JP5249696B2

JP5249696B2 - 車両の運転支援装置

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Publication number: JP5249696B2
Application number: JP2008244531A
Authority: JP
Inventors: 勝小暮
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-09-24
Also published as: JP2010079424A

Description

本発明は、ナビゲーション装置、車載カメラ、ミリ波レーダ等で検出した自車両周辺の走行路や立体物に対してリスクを設定し、最適経路を走行させるべく、警報、制動、操舵支援等の運転支援を行う車両の運転支援装置に関する。

近年、道路上に存在する障害物、白線等にリスクを設定し、このリスクが所定に最小となる経路を進行路として算出し、この進行路の経路情報に基づいて、警報、制動、操舵支援等の制御を行う運転支援装置が開発されている。

例えば、特開２００７−２５３７４５号公報では、車両が走行する道路と、道路境界と、道路上に存在する障害物を検出し、これらそれぞれにリスクを設定し、これらリスクを足し合わせたリスクポテンシャル場の値の低い領域に可能な限り沿うように回避ルートを設定して運転支援制御を行う技術が開示されている。
特開２００７−２５３７４５号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示される運転支援制御の技術を、交差点がある環境に適用しようとした場合、交差点においては白線に基づくリスクが設定されず、最小リスク計算が正しく実行されないという問題があった。また、交差点で自車両が停止している場合、自車両の走行軌跡を推定できず、障害物との衝突判定を実施できないことが課題となっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、交差点においてもリスクを適切に設定して最小リスク計算を円滑に行うことができ、回避ルートの設定、及び、障害物との衝突判定を連続して自然に且つ精度良く実行す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、自車両の周辺環境を認識する周辺環境認識手段と、該周辺環境に対してリスクを設定するリスク設定手段と、上記設定されたリスクに基づき運転支援する制御手段とを備えた車両の運転支援装置において、自車両前方の交差点情報を取得する交差点情報取得手段と、自車両の右左折を検出する右左折検出手段とを有し、上記リスク設定手段は、自車両の交差点での右左折を検出して、該交差点上に右左折に対応したリスクを設定する際に、一方のレーンから上記交差点を経て他方のレーンに右左折する場合、上記他方のレーンを検出している場合は、該他方のレーンに設定するリスクを上記交差点上に設定するリスクに優先して設定する交差点リスク設定手段を備えたことを特徴としている。

本発明による車両の運転支援装置によれば、交差点においてもリスクを適切に設定して最小リスク計算を円滑に行うことができ、回避ルートの設定、及び、障害物との衝突判定を連続して自然に且つ精度良く実行す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乃至図９は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両に搭載した運転支援装置の概略構成図、図２は運転支援制御プログラムのフローチャート、図３は図２から続くフローチャート、図４は白線を対象とする現在のリスク関数演算ルーチンのフローチャート、図５は前方に設定されるリスク関数の一例を示す説明図、図６は交差点の右左折時に設定されるリスクの説明図、図７はナビゲーション装置からの情報を基に交差点に設定されるリスクの説明図、図８はナビゲーション装置からの図７とは異なる情報を基に交差点に設定されるリスクの説明図、図９は生成される回避ルートと旋回制御量の一例を示す説明図である。

図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）で、この車両１には、運転支援装置２が搭載されている。この運転支援装置２は、ステレオカメラ３、ステレオ画像認識装置４、制御ユニット５等を主要部として構成されている。

また、自車両１には、自車速Ｖを検出する車速センサ１１、ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）を検出するヨーレートセンサ１２等が設けられており、自車速Ｖはステレオ画像認識装置４と制御ユニット５に入力され、ヨーレート（ｄψ／ｄｔ）は制御ユニット５に入力される。更に、ドライバにより作動させられる右左折検出手段としてのターンシグナルスイッチ１３の作動信号も制御ユニット５に入力される。

ステレオカメラ３は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラで構成される。これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ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し、画像データをステレオ画像認識装置４に入力する。

ステレオ画像認識装置４における、ステレオカメラ３からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ３で撮像した自車両１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を行い、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（道路に沿った白線データ及び道路を横断する白線（停止線：交差点情報）データを含む）、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を抽出すると共に、立体物を、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出する。

上述の認識した各データは、自車両１を原点とし、自車両１の前後方向をＸ軸、幅方向をＹ軸とする座標系におけるそれぞれの位置が演算され、特に、２輪車、普通車両、大型車両の車両データにおいては、その前後方向長さが、例えば、３ｍ、４．５ｍ、１０ｍ等と予め推定されて、また、幅方向は検出した幅の中心位置を用いて、その車両の現在存在する中心位置が（ｘobstacle，ｙobstacle）の座標で演算される。尚、車車間通信等により、車両の前後方向長さが精度良く得られる場合には、その長さデータを用いて、上述の中心位置を演算するようにしても良い。

更に、立体物データにおいては、自車両１からの距離のＸ軸方向変化及びＹ軸方向変化から自車両１に対する相対速度が演算され、この相対速度に自車両１の速度Ｖをベクトル量を考慮して演算することにより、それぞれの立体物のＸ軸方向速度、Ｙ軸方向速度（ｖxobstacle，ｖyobstacle）が演算される。

こうして得られた各情報、すなわち、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、及び、立体物データ（種別、自車両１からの距離、中心位置（ｘobstacle，ｙobstacle）、速度（ｖxobstacle，ｖyobstacle）等）の各データは制御ユニット５に入力される。このように、本実施の形態においては、ステレオカメラ３及びステレオ画像認識装置４は、周辺環境認識手段及び交差点情報取得手段として設けられている。

制御ユニット５は、車速センサ１１から自車速Ｖ、ヨーレートセンサ１２からヨーレート（ｄψ／ｄｔ）、ステレオ画像認識装置４から白線データ、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、及び、立体物データ（種別、自車両１からの距離、中心位置（ｘobstacle，ｙobstacle）、速度（ｖxobstacle，ｖyobstacle）等）の各データが入力される。そして、後述する運転支援制御プログラムに従って、上述の各入力信号に基づき、前方に存在する白線、ガードレール、側壁、及び、立体物のそれぞれを対象として、現在の危険度をリスク関数Ｒline、Ｒobstacleとして設定し、これらリスク関数Ｒline、Ｒobstacleから現在のトータルリスク関数Ｒを設定する。その後、トータルリスク関数Ｒを設定した各対象の位置の時間的変化を予測してトータルリスク関数Ｒの時間的変化を予測し、このトータルリスク関数Ｒの時間的変化を基に、各時間毎の自車位置におけるＹ軸方向の極小点ｙmin(x,t)を演算し、各時間毎の自車両１の横位置と極小点ｙmin(x,t)との偏差と旋回制御量ｕ(t)とで各時間毎の目的関数Ｊを作成し、該目的関数Ｊを最小とする各時間毎の旋回制御量ｕ(t)を自車両１の旋回制御量ｕ(t)として演算する。そして、自車両１が各時間毎の旋回制御量ｕ(t)で移動したときの各ルート毎のリスク関数Ｒ(t)を設定し、各ルート毎のリスク関数Ｒ(t)から最終的な回避ルートＲ(t)fを選択し、最終的な回避ルートＲ(t)fの旋回制御量ｕ(t)に基づいて自動操舵制御装置２３に制御信号を出力して操舵制御を実行させ、また、最終的な回避ルートＲ(t)fの値に基づいて自動ブレーキ制御装置２２に信号を出力してブレーキ制御を実行させる。尚、自動ブレーキ制御装置２２、自動操舵制御装置２３に信号出力された場合は、ディスプレイ２１によりその信号を視覚的に表示させ、ドライバに報知する。すなわち、制御ユニット５は、リスク設定手段、及び、制御手段としての機能を有して構成されている。

次に、運転支援装置２で実行される運転支援制御プログラムを図２、図３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で必要パラメータ、具体的には、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、及び、立体物データ（種別、自車両１からの距離、中心位置（ｘobstacle，ｙobstacle）、速度（ｖxobstacle，ｖyobstacle）等）の各データを読み込む。

次に、Ｓ１０２に進み、以下説明する図４に示すプログラムに従って、白線を対象とする現在のリスク関数Ｒlineを演算する。
すなわち、Ｓ２０１では、自車速Ｖが、予め設定しておいた低速走行を判定する車速Ｖｃ（例えば、２０km/h）以下か否か判定し、自車速Ｖが車速Ｖｃよりも大きい（Ｖ＞Ｖｃ）場合は、直進を継続すると判定してＳ２０２に進み、白線（ガードレール、側壁も白線と同等に扱うものとする）を対象とする現在のリスク関数Ｒlineを、以下の（１）式により、演算してルーチンを抜ける。
Ｒline＝Ｋline・（ｙ−ｙlinec）^２ …（１）
ここで、Ｋlineは予め設定したゲイン、ｙlinecは白線中央座標である。すなわち、白線を対象とする現在のリスク関数Ｒlineは、図５に示すように、左右の白線（ガードレール、側壁も白線と同等に扱う）で認識される走行路の中心を、中心軸とする２次関数で与えられる。尚、本実施の形態では、リスク関数Ｒlineを２次の関数としているが、リスク関数Ｒlineは、走行路の中心から白線に近いほど、より大きなリスク値を導く関数であれば良く、例えば、４次或いは６次の関数とすることもできる。また、本実施の形態では、ガードレール、側壁も白線と同等に扱って２次関数のリスク関数Ｒlineを与えるようにしているが、ガードレール、側壁の場合は、白線に対するリスク関数Ｒlineとは異なる関数に変更し、白線の場合よりも大きなリスク値を導くようにしても良い。例えば、左右の白線に対するリスク関数Ｒlineを２次関数で与えた場合、カードレール、側壁に対しては４次或いは６次の関数に変更する。また、同じ２次関数であっても、ゲインＫlineの値を大きな値に変更するようにしても良い。さらに、白線に対するリスク関数Ｒlineは、走行路の中心を中心軸とする例に限らず、中心軸をオフセットさせて、左側と右側の白線とでリスク値を互いに異ならせるようにしても良い。

また、Ｓ２０１の判定の結果、自車速Ｖが車速Ｖｃ以下（Ｖ≦Ｖｃ）の場合は、Ｓ２０３に進み、停止線が有るか否か判定する。この判定の結果、停止線が無い場合は、前方には交差点が無いと判定して、上述のＳ２０２に進み、上述の（１）式により現在のリスク関数Ｒlineを演算してルーチンを抜ける。

逆に、Ｓ２０３で停止線が有ると判定した場合は、交差点が存在すると判断してＳ２０４に進み、ターンシグナルスイッチ１３が作動されているか否か判定する。

この判定の結果、ターンシグナルスイッチ１３が作動されていない場合は、自車両１が右左折の何れも行わないと判断して、上述のＳ２０２に進み、上述の（１）式により現在のリスク関数Ｒlineを演算してルーチンを抜ける。尚、この場合に白線の無い部分（交差点の部分）に設定される現在のリスク関数Ｒlineは、検出されている前後方向の白線を延長補間して設定するものである。

Ｓ２０４の判定の結果、ターンシグナルスイッチ１３が作動されている場合は、Ｓ２０５に進み、右折か否か判定する。そして、右折の場合はＳ２０６に進み、前方に白線が検出されているか否か判定し、前方に白線が検出されている場合は、検出された白線を優先して現在のリスク関数Ｒlineを演算すべくＳ２０２に進んで、上述の（１）式により現在のリスク関数Ｒlineを演算してルーチンを抜ける。

また、前方に白線が検出されていない場合は、Ｓ２０７に進んで、交差点右折時のリスク関数Ｒlineを、以下の（２）式により演算してルーチンを抜ける。
Ｒline＝Ｋturnr・（（ｘ^２＋（ｙ＋ＲR）^２）^１／２＋ＲR）^２ …（２）
ここで、Ｋturnrは定数、ＲRは予め設定しておいた右旋回時の旋回半径である。すなわち、図６に示すように、右折では、自車位置を原点とした場合、旋回半径ＲRとした時の自車進行路は、以下の（３）式により得られる。
ｘ^２＋（ｙ＋ＲR）^２＝ＲR^２ …（３）

また、現在のリスク関数Ｒlineは、自車進行路に対して接線方向に増減する。今回、走行軌跡の右折時の旋回半径はＲRに固定されているため、旋回中心を原点とする極座標系を設定すると、以下の（４）式となる。
Ｒline＝Ｋturnr・（Ｒ＋ＲR）^２ …（４）
ここで、Ｒは自車両１の旋回半径。上述の（４）式を、ｘ−ｙ座標系に変換すると、（３）式より、Ｒ＝（ｘ^２＋（ｙ＋ＲR）^２）^１／２であるから、これを代入して上述の（２）式が得られる。

一方、上述のＳ２０５で右折では無い（すなわち左折）と判断した場合はＳ２０８に進み、前方に白線が検出されているか否か判定し、前方に白線が検出されている場合は、検出された白線を優先して現在のリスク関数Ｒlineを演算すべくＳ２０２に進んで、上述の（１）式により現在のリスク関数Ｒlineを演算してルーチンを抜ける。

また、前方に白線が検出されていない場合は、Ｓ２０９に進んで、交差点左折時のリスク関数Ｒlineを、以下の（５）式により演算してルーチンを抜ける。
Ｒline＝Ｋturnl・（（ｘ^２＋（ｙ−ＲL）^２）^１／２−ＲL）^２ …（５）
ここで、Ｋturnlは定数、ＲLは予め設定しておいた左旋回時の旋回半径である。すなわち、図６に示すように、左折では、自車位置を原点とした場合、旋回半径ＲLとした時の自車進行路は、以下の（６）式により得られる。
ｘ^２＋（ｙ−ＲL）^２＝ＲL^２ …（６）

また、現在のリスク関数Ｒlineは、自車進行路に対して接線方向に増減する。今回、走行軌跡の左折時の旋回半径はＲLに固定されているため、旋回中心を原点とする極座標系を設定すると、以下の（７）式となる。
Ｒline＝Ｋturnl・（Ｒ−ＲL）^２ …（７）
ここで、Ｒは自車両１の旋回半径。上述の（７）式を、ｘ−ｙ座標系に変換すると、（６）式より、Ｒ＝（ｘ^２＋（ｙ−ＲL）^２）^１／２であるから、これを代入して上述の（５）式が得られる。

尚、本実施の形態では、ＲR＞ＲLに設定されている。これは、交差点右折時には、旋回していくレーンの左走行レーンをまたぐ旋回となることが予想されるためである。

また、交差点に設定する現在のリスク関数の大きさを決定する係数Ｋturnr、Ｋturnlは、白線を対象として設定する現在のリスク関数の係数Ｋlineより小さい値としても良い。これは、白線を対象として設定する現在のリスク関数の方が精度が高い値と見なせるからである。

また、本実施の形態では、Ｓ２０３の停止線の判定で交差点の有無を判断するようになっているが、ナビゲーション装置からの地図情報を基に交差点の有無を判断するようにしても良い。例えば、ナビゲーション装置からの地図情報が、ノード一列により片側一車線で両側通行の道路が表現され、これら道路が交差する位置（交差点）が一つのノードで表現されている場合、左折時は、図７（ａ）に示すように、交差点のノード手前の予め設定した位置から、上述の（５）式により交差点左折時のリスク関数Ｒlineが設定される。また、右折時は、図７（ｂ）に示すように、交差点のノード手前の予め設定した位置から、上述の（２）式により交差点右折時のリスク関数Ｒlineが設定される。また、ナビゲーション装置からの地図情報が、片側一車線をそれぞれ一列のノードで表現するデータの場合は、左折時は、図８（ａ）に示すように、交差点の手前側のノードが示す道路を基準として、この道路から予め設定した位置から、上述の（５）式により交差点左折時のリスク関数Ｒlineが設定される。また、右折時は、図８（ｂ）に示すように、交差点の奥側のノードが示す道路を基準として、この道路から予め設定した位置から、上述の（２）式により交差点右折時のリスク関数Ｒlineが設定される。

以上のように、Ｓ１０２にて現在のリスク関数Ｒlineを設定した後は、Ｓ１０３に進み、立体物（２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物）を対象とする現在のリスク関数Ｒobstacleを、以下の（８）式により、演算する。
Ｒobstacle＝Ｋobstacle・ｅｘｐ（−（（ｘobstacle−ｘ）^２／（２・σxobstacle^２））
−（（ｙobstacle−ｙ）^２／（２・σyobstacle^２））） …（８）
ここで、Ｋobstacleは、予め設定したゲインである。また、σxobstacleは予め設定しておいた対象のＸ軸方向の分散を示し、σyobstacleは、予め設定しておいた対象のＹ軸方向の分散を示し、これら分散σxobstacle、σyobstacleは、例えば、ステレオカメラ３による認識精度が低いほど大きく設定するようにしても良い。また、分散σxobstacle、σyobstacleは、対象の種別が、普通車両及び大型車両の場合を基準として、歩行者、２輪車である場合は大きく設定し、それ以外の立体物の場合は小さく設定するようにしても良い。更に、自車両１と対象となる立体物の幅方向のラップ率に応じて設定するようにしても良い。図５中、立体物Ａ１及び立体物Ａ２は、上述の（８）式により演算した立体物を対象とする現在のリスク関数Ｒobstacleの一例である。

次に、Ｓ１０４に進み、現在のトータルリスク関数Ｒを、以下の（９）式により、演算する。
Ｒ＝Ｒline＋Ｒobstacle …（９）

次いで、Ｓ１０５に進み、ｔ秒後の立体物位置（ｘobstacle(t)，ｙobstacle(t)）を、以下の（１０）式により推定する。
（ｘobstacle(t)，ｙobstacle(t)）
＝（ｘobstacle＋ｖxobstacle・ｔ，ｙobstacle＋ｖyobstacle・ｔ） …（１０）

次に、Ｓ１０６に進み、上述のＳ１０５で推定したｔ秒後の立体物位置（ｘobstacle(t)，ｙobstacle(t)）を、上述のＳ１０４で演算したトータルリスク関数Ｒのｘ及びｙにそれぞれ代入し、ｔ秒後のトータルリスク関数Ｒ（ｘobstacle(t)，ｙobstacle(t)）を設定する。

次いで、Ｓ１０７に進み、上述のＳ１０６で設定したｔ秒後のトータルリスク関数Ｒ（ｘobstacle(t)，ｙobstacle(t)）を、幅方向（ｙ方向）で偏微分して、その値が０となる点から幅方向（ｙ方向）の極小点ｙmin(x,t)を演算する。すなわち、
∂Ｒ（ｘobstacle(t)，ｙobstacle(t)）／∂ｙ＝０ …（１１）
となる点が極小点である。

次に、Ｓ１０８に進み、ｔ秒後の自車位置（Ｘ(t)，Ｙ(t)）を、以下の（１２）式により推定する。
（Ｘ(t)，Ｙ(t)）＝（Ｖ・ｔ，Ｖ・∫sinψ(τ)ｄτ；積分範囲は０≦τ≦ｔ）
…（１２）
ここで、ψ(t)は、自車両１のヨー角であり、以下の（１３）式により、演算される。
ψ(t)＝（ｄψ／ｄｔ）・ｔ
＋（１／２）・（（ｄ^２ψ／ｄｔ^２）＋（ｕ(t)／Ｉｚ））・ｔ^２ …（１３）
ここで、Ｉｚは、ヨー慣性モーメントである。また、ｕ(t)は前述の如く旋回制御量であり、付加ヨーモーメントである。

次いで、Ｓ１０９に進み、上述のＳ１０７で演算したｙ方向の極小点ｙmin(x,t)に、上述のＳ１０８で推定した自車位置を代入し、自車位置Ｘ(t)における極小点ｙmin(X(t),t)を演算する。

次に、Ｓ１１０に進み、各時間毎の自車の横位置Ｙ(t)と極小点ｙmin(X(t),t)の偏差と旋回制御量ｕ(t)で各目的関数Ｊを作成し、それぞれの目的関数Ｊについて目的関数Ｊを最少とする各時間毎の旋回制御量ｕ(t)を求める。

例えば、図９に示すように、自車両１が時刻０（現在）〜Δｔまで移動する範囲を制御対象領域と考え、この間を、ｄｔで分割し、１ｄｔ、２ｄｔ、３ｄｔ、…、ｍｄｔ、…、（ｎ−２）ｄｔ、（ｎ−１）ｄｔ、ｎｄｔ（＝Δｔ）とする例を考える。

時刻０〜１ｄｔの間には、例えば、以下（１４）式の目的関数Ｊ0~1dtを設定し、この目的関数Ｊ0~1dtを最少とする旋回制御量ｕ(0)を周知の最適化計算により求める。
Ｊ0~1dt＝Ｗｙ・（ｙmin(X(1dt),1dt)−Ｙ(1dt)）^２＋Ｗｕ・ｕ(0)^２ …（１４）
ここで、Ｗｙ、Ｗｕは予め設定する重み値である。

また、時刻１ｄｔ〜２ｄｔの間には、例えば、以下（１５）式の目的関数Ｊ1dt~2dtを設定し、この目的関数Ｊ1dt~2dtを最少とする旋回制御量ｕ(1dt)を周知の最適化計算により求める。
Ｊ1dt~2dt＝Ｗｙ・（ｙmin(X(2dt),2dt)−Ｙ(2dt)）^２＋Ｗｕ・ｕ(1dt)^２ …（１５）

更に、時刻２ｄｔ〜３ｄｔの間には、例えば、以下（１６）式の目的関数Ｊ2dt~3dtを設定し、この目的関数Ｊ2dt~3dtを最少とする旋回制御量ｕ(2dt)を周知の最適化計算により求める。
Ｊ2dt~3dt＝Ｗｙ・（ｙmin(X(3dt),3dt)−Ｙ(3dt)）^２＋Ｗｕ・ｕ(2dt)^２ …（１６）
尚、時刻３ｄｔには極小点が２つ存在するため、旋回制御量ｕ(2dt)も２つの値が得られる。

以下、時刻３ｄｔ以降も同様の目的関数を設定し、旋回制御量を求め、時刻（ｎ−１）ｄｔ〜ｎｄｔの間には、例えば、以下（１７）式の目的関数Ｊ(n-1)dt~ndtを設定し、この目的関数Ｊ(n-1)dt~ndtを最少とする旋回制御量ｕ((n-1)dt)を周知の最適化計算により求める。
Ｊ(n-1)dt~ndt＝Ｗｙ・（ｙmin(X(ndt),ndt)−Ｙ(ndt)）^２
＋Ｗｕ・ｕ((n-1)dt)^２ …（１７）

次いで、Ｓ１１１に進み、以下の（１８）式により、自車両１が各時間毎の旋回制御量ｕ(t)で移動したときの各ルート毎のリスク関数Ｒ(t)を設定する。

Ｒ(t)＝Ｒline＋Ｒobstacle …（１８）
ここで、Ｒline、及び、Ｒobstacleは、前述の（１）式、（２）式、（５）式の何れか、及び、（８）式に、自車両１が各時間毎の旋回制御量ｕ(t)で移動したときの値で与えられるものであり、
Ｒline＝Ｋline・（Ｙ(t)−ｙlinec）^２ …（１９）
Ｒline＝Ｋturnr・（（Ｘ(t)^２＋（Ｙ(t)＋ＲR）^２）^１／２＋ＲR）^２ …（２０）
Ｒline＝Ｋturnl・（（Ｘ(t)^２＋（Ｙ(t)−ＲL）^２）^１／２−ＲL）^２ …（２１）
Ｒobstacle＝Ｋobstacle・ｅｘｐ（−（（ｘobstacle(t)−Ｘ(t)）^２
／（２・σxobstacle^２））−（（ｙobstacle(t)−Ｙ(t)）^２
／（２・σyobstacle^２））） …（２２）

次いで、Ｓ１１２に進み、Ｓ１１１で設定した各ルート毎のリスク関数Ｒ(t)から最終的な回避ルートをＲ(t)fとして選択する。

具体的には、Ｓ１１１で設定した各ルート毎にその最大値Ｒmaxを求める。すなわち、
Ｒmax＝ｍａｘ（Ｒ(t)）（０≦ｔ≦Δｔ） …（２３）
そして、最大値Ｒmaxの最も小さなルートを最終的な回避ルートＲ(t)fとして選択する。

尚、各ルート毎にリスクの累積値Ｒsum（＝∫Ｒ(t)ｄｔ；積分範囲は０≦ｔ≦Δｔ）を求め、その値が最も小さなルートを最終的な回避ルートＲ(t)fとして選択するようにしても良い。

また、上述のＳ１１２において、Ｓ１１１で設定されたルートが１つのみしか存在しない場合は、そのルートが最終的な回避ルートＲ(t)fとして設定される。

例えば、図９に示す例では、Ｓ１１１の処理により、実線で示すルート１と破線で示すルート２とが設定され、Ｓ１１２の処理により、これらルート１，２から最大値Ｒmaxが小さなルート、或いは、リスクの累積値Ｒsumが小さなルートが最終的な回避ルートＲ(t)fとして選択される。尚、ルート１，２のそれぞれの旋回制御量ｕ(t)は、図９（ｂ）に示す通りである。

そして、Ｓ１１３に進み、最終的な回避ルートＲ(t)fに予め定めておいた最大許容リスク値Ｒlim以上（Ｒ(t)f≧Ｒlim）となる領域が有るか否か判定し、Ｒ(t)f≧Ｒlimとなる領域がない場合は、Ｓ１１６に進んで、自動操舵制御装置２３に対して最終的な回避ルートＲ(t)fの旋回制御量ｕ(t)を基に操舵制御指令を出力してプログラムを抜ける。

また、Ｓ１１３の判定の結果、Ｒ(t)f≧Ｒlimとなる領域があると判定した場合は、Ｓ１１４に進み、Ｒ(t)f≧Ｒlimとなる最も早い時間を基に制動開始地点Ｘbrake、制動開始時間Ｔbrakeを演算する。

Ｒ(t)f≧Ｒlimとなる最も早い時間をＴｍとすると、制動開始地点Ｘbrakeは、以下の（２４）式により、演算される。
Ｘbrake＝Ｘ(Tm)−Ｂｘ …（２４）
ここで、Ｂｘは予め設定しておいた減速度Ｇによる制動距離であり、以下の（２５）式により演算される。
Ｂｘ＝（Ｖ^２／（２・Ｇ））＋Ｂx0 …（２５）
ここで、Ｂx0は、予め設定しておいた停止時における障害物までの距離であり、例えば、２ｍ程度の値である。

また、制動開始時間Ｔbrakeは、上述の制動開始地点Ｘbrakeから逆算することにより演算される。

次いで、Ｓ１１５に進み、自動ブレーキ制御装置２２に対し、制動開始地点Ｘbrake、制動開始時間Ｔbrakeに基づく制動制御指令を出力する。

そして、Ｓ１１６に進み、自動操舵制御装置２３に対して最終的な回避ルートＲ(t)fの旋回制御量ｕ(t)を基に操舵制御指令を出力してプログラムを抜ける。

このように本発明の実施の形態によれば、前方に存在する白線、ガードレール、側壁、及び、立体物のそれぞれを対象として、現在のトータルリスク関数Ｒを設定し、各対象の位置の時間的変化を予測してトータルリスク関数Ｒの時間的変化を予測して、このトータルリスク関数Ｒの時間的変化を基に、各時間毎の自車位置におけるＹ軸方向の極小点ｙmin(x,t)を演算する。そして、各時間毎の目的関数Ｊを作成し、該目的関数Ｊを最小とする各時間毎の旋回制御量ｕ(t)を自車両１の旋回制御量ｕ(t)として演算して、自車両１が各時間毎の旋回制御量ｕ(t)で移動したときの各ルート毎のリスク関数Ｒ(t)を設定し、各ルート毎のリスク関数Ｒ(t)から最終的な回避ルートＲ(t)fを選択し、最終的な回避ルートＲ(t)fの旋回制御量ｕ(t)に基づいて操舵制御を実行させ、また、最終的な回避ルートＲ(t)fの値に基づいてブレーキ制御を実行させる。このため、目前の危険性だけではなく、その先に訪れる危険性をも考慮して衝突回避制御を実現することができる。

また、本発明の実施の形態によれば、白線の存在しない交差点においても自車両１の右左折に対応したリスクを設定するようになっているので、殆どの経路において最小リスク計算を円滑に行うことができ、回避ルートの設定、及び、障害物との衝突判定を連続して自然に且つ精度良く実行することが可能となる。この際、交差点に設定するリスクは、交差点を右左折するのに必要な旋回半径を予め推定し、該旋回半径に応じたリスクを設定するため簡単な演算で実行できる。

尚、本実施の形態では、最終的な回避ルートＲ(t)fを基にブレーキ制御と操舵制御の２つが行える例を説明しているが、どちらか１つを行うものであっても良い。

また、ブレーキ制御と操舵制御による運転支援を行わずに警報制御によって運転支援を行うようにしても良い。この場合、制動回避地点Ｘbrakeの設定と同様に、最終的に選択された回避ルートＲ(t)f上で最も早く所定のリスク値となる地点を求め、この地点よりも所定距離だけ手前の地点を警報開始地点として設定する。そして、警報開始地点に自車両１が到達した際に、警報を出力する。

また、本実施の形態で説明したブレーキ制御は、あくまでもその一例であり、他の周知のブレーキ制御、例えば、スロットル開度の閉鎖や自動変速機におけるシフトダウンと併用するようにしても良い。

更に、本実施の形態では、周辺環境をステレオカメラ３からの撮像画像を基に認識するようになっているが、他に、単眼カメラ、ミリ波レーダ等で検出するものであっても良い。

また、本実施の形態では、自車両１の前方における白線や立体物等を対象として、現在のトータルリスク関数Ｒを設定し、その時間的変化を予測する構成について述べたが、これに限らず、自車両１の側方や側後方の立体物をも対象として、トータルリスク関数Ｒの設定やその時間的変化を予測するようにしても良い。

さらに、本実施の形態では、自車両１の前進時において回避ルートを生成する構成について述べたが、これに限らず、自車両１の後方環境を認識して自車両１の後退時に回避ルートを生成するようにしても良い。

車両に搭載した運転支援装置の概略構成図運転支援制御プログラムのフローチャート図２から続くフローチャート白線を対象とする現在のリスク関数演算ルーチンのフローチャート前方に設定されるリスク関数の一例を示す説明図交差点の右左折時に設定されるリスクの説明図ナビゲーション装置からの情報を基に交差点に設定されるリスクの説明図ナビゲーション装置からの図７とは異なる情報を基に交差点に設定されるリスクの説明図生成される回避ルートと旋回制御量の一例を示す説明図

符号の説明

１自車両
２運転支援装置
３ステレオカメラ（周辺環境認識手段、交差点情報取得手段）
４ステレオ画像認識装置（周辺環境認識手段、交差点情報取得手段）
５制御ユニット（リスク設定手段、制御手段）
１１車速センサ
１２ヨーレートセンサ
１３ターンシグナルスイッチ（右左折検出手段）
２１ディスプレイ
２２自動ブレーキ制御装置
２３自動操舵制御装置

Claims

自車両の周辺環境を認識する周辺環境認識手段と、該周辺環境に対してリスクを設定するリスク設定手段と、上記設定されたリスクに基づき運転支援する制御手段とを備えた車両の運転支援装置において、
自車両前方の交差点情報を取得する交差点情報取得手段と、自車両の右左折を検出する右左折検出手段とを有し、
上記リスク設定手段は、自車両の交差点での右左折を検出して、該交差点上に右左折に対応したリスクを設定する際に、一方のレーンから上記交差点を経て他方のレーンに右左折する場合、上記他方のレーンを検出している場合は、該他方のレーンに設定するリスクを上記交差点上に設定するリスクに優先して設定する交差点リスク設定手段を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
上記交差点リスク設定手段は、上記交差点を右左折するのに必要な旋回半径を推定し、該旋回半径に応じたリスクを設定することを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
上記交差点情報取得手段は、車載カメラからの画像情報とナビゲーション装置からの情報の少なくとも一方により取得することを特徴とする請求項１又は求項２記載の車両の運転支援装置。