JP5204598B2 - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、先行車に対する走行をドライバに適切に教育して安全走行を向上させる車両の運転支援装置に関する。

近年、車両においては、ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）や車載の画像処理システム、レーダ装置等から得られる情報を基に、前方環境を認識し、安全な走行ができるように運転を支援する様々な運転支援装置が提案され、実用化されている。

例えば、特開平７−３２５９８７号公報では、先行車との相対距離が警報距離より小さくなると警報を発生する車間距離警報装置において、自車速及び先行車との相対速をパラメータとして設定される警報距離を、様々な運転状況（ブレーキ操作、アクセル操作、シフト操作等）に応じて修正して設定する技術が開示されている。
特開平７−３２５９８７号広報

しかしながら、上述の特許文献１に開示されるような車間距離警報装置では、様々な運転状況を考慮することで、違和感の無い警報動作は実現できるが、衝突を起こしやすいドライバの運転特性（主として、車間距離が過度に短く、かつ制動操作が不適切）を改善することによる根本的な事故防止を図ることはできないという課題がある。また、様々な要因を考慮しすぎることで、却って、自分に運転改善の必要性が有るのかが分からなくなってしまう虞もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバの運転操作を適正な特性に改善して安全性の向上を図ることができる車両の運転支援装置を提供することを目的としている。

本発明は、先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、上記先行車情報を基にリスクを設定するリスク設定手段と、上記リスクと比較する警報閾値を上記リスクに基づき演算する警報閾値演算手段と、アクセル開度が減少したときの上記リスクと上記警報閾値との差を監視して現在の運転状態がドライバの通常の運転特性に適応した運転状態である適応完了状態か否か判定する適応判定手段と、上記適応完了状態の際に、上記警報閾値と予め設定した値とを比較するとともに、制動時における減速度変化の特性とドライバの運転特性とを比較して、これらの比較結果に応じて注意のための閾値を変更し、該注意のための閾値と上記リスクとを比較して注意する教育手段とを備えた。

本発明による車両の運転支援装置によれば、ドライバの運転操作を適正な特性に改善して安全性の向上を図ることが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図６は本発明の実施の形態を示し、図１は車両に搭載される運転支援装置の機能ブロック図、図２は運転支援制御プログラムのフローチャート、図３は運転特性への適応判定処理ルーチンのフローチャート、図４はドライバに対する教育処理ルーチンのフローチャート、図５は車間距離と相対速度に基づき設定されるリスクの特性図、図６は制動時における減速度の特性比較の説明図である。

図１において、符号１は車両に搭載される運転支援装置を示し、この運転支援装置１は、画像認識装置２と、車速センサ３、アクセル開度センサ４と、前後加速度センサ５と、ブレーキペダルスイッチ６からの信号が制御ユニット１０に入力され、制御ユニット１０から警報制御装置７及び注意喚起警報制御装置８に信号が出力される。

画像認識装置２は、例えば、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する１組のＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラからの画像データを処理するステレオ画像処理装置とから構成されている。

ステレオ画像処理装置における、ＣＣＤカメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、ＣＣＤカメラで撮像した自車両の進行方向の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。

そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等の枠（ウインドウ）と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両、歩行者等の立体物データを抽出する。こうして抽出された白線データ、側壁データ、立体物データは、それぞれのデータ毎に異なったナンバー（ＩＤナンバー）が割り当てられる。

また、立体物データ（特に車両データ）に関しては、自車両からそれぞれの立体物までの距離の時間的変化から自車両との相対速度を演算し、この相対速度と自車速とを加算することにより、各車両の速度を算出する。そして、例えば、前方に所定に設定する領域内に存在する車両の中で、自車両と同方向に走行する、自車両に最も近い車両を先行車として認識し、この先行車の自車両との車間距離ｄｆ、及び、相対速度Ｖｆが先行車情報として制御ユニット１０に出力される。このように、画像認識装置２は、先行車情報検出手段として設けられている。

制御ユニット１０は、上述の画像認識装置２から先行車情報（車間距離ｄｆ、相対速度Ｖｆ）、車速センサ３から自車速、アクセル開度センサ４からアクセル開度、前後加速度センサ５から前後加速度Ｇｘ、ブレーキペダルスイッチ６からブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号がそれぞれ入力される。そして、先行車情報を基にリスクＲｄを設定し、リスクＲｄと比較する警報閾値Ｒw(k)をリスクＲｄに基づき演算し、アクセル開度が減少したときのリスクＲｄと警報閾値Ｒw(k)との差を監視して、現在の運転状態がドライバの通常の運転特性に適応した運転状態である適応完了状態か否か判定する。この判定によって、適応完了状態と判定される際に、警報閾値Ｒw(k)と予め設定した値Ｒｃとを比較し、更に、ドライバの通常の制動時における運転特性を予め設定した制動時における運転特性と比較して、注意喚起警報制御装置８によりドライバに注意を行うことでドライバの運転操作を適正な特性に改善するようになっている。また、リスクＲｄと警報閾値Ｒw(k)とを比較することにより、警報制御装置７から警報が実行される。

すなわち、制御ユニット１０は、図１に示すように、リスク演算部１１、警報閾値演算部１２、警報判定部１３、適応判定部１４、教育処理部１５から主要に構成されている。

リスク演算部１１は、画像認識装置２から先行車の自車両との車間距離ｄｆ、相対速度Ｖｆが入力される。そして、例えば、図５に示す、車間距離と相対速度に基づき設定されるリスクの特性図を参照し、リスクＲｄを設定して警報閾値演算部１２、警報判定部１３、適応判定部１４、教育処理部１５に出力する。すなわち、リスク演算部１１は、リスク設定手段として設けられている。

尚、リスクＲｄは、図５に示すように、車間距離ｄｆが長くなるほど小さく設定される。また、相対速度Ｖｆが（＋）の方向に大きくなって自車両と近づく場合には、リスクＲｄは大きく設定され、逆に、相対速度Ｖｆが（−）の方向に絶対値が大きくなって自車両から遠ざかる場合には、リスクＲｄは小さく設定される。

警報閾値演算部１２は、警報閾値演算手段として設けられており、リスク演算部１１からリスクＲｄが入力される。そして、例えば、以下の（１）式により、警報閾値Ｒw(k)を演算して、警報判定部１３、適応判定部１４、教育処理部１５に出力する。
Ｒw(k)＝Ｒw(k-1)＋（Ｒｄ−Ｒw(k-1)）／ｎ …（１）
ここで、警報閾値Ｒw(k)の添字ｋは今回更新される値であることを示し、ｋ−１は前回更新された値であることを示す。また、ｎは所定値である。

警報判定部１３は、リスク演算部１１からリスクＲｄが、警報閾値演算部１２から警報閾値Ｒw(k)が入力される。そして、リスクＲｄと警報閾値Ｒw(k)とを比較して、Ｒｄ＞Ｒw(k)の場合に警報制御装置７に信号出力し、例えば、ディスプレイ画面やインストルメントパネル内のアラーム表示、音声信号等により先行車との衝突警報を実行させる。すなわち、警報判定部１３は、警報制御手段として設けられている。

適応判定部１４は、アクセル開度センサ４からアクセル開度が、リスク演算部１１からリスクＲｄが、警報閾値演算部１２から警報閾値Ｒw(k)が入力される。そして、アクセルが戻された際の、リスクＲｄと警報閾値Ｒw(k)の差の絶対値｜Ｒｄ−Ｒw(k)｜を、予め設定された閾値Ｅと比較する。

この比較の結果、｜Ｒｄ−Ｒw(k)｜＜Ｅの場合は、適応判定カウンタＣをインクリメント（Ｃ＝Ｃ＋１）し、｜Ｒｄ−Ｒw(k)｜≧Ｅの場合は、適応判定カウンタＣをデクリメント（Ｃ＝Ｃ−１）して設定し、この適応判定カウンタＣが設定値Ｃ１を越えた際に、現在の運転状態がドライバの通常の運転特性に適応した運転状態である適応完了状態と判定して、適応判定フラグＦａをセット（Ｆａ＝１）する。また、適応判定カウンタＣが設定値Ｃ１以下の場合は、適応未完了状態と判定して、適応判定フラグＦａをクリア（Ｆａ＝０）する。

尚、上述の適応判定フラグＦａの設定が実行されていない場合、すなわち、アクセル戻しが行われていない場合等では、現在の適応判定フラグＦａの値が維持される。

こうして、適応判定部１４で設定される適応判定フラグＦａの値は、教育処理部１５に出力される。すなわち、適応判定部１４は適応判定手段として設けられている。

教育処理部１５は、車速センサ３から自車速が、前後加速度センサ５から前後加速度Ｇｘが、ブレーキペダルスイッチ６からブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号が、リスク演算部１１からリスクＲｄが、警報閾値演算部１２から警報閾値Ｒw(k)が、適応判定部１４から適応判定フラグＦａの値が入力される。そして、適応完了状態（Ｆａ＝１）の際に、警報閾値Ｒw(k)と予め設定した値Ｒｃとを比較し、Ｒw(k)＞Ｒｃの場合には、警報閾値Ｒw(k)から予め設定した値ΔＲt1減じて、ドライバに対する教育目標値Ｒt(k)を設定する（Ｒt(k)＝Ｒw(k)−ΔＲt1）。

ここで、予め設定した値Ｒｃは、安全運転を行うための模範的な値となっており、従って、警報閾値演算部１２で演算される警報閾値Ｒw(k)が、この予め設定した値Ｒｃよりも未だ高い場合には、警報閾値Ｒw(k)からΔＲt1を減少させることにより、次第に、教育目標値Ｒt(k)をＲｃに近づけていこうとするものである。

また、教育処理部１５は、ドライバの通常の制動時における運転特性を予め設定した制動時における運転特性と比較して、安全な運転特性とみなせない場合は、ドライバに対する教育目標値Ｒt(k)から、ΔＲt2減じて、ドライバに対する教育目標値Ｒt(k)を設定する（Ｒt(k)＝Ｒt(k)−ΔＲt2）。

危険な制動操作は、減速度が制動操作の後半で高く、滑りやすい路面では止まりきれない虞がある。従って、このような危険な運転特性を好適な運転操作へと教育していくものである。

具体的には、図６に示すように、ブレーキペダルがＯＮされた時刻ｔ０からブレーキの踏み込みに要する時間を想定した所定時間後のｔ１から自車速が所定値以下まで低下するまでの時刻ｔ２までの減速度特性を比較することにより、安全な運転特性か否かの判定を行う。安全（理想的）な運転特性は、図６中の実線で示すように、制動の前半（時刻ｔ１〜ｔ３）における減速度よりも後半（時刻ｔ３〜ｔ２）における減速度の方が低い、またはほぼ等しくなる。従って、検出されたドライバの運転特性が、例えば、図６中の破線で示すように、制動時前半の平均減速度Ｇx1より、制動時後半の平均減速度Ｇx2の方が設定値以上大きくなる場合は、安全な運転特性ではないと判定するのである。

尚、本実施の形態では、安全な運転特性であるか否かを、ドライバの通常の制動時における運転特性と予め設定した制動時における運転特性とを比較することで判定しているが、通常の制動操作時の減速度について、その前半と後半の減速度をそれぞれ積分し、互いの積分値の比を予め設定された値として比較することで判定するようにしても良い。

また、本実施の形態は、ドライバの運転特性の判定を制動操作で判定するようにしているが、アクセル操作、ハンドル操作等で判定するようにしても良い。

そして、上述の設定値Ｒｃとの比較、及び、制動時における運転特性の比較によりドライバに対する教育目標値Ｒt(k)を設定した後は、リスクＲｄと教育目標値Ｒt(k)とを比較して、Ｒｄ＞Ｒt(k)の場合は、注意喚起警報制御装置８に信号出力し、例えば、ディスプレイ画面やインストルメントパネル内のアラーム表示、音声信号等によりドライバに対する注意喚起を行う。この際、注意喚起警報制御装置８は、警報制御装置７よりも間隔の長い音や、視覚的に刺激の弱い色や形状表示にて注意喚起を行う。このように、教育処理部１５は教育手段として設けられている。

次に、運転支援装置１で実行される運転支援制御プログラムについて、図２〜図４のフローチャートで説明する。まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で必要なパラメータ、すなわち、先行車情報（車間距離ｄｆ、相対速度Ｖｆ）、自車速、アクセル開度、前後加速度Ｇｘ、ブレーキのＯＮ−ＯＦＦ信号の読み込みが行われる。

次いで、Ｓ１０２に進み、リスク演算部１１で、図５に示す、車間距離と相対速度に基づき設定されるリスクの特性図を参照し、リスクＲｄが設定される。

次に、Ｓ１０３に進み、警報閾値演算部１２で、上述の（１）式により、警報閾値Ｒw(k)が演算される。

次いで、Ｓ１０４に進み、適応判定部１４で、後述する運転特性への適応判定処理が実行され、適応判定フラグＦａが設定される。

そして、Ｓ１０５に進み、警報判定部１３でリスクＲｄと警報閾値Ｒw(k)とが比較され、Ｒｄ＞Ｒw(k)の場合はＳ１０６に進んで警報制御装置７に信号が出力されて、例えば、ディスプレイ画面やインストルメントパネル内のアラーム表示、音声信号等により先行車との衝突警報が実行される。

また、Ｓ１０５でＲｄ≦Ｒw(k)の場合、及び、Ｓ１０６で警報制御を実行した後は、Ｓ１０７に進み、教育処理部１５で、後述するドライバに対する教育処理が実行されてプログラムを抜ける。

図３は、上述のＳ１０４で実行される運転特性への適応判定処理ルーチンを示し、まず、Ｓ２０１では、アクセルが戻されたか否か判定される。この判定の結果、アクセル開度が戻された場合は、Ｓ２０２に進み、リスクＲｄと警報閾値Ｒw(k)の差の絶対値｜Ｒｄ−Ｒw(k)｜が予め設定された閾値Ｅよりも小さいか否か判定される。

Ｓ２０２の判定の結果、｜Ｒｄ−Ｒw(k)｜＜Ｅの場合は、Ｓ２０３に進んで、適応判定カウンタＣがインクリメント（Ｃ＝Ｃ＋１）され、｜Ｒｄ−Ｒw(k)｜≧Ｅの場合は、Ｓ２０４に進んで、適応判定カウンタＣがデクリメント（Ｃ＝Ｃ−１）され、Ｓ２０５に進む。

Ｓ２０５では、適応判定カウンタＣが設定値Ｃ１を越えているか否か判定され、適応判定カウンタＣが設定値Ｃ１を越えている場合は、Ｓ２０６に進んで、適応完了と判定して、適応判定フラグＦａをセット（Ｆａ＝１）する。また、適応判定カウンタＣが設定値Ｃ１以下の場合は、Ｓ２０７に進んで、適応未完了と判定して、適応判定フラグＦａをクリア（Ｆａ＝０）する。

一方、上述のＳ２０１で、アクセルが戻されていないと判定された場合は、Ｓ２０８に進み、現在の適応判定フラグＦａの値を維持させる。

上述のＳ２０６、Ｓ２０７、或いは、Ｓ２０８で適応判定フラグＦａの値を設定した後は、Ｓ２０９に進み、この適応判定フラグＦａの値を出力し、ルーチンを抜ける。

次に、図４は、前述のＳ１０７で実行されるドライバに対する教育処理ルーチンを示し、まず、Ｓ３０１では、適応判定フラグＦａがセットされているか（Ｆａ＝１か）、すなわち、現在の運転状態がドライバの通常の運転特性に適応した運転状態であるか判定される。この判定の結果、Ｆａ＝１の場合は、Ｓ３０２以降の処理に進み、Ｆａ＝０の場合は、ルーチンを抜ける。

Ｆａ＝１でＳ３０２に進むと、警報閾値Ｒw(k)と安全運転を行うための模範的な値である予め設定した値Ｒｃとの比較が行われ、Ｒw(k)＞Ｒｃの場合には、Ｓ３０３に進み、Ｒw(k)≦Ｒｃの場合は、ルーチンを抜ける。

Ｓ３０３に進むと、ドライバに対する教育目標値Ｒt(k)が、警報閾値Ｒw(k)から予め設定した値ΔＲt1減じて設定される（Ｒt(k)＝Ｒw(k)−ΔＲt1）。

そして、Ｓ３０４に進み、前述の如く、ドライバの通常の制動時における運転特性を予め設定した制動時における運転特性と比較して、安全な運転特性とみなせる場合はＳ３０６へとジャンプし、安全な運転特性とみなせない場合は、Ｓ３０５に進んで、ドライバに対する教育目標値Ｒt(k)からΔＲt2減じて、ドライバに対する教育目標値Ｒt(k)を設定し（Ｒt(k)＝Ｒt(k)−ΔＲt2）、Ｓ３０６へと進む。

こうして、Ｓ３０６ではリスクＲｄと教育目標値Ｒt(k)とが比較され、Ｒｄ＞Ｒt(k)の場合は、ドライバに対する教育を行うべく、Ｓ３０７に進んで、注意喚起警報制御装置８に信号出力し、例えば、ディスプレイ画面やインストルメントパネル内のアラーム表示、音声信号等によりドライバに対する注意喚起を行ってルーチンを抜ける。また、Ｒｄ≦Ｒt(k)の場合は、ドライバの運転特性は好適な運転特性であると判定されるため、注意喚起警報を行うことなくそのままルーチンを抜ける。

このように、本発明の実施の形態によれば、先行車情報を基にリスクＲｄを設定し、リスクＲｄと比較する警報閾値Ｒw(k)をリスクＲｄに基づき演算し、アクセル開度が減少したときのリスクＲｄと警報閾値Ｒw(k)との差を監視して、現在の運転状態がドライバの通常の運転特性に適応した運転状態である適応完了状態か否か判定する。この判定の結果、適応完了状態の際に、警報閾値Ｒw(k)と予め設定した値Ｒｃとを比較し、更に、ドライバの通常の制動時における運転特性を予め設定した制動時における運転特性と比較して、注意喚起警報制御装置８によりドライバに注意を行うことでドライバの運転操作を適正な特性に改善するようになっている。従って、現在の運転状態がドライバの通常の運転特性に適応した運転状態であるときに、注意喚起を行うようになっているため、適切なタイミングでドライバに対する注意喚起を行うことができ、ドライバの運転操作を適正な特性に改善して安全性の向上を図ることができる。

車両に搭載される運転支援装置の機能ブロック図 運転支援制御プログラムのフローチャート 運転特性への適応判定処理ルーチンのフローチャート ドライバに対する教育処理ルーチンのフローチャート 車間距離と相対速度に基づき設定されるリスクの特性図 制動時における減速度の特性比較の説明図

符号の説明

１ 運転支援装置
２ 画像認識装置（先行車情報検出手段）
３ 車速センサ
４ アクセル開度センサ
５ 前後加速度センサ
６ ブレーキペダルスイッチ
７ 警報制御装置
８ 注意喚起警報制御装置
１０ 制御ユニット
１１ リスク演算部（リスク設定手段）
１２ 警報閾値演算部（警報閾値演算手段）
１３ 警報判定部（警報制御手段）
１４ 適応判定部（適応判定手段）
１５ 教育処理部（教育手段）

Claims (4)

1. 先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、
   上記先行車情報を基にリスクを設定するリスク設定手段と、
   上記リスクと比較する警報閾値を上記リスクに基づき演算する警報閾値演算手段と、
   アクセル開度が減少したときの上記リスクと上記警報閾値との差を監視して現在の運転状態がドライバの通常の運転特性に適応した運転状態である適応完了状態か否か判定する適応判定手段と、
   上記適応完了状態の際に、上記警報閾値と予め設定した値とを比較するとともに、制動時における減速度変化の特性とドライバの運転特性とを比較して、これらの比較結果に応じて注意のための閾値を変更し、該注意のための閾値と上記リスクとを比較して注意する教育手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、
   上記先行車情報を基にリスクを設定するリスク設定手段と、
   上記リスクと比較する警報閾値を上記リスクに基づき演算する警報閾値演算手段と、
   アクセル開度が減少したときの上記リスクと上記警報閾値との差を監視して現在の運転状態がドライバの通常の運転特性に適応した運転状態である適応完了状態か否か判定する適応判定手段と、
   上記適応完了状態の際に、上記警報閾値と予め設定した値とを比較し、この比較結果に応じて注意のための閾値を設定するとともに、該注意のための閾値と上記リスクとを比較して注意する教育手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
3. 上記適応判定手段は、アクセル開度が減少したときの上記リスクと上記警報閾値との差の絶対値が予め設定された第１閾値未満の場合、カウンタをインクリメントし、上記差の絶対値が上記第１閾値を超える場合、上記カウンタをデクリメントし、上記カウンタが予め設定された第２の閾値を超えた際に、上記適応完了状態であることを判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の運転支援装置。
4. 上記リスクが上記警報閾値よりも大きい場合、警報を実行する警報制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。

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