JP5343821B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御を行う車両制御装置に関する。

従来の車両制御装置として、自車両の周辺に存在する白線、ガードレール、側壁及び立体物を検出すると共に、それらを対象としたトータルリスク関数を設定し、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の時間的変化を予測し、走行経路を設定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１１６６１４号公報

しかしながら、例えば、立体物との接触を回避するために大きく旋回して運転するときに白線の外側を走行した方がよい場合もあり、状況によって適切な制御を行うことが求められる。上述の車両制御装置では、自車両周辺に存在する白線、ガードレール、立体物などの対象物に対するトータルリスクを一律に演算している。従って、例えば立体物との接触を回避すべき状況においても白線を考慮して適切な運転制御を行えない場合がある。以上より、状況にあわせて適切な走行経路を設定することが求められる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、状況に応じて適切な走行経路を設定することのできる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両制御装置は、自車両周辺の交通規則に関する情報を取得すると共に自車両周辺の物体に関する情報を取得する自車両周辺情報取得手段と、物体に対する第一危険度を演算する第一危険度演算手段と、交通規則に対する第二危険度を演算する第二危険度演算手段と、を備え、第一危険度が所定の閾値以上になる場合、第二危険度が、第一危険度に対して相対的に下がるように演算されることを特徴とする。

本発明に係る車両制御装置によれば、自車両周辺の物体に対する第一危険度を演算することのできる第一危険度演算手段と、自車両周辺の交通規則に対する第二危険度を演算することのできる第二危険度演算手段とを備えている。更に、第一危険度が所定の閾値以上になる場合、例えば、自車両が物体に近接しているため回避すべき状況になるなどの場合、第一危険度に対して第二危険度が相対的に下がるように演算される。すなわち、交通規則に対する第二危険度に比して物体に対する第一危険度を優先的に判断することができる。このような第一危険度及び第二危険度に基づくことによって、物体に対する危険度が高くなる状況において、物体との接触を回避することを優先させた走行経路を設定することができる。以上によって、状況に応じて適切な走行経路を設定することができる。

また、本発明に係る車両制御装置において、運転者の操作を検出する操作検出手段を更に備え、操作検出手段によって、運転者による物体を回避する操作が検出された場合、第二危険度が、第一危険度に対して相対的に下がるように演算されることが好ましい。これによって、例えば、第一危険度が所定の閾値以上になっておらず、物体との接触の可能性が低いと判断される状況であっても、運転者が物体を回避するような操作を行った場合は、当該操作を考慮することにより、運転者の意思に従った走行経路を設定することができる。

また、本発明に係る車両制御装置において、第一危険度及び第二危険度に基づいて自車両の走行経路を設定する走行経路設定手段と、走行経路設定手段によって設定された走行経路に基づいて走行支援を行う走行支援手段と、を更に備えることが好ましい。これによって、状況に応じて演算された危険度に基づいて走行経路を設定し、当該走行経路に基づいた走行支援を行うことができる。

本発明によれば、状況に応じて適切な走行経路を設定することができる。

本発明の実施形態に係る車両制御装置のブロック構成を示した図である。 自車両の周辺の状況の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の危険度の演算についての処理内容を示すフローチャートである。 運転者の操作を考慮して危険度の演算を行う場合における処理内容を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明に係る車両制御装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

まず、本発明の実施形態に係る車両制御装置１の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１のブロック構成を示した図である。図２は、自車両Ｍ１の周辺の状況の一例を示す図である。車両制御装置１は、自車両周辺に存在する物体に対する危険度及び自車両周辺の交通規則に対する危険度を演算し、それらの危険度に基づいて走行経路を設定する機能を有している。車両制御装置１は、例えば図２に示すように自車両Ｍ１の周辺に存在する停止車両（物体）Ｍ２や白線Ｌ１，Ｌ２に対する危険度を演算し、当該危険度に基づいて走行経路を設定することができる。図１に示すように、車両制御装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２、物体検出部３、交通規則情報検出部（自車両周辺情報取得手段）４、道路形状検出部（自車両周辺情報取得手段）６、走行状況検出部７、ＧＰＳ（自車両周辺情報取得手段）８、ナビ（自車両周辺情報取得手段）９、操作検出部（操作検出手段）１１、表示装置１２、音声装置１３、支援装置１４を備えて構成されている。

物体検出部３は、自車両Ｍ１の周辺に存在する障害物となる物体に関する情報を取得する機能を有している。物体とは、例えば、自車両Ｍ１の周辺に存在する停止車両や歩行者や自転車、その他の障害物である。図２に示す例では、停止車両Ｍ２が物体に該当する。物体検出部３は、検出した物体の位置情報や大きさなどの情報を取得することができる。物体検出部３は、例えば、ミリ波レーダやレーザレーダによって構成されている。物体検出部３は、取得した情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

交通規則情報検出部４は、自車両Ｍ１の周辺の交通規則に関する情報を取得する機能を有している。交通規則とは、具体的には、白線、黄色線、進入禁止、通行止め、一方通行、歩行者専用、一時停止、徐行、専用通行帯、追い越し禁止などである。図２に示す例では、白線Ｌ１，Ｌ２が交通規則に該当する。交通規則情報検出部４は、具体的には、例えばＣＣＤカメラによって構成されている。交通規則情報検出部４は、取得した情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

道路形状検出部６は、自車両Ｍ１が走行している道路形状を検出する機能を有している。道路形状検出部６は、例えばレーザレーダによって構成されている。道路形状検出部６は、検出した情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。走行状況検出部７は、自車両Ｍ１の走行状況を検出する機能を有している。走行状況検出部７は、例えば車輪速センサによって構成されて車速を検出し、ヨーレートセンサによって構成されてヨーレートを検出する機能を有している。走行状況検出部７は、検出した走行状況をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

ＧＰＳ８は、自車両Ｍ１の現在の走行位置における位置情報や、自車両の走行方向に関する情報を取得する機能を有し、例えば、衛星から発信された電波を受信するＧＰＳ受信機から構成される。ＧＰＳ８は、取得した位置情報をＥＣＵ２へ出力する機能を有する。ナビ９は、自車両Ｍ１の周辺環境のデータを提供する機能を有しており、自車両Ｍ１に搭載されたナビゲーションシステムによって構成されている。ナビ９は、自車両Ｍ１の周辺環境のデータをＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

操作検出部１１は、運転者の操作を検出する機能を有している。操作検出部１１は、例えばステアリングに設けられたトルクセンサによって構成されて運転者の操舵によりステアリングに発生するトルクを検出し、ブレーキ／アクセルに設けられたセンサによって運転者によるブレーキ／アクセルの踏み込みを検出することができる。操作検出部１１は、検出した操作をＥＣＵ２へ出力する機能を有している。

表示装置１２は、運転者に対してメッセージや警告などを表示する機能を有している。表示装置１２は、車内に設けられた液晶ディスプレイや、メータの表示部、ＨＵＤによって構成されている。表示装置１２は、ＥＣＵ２からの制御信号に基づいて表示を行う。音声装置１３は、運転者に対してメッセージや警告を音声によって通知する機能を有している。音声装置１３は、車内に設けられたスピーカやアラームによって構成されている。音声装置１３は、ＥＣＵ２からの制御信号に基づいて音声を発する。支援装置１４は、自車両Ｍ１の運転支援を行う機能を有している。支援装置１４は、ブレーキやＥＰＳアクチュエータによって構成されており、ＥＣＵ２からの制御信号に基づいて運転支援を行う機能を有している。

ＥＣＵ２は、車両制御装置１全体の制御を行う電子制御ユニットであり、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。ＥＣＵ２は、危険度演算部１６、走行経路設定部（走行経路設定手段）１７、走行支援部（走行支援手段）１８を備えて構成されている。

危険度演算部１６は、自車両Ｍ１の周辺環境に対する危険度を演算する機能を有しており、第一危険度演算部（第一危険度演算手段）２１、第二危険度演算部（第二危険度演算手段）２２、総合危険度演算部２３を備えている。第一危険度演算部２１は、自車両Ｍ１の物体に対する第一危険度、すなわちリスクポテンシャルを演算する機能を有している。第一危険度は自車両Ｍ１が物体に接触する可能性を示している。第二危険度演算部２２は、自車両Ｍ１の交通規則に対する第二危険度、すなわちリスクポテンシャルを演算する機能を有している。第二危険度は、自車両Ｍ１が交通規則に反する可能性を示している。例えば、交通規則が白線であった場合は白線を越える可能性を示しており、交通規則が一時停止であった場合は一時停止ラインを越える可能性を示している。総合危険度演算部２３は、第一危険度及び第二危険度に基づいて、自車両Ｍ１の総合的危険度、すなわち総合リスクポテンシャルを演算する機能を有している。第一危険度、第二危険度、総合危険度の詳細な演算の内容については後述する。

走行経路設定部１７は、危険度演算部１６の演算結果に基づいて自車両Ｍ１が走行する走行経路を設定する機能を有している。走行経路設定部１７は、具体的には、自車両Ｍ１の前方においてグリッド状に設定された各点における総合危険度が演算された場合に、自車両Ｍ１の現在位置から目標位置までの間の各点における総合危険度の合計が最小になるような経路を設定することができる。走行支援部１８は、走行経路設定部１７によって設定された走行経路に基づいて車両の走行支援を行う機能を有している。具体的には、走行支援部１８は、支援装置１４に制御信号を出力して、設定された走行経路に従って走行するようにブレーキ及びアクセルを制御することができる。あるいは、走行支援部１８は、表示装置１２あるいは音声装置１３に制御信号を出力して、設定された走行経路に従うように運転者にメッセージや警告を発することができる。

次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る車両制御装置１の動作について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１の危険度の演算についての処理内容を示すフローチャートである。本実施形態においては、図２に示す状況における処理内容について説明する。すなわち、自車両Ｍ１が白線Ｌ１と白線Ｌ２との間を走行しており、自車両Ｍ１の前方に停止車両Ｍ２が存在している状況における処理内容について説明する。この処理は、ＥＣＵ２において、車両の運転中、所定のタイミングで繰り返し実行される。なお、以下の説明においては、図２に示すように、自車両Ｍ１の中央位置を原点として車両前後方向にｘ軸を設定すると共に車幅方向にｙ軸を設定する。停止車両Ｍ２の中央位置の座標を（ｘ１，ｙ２）とする。白線Ｌ１と白線Ｌ２との間の中心線ＣＬの座標をｙ＝ｙ２とする。

図３に示すように、ＥＣＵ２の危険度演算部１６は、物体検出部３からの出力に基づいて、車両前方に存在する物体に関する情報を取得する（ステップＳ１０）。具体的には、危険度演算部１６は、停止車両Ｍ２を検出すると共に、停止車両Ｍ２の位置及び大きさに関する情報を取得する。次に、危険度演算部１６は、交通規則情報検出部４、道路形状検出部６、走行状況検出部７、ＧＰＳ８、及びナビ９から自車両Ｍ１の周辺環境に関する情報を取得すると共に、交通規則に関する情報を取得する（ステップＳ１２）。具体的には、危険度演算部１６は、白線Ｌ１及び白線Ｌ２の形状、位置及びその意味合い（白線を越えてはならない）に関する情報を取得する。

次に、危険度演算部１６の第一危険度演算部２１は、Ｓ１０で検出した物体に対する第一危険度Ｄ１を演算する（ステップＳ１４）。具体的には、停止車両Ｍ２に対する第一危険度Ｄ１を演算する。第一危険度Ｄ１は、自車両Ｍ１の中心位置が現在の位置よりも前方における所定の位置座標（ｘ，ｙ）に存在したと仮定した場合における停止車両Ｍ２との近接度合いを示している。なお、所定の位置座標（ｘ，ｙ）は、自車両Ｍ１の前方の領域にグリッドを設定し、当該グリッドにおける一点を選択したものである。第一危険度Ｄ１は、例えば式（１）で演算することができる。式（１）において、Ａ１は第一危険度Ｄ１に予め設定された重み付けのための所定の係数である。Ｓｘ１及びＳｙ１は、それぞれｘ１，ｙ１の分散を示している。

Ｄ１＝Ａ１ × ｅｘｐ（−１／２ × ｛（（ｘ−ｘ１）／Ｓｘ１）^２ ＋ （（ｙ−ｙ１）／Ｓｙ１）^２｝） …（１）

次に、危険度演算部１６の第二危険度演算部２２は、Ｓ１２で検出した交通規則に対する第二危険度Ｄ２を演算する（ステップＳ１６）。具体的には、第二危険度演算部２２は、白線Ｌ１，Ｌ２に対する第二危険度Ｄ２を演算する。第二危険度Ｄ２は、自車両Ｍ１の中心位置が現在の位置よりも前方における所定の位置座標（ｘ，ｙ）に存在したと仮定した場合における白線Ｌ１と白線Ｌ２との間の中心線ＣＬからの乖離度合いを示している。第二危険度Ｄ２は、例えば式（２）で演算することができる。式（２）において、Ａ２は第二危険度Ｄ２に予め設定された重み付けのための所定の係数である。

Ｄ２＝Ａ２ × （ｙ−ｙ２）^２ …（２）

危険度演算部１６は、Ｓ１４で演算した第一危険度Ｄ１の値が所定の閾値Ａ以上であるか否かの判定を行う（ステップＳ１８）。Ｓ１８において、第一危険度Ｄ１が所定の閾値Ａ以上であると判定されると、自車両Ｍ１が停止車両Ｍ２と接触する可能性の高い状況であり回避すべき状況であると判断し、第一危険度を重視すべき状況であると判断する。従って、危険度演算部１６は、第二危険度Ｄ２を第一危険度Ｄ１に対して相対的に下げるように再演算を行う（ステップＳ２０）。具体的には、第一危険度演算部２１は、式（１）のＡ１に以下の式（３）を代入することで第一危険度Ｄ１の重み付けを大きくし、当該Ａ１を用いて再度第一危険度Ｄ１を演算する。これによって、第二危険度Ｄ２を第一危険度Ｄ１に対して相対的に下げることができる。あるいは、第二危険度演算部２２は、式（２）のＡ２に以下の式（４）を代入することで第二危険度Ｄ２の重み付けを小さくし、当該Ａ２を用いて再度第二危険度Ｄ２を演算する（このとき、Ｄ２＝０となる）。これによって、第二危険度Ｄ２を第一危険度Ｄ１に対して相対的に下げることができる。なお、式（３）による重み付け増加と式（４）による重み付け低下の処理を同時に行ってもよい。また、式（４）ではＡ２を０としたが、現状のＡ２よりも小さい値を代入してもよい。更に、Ａ１が大きくなるもの、あるいはＡ２が小さくなるものであれば、式（３），（４）に示す値に限定されない。

Ａ１＝Ａ１ ＋ ΔＡ１ （ΔＡ１＞０） …（３）
Ａ２＝ ０ …（４）

次に、危険度演算部１６の総合危険度演算部２３は、Ｓ１４、Ｓ１６及びＳ２０の演算結果に基づいて総合危険度ＤＴを演算する（ステップＳ２２）。総合危険度ＤＴは、物体に対する第一危険度Ｄ１と交通規則に対する第二危険度Ｄ２を総合させた危険度である。具体的には、総合危険度ＤＴは式（５）で演算される。なお、第一危険度Ｄ１及び第二危険度Ｄ２は、Ｓ２０において再演算された場合、再演算された値が用いられる。

ＤＴ＝Ｄ１ ＋ Ｄ２ …（５）

一方、Ｓ１８において、Ｓ１４で演算された第一危険度Ｄ１が所定の閾値Ａよりも小さいと判定された場合、自車両Ｍ１が停止車両Ｍ２と接触する可能性はまだ低い状況であると判定して、第二危険度Ｄ２も考慮するべき状況であると判断する。従って、総合危険度演算部２３は、Ｓ１４で演算された第一危険度Ｄ１とＳ１６で演算された第二危険度Ｄ２を式（５）に代入して総合危険度ＤＴを演算する。

なお、所定の位置座標（ｘ，ｙ）における演算が終了すると、自車両Ｍ１の前方における他の位置座標について再びＳ１４〜Ｓ２２の処理が繰り返されることにより、当該位置座標における総合危険度ＤＴが演算される。現在の自車両Ｍ１の位置と目標位置（例えば、マップ前方、あるいはナビで設定した目的地）までの間に設定されたグリッドの各位置座標における総合危険度ＤＴが演算されると、図３に示す処理は終了する。

図３に示す処理の後、走行経路設定部１７は、自車両Ｍ１の現在位置から目標位置までの総合危険度ＤＴの合計が最小になるような経路をＡ^＊やダイクストラ法と呼ばれる一般的なグラフ検索手法を用いて演算し、当該経路を走行経路として設定する。更に、走行支援部１８は、走行経路設定部１７が設定した走行経路を走行するように支援装置１４に制御信号を出力して自車両Ｍ１の走行支援を行う。なお、走行支援部１８は、設定した走行経路と自車両Ｍ１の現在位置（あるいは将来の予測位置）との間に差分がある場合、当該差分に応じた処理を行うことができる。具体的には、走行支援部１８は、差分を埋める方向へ、ステアリングやブレーキを制御することができる。あるいは、走行支援部１８は、差分の大きさに応じて、運転者が差分を埋めるような操作をするように、表示装置１２で警告表示を行い、音声装置１３で注意喚起や警報を発生することができる。

以上によって、本実施形態に係る車両制御装置１では、自車両Ｍ１周辺の物体に対する第一危険度Ｄ１を演算することのできる第一危険度演算部２１と、自車両Ｍ１周辺の交通規則に対する第二危険度Ｄ２を演算することのできる第二危険度演算部２２とを備えている。更に、第一危険度Ｄ１が所定の閾値以上になる場合、例えば、自車両Ｍ１が物体に近接しているため回避すべき状況になるなどの場合、第一危険度Ｄ１に対して第二危険度Ｄ２が相対的に下がる。すなわち、交通規則に対する第二危険度Ｄ２に比して物体に対する第一危険度Ｄ１を優先的に判断することができる。このような第一危険度Ｄ１及び第二危険度Ｄ２に基づくことによって、物体に対する危険度が高くなる状況において、物体を回避することを優先させた走行経路を設定することができる。以上によって、状況に応じて適切な走行経路を設定することができる。

本発明に係る車両制御装置は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、運転者の操作を考慮して危険度の演算を行うこともできる。図４は、運転者の操作を考慮して危険度の演算を行う場合における処理内容を示すフローチャートである。図４に示す処理においては、Ｓ１８において第一危険度Ｄ１が閾値Ａよりも小さいと判定された場合、危険度演算部１６は操作検出部１１の検出結果に基づいて、運転者によって停止車両Ｍ２を回避するような操作がなされたか否かを判定する（ステップＳ３０）。具体的には、運転者の操舵によって停止車両Ｍ２を回避する方向へのトルクがステアリングに一定値以上発生している場合に、運転者の操作がなされたと判定することができる。Ｓ３０において、運転者による操作があったと判定されると、Ｓ２０の再演算が実行される。一方、Ｓ３０において、操作がなされていないと判定されると、Ｓ２２の総合危険度の演算が実行される。

以上によって、変形例に係る車両制御装置によれば、第一危険度Ｄ１が所定の閾値以上になっておらず、物体との接触の可能性が低いと判断される状況であっても、運転者が物体を回避するような操作を行った場合は、当該操作を考慮することにより、運転者の意思に従った走行経路を設定することができる。例えば、危険度を演算しているグリッド中の点が停止車両Ｍ２から離れており、接触の可能性が少ないと判定されるものであっても、運転者によって回避の操作がなされたときは、第一危険度Ｄ１を優先させることで、停止車両Ｍ２を回避するような走行経路を設定することができる。なお、Ｓ１８の処理の後に運転者の操作があったか否かを判定し、運転者の操作もあったと判定された場合は、第二危険度を第一危険度に対して更に相対的に下げてもよい。

１…車両制御装置、３…物体検出部（車両周辺情報取得手段）、４…交通規制情報検出部（車両周辺情報取得手段）、６…道路形状検出部（車両周辺情報取得手段）、９…ナビ（車両周辺情報取得手段）、１１…操作検出部（操作検出手段）、１７…走行経路設定部（走行経路設定手段）、１８…走行支援部（走行支援手段）、２１…第一危険度演算部（第一危険度演算手段）、２２…第二危険度演算部（第二危険度演算手段）。

Claims (4)

1. 自車両周辺の交通規則に関する情報を取得すると共に前記自車両周辺の物体に関する情報を取得する自車両周辺情報取得手段と、
   前記物体に対する第一危険度を演算する第一危険度演算手段と、
   前記交通規則に対する第二危険度を演算する第二危険度演算手段と、
   運転者の操作を検出する操作検出手段と、
   を備え、
   前記操作検出手段によって、前記運転者による前記物体を回避する操作が検出された場合、前記第二危険度が、前記第一危険度に対して相対的に下がるように演算されることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記操作検出手段は、前記運転者の操舵によりステアリングに発生するトルクを検出する、請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記操作検出手段は、前記運転者によるブレーキ又はアクセルの踏込を検出する、請求項１に記載の車両制御装置。
4. 前記第一危険度及び前記第二危険度に基づいて前記自車両の走行経路を設定する走行経路設定手段と、
   前記走行経路設定手段によって設定された前記走行経路に基づいて走行支援を行う走行支援手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両制御装置。

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