JP5886185B2 - 自動車の運転操縦を自動認識するための方法及びこの方法を含む運転者援助システム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の自動車の運転操縦特に追越し操縦又は回避操縦を自動認識するための方法に関する。更に本発明は、請求項１３に記載のこの本発明による方法を含む運転者援助システムに関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００４０１８６８１号明細書から、車両と対向車両との衝突を回避する方法が公知であり、現在の速度及び同じ方向に走行する先行車両に対する現在の間隔から、特に計画される追越し過程のための運転勧告が形成される。対向車両は少なくとも１つの装置により認識され、運転勧告の際考慮される。

運転勧告により運転者を効果的に援助するため、運転者の意図を確実に認識し、こうして特に追越し操縦及びその部分操縦及び追越し操縦の開始も、実際の開始前に確実に予想できることが必要である。

Ｂｌａｓｃｈｋｅ， Ｃ．；Ｓｃｈｍｉｔｔ， Ｊ．； Ｆａｅｒｂｅｒ， Ｂ．： ”Ｕｅｂｅｒｈｏｌｍａｎｏｅｖｅｒ−Ｐｒａｅｄｉｋｔｉｏｎ ｕｅｂｅｒ ＣＡＮ−Ｂｕｓ−Ｄａｔｅｎ“， Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ， ｖｏｌ． １１０， ｎｏ． １１／２００８， ｐｐ． １０２４−１０２８に、運転者の意図を確認する方法が記載されており、制動圧力、加速ペダル位置、走行速度及び交差点までの距離の入力データとＡＣＣ情報から、ファジー論理回路により、運転者の３つの意図“左（右）折する”、“道路に従う”及び“追越す”を知るための手掛かりが求められる。しかしこの方法の欠点は、運転者の意図を知るために、車両の横運動量が使用されず、めんどうなパラメータ化が必要であり、その際使用される量が複雑なファジー論理システムにより解釈するのがめんどうなことである。

更にＫｒｅｔｓｃｈｍｅｒ， Ｍ； Ｋｏｅｎｉｇ， Ｌ．； Ｎｅｕｂｅｃｋ， Ｊ．； Ｗｉｅｄｍａｎｎ， Ｊ．： ”Ｅｒｋｅｎｎｕｎｇ ｕｎｄ Ｐｒａｅｄｉｋｔｉｏｎ ｄｅｓ Ｆａｈｒｅｒｖｅｒｈａｌｔｅｎｓ ｗａｅｈｒｅｎｄ ｅｉｎｅｓ Uｂｅｒｈｏｌｖｏｒｇａｎｇｓ“， ２． Ｔａｇｕｎｇ Ａｋｔｉｖｅ Ｓｉｃｈｅｒｈｅｉｔ ｄｕｒｃｈ Ｆａｈｒｅｒａｓｓｉｓｔｅｎｚ， Ｇａｒｃｈｉｎｇ， ２００６から、運転者の意図を知る別の方法が公知であり、追越し操縦を確認するために、かじ取り角、かじ取り角速度、車両速度、縦加速度、ＧＰＳデータ及びディジタルカードから決定される道路かじ取り角（曲折）、先行車両に対する間隔及び相対速度、及び車両の側方ずれのような車両量及び周辺量が使用される。しかしこの方法の欠点は、高精度のＧＰＳ受信機及びディジタルカードが必要なことである。

更に最後に説明した両方法では、追越し過程の開始及び対向車線への進入の時点の予想が不可能なことである。

従って本発明の課題は、最初に述べた種類の運転操縦特に追越し操縦及び回避操縦の確認方法を提示し、それにより前記の欠点を回避し、この方法を簡単にかつ少ないパラメータで実施可能にし、この方法により追越し操縦の確認及び予想を確実に可能にすることである。

この課題は請求項１の特徴を持つ方法によって解決される。

本発明による方法は次の特徴を持っている。
ａ）自動車（Ａ）の予測された位置データ（Ｘ）から次の指標量、即ち
車線標識又は車道標識（Ｌ）に対する自動車（Ａ）の横間隔値（ＬＯ_Ｌ，ＬＯ_Ｒ）、
走行方向にある物体（Ｂ）特に先行車両（Ｂ）に対する間隔（ｄ）に関する衝突までの時間値（ＴＴＣ_Ａ，Ｂ）、
衝突までの時間値の指標量（ＴＴＣ_Ａ，Ｂ）及び自動車の加速ペダルの位置（ＦＰＳ）に相当する値から形成される縦運動追越し指標又は回避指標（Ｉ）が形成され、
ｂ）これらの指標量（ＬＯ_Ｌ，ＬＯ_Ｒ，ＴＴＣ_Ａ，Ｂ，Ｉ）のために閾値（Ｉ_ｔｈ，ＴＴＣ_{Ａ，Ｂ，ｔｈ}）が決定されて、追越し過程又は回避過程、特に追従走行、車線変更、静止又は動いている物体（Ｂ）のそばの通過走行、追越される物体（Ｂ）の車線への入り込みの部分操縦を認識するため、及びこれらの部分操縦の間の移行を認識するための基準として使用される。

本発明によるこの方法の利点は、自動車の運動の予測から予測される量、及び追越すべき車両又は回避すべき物体例えば障害物に関する周辺データが、縦及び横運動の指標量に圧縮され、それにより特に行われる操縦及び追越し操縦の予想に関して容易に解釈可能になることである。

本発明による方法のために、自動車の運動の予測へ供給される縦及び横の運動情報が必要であり、少なくとも１つの縦運動量例えば車両速度及び／又は車両加速度が車輪の回転数から決定される。横運動情報は、ヨーレイトセンサ及び／又は横加速度センサにより決定することができる。横運動情報を、左の車輪と右の車輪の車輪回転数の差のみから誘導して決定することも可能である。

運転操縦を確認するため、従来技術に比べて少ない数のこのような指標量が利用され、本発明によるこれらの指標量は、パラメータ化の費用が少なく、よく解釈できるという利点を持っている。

確認すべき運転操縦は、運転操縦が状態としてモデル化され、これらの運転操縦状態の間の移行が本発明によるこれらの指標量に関係してモデル化される状態線図により、確認することができる。

先行車両の後の追跡走行を決定するため、又は自由走行を決定するため、本発明の展開によれば、走行方向に存在する静止又は運動物体特に先行車両に対する時間間隔及びその閾値が用いられる。

本発明の有利な展開によれば、別の指標量が、境界線横断までの時間値として、車線認識及び／又は車道認識のデータ及び自動車の運動情報から決定され、指標量の閾値が基準として決定され、この閾値が、縦運動追越し指標及びその閾値の基準と共に、追越し過程又は回避操縦の開始の予想のために使用される。これにより追越し操縦の開始が早期に確認され、従って運転者援助システムの範囲内で、場合によっては運転者に早期に警告できるようにするため、危険状態に関する状況分析も早期に可能である。路線横断までの時間値の指標量の基準としての閾値が、縦運動追越し指標に関係して形成されるのがよく、路線横断までの時間値の指標量は、横切るまでの期間又は対向車線に対する標識を形成する車両走行帯境界線までの期間を示す。境界線横断までの時間値の指標量は、車両の横運動情報により決定され、従って例えば車両のヨーレイト及び／又は横加速度により決定される。なぜならば、これからまず車道の湾曲が決定されるからである。車道湾曲の湾曲の予測は、車両の車輪回転数の差に基いて又はかじ取りハンドル角から行うことができる。

動く物体の後特に先行車両の後の追従走行の運転操縦状態は、時間間隔の指標量によりモデル化され、時間間隔の指標量がその閾値を下回ると、先行車両の後の追従走行が認識される。他の場合車両の自由走行が前提となる。

更に本発明の有利な展開では、対向車線を際立たせる車道の車両通行帯境界線に対する車両の横間隔の指標量の負の値では、車線変更又は近接車線への離脱が追越し過程の部分操縦として認識され、従って追越し過程の開始と解釈される。

本発明の別の有利な構成によれば、自動車の運動情報のデータ及び走行方向にあって静止しているか又は動いている物体に対する自動車の間隔値に基いて、衝突までの時間値の指標量が決定されず、従って例えば車両が制動され、それにより先行車両へもはや到達せず、かつ／又は対向車線を際立たせる車道の車両通行帯境界線に対する車両の横間隔の指標量が正になり、即ち車両が再び先行車両の後へ割り込むと、このような部分操縦の中止が認識される。

部分操縦状態“通過走行”は、走行方向にあって静止しているか又は動いている物体に対する自動車の間隔値の負の値によりモデル化され、即ちその場合開始される追越し過程の続行が認識される。

この部分操縦状態“通過走行”から、衝突までの時間値の指標量を求めることが可能であることによって、即ち先行車両のそばを通過中に運転者が制動過程を開始する場合に、追越し過程の中止段階への移行がモデル化される。衝突までの時間値の指標量（ＴＴＣ_Ａ，Ｂ）を求めることが可能である場合、この指標量がその閾値を下回ると、通過走行の中止が認識される。

本発明の有利な展開によれば、対向車線を際立たせる車道の車両通行帯境界線に対する車両の横間隔値の指標量が、正の値をとり、追越される物体特に先行車両に対する自動車の間隔値の指標量が、自動車と追越される物体従って例えば先行車両の長さの負の和より小さいと、割込みが追越し過程を終了する部分操縦であると認識される。

有利なように割り込みを認識するため、対向車線を際立たせる車道の車両通行帯境界線に対する車両の横間隔値の指標量として、自動車の前右隅からの間隔の値が使用され、一方隣接車線への車線変更又は離脱の認識のため、車両通行帯境界線に対する車両の横間隔値の指標量として、自動車の前左隅からの間隔の値が使用される。

本発明の第２の課題は、請求項１３の特徴によって解決される。

即ち自動車用運転者援助システム、特に追越し又は回避の援助装置は、
車線及び車道を認識しかつ自動車の周辺にある物体の位置を求める周辺センサ装置、
自動車の周辺の電子画像を形成するセンサ評価装置、
運動情報を検出する車両センサ装置、
追越し過程又は回避過程、特に先行車両の追従走行、車線変更、動いているか又は静止している物体のそばの通過走行、及び追越される物体の車線への割込みの部分操縦を認識するため、及びこれらの部分操縦の間の移行を認識するため、本発明による方法を実施する運転操縦認識装置、
周辺センサ装置に基いて対面交通の認識される車両又は物体を追跡するための物体追跡装置、
対面交通の認識される車両及び／又は物体に関して認識される運転操縦及び／又は部分操縦の実行可能性を評価しかつ決定し、予想される追越し過程の際又は認識される追越し過程中に、認識される運転操縦及び／又は部分操縦が危険であるか又は実行不可能であると評価される時、運転者に警報を与えるため警報装置を制御し、かつ／又は対面交通の認識される車両及び／又は物体との衝突が認識される場合、車両の重要な機能の１つ又は複数の操作素子特に制動装置及び／又はかじ取り装置及び／又は動力伝達系を操作する評価装置
を含んでいる。

本発明による方法を使用するこのような運転者援助システムでは、追越し状況又は回避状況を認識すると、追従走行状態から開始される追越し操縦が危険なしに実行可能であるか又は終了可能であるかが、持続して評価される。場合によっては運転者が警告され、更に制動又は先行車両の後への割込みによって対面交通との衝突が防止可能であるか否かを評価する。その場合運転者援助システムは、最後の可能な時点に車両を自動的に制動するので、運転者は再び先行車両の後へ割込むことができる。その際制動介入の強さは、なるべく介入の時点における加速ベダル位置に関係させることができる。

本発明による援助システムの有利な構成によれば、評価装置が、予想されるか又は認識される追越し過程を評価するための指標量を決定するように構成され、この指標量が、車両センサ装置及び物体追跡装置のデータに基いて、予想されるか又は認識される追越し過程の終わりの予想される時点に、対面交通の認識される車両及び／又は物体に対する衝突までの時間値として決定されると、特に有利である。これに基いて、関与する車両の相対運動が追越し操縦の終わりまで予測されるように、追越し予想を行うことができる。従って対面交通の認識される車両及び／又は物体に対する衝突までの時間値の指標量は、追越し開始の前に既に予測可能であり、追越し過程の終了後、対面交通に対する十分な安全間隔がまだ残っているように、指標量の閾値を定めることができる。この閾値を下回ると、対面交通が既に近すぎ、追越し操縦をやめるか又は中止すべきであることが、運転者に通報される。

運転者への警告は、音で例えば言語により、光により又は触覚により行うことができる。

図面を参照して、本発明が以下に詳細に説明される。

本発明による運転者援助システムの実施例の概略図を示す。 図１による運転者援助システムの部分システムの概略ブロック線図を示す。 車両位置の予測による決定を示すブロック線図を示す。 指標量ＬＯ_Ｒ及びＬＯ_Ｌを説明するため車両上の車両状態の概略図を示す。 追越し過程の検出を説明するためのブロック線図を示す。 追越し過程の部分操縦を決定するための状態図を示す。 指標量ＴＬＣを決定するため車道上の車両状態の概略図を示す。 対面交通を含む追越し過程の場合における交通状況の概略図を示す。 追越し状況の例を含む表を示す。 中止を含む追越し過程の交通状況の概略図を示す。 中止を含む追越し過程の別の交通状況の概略図を示す。 中止操縦のために重要な期間を決定するため対面交通を含む交通状況の概略図を示す。 本発明による運転者援助システムの警告及び制動介入に関する時間関係を示す時間図を示す。

図１による運転者援助システム１の概略図は、車両周辺を検出する周辺センサ装置１０を持つ自動車Ａ、及び例えば加速ペダルの位置のようなその他の必要な量として車両運動量を検出する付属の車両センサ装置２０を示す。周辺センサ装置１０は、レーダセンサ装置１１及びビデオセンサ装置１２を備え、これらのセンサ装置のデータは、車両周辺の電子画像を発生するセンサ評価装置３０において検出されかつ評価される。このためまずビデオセンサ装置１２のビデオデータに基いて、画像処理装置３１により物体及び空き地の認識が行われ、続いてセンサ融合装置１２においてこれらの融合情報が、レーダセンサ装置１１のレーダデータと融合されるので、これから車両周辺の電子画像を作成することができる。

このような電子画像の発生に必要な方法は当業者に周知なので、原理的な説明は十分であり、従って以下に詳細な説明は行わない。

例えばビデオ画像を街路、車両、側帯又は近接範囲（約５０ｍまで）にある茂み又は森のようなクラスに画素状に区分すること、画像に基く光景理解、従って緊急な状況における回避操縦及び制動操縦のための障害物及び行動空間の計算が可能になる。画像区分の詳細な表示は、”Ａ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌ ｒａｎｄｏｍ ｆｉｅｌｄ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｊｏｉｎｔ ｌａｂｅｌｉｎｇ ｏｆ ｏｂｊｅｃｔ ａｎｄ ｓｃｅｎｅ ｃｌａｓｓｅｓ”， Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ （ＥＣＣＶ）， Ｍａｒｓｅｉｌｌｅ， ２００８， ｐ． ７３３−７４７からわかる。センサ融合装置３２における継続処理のために、ビデオ画像の全光景の区分及び画像に基く物体検出器からの物体検出が使用される。前述した画像区分は選択的である。なぜならば、他の公知の画像評価方法も同様に適しているからである。このような画像区分は、特に回避操縦を決定するのに適している。

対面交通の物体を認識するため、レーダセンサ装置１１が用いられ、そのデータが、センサ融合装置３２において、画像処理装置３１からの画像に基く物体検出と融合されて、物体追跡を行う。自動車Ａのヨーイング運動が考慮される場合、物体形跡を失うことなく連続的な物体追跡が可能である。なぜならば、自動車Ａの予想される横ずれが考慮されるからである。

車両周辺の電子画像は、状況分析モジュール４０において状況分析を受け、このために車両センサ装置２０のデータも使用される。この状況分析により、現在の運転操縦が運転者の追越し操縦又は相応する意図として認識されると、追越し操縦の予測により、認識される対向車両との衝突の危険が評価される。この評価に関係して、運転者への警告の送出又は操作装置の始動例えば自動車Ａの制動機の操作のため、警告−介入モジュール５０が始動される。

次に運転者援助システム１のこの状況分析モジュール４０及び警告−介入モジュール５０の動作が、図２等に関連して詳細に説明される。

危険な場合運転者援助システム１が、警告又は積極的な介入により回避操作の中止に作用を及ぼすことができるようにするため、状況分析において、一方では現在の運転操縦の実施を認識し、他方では危険状況の存在を認識せねばならない。

運転操縦は、大体において車線に沿うか車線に対して横向きの車両の運動によって規定されるので、まず車線に対する車両の位置、向き及び運動が決定される。そのため図３による自動車の運動の予測において、車両センサ装置２０のデータとビデオセンサ装置のデータに基く車線認識のデータが融合される。

自動車の運動を予測することは、車道上の車両の位置、速度及び向きとその他の状態量を予測するのを可能にする。これらの予測量は、操縦認識、他の状況分析アルゴリズムを制御のために使用可能にする。

状況を予測するために拡張カルマンフィルタＥＫＦが使用される。この目的で、車道に対する車両の運動と、使用される車両センサ装置２０及び周辺センサ装置１０による観察が、状態図において、

の様式の状況表現でモデル化され、車両モデル及び車道モデルの結合によって、車両センサ装置２０及びカメラに基づいた車線認識のデータが、ビデオセンサ装置１２のデータに基いて図３に従って、一つのデータにまとめられる。

カメラに基く車線認識により、相対ヨーイング角θ、車道の湾曲ｃ_ｏ、車線幅ｂ_Ｌａｎｅ の予測値も、車線中心に対する車両の横ずれｙ_Ｌａｎｅ（偏心率）の予測値も得られる。

車両センサ装置２０は、車両Ａの必要な横及び縦の運動情報、図３により量として、

、横加速度ａ_ｙ、車輪旋回角δ_Ｈ及び４つの車輪回転数ω_ＦＬ，ω_ＦＲ，ω_ＲＬ，ω_ＲＲを供給し、これらの量は車両又は車道の予測されるベクトルの最適な評価を可能にする。本発明による方法の機能のために、縦運動情報例えば少なくとも１つの車輪回転数からの縦速度、及び例えばヨーレイト及び／又は横加速度としての横運動情報を求めれば十分である。横運動情報は、左車輪及び右車輪の車輪回転数の差から予測によって、また車両のかじ取りハンドル角の検出によっても、予測することができる。

拡張カルマンフィルタＥＫＦにおいて使用される車線幅ｂ_Ｌａｎｅ及び偏心率のための観察モデルは、車線認識の基準車線が変わる時に、動的に合わされる。正しいモデル方程式の選択は、車線認識からの測定量ｙを拡張されたカルマンフィルタＥＫＦの予想段階に応じて予想される値ｈ（ｘ^＊，ｕ）と比較することによって行われる。車線認識の短時間の中断があると、対応する観察モデル方程式が省略され、予測は一時的に車両センサ装置に基いてのみ続行される。それにより車線にわたる自己位置の特定に成功し、車線認識の短時間の中断を、自動車の運動運動を予測することで埋めることができる。拡張カルマンフィルタＥＫＦの出力として、従って自動車の運動運動の予測の出力として、図３により状態ベクトル

の予測値Ｘが得られる。
ここでｖ_ｘ及びｖ_ｙは車両の縦方向及び横方向における重心速度を示し、ｘ_Ｒ及びｙ_Ｒは車道座標系における車両の位置を示し、θは相対ヨーイング角を示し、ｙ_ＲＭＲ及びｙ_ＲＭＬは、車道座標系に関して中央及び左の車線標識の横方向位置を示し、ｃ_ｏは車道湾曲を示す。

自動車の運動の予測の予測される量及び追越すべき車両に関する周辺データに基いて、横運動及び縦運動の指標量が形成される。異なる操縦の固有の認識は、異なる操縦の間の移行が指標量に関係してモデル化される状態線図を介して行われる。

横運動に関して、車道上の横位置ｙ_Ｒ及び相対ヨーイング角θが、中心量として使用される。車道の推移に関係なく、これらの予測量は表出可能であり、車線変更の検出を可能にする。指標量として図４によれば、車両通行帯境界線に対する車両前面の横間隔ＬＯ_Ｌ及びＬＯ_Ｒが形成され、ＬＯ_Ｌは車両通行帯境界線Ｌに対する車両Ａの前左隅の間隔を示し、ＬＯ_Ｒはその前右隅の間隔を示す。

例えば曲がるために車両が左のみへ動くか否か、又は追越しの意図で離脱が実際にあるか否かを確認するために、更に縦運動が考慮される。自己の車両Ａの前に他の車両Ｂが存在する時にのみ、追越し可能性がある。速度とは無関係に解釈可能な間隔として、先行車両Ｂに対する時間間隔τが、別の指標量として使用される。
τ＝ｄ／ν
ここでｄは先行車両Ｂとの間隔を示し、νは車両Ａの車両速度を示す。

先行車両に対する小さい間隔ｄ、高い相対速度及び高い相対加速度が、追越しの開始を示す。これに反し大きい間隔ｄ、小さいか、それどころか負の相対速度及び加速度は、追越し操縦を起こりそうもなくする。なぜならば、この操縦は長く続きそうであるか、又は運動状態の維持により、先行車両に追いつくことは全くないからである。

従って別の縦運動指標として、現在の状況から行われる追越し操縦の予想される期間が用いられる。しかし先行車両Ｂの長さＬｌ_ｏｂｊは、追越し操縦の早い段階では予測困難なので、操縦認識の際予想される追越し期間の代わりに、量として衝突までの時間（ＴＴＣ_Ａ，Ｂ）の計算が使用され（図７参照）、両方の車両ＡとＢとの相対加速度ａ_ｒｅｌが考慮される。

この指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂにおいて、量として間隔ｄ、相対速度ν_ｒｅｌ及び相対加速度ａ_ｒｅｌがただ１つの指標で表され、一定な行程要素（車両Ａ及びＢの長さｌ _ｅｇｏ及びｌ_ｏｂｊ）を無視しても、指標の解釈は依然として存在する。計算は例外なくかつ衝突進路が存在するか否かに関係なく行われる。

指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂも、走行状況において追越し開始のため先行車両Ｂへ接近する意向があるか否かについての説明を与えない。一方では、接近が行われているけれども、この接近は意図されず、先行車両Ｂの制動の結果生じる、ということがあり得る。他方では、先行車両Ｂへの接近が意図されているけれども、加速能力の不足のため車両Ａ従って指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂが運転者の希望に強く反応しないことが、あり得る。しかしこれら両方の事例は、加速ペダル位置を見ることによって認識される。即ち指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂが小さいけれども、運転者が加速ペダルを踏むと、第１の事例が起こる。指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂが先行車両Ｂへの中位の接近しか示していないけれども、加速ペダルが十分踏み込まれていると、第２の事例が起こる。このような制御により指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂとペダル位置の値ＦＰＳが、ファジー論理により新しい指標量Ｉにまとめられ、この指標量が単独に考察された指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂの不足をなくす。ファジー論理により形成され続いて平滑にされる特性曲線図Ｋが、図５に概略的に示されている。

自動車の運動の予測の予測される量及び追越すべき先行車両Ｂに関する周辺データから今や誘導されて圧縮されかつ容易に解釈可能な指標量は、行われた操縦即ち追越し操縦及び車線離脱、通過及び割込みのような部分操縦を認識し、追越し操縦の予想を行うために使用される。

要約すれば、次の指標量が使用される。
ＬＯ_Ｒ・・・車線の車両通行帯境界線Ｌと車両Ａの前右隅との横間隔
ＬＯ_Ｌ・・・車線の車両通行帯境界線Ｌと車両Ａの前左隅との横間隔
ｄ・・・・ 先行車両Ｂに対する間隔
ＴＴＣ_Ａ，Ｂ・衝突までの時間値
Ｉ・・・・・縦運動の追越し指標
τ・・・・・先行車両Ｂに対する時間間隔

異なる操縦の実際の認識は図６による状態線図に基づいて行われ、この状態線図において操縦は、状態としてモデル化されており、及び操縦状態の間の移行状態は指標量に依存してモデル化されている。“自由走行”状態で初期化後、場合によっては先行車両Ｂに対して時間間隔閾値τ _ｔｈ を下回ると、状態“追従走行”が仮定される。左の間隔ＬＯ_Ｌにより車両通行帯境界線Ｌの乗越えが確認され、Ｉ_ｔｈの超過により追越し指標Ｉが追越し意図を表示すると、状態“離脱”への移行により、追越し開始が検出される。追越し続行の際、車両Ａの車両前面が追越すべき車両Ｂ（先行車両）の後部を追越すと、即ちｄ＜０になると、部分操縦“通過走行”への移行が行われる。続いて車両Ａが追越される先行車両Ｂのそばを完全に通過し、従って図４によるｄ＜−（ｌ_ｏｂｊ＋ｌ_ｅｇｏ）が成立し（ｌ_ｏｂｊ及びｌ_ｅｇｏは車両Ａ及び先行車両Ｂの長さ）、車両Ａが自己の車線へ戻り、即ちＬＯ_Ｒ＞０が成立すると、部分操縦“割込み”が認識される。追越し過程の終了は、ＬＯ_Ｌ＜０となる割込み過程の終了により認識され、それにより再び“自由走行”状態へ変えられ、場合によっては新しい基準車両への変更が行われる。

離脱中又は通過走行中に追越し操縦が中止されると、これが指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂにより検出される。指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂは、車両Ａが運動状態を維持する際、車両全面が追越すべき先行車両Ｂの後部の高さにどれ位の期間後に達するかを示す。部分操縦“離脱“中に車両Ａが減速し、指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂが求められないと、先行車両Ｂが追いつかれず、即ち相対速度τｒｅｌが小さすぎ、従って“中止”が存在することが確認される。車両Ａが“通過走行”状態にあり、従って追越すべき先行車両Ｂの後部に既に追いついていると、指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂは異なる解釈をされる。即ち追越し操縦を続行すると、指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂはもはや決定されない。なぜならば、車両Ａの車両前面と追越される先行車両Ｂの後部は、もはや１つの高さにないからである。しかし通過走行中に指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂが決定されると、これは、車両Ａが減速していることを示唆する。図６によれば、この場合指標量ＴＴＣ_Ａ，Ｂが決定されて限界値ＴＴＣ_{Ａ，Ｂｔｈ}を下回ると、“中止”が検出される。追越し操縦が短い減速後もなお続行される場合、更に状態移行が行われて、部分操縦“中止”から始まって追越し過程の続行を確認する。

危険な場合事故を回避する手段を早期に開始できるようにするため、車両Ａの車線の車両通行帯境界線Ｌを乗越える前に既に、追越し開始が予想されるようにする。この目的のため図７によれば、別の指標量として、車両Ａの現在の走行運動に基いて車両通行帯境界線Ｌを乗越えるまでの期間を示す境界線横断までの時間ＴＬＣが形成される。

図５によれば、この指標量ＴＬＣは、縦運動追越し指標ＩとＡＮＤゲートＧにより論理演算されるので、縦運動追越し指標Ｉが閾値ＴＬＣ_ｔｈの指標量ＴＬＳを下回りかつ閾値Ｉ_ｔｈを上回ると、追越し開始が予想され、即ちゲートＧの出力端で信号ＯＴＤが論理１にある。

通常の走行状態で十分なたくましさを得るけれども、実際の追越し開始の場合早期の確認を行うため、ＴＬＣ_ｔｈ閾値が走行状況に動的に合わされる。図５の特性曲線Ｋによる縦運動追越し指標Ｉが追越しを明確に示唆するほど、車両通行帯境界線Ｌへの観察される進入が離脱過程の開始に起因するという前提からよく出発することができる。従って１つの値から始まってＴＬＣ_ｔｈ閾値がそれだけ大きく低下される。ＴＬＣ_ｔｈ閾値の適応は直線的に行われ、縦運動追越し指標Ｉが最大になると、ＴＬＣ_ｔｈ閾値は最小になる。

追越し状況を認識すると、“追従走行”状態から開始されるか又は既に開始された追越し操縦が危険なしに実行又は終了可能であるか否かが、連続的に評価される。このため加速挙動のモデルに基いて、追越し予想が行われ、関与する車両ＡとＢの相対運動（図８参照）が追越し操縦の終わりまで予測される。追越し操縦が既に開始されていると、車両Ａの実際の加速挙動が考慮される。

追越しの終わりに左の車線を完全に離れた時点に、図８によれば、ここでは車両Ｃにより示される対面交通の衝突までの時間ＴＴＣ_ｐｒｅｄが、式

により予測され、ここでｄ_ｇｅｇは対向車両Ｃに対する間隔、ν_Ａは追越す車両Ａの速度、νＣは対向車両_Ｃの速度である。

この量ＴＴＣ_ｐｒｅｄは、追越しの終わりに対面交通に対する余裕間隔を再現し、時間単位としてよく解釈可能である。

予想されるＴＴＣ_ｐｒｅｄにより、既に追越し前又は追越し開始中に、追越し過程の終了の際対面交通に対する十分な安全間隔ｄが残るか否かを予測することができる。それが閾値ＴＴＣ_{ｐｒｅｄ，ｔｈ}を下回っていると、対向交通が既に近すぎでおり、追越し操縦をしないか又は中止せねばならない。

図１及び２による運転者援助システムでは運転操縦認識は運転操縦認識装置４１において行われ、例えば車両Ｃの物体追跡は、状況分析モジュール４０の物体追跡装置４２により行われる。状況解釈は、状況分析モジュール４０の評価装置４３が行う。

評価装置４３が危険な追越し操縦を通報すると、運転者援助システム１が、評価装置４３により始動される警告装置５１によって運転者に知らせ、警告は光、音及び／又は触覚で行うことができ、同時に運転者援助システムが事故を回避する中止操縦の計画を開始する。追越し開始の際対向車両Ｃの距離及び相対速度に応じて、早いか又は遅い中止操縦が必要である。

このため図９による表は、追越し状況の３つの例、即ち中止なしの追越し状況、及び早い中止を伴う追越し状況及び遅い中止を伴う追越し状況を示している。

第１の場合、指標量ＴＴＣ_ｐｒｅｄの値がその閾値ＴＴＣ_{ｐｒｅｄ，ｔｈ}より大きいので、追越し過程を危険なく終了することができる。

他の両方の場合の状況が図１０及び１１に示され、指標量ＴＬＴＣ_ｐｒｅｄに対してそれぞれ
ＴＴＣ_ｐｒｅｄ＜ＴＴＣ_{ｐｒｅｄ，ｔｈ}
が成立し、従って追越しが危険であるか、又は対向車両に対して予想される距離のため可能でなく、先行車両Ｂの後に着くことが必要である。

このような事例が状況分析モジュール４０により認識されると、先行車両の速度以下へ一定の減速度で制動が行われるが、動的な戻しかじ取りを可能にするため最小速度までにのみ制動される。

このため状況分析モジュール４０の評価装置４３が車両Ａの制動システムの操作器５２を始動して、制動過程を開始し、それにより運転者が再び先行車両Ｂの後へ割込むようにさせる。追越し過程の臨界が増大すると、段階づけられる警告例えば段階１、段階２等が、警告−介入モジュール５０により開始される制動介入による中止まで行われる。

図１０は早い中止の状況を示し、車両Ａの速度ν_Ａが、評価装置４３により開始される制動過程によって、時点ｔ_{ｂｒａｋｅ}に先行車両Ｂの速度に合わされると、先行車両Ｂの後への車両Ａの直接割込みが可能であり、同じ時点ｔ_{ｓｔｅｅｒ}に、先行車両Ｂの後の車線への戻しかじ取りも始まる。

図１１による車両Ａは、既に先行車両Ｂのそばを通る状態にあるので、車両Ａは先行車両Ｂの後へ逆戻りするまで制動されねばならず、それから図１１の線図２ａに示すように、時点ｔ_{ｓｔｅｅｒ}に再び割込むことができる。

これに反し、図１１の線図２ｂによれば、車両は速度ν_ｍｉｎまで制動されるので、時点ｔ_{ｓｔｅｅｒ}に先行車両Ｂの後の車線へ戻しかじ取りできるまで一層長く持続する。

車両Ａ及びＢの現在の間隔及び速度から、事故を回避する中止操縦のために利用可能な時間τ_ｒｅｑも利用可能な時間τ_{ａｖａｉｌ}も計算される。必要な時間は、車両Ａが左の車線を再び出て先行車両Ｂの後へ再び割込むまで、経過する（と予測される）時間である。しかし追越す車両Ａが戻りかじ取り前に初めて先行車両Ｂの後へ逆戻りせねばならない場合、必要な時間がそれに応じて長くなる。先行車両Ｂが前方へ向けられる周辺センサ１０の検出範囲を既に離れている時にも、この期間を決定することができるようにするため、車両Ａは、走行操縦を認識する方法により、モデルに基いて続行される。利用可能な時間τ_{ａｖａｉｌ}は、中止される追越し状況を示す図１２からわかるように、先行車両Ｂの後部に対向車両Ｃが達するまでに多分経過する時間である。

これによれば、追越し中止のために必要な時間τ_ｒｅｑは
τ_ｒｅｑ＝τ_{ＮｏＳｔｅｅｒ}＋τ_{Ｓｔｅｅｒ}
であり、ここでτ_{ＮｏＳｔｅｅｒ}は車両Ａの逆戻り時間の期間、従って先行車両Ｂの後へ逆戻りし、その後再び割込むまで、追越し車線上で必要とする時間であり、τ_{Ｓｔｅｅｒ}は先行車両Ｂの車線への戻りかじ取りの期間であり、後者の値τ_{Ｓｔｅｅｒ}に対して例えば３ｓの一定値が仮定される。

追越し中止のために利用可能な期間は、先行車両Ｂの後部に対する対向車両Ｃの前面の間隔ｄ_ＢＣの量と、車両Ｂ及びＣの速度ν_Ｂ及びν_Ｃから得られ、衝突までの時間値ＴＴＣ_ＢＣとして次のように計算される。

運転者援助の経過のための基礎として、追越し中止の予想される期間τ_ｒｅｑとこのために利用可能な時間τ_{ａｖａｉｌ}との差が使用される。この差Δτ_ｄｉｆ＝τ_{ａｖａｉｌ}−τ_ｒｅｑは、閾値τ_{ｄｉｆｆ，ｔｈ，ｉ}（ｉ＝１，２，・・・）を介して、段付けされる警告を、図１３に示すように、事故を回避する制動介入まで発生する。

この図１３によれば、ｔ−τ線図ａ）は、追越し中止のために必要な期間τ_ｒｅｑとこのために利用可能な時間τ_{ａｖａｉｌ}との時間差の推移と、運転者への情報、警告及び制動介入の対応を示す。

ｔ−ＯＴＤ線図ｂ）は追越し過程の認識を示し、ＯＴＤ値は指標量Ｉと図５による指標ＴＬＣとのＡＮＤ演算から形成される。

最後の線図ｃ）は、指標ＴＴＣ_ｐｒｅｄの評価により、この指標ＴＴＣ_ｐｒｅｄにより示される追越し過程の終わりに時間的安全間隔がその閾値ＴＴＣ_{ｐｒｅｄ、ｔｈ}以下に低下する時、追越し過程が危険になる時点ｔ_１を示す。

時点ｔ_２に、図１による運転者援助システム１の状況分析モジュール４０の評価装置４３により、追越し過程の開始が認識され、同時にこの評価装置４３によって、必要な時間τ_ｒｅｑ及び利用可能なτ_{ａｖａｉｌ}が、時間差Δτ_ｄｉｆ（ｔ）として、時間ｔに関係して計算される。この時点ｔ_２に、車線上で先行車両Ｂの後へ再び割込むために、期間（τ_{ＮｏＳｔｅｅｒ}＝０）は必要でないであろう。なぜならば、この時点に開始される制動過程は、車両の通過走行状態の要求が達せられるのを妨げるからである。

時点ｔ_２の前に、１つの通報だけが、例えば光により、追越し過程の危険性について、図１による援助システム１の警告装置５１により行われ、時点ｔ_２から、更に音及び／又は触覚によっても、自動制動過程が開始される最後の可能な中止時点ｔ_４まで、増大する強さで警告が行われる。

時点ｔ_３に、制動過程は、車両Ａの通過走行状態が行われるのを妨げないので、この車両Ａの制動により、初めて先行車両Ｂの後へ逆戻りせねばならず、即ちτ_{ＮｏＳｔｅｅｒ}＞０である。この必要な制動のため、期間τ_ｒｅｑも増大する。

運転操縦特に追越し過程及びその部分操縦例えば離脱、通過走行及び割込みの認識のために構成されている図１の運転者援助システム１は、静止している物体例えば車道縁に停止している車両を回避するためにも有利に使用可能であり、対向車両の場合にも警告され、又は静止物体に到達する前に自動的に制動が行われる。

低い速度範囲においても、本発明による援助システムは有利に使用可能である。なぜならば、そこでは例えば交通を安定化される道路部分では、保護柱又は植木鉢等である障害物のような静止物体も同様に回避されねばならず、対面交通では他の車両、自転車乗り及び歩行者が警告されるか、又は自動的な制動が行われ、それにより特に有効な歩行者保護を実現することができるからである。

１ 運転者援助システム
１０ 周辺センサ装置
１１ レーダセンサ装置
１２ ビデオセンサ装置
２０ 車両センサ装置
３０ センサ評価装置
３１ 画像処理装置
３２ センサ融合装置
４０ 状況分析モジュール
４１ 運転操縦認識装置
４２ 物体追跡装置
４３ 評価装置
５０ 警告−介入モジュール
５１ 警告装置
５２ 制動システム用操作器
Ａ 運転者援助システムを持つ車両
Ｂ 先行車両
Ｃ 対向交通の車両
ＥＫＦ 自動車の運動の予測
Ｇ ＡＮＤゲート
Ｋ 指標量を決定するための特性曲線図
Ｌ 車線限界、車両通行帯境界線

Claims (13)

1. 自動車の運転操縦である追越し操縦又は回避操縦を自動認識するための方法であって、 車両周辺が検出され、この車両周辺の電子画像が形成され、
   電子画像が車線及び／又は車道及び車両周辺にある物体（Ｂ，Ｃ）の認識のために使用され、
   自動車（Ａ）の縦運動及び横運動情報
   

   

   が決定され、自動車（Ａ）の位置
   

   

   が、車線認識及び／又は車道認識のデータ（ｂ_Ｌａｎｅ，ｙ_Ｌａｎｅ，θ，ｃ_ｏ）及び／又は自動車（Ａ）の運動情報
   

   

   に基いて、車線及び／又は車道に対する自動車の運動の予測により予測され、その際に、縦及び／又は横の運動情報の符号
   

   

   が、各々ヨーレイト、横加速度、車輪旋回角、前側左の車輪の回転数、前側右の車輪の回転数、後側左の車輪の回転数、後側右の車輪の回転数に相当し、車線認識および／または車道認識の前記データの符号（ｂ_Ｌａｎｅ，ｙ_Ｌａｎｅ，θ，ｃ_ｏ）が、各々車線幅、車線中心に対する車両の横ずれ、相対ヨーイング角、車道の湾曲に相当する様式の方法において、
   ａ）自動車（Ａ）の予測された位置データ
   

   

   から次の指標量、即ち
   車線標識又は車道標識（Ｌ）に対する自動車（Ａ）の前左隅の横間隔値（ＬＯ_Ｌ）と前右隅の横間隔値（ＬＯ_Ｒ）、
   走行方向にある物体（Ｂ）である先行車両（Ｂ）に対する間隔（ｄ）に関する衝突までの時間値（ＴＴＣ_Ａ，Ｂ）、衝突までの時間値の指標量（ＴＴＣ_Ａ，Ｂ）及び自動車（Ａ）の加速ペダルの位置（ＦＰＳ）に相当する値から形成される縦運動追越し指標又は回避指標（Ｉ）が形成され、
   ｂ）これらの指標量（ＬＯ_Ｌ，ＬＯ_Ｒ，ＴＴＣ_Ａ，Ｂ，Ｉ）のために閾値（Ｉ_ｔｈ，ＴＴＣ_{Ａ，Ｂ，ｔｈ}）が決定され、追越し過程又は回避過程の部分操縦を認識するための基準としても、これらの部分操縦の間の移行を認識するための基準としても使用され、その際に、前記部分操縦が、少なくとも一つの車線変更、静止又は動いている物体のそばの通過走行、追越される物体の車線への割込みを含んでおり、
   前記前左隅の横間隔値（ＬＯ _Ｌ ）により車線標識又は車道標識（Ｌ）の乗越えが確認され、追越し指標量（Ｉ）がその指標量の閾値（Ｉ _ｔｈ ）を超過することにより追越し意図を表示すると、状態“離脱”への移行により、追越し開始が検出され、
   先行車両（Ｂ）のそばを通過走行中に、衝突までの時間値の指標量（ＴＴＣ _Ａ，Ｂ ）を決定することが可能である場合、この指標量（ＴＴＣ _Ａ，Ｂ ）がその指標量の閾値（ＴＴＣ _{Ａ，Ｂ、ｔｈ} ）を下回ると、通過走行の中止が認識されることを特徴とする方法。
2. 別の指標量として、走行方向に存在する静止又は運動物体（Ｂ）である先行車両（Ｂ）に対する時間間隔（τ）、及び先行車両（Ｂ）に関する追従走行の状態又は自動車（Ａ）の自由走行の状態を決定するための時間間隔の閾値（τ_ｔｈ）が決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 別の指標量（ＴＬＣ）が、境界線横断までの時間値として、車線認識及び／又は車道認識のデータ（ｂ_Ｌａｎｅ，ｙ_Ｌａｎｅ，θ，ｃ_ｏ）及び自動車（Ａ）の運動情報
   

   

   から決定され、前記別の指標量の閾値（ＴＬＣ_ｔｈ）が基準として決定され、この閾値（ＴＬＣ_ｔｈ）が、縦運動追越し指標（Ｉ）及びその閾値（Ｉ_ｔｈ）の基準と共に、追越し過程又は回避操縦の開始の予想のために使用されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 境界線横断までの時間値の指標量（ＴＬＣ）の基準としての閾値（ＴＬＣ_ｔｈ）が、縦運動追越し指標（Ｉ）に関係して形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
5. 時間間隔の指標量（τ）がその指標量の閾値（τ_ｔｈ）を下回ると、動く物体（Ｂ）である先行車両（Ｂ）の後の追従走行が認識されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 対向車線を際立たせる車道の車両通行帯境界線（Ｌ）に対する車両（Ａ）の横間隔の指標量（ＬＯ，ＬＯ_Ｒ，ＬＯ_Ｌ）の負の値では、車線変更又は近接車線への離脱が認識され、追越し過程の開始と解釈されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 自動車（Ａ）の運動情報
   

   

   のデータ及び走行方向にあって静止しているか又は動いている物体（Ｂ）に対する自動車（Ａ）の間隔値（ｄ）に基いて、衝突までの時間値（ＴＴＣ_Ａ，Ｂ）の指標量が決定されず、かつ／又は対向車線を際立たせる車道の車両通行帯境界線（Ｌ）に対する車両（Ａ）の横間隔の指標量（ＬＯ，ＬＯ_Ｒ，ＬＯ_Ｌ）が正になると、車線変更又は車線離脱の中止が認識されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 走行方向にあって静止しているか又は動いている物体（Ｂ）に対する自動車（Ａ）の横間隔値（ＬＯ，ＬＯ_Ｒ，ＬＯ_Ｌ）が負の値であると、通過走行である開始される追越し過程の続行が認識されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
9. 対向車線を際立たせる車道の車両通行帯境界線（Ｌ）に対する車両（Ａ）の横間隔値の指標量（ＬＯ，ＬＯ_Ｒ，ＬＯ_Ｌ）が、正の値をとり、追越される物体（Ｂ）である先行車両（Ｂ）に対する自動車（Ａ）の間隔値の指標量（ｄ）が、自動車（Ａ）と追越される物体（Ｂ）の長さ（ｌ_ａｇｏ，ｌ_ｏｂｊ）の負の和より小さいと、割込みが追越し過程を終了する部分操縦であると認識されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. 割り込みを認識するため、対向車線を際立たせる車道の車両通行帯境界線（Ｌ）に対する車両（Ａ）の横間隔値の指標量（ＬＯ，ＬＯ_Ｒ）として、自動車（Ａ）の前右隅からの間隔の値が使用されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 隣接車線への車線変更又は離脱の認識のため、対向車線を際立たせる車道の車両通行帯境界線（Ｌ）に対する車両（Ａ）の横間隔値の指標量（ＬＯ，ＬＯ_Ｌ）として、自動車の前左隅からの間隔の値が使用されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 追越し操縦援助システムあるいは回避操縦援助システムを備えた自動車のための運転者援助システムであって、この運転者援助システムが、
    車線及び車道を認識し、自動車の周辺にある少なくとも一つの物体の位置を求め、かつ対応する検出データを作成するための電子画像センサを備えている周辺センサ装置、
    自動車の周辺の電子画像を形成するためのセンサ評価装置、
    自動車に関する運動情報を検出するための車両センサ装置、
    自動車の位置を自動車の運動の予測により予測し、検出データの内の少なくとも一つと運動情報に基づき対応するように予測される位置データを形成するために設計されかつ配置された自動車の運動を予測する装置、
    自動車の加速ペダルの位置を検出し、対応するペダル位置の値を形成するために設計されかつ配置されたペダル位置センサ、
    予測された位置データから、以下の指標量、
    −路面標示あるいは車線からの自動車の横間隔の横間隔値、
    −自動車の走行方向で自動車に先行した物体に対する衝突までの時間値、および
    −衝突までの時間値とペダル位置の値から形成された縦運動追越し指標あるいは回避指標を形成するために設計されかつ配置された値形成装置、
    前記指標量のための各閾値を決定し、かつ追越し操縦又は回避操縦の部分操縦を自動的に認識しならびに前記部分操縦の間の移行を認識するための各閾値を指標量と比較するために設計された運転操縦認識装置であって、前記部分操縦が、車線変更、物体を追越すための操縦、および物体の車線内へ割込みするための操縦の内の少なくとも一つを備えている運転操縦認識装置、
    周辺センサ装置に基いて物体を追跡するための物体追跡装置、及び
    物体に関する部分操縦の実行可能性を評価しかつ決定するための、
    又は
    部分操縦が危険であるか又は実行不可能であると評価される時、追越し操縦が予測あるいは認識された場合に、自動車の運転者に警報を与えるため警報装置を制御するための、
    又は
    物体との衝突の危険が認識された場合に、車両の制動装置、かじ取り装置および動力伝達系を含むグループから選択された車両の重要な機能の少なくとも一つの操作素子を操作するための評価装置
    を備えており、
    前左隅の横間隔値により車線標識又は車道標識の乗越えが確認され、追越し指標量がその指標量の閾値を超過することにより追越し意図を表示すると、状態“離脱”への移行により、追越し開始が検出され、
    先行車両のそばを通過走行中に、衝突までの時間値の指標量を決定することが可能である場合、この指標量がその指標量の閾値を下回ると、通過走行の中止が認識される運転者援助システム。
13. 評価装置（４３）が、予想されるか又は認識される追越し過程を評価するための指標量（ＴＴＣ_ｐｒｅｄ）を決定するように構成され、この指標量（ＴＴＣ_ｐｒｅｄ）が、車両センサ装置（２０）及び物体追跡装置（４２）のデータに基いて、予想されるか又は認識される追越し過程の終わりの予想される時点に、対面交通の認識される車両（Ｃ）及び／又は物体（Ｃ）に対する衝突までの時間値として決定され、追越し前又は追越し開始中に、追越し過程の終了の際対面交通に対する十分な安全間隔ｄが残るか否かを予測するための、閾値（ＴＴＣ_{ｐｒｅｄ、ｔｈ}）が決定されることを特徴とする、請求項１２に記載の運転者援助システム。

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