JP5182045B2

JP5182045B2 - 進路予測装置

Info

Publication number: JP5182045B2
Application number: JP2008306635A
Authority: JP
Inventors: 敏樹金道
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2028-12-01
Also published as: JP2010129055A

Description

本発明は、他車両の将来の進路を予測する進路予測装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の進路予測装置が知られている。この文献に記載された予測装置は、外界センサで検出した他車両の位置の履歴に基づいて、当該他車両の将来の進路を予測する。この他車両の進路予測の情報は、自車と他車両との衝突の可能性の判定に利用される。
特開２００７−２６４８８４号公報

しかしながら、他車両の位置履歴に基づいて進路予測を行う手法によれば、他車両が同一の行動を行っているときには有効であるものの、車線変更等の行動の変化点においては、予測アルゴリズムが内包する時定数だけの遅れが出る。この場合、他車両の行動の変化が緩やかなものであればほとんど問題ないが、他車両の行動の変化が急激な場合には、一時的に誤差の大きな予測進路を高い確信度で出力してしまうという問題がある。

特に、自動車の分野においては、例えば、運転手が曲がるべき交差点を間違えて慌てて間違いを正そうとしたり、安全確認をしないで車線変更をしようとしてその車線変更を慌てて中断したりするといったように、運転手が自身のミスを急激に回復しようとする場合があり得るため、前述のような他車両の急激な行動の変化が現れる可能性も少なくない。

そこで、このような問題に鑑み、本発明は、他車両の急激な行動の変化の可能性も反映させて他車両の進路予測を行うことができる進路予測装置を提供することを目的とする。

本発明の進路予測装置は、他車両のウインカの動作状態に基づいて他車両の将来の進路を予測する進路予測装置であって、他車両の運動要素を検出する運動要素検出手段と、他車両の運動要素の履歴から推定される予測変数に基づいて他車両の将来の進路を予測する他車両行動予測手段と、他車両のウインカの動作状態を検出するウインカ動作検出手段と、ウインカ動作検出手段が他車両のウインカの点灯の開始を検出した後に、他車両の運動要素とウインカの動作状態とに基づいて、ウインカの点灯が継続すると予想される予想点灯時間を得ると共に、予想点灯時間よりも短い時間内にウインカ動作検出手段がウインカの消灯を検出した場合には、ウインカの点灯が予想点灯時間だけ継続された場合に比べて他車両行動予測手段で予測される進路の信頼度を低下させるように予測変数を変更する情報変更手段と、を備えたことを特徴とする。

ここで、例えば、他車両の運転手が判断ミスによって誤って行動（例えば、車線変更、右折、左折等）を開始すべくウインカを点灯させた場合を考える。その後、ウインカ点灯開始後に当該運転手がミスに気付いた場合、そのミスを急激に回復しようとして、ウインカが消灯されると共に、急激な車両操作が行われることがあり得る。すなわち、点灯後のウインカが予想外に早く消灯した場合には、運転手にミスがあったと考えられ、その後、ミスの回復のために他車両の急激な行動の変化が発生する可能性が高いと考えられる。

このような知見に鑑み、本発明の進路予測装置では、他車両のウインカが予想されるよりも短い時間内で消灯されることをもって、他車両の急激な行動の変化の可能性を予め察知することとしている。すなわち、他車両のウインカが予想される時間よりも短い時間内に消灯された場合には、当該ウインカの点灯が継続された場合に比べて、予測される進路の信頼度を低下させる。従って、他車両の急激な行動の変化の可能性が高まったときには、この急激な行動の変化の可能性を進路の予測に反映されることができる。

この構成によれば、他車両のウインカの予想点灯時間よりも短い時間内にウインカが消灯された場合には、他車両行動予測手段で用いられる予測変数を変更する。このような予測変数の変更によって、他車両の運動要素のそれまでの履歴が進路の予測に及ぼす影響を低減させ、その結果、運動要素の履歴に基づいた予測進路の信頼度を低下させることができる。

また、情報変更手段は、予測変数を所定の初期値にリセットすることが好ましい。この構成によれば、他車両のウインカが予想よりも短い時間内に消灯された場合には、他車両の進路の予測において、他車両の運動要素のそれまでの履歴の影響を排除することができる。

本発明の進路予測装置によれば、他車両の急激な行動の変化の可能性も反映させて他車両の進路予測を行うことができる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る進路予測装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る進路予測装置１の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る進路予測装置１の構成を示すブロック図である。進路予測装置１は自動車に搭載され、自車両の周囲に存在する他車両の将来の進路を確率予測する装置である。この進路予測装置１で予測結果として出力される予測進路情報Ｐは、自車の安全運転を支援するための運転支援システム（例えば、自動運転システムなど）に利用され、各目的に沿った自車の走行制御処理等に用いられる。

図１に示すように、進路予測装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３、他車運動要素検出部（運動要素検出手段）５、他車ウインカ動作検出部（ウインカ動作検出手段）７を備えて構成されている。

他車運動要素検出部５は、自車両周辺に存在する他車両の進路予測に用いるための情報として、他車両の運動要素を検知する機能を有している。ここでは、他車運動要素検出部５は、自車Ｍ１と同じ車線の前方を走行する先行車Ｍ２（図３参照）の運動要素を検知するものとする。また、検知すべき運動要素としては、先行車Ｍ２の運動に関連する種々の物理量が考えられるが、ここでは、先行車Ｍ２の位置、速度、及び加速度を検知するものとする。他車運動要素検出部５は、例えば、ミリ波レーダ、レーザレーダ、画像センサなどを有している。また、他車運動要素検出部５は、車車間通信によって先行車Ｍ２の位置、速度、加速度の情報を得る車車間通信部を備えてもよい。この他車運動要素検出部５は、検知した先行車Ｍ２の位置、速度、加速度の情報（以下、「他車運動情報」という）をＥＣＵ３に出力する機能を有している。

他車ウインカ動作検出部７は、先行車Ｍ２のウインカ５１（図３参照）の動作状態を検知する機能を有している。他車ウインカ動作検出部７は、例えば、先行車Ｍ２の映像を取得するカメラ、及びこのカメラで得られた映像の処理を行う映像処理部などから構成される。具体的には、他車ウインカ動作検出部７は、映像処理により先行車Ｍ２のリアウインカ５１の点灯状態を抽出する等の処理を行い、先行車Ｍ２の左右のウインカ５１がそれぞれ点灯状態であるか消灯状態であるかを検知する。そして、他車運動要素検出部５は、先行車Ｍ２の左右のウインカ５１がそれぞれ点灯状態であるか消灯状態であるかを示す情報（以下、「他車ウインカ情報」という）をＥＣＵ３に出力する機能を有している。

ＥＣＵ３は、進路予測装置１全体の制御を行う電子制御ユニットであり、物理的には、例えばＣＰＵを主体として構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備えている。また、ＥＣＵ３は、機能的な要素として、第１他車行動予測部（他車両行動予測手段）１１、第２他車行動予測部１２、予測変数修正部（情報変更手段）１５、予測変数記憶部１７を備えている。

第１他車行動予測部１１は、他車運動要素検出部５から入力される他車運動情報に基づいて、先行車Ｍ２の次の行動を予測し、先行車Ｍ２の予測進路を得る。例えば、第１他車行動予測部１１は、所定の行動予測モデルに基づくカルマンフィルタ、パーティクルフィルタなどの予測フィルタによって、先行車Ｍ２の位置、速度、加速度の履歴から予測される予測変数を得て、この予測変数を用いて先行車Ｍ２の将来の進路を確率予測する。なお、ここで推定された予測変数は、予測変数記憶部１７に随時記憶され、また、第１他車行動予測部１１は、予測変数記憶部１７に記憶された予測変数を随時読み出して演算に用いる。第１他車行動予測部１１による進路の予測結果は、進路予測装置１の予測進路情報Ｐとして後段の運転支援システムなどに送出される。なお、第１他車行動予測部１１でカルマンフィルタを利用する場合、上記予測変数は「状態変数」とも呼ばれる。

第２他車行動予測部１２は、他車運動要素検出部５から入力される他車運動情報と、他車ウインカ動作検出部７から入力される他車ウインカ情報と、に基づいて演算処理を行う。すなわち、第２他車行動予測部１２は、他車ウインカ情報によって先行車Ｍ２のウインカ５１の点灯を認識したときには、他車運動情報と他車ウインカ情報とに基づき、所定の予測アルゴリズムに従って、当該ウインカ５１の点灯が継続されると予想される時間を予測する（以下、予測されたこの時間を「予想点灯時間」という）。上記の予測アルゴリズムによれば、例えば、ウインカ５１が点灯開始された時期、ウインカ５１点灯時における先行車Ｍ２の位置・速度・加速度、及びウインカ操作についての道路交通法上の規定なども考慮に含めて予想点灯時間が求められる。従って、一般的には、予想点灯時間は、数秒〜十数秒程度の時間になることが多い。

予測変数修正部（情報変更手段）１５は、他車運動要素検出部５からの他車ウインカ情報を監視し、上記の予想点灯時間よりも短い時間内に先行車Ｍ２のウインカ５１の消灯を認識した場合には、予測変数記憶部１７に記憶された予測変数を強制的にリセットする。すなわちこの場合、予測変数記憶部１７に記憶された予測変数は、強制的に所定の初期値に修正される。そしてこの後、第１他車行動予測部１１は、リセットされた予測変数を予測変数記憶部１７から読み出して、先行車Ｍ２の進路を予測する演算を行うことになる。

以下、先行車Ｍ２の急激な行動の変化を予測進路に反映させるための進路予測装置１の処理について、図２を参照しながら説明する。

図２は、第２他車行動予測部１２及び予測変数修正部１５で行われる処理であり、他車ウインカ動作検出部７が先行車Ｍ２のウインカ５１の点灯開始を検出した場合に行われる処理を示すフローチャートである。

まず、他車ウインカ動作検出部７が先行車Ｍ２のウインカ５１の点灯開始を検出すると、第２他車行動予測部１２では、当該ウインカ５１の予想点灯時間が算出される（図２：ステップＳ２０１）。例えば、ここでは、先行車Ｍ２の左右方向への移動速度が勘案され、先行車Ｍ２が車線変更や右折左折等の動作を完了するまでの予想時間に基づいて上記予想点灯時間が算出される。次に、他車ウインカ動作検出部７がウインカ５１の消灯を検出すると（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、ウインカ５１が実際に点灯していた時間が取得され（ステップＳ２０５）、この実際の点灯時間と予想点灯時間との大小比較が行われる（ステップＳ２０７）。

このステップＳ２０７において、ウインカ５１の点灯が継続していた実際の点灯時間が予想点灯時間よりも短くない場合には（ステップＳ２０７でＮｏ）、予測変数修正部１５は特に処理を行わない。一方、ステップＳ２０７において実際のウインカ５１の点灯時間が予想点灯時間よりも短い場合には（ステップＳ２０７でＹｅｓ）、予測変数修正部１５は、予測変数記憶部１７に記憶されている予測変数を、予め定められた初期値に強制的に書き換える（ステップＳ２０９）。

このステップＳ２０９のリセット処理が行われた場合、それまでの先行車Ｍ２の位置、速度、加速度の履歴の影響が強制的に排除され、改めて予測変数の初期値に基づく予測演算が行われることとなる。その結果、リセット処理が行われない場合に比べ、予測進路情報Ｐにおける予測進路の信頼度は低下することになる。

続いて、具体的な先行車Ｍ２の動きに対応して図２の処理が適用される例を説明する。ここでは、図３（ａ）に示す先行車Ｍ２が、運転手の判断ミスにより右側の車線への車線変更を行おうとして、その後、ミスを急激に回復すべく車線変更を突然中断して元の車線に復帰する場合を例として説明する。

最初は、図３（ａ）に示すように、自車Ｍ１が左側の車線を走行しており、先行車Ｍ２は、自車Ｍ１の前方で同じく左側車線を走行している。この状態から、先行車Ｍ２が右側の車線への車線変更を開始するときには、まず、図３（ｂ）に示すように、先行車Ｍ２は、右ウインカ５１を点灯させ、右方への移動を開始する。このときの先行車Ｍ２の位置、速度、加速度の履歴に基づいて、自車Ｍ１における第１他車行動予測部１１では、例えば、「先行車Ｍ２が右方への移動を継続する確率が高い」旨の予測進路情報Ｐが得られる。また、第２他車行動予測部１２では、先行車Ｍ２の車線変更が完了するまでの時間として、例えば５〜１０秒程度の値が予想点灯時間として算出される。

その後、図３（ｃ）に示すように、先行車Ｍ２が突然に車線変更を中断し元の車線に復帰しようとした場合、先行車Ｍ２は、まず、右ウインカ５１を消灯させる。なおここでは、先行車Ｍ２が左側に操舵されることにより右ウインカ５１が自動的に消灯する場合もある。このとき、先行車Ｍ２の右ウインカ５１は、上記の予想点灯時間が経過するよりも早い時期に消灯されることになる。そして、自車Ｍ１における第２他車行動予測部１２は、当該右ウインカ５１が予想点灯時間よりも短い時間内に消灯されたことを認識し（図２のステップＳ２０７でＹｅｓ）、予測変数修正部１５は、予測変数記憶部１７に記憶された予測変数を強制的にリセットする（図２のステップＳ２０９）。

このように予測変数がリセットされると、第１他車行動予測部１１では、「先行車Ｍ２は右方へ移動していた」旨の履歴の影響が強制的に排除され、改めて予測変数の初期値に基づく予測演算が行われることとなる。このように過去の履歴の影響が排除された結果、予測変数のリセットが行われない場合に比べて、予測進路情報Ｐにおける「先行車Ｍ２が右方へ移動する」という進路が発生する確率（信頼度）は低下することになる。このような予測進路情報Ｐにおける信頼度低下は、「先行車Ｍ２が車線変更を突然中断して左方に移動し元の車線に復帰する可能性が高い」といった現実の予測にも合致したものである。このように、進路予測装置１によれば、現実に予測される先行車Ｍ２の急激な行動の変化の可能性を、予測進路情報Ｐに反映させることができる。

続いて、このような進路予測装置１による作用効果について説明する。

前述のとおり、第１他車行動予測部１１による予測進路情報には、先行車Ｍ２の位置、速度、加速度の過去の履歴が反映される。従って、仮に図２の処理がない場合を考えると、先行車Ｍ２の過去の運動からは予測されないような先行車Ｍ２の急激な行動の変化があった場合には、第１他車行動予測部１１の予測進路は、予測の遅れによって、一時的に、実際の先行車Ｍ２の進路とは大きく異なったものとなり得る。例えば、図３の具体例の場合、ウインカ５１が消灯された直後には、「先行車Ｍ２が右方への移動を継続する確率が高い」旨の予測進路情報が一時的に出力され、「先行車Ｍ２が自車Ｍ１の前方に戻ってくる」旨の予想が遅れてしまう。

このように、誤差が大きな予測進路情報が一時的にでも出力されると、自車Ｍ１の将来の進路の安全性について一時的に誤った評価がなされてしまう場合もある。例えば、この進路予測装置１の予測進路情報Ｐを利用する自動運転システムがあった場合、この自動運転システムは、自車Ｍ１の「現在の車線を維持する将来進路１０１（図３（ｂ）参照）」の安全性を、実際よりも高く評価してしまうといったことが起こり得る。

ところが、この進路予測装置１にあっては、上記第２他車行動予測部１２及び予測変数修正部１５による図２の処理により、予想点灯時間よりも短い時間内に先行車Ｍ２のウインカ５１が消灯されたことをもって、先行車Ｍ２の急激な行動の変化を予め察知し、予測変数記憶部１７に記憶された予測変数をリセットすることとしている。従って、この場合、第１他車行動予測部１１の予測における位置、速度、加速度の過去の履歴の影響が一旦除去され、一時的に誤差が大きな予測結果が出力されることが避けられる。従って、この進路予測装置１の予測結果を用いることにより、自車Ｍ１の将来の進路の安全性をより正しく評価することができるようになる。

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では自車Ｍ１の先行車Ｍ２の進路を予測するための進路予測装置１について説明したが、本発明は、例えば、自車の対向車の進路を予測する進路予測装置にも適用することができる。また、実施形態では、予測変数修正部１５は予測変数をリセットすることとしているが、予測変数に対して、過去の先行車Ｍ２の位置、速度、加速度の過去の履歴の影響を低減させるような変更を加えることとしてもよい。

また、実施形態では予想点灯時間に基づいて先行車Ｍ２の予測進路の信頼度を低下させる処理を行っているが、これに代えて、例えば、ウインカ５１が点灯している間に先行車Ｍ２が走行する距離（以下、「予測点灯距離」という）或いは、ウインカ５１を点灯させた状態で先行車Ｍ２が走行し到達すると予測される道路領域（以下、「予測走行領域」という）といったような、実質的にウインカの点灯時間を予測させる情報に基づいて先行車Ｍ２の予測進路の信頼度を低下させる処理を行ってもよい。このうち予測点灯距離を用いる場合、予測点灯距離が算出され、実際に先行車Ｍ２が予測点灯距離分を走行する前にウインカ５１が消灯された場合に、先行車Ｍ２の予測進路の信頼度を低下させる処理が行われる。また、予測走行領域を用いる場合には、予測走行領域が算出され、実際に先行車Ｍ２が予測走行領域に到達する前にウインカ５１が消灯された場合に、先行車Ｍ２の予測進路の信頼度を低下させる処理が行われる。

本発明に係る進路予測装置の実施形態を示すブロック図である。第２他車行動予測部及び予測変数修正部が行う処理を示すフローチャートである。（ａ）は、先行車両が直進しているとき、（ｂ）は、先行車両が車線変更を開始したとき、（ｃ）は、その車線変更を突然に中断しようとするときの先行車両の運動を示す図である。

符号の説明

１…進路予測装置、３…ＥＣＵ、５…他車運動要素検出部（運動要素検出手段）、７…他車ウインカ動作検出部（ウインカ動作検出手段）、１１…第１他車行動予測部（他車両行動予測手段）、１２…第２他車行動予測部、１５…予測変数修正部（情報変更手段）、１７…予測変数記憶部、５１…ウインカ、Ｍ１…自車、Ｍ２…先行車（他車両）。

Claims

他車両のウインカの動作状態に基づいて前記他車両の将来の進路を予測する進路予測装置であって、
前記他車両の運動要素を検出する運動要素検出手段と、
前記他車両の運動要素の履歴から推定される予測変数に基づいて前記他車両の将来の進路を予測する他車両行動予測手段と、
前記他車両のウインカの動作状態を検出するウインカ動作検出手段と、
前記ウインカ動作検出手段が前記他車両の前記ウインカの点灯の開始を検出した後に、
前記他車両の前記運動要素と前記ウインカの動作状態とに基づいて、前記ウインカの点灯が継続すると予想される予想点灯時間を得ると共に、
前記予想点灯時間よりも短い時間内に前記ウインカ動作検出手段が前記ウインカの消灯を検出した場合には、前記ウインカの点灯が前記予想点灯時間だけ継続された場合に比べて前記他車両行動予測手段で予測される前記進路の信頼度を低下させるように前記予測変数を変更する情報変更手段と、を備えたことを特徴とする進路予測装置。
前記情報変更手段は、前記予測変数を所定の初期値にリセットすることを特徴とする請求項１に記載の進路予測装置。