画定された領域が走行帯として認識される。カメラ１００を通じて得られた画像に基づき認識されたレーンマークの位置は、公知手法により車両１を基準とする実空間座標系における位置として認識される。さらに、図４に一点鎖線で示されているような走行帯の中央線が認識される。なお、ＧＰＳ機能等により測定されるグローバル座標系における車両１の位置（緯度および経度）と、車両運転支援装置１０の記憶装置に格納されている道路の位置および形状を座標列で表わすマップデータとに基づき、走行帯またはその中央線が認識されてもよい。

また、車両１から注視点距離（所定距離）Ｌｍだけ前方にある目標位置ｐ０を車両１が通過するために必要な横加速度補正量Ｇｃｍｐが算定される。具体的には、また、車速センサ１０２の出力信号に基づいて車両１の速度ｖが算出され、速度ｖおよび時定数τを積算することにより注視点距離Ｌｍが算出される。また、図４に示されているように車両１からその前方（＋ｘ方向）に注視点距離Ｌｍだけ離れた位置において、走行帯の中央線上に目標位置ｐ０が設定される。さらに、図５に示されているように車両１の現在位置から目標位置ｐ０まで一定の曲率で変化する軌道が予測位置軌道として算定される。また、ヨーレートセンサ１０６の出力信号に基づいて車両１のヨーレートが算出され、車速ｖおよびヨーレートに基づき、図５に破線で示されているような車両１の予測位置軌道が認識される。さらに、車両１からその前方に注視点距離Ｌｍだけ離れた位置における目標位置軌道および予測位置軌道のｙ方向（車幅方向）の間隔（目標位置ｐ０と予測通過位置ｐｍとの間隔）Ｅｍが算出される。そして、車速ｖ、注視点距離Ｌｍおよび当該間隔Ｅｍに基づき、関係式（１）にしたがって横加速度補正量Ｇｃｍｐが算出される。

Ｇｃｍｐ＝２Ｅｍ・ｖ²／（Ｌｍ²＋Ｅｍ²） ‥（１）

第１運転支援制御が実行される場合、図５（ａ）右側に矢印で示されているように、車両１の速度ｖが低下するように制動装置１２の動作が制御される。これにより、車両１の横加速度はＧｃｍｐ（Δｖ）だけ補正される。その上で、図５（ａ）左側に矢印で示されているように、車両１の操舵角度θが変化するように操舵装置１１の動作が制御される。これにより、車両１の横加速度はＧｃｍｐ（Δθ）（＝Ｇｃｍｐ−Ｇｃｍｐ（Δｖ））だけ補正される。
第２運転支援制御が実行される場合、図５（ｂ）左側に矢印で示されているように、車両１の操舵角度θが変化するように操舵装置１１の動作が制御される。これにより、車両１の横加速度はＧｃｍｐ（Δθ）だけ補正される。その上で、図５（ｂ）右側に矢印で示されているように、車両１の速度ｖが低下するように制動装置１２の動作が制御される。これにより、車両１の横加速度はＧｃｍｐ（Δｖ）（＝Ｇｃｍｐ−Ｇｃｍｐ（Δθ））だけ補正される。

なお、第ｉ運転支援制御の実行に先立ってあるいは伴って車両１の操舵操作またはブレーキ操作等が必要である旨が報知されてもよい。たとえば、センターコンソールに配置されたディスプレイ装置にメッセージや図形が表示され、あるいは、運転席前方のメーターパネルに設けられたランプが点灯することにより操舵操作等が必要である旨が報知される。また、スピーカから音声が出力されることにより操舵操作等が必要である旨が報知される。

また、制御継続カウンタＣｃｔｎが第２カウンタ閾値ＴＨ_ＣＣＣＴＮｉ以上であるか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０２２）。そして、制御継続カウンタＣｃｔｎが第２カウンタ閾値ＴＨ_ＣＣＣＴＮ未満であると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０２２‥ＮＯ）、制御継続カウンタＣｃｔｎが「１」だけ増加され（図３／ＳＴＥＰ０２３）、さらに前回の操舵トルクに対する今回の操舵トルクの偏差が所定値以上であるか否かが判定される（図３／ＳＴＥＰ０２４）。一方、制御継続カウンタＣｃｔｎが第２カウンタ閾値ＴＨ_ＣＣＣＴＮ以上であると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０２２‥ＹＥＳ）、運転支援制御が終了される（図３／ＳＴＥＰ０２６）。また、操舵トルク偏差が所定値以上であると判定された場合（図３／ＳＴＥＰ０２４‥ＹＥＳ）、運転支援制御が終了される（図３／ＳＴＥＰ０２６）。

前記機能を発揮する車両運転支援装置１０によれば、運転者による車両１の過去第１期間にわたる運転操作度合Ｄｄ１が第１閾値ＴＨ_Ｄｄ１以下である場合、制動装置１２の動作が優先的に補正された上で必要に応じて操舵装置１１の動作が補足的に補正される（図３／ＳＴＥＰ００８，ＳＴＥＰ０２０，図５（ａ）参照）。これにより、運転者の運転操作意思が比較的弱いにもかかわらず、車両１の進行方向が優先的に修正されてしまうことによって運転者に違和感を覚えさせる可能性が低減されうる。その一方、運転者による車両１の過去第１期間にわたる運転操作度合Ｄｄ１が第１閾値ＴＨ_Ｄｄ１を超えている場合、操舵装置１１の動作が優先的に補正された上で、必要に応じて制動装置１２の動作が補足的に補正される（図３／ＳＴＥＰ０１０，ＳＴＥＰ０２０，図５（ｂ）参照）。これにより、運転者の運転操作意思が比較的強いにもかかわらず、車両１の速度が優先的に低下されてしまうことによって運転者に違和感を覚えさせる可能性が低減されうる。したがって、運転者による車両１の運転操作状態との協調を図りながら、車両１の安定走行のために車両の運転を適当に支援することができる。

なお、第１運転操作度合Ｄｄ１が第１閾値ＴＨ_Ｄｄ１以下であるか否かという条件に加えてまたは代えて、車両１の目標位置軌道（図４参照）の曲率が基準曲率を超えているか否かに応じて操舵装置１１および制動装置１２の制御優先順位が調節されてもよい。たとえば、車両１の目標位置軌道の曲率が基準曲率を超えている場合、操舵装置１１の動作が優先的に制御された上で必要に応じて制動装置１２の動作が制御されてもよい。また、車両１の目標位置軌道の曲率が基準曲率以下である場合、制動装置１２の動作が優先的に制御された上で必要に応じて操舵装置１１の動作が制御されてもよい。

また、操舵装置１１および制動装置１２のうち一方または両方の動作制御により、横加速度補正量Ｇｃｍｐに加えてまたは代えて、車両１の加速度補正量Ｇａｂｓが算出されてもよい。車両１の加速度補正量Ｇａｂｓは、車両１の前方に伸びるｘ軸と目標位置ｐ０とのｙ方向の間隔Ｙｌおよびヨーレートセンサ１０６の出力信号に応じて検知されるヨーレートγ等に基づき、関係式（２）にしたがって算出される。

Ｇａｂｓ＝２Ｙｌ・ｖ²／（Ｌｍ²＋Ｙｌ²），
Ｙｌ＝Ｅｍ＋（ｖ／γ）−{(ｖ／γ)²−Ｌ²}^1/2 ‥（２）

本発明の車両運転支援装置の構成説明図本発明の車両運転支援装置の構成説明図本発明の車両運転支援装置の機能を示すフローチャート運転支援量の算出方法に関する説明図第１および第２の運転支援方法に関する説明図

符号の説明

１‥車両、１０‥車両運転支援装置、１１‥操舵装置、１２‥制動装置、１００‥カメラ（撮像装置）

Claims

車両に搭載されている撮像装置により撮像された前方画像に基づいて前記車両の目標位置の時系列的な変化態様を表わす目標位置軌道を設定する目標位置軌道設定手段と、
前記車両の位置の時系列的な変化態様を表わす位置軌道を定める走行状態を認識する走行状態検知手段と、
過去の第１期間にわたって操舵トルクを測定し、当該測定された操舵トルクに応じて定まる運転操作度合を検知する運転操作度合検知手段と、
前記走行状態検知手段により検知された前記車両の走行状態に基づき、前記車両が前記目標位置軌道設定手段により設定された前記目標位置軌道にしたがって走行するように前記車両に搭載されている操舵装置および制動装置のうち一方または両方の動作を制御する車両制御装置とを備え、
前記車両制御装置が、前記運転操作度合検知手段により検知された運転操作度合が第１閾値以下である場合、前記制動装置の動作を制御した上で必要に応じて補足的に前記操舵装置の動作を制御する一方、前記運転操作度合検知手段により検知された運転操作度合が第１閾値を超えている場合、前記操舵装置の動作を制御した上で必要に応じて補足的に前記制動装置の動作を制御することを特徴とする車両運転支援装置。
請求項１記載の車両運転支援装置において、
前記車両制御装置が、前記運転操作度合検知手段により検知された過去の前記第１期間より長い第２期間にわたって操舵トルクを測定し、当該測定された操舵トルクに応じて定まる運転操作度合が第２閾値以下であることを要件として、前記車両が前記目標位置軌道にしたがって走行するように前記操舵装置および前記制動装置のうち一方または両方の動作を制御することを特徴とする車両運転支援装置。