JP5974607B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行を制御する車両走行制御装置に係り、特に、自車両前方に存在する歩行者や自転車等の物体の進路変更を予測して自車両との異常接近を回避する技術に関する。

従来より、例えば特許文献１に記載されているように、自車両前方に存在する移動物体の急な進路変更を予測して、自車両がその前方に存在する移動物体に異常接近することを未然に防止することを目的とした車両運転支援装置が提案されている。

この車両運転支援装置は、画像認識手段により検出された複数の物体のうち、車両が走行する走行車線に隣接する歩道上の移動物体を含む前後２つの物体間の距離の変化を検出して、この移動物体の移動方向を予測し、自車両と移動物体とが異常接近する可能性があると判定したときに、その旨を自車両の乗員に通知する。

特開２００９−１７５８１４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例では、自車両の前方に低速移動物体と、この低速移動物体に対して相対的に速度の速い高速移動物体が存在する場合には、自車両と高速移動物体との間の距離が所定距離になったときに、高速移動物体との異常接近を回避するように制御しているが、２つの物体が車幅方向でオフセットした位置にある場合には、低速移動物体が進路を変更して自車両側に進入することもあり、その場合にはこれを回避するための対応を十分に取ることができないという問題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、自車両の前方に速度の異なる２つの移動物体が存在する場合に、双方の移動物体の位置と動きに基づいて、自車両が各移動物体に異常接近することを回避することが可能な車両走行制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本願発明は、自車両の前方に存在する物体の位置、及び移動速度を検出する物体状態検出手段と、物体状態検出手段にて、自車両前方に２つの物体が検出された際に、この２つの物体どうしの相対速度を求める相対速度演算手段とを備える。更に、２つの物体の位置、及び相対速度に基づいて、物体が自車両側に進入すると予想される位置を回避位置として推定する回避位置推定手段と、回避位置と自車両位置との関係に基づいて、自車両側に進入する物体に対して自車両を回避する制御を行う回避制御手段とを備える。

本発明に係る車両走行制御装置では、２つの物体の相対速度に基づいて、回避位置を求め、更に、この回避位置に対して回避マージンを算出し、これらに基づいて自車両のリスク回避速度を求める。そして、このリスク回避速度と目標速度との関係に基づいて、自車両の走行を制御する。従って、物体が自車両側に進入する場合に、事前にこの物体が自車両に異常接近することを回避することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置に設けられる車両コントローラの詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係り、自車両の前方に存在する移動物体が回避動作を行う様子を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係り、自車両の前方に存在する互いにオフセットした移動物体が回避動作を行う様子を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係り、自車両の前方に存在する互いにオフセットした移動物体が回避動作を行う様子を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置の、２つの移動物体の相対速度と、自車両速度、及び回避マージンの関係を示す特性図である。 本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置の、各移動物体の速度ｖ１，ｖ２と、回避動作の関係を示す特性図である。 本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置の、オフセット量と補正係数Ｋ１との関係を示す特性図である。 本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置の、オフセット量と補正係数Ｋ２との関係を示す特性図である。 本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置の、２つの移動物体の相対速度と、自車両速度、及び回避マージンの関係を示す特性図である。 本発明の一実施形態に係り、前方に移動する第１移動物体Ｐ１が第２移動物体Ｐ２を追い越す場合の状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係り、自車両前方の第１移動物体Ｐ１が第２移動物体Ｐ２をより速い速度で追い越す場合の状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係り、後方に移動する第２移動物体Ｐ２が第１移動物体Ｐ１を追い越す場合の状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係り、前方に移動する第１移動物体Ｐ１が後方に移動する第２移動物体Ｐ２とすれ違う状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係り、前方に移動する第１移動物体Ｐ１が後方に移動する第２移動物体Ｐ２とすれ違う状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係り、前方に移動する第１移動物体Ｐ１が後方に移動し且つオフセットした第２移動物体Ｐ２とすれ違う状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係り、前方に移動する第１移動物体Ｐ１が後方に移動し且つオフセットした第２移動物体Ｐ２とすれ違う状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置の、処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第１の変形例に係り、自車両の走行路及び速度プロファイルを示す説明図である。 本発明の第２の変形例に係り、自車両の走行路及び速度プロファイルを示す説明図である。 本発明の第３の変形例に係り、自車両の走行路及び速度プロファイルを示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る車両走行制御装置の概略的な構成を示すブロック図である。図１に示すように、この車両用走行制御装置は、自車両の周囲を撮像するカメラやレーダセンサを備える撮像部１と、自車両の走行速度及び加速度等の車両運動状態を検出する車輪速センサ２と、横方向の加速度を含むヨーレートを検出するヨーレートセンサ３と、総括的な制御を行う車両コントローラ４と、車両コントローラ４の制御により自車両の走行速度を所望速度に制御する駆動力コントローラ５と、制動コントローラ６と、を備えている。駆動力コントローラ５は、エンジン駆動の車両ではエンジンコントローラであり、モータ駆動の車両ではモータインバータである。

車両コントローラ４は、自車両周囲の道路環境や周囲物体の運動状態に応じて、走行の目標となる目標速度Ｖｒを算出する機能を備えている。該車両コントローラ４は、図２に示すように、目標速度設定部１１と、物体状態認識部１２と、車両状態検出部１３と、回避位置推定部１４と、回避マージン推定部１５と、リスク回避速度算出部１６と、速度制御部１７、及び運転者伝達部１８を備えている。なお、車両コントローラ４は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。

目標速度設定部１１は、運転者によるスイッチ操作等の入力により、自車両の走行速度を設定し、この設定信号を速度制御部１７に出力する。また、ＮＡＶＩシステムより得られる地形情報に基づいて各地形（カーブ路等）に応じた走行速度を設定ことや、自車両の前方に障害物が存在する場合の接近速度の設定、先行車両との間の車間距離が所定距離以上となるように制御するための制御信号を速度制御部１７に出力する。即ち、目標速度設定部１１は、自車両の目標走行速度を設定する走行速度設定手段としての機能を備える。また、目標速度設定部１１は、周囲道路環境に応じて時間的な変化を伴う速度プロファイル情報を出力する。

車両状態検出部１３は、車輪速センサ２、及びヨーレートセンサ３の検出信号に基づいて、自車両の走行速度、及びヨーレートを算出する。

物体状態認識部１２は、撮像部１で撮像される画像信号に基づいて、自車両周辺に存在する物体（移動物体及び静止物体を含む）の存在位置及び移動速度を求める。即ち、物体状態認識部１２は、自車両の前方に存在する物体の位置、移動速度を検出する物体状態検出手段としての機能を備える。

また、物体状態認識部１２は、複数の物体が検出された際に、２つの物体どうしの相対速度を求める。即ち、物体状態認識部１２は、自車両前方に複数の物体が検出された際に、このうちの２つの物体どうしの相対速度を求める相対速度演算手段としての機能を備える。更に、物体状態認識部１２は、後述するように、２つの物体のオフセット量を求める。即ち、物体状態認識部１２は、２つの物体のオフセット量を求めるオフセット演算手段としての機能を備える。

回避位置推定部（回避位置推定手段）１４は、物体状態認識部１２で認識された複数の移動物体の状態に基づき、これらの移動物体の現在の運動状態が継続されたと仮定した際に、互いに衝突すると予想される２つの物体が存在する場合には、この２つの物体の仮想衝突地点を回避位置として求める（後述する図３のｑ１参照）。更に、この回避位置と自車両との間の距離を算出する（図３の距離ｘ参照）。ここで、互いに衝突すると予想される２つの物体とは、一例として、自車両が走行する走行路の路側帯を歩行者と自転車が互いに反対の向きに（対向して）移動している場合等が挙げられ、回避位置（仮想衝突地点）とは、自転車及び歩行者の双方が相手側を回避せずに走行した場合に、衝突すると予想される位置である。

回避マージン推定部（回避マージン推定手段）１５は、物体の現在の運動状態が継続されたものと仮定した際に、互いに衝突すると予想される２つの物体の相対的な動きに基づいて、２つの物体のうちのいずれか一方が自車両側に進路を変更と予想した場合に、回避位置に対して自車両の進行方向に向く回避マージンとなる区間を設定する。具体的には、図３に示すように、回避位置ｑ１の前後の所定距離範囲を回避マージンｍ１，ｍ２として設定する。

リスク回避速度算出部１６は、回避位置、回避マージン、及び自車両の状態に基づいて、仮に回避位置にて自転車や歩行者等の移動物体が自車両側に進入する場合でも、この移動物体に異常接近することなく、且つ、自車両の乗員に不安感を与えない程度の速度となる速度（リスク回避速度）を求める。そして、このリスク回避速度を、速度制御部１７及び運転者伝達部１８に出力する。また、リスク回避速度算出部１６は、物体状態認識部１２にて設定される、時間変化する速度プロファイル情報を用いて、移動物体の回避開始位置を自車両が通過できるか否かを判断し、通過できないと判断された場合に、リスク回避速度を算出する。即ち、リスク回避速度算出部１６は、回避位置と自車両位置との関係に基づいて、自車両側に進入する物体に対して自車両を回避する制御を行う回避制御手段としての機能を備えている。

速度制御部１７は、目標速度設定部１１にて設定される走行速度と、リスク回避速度算出部１６で求められたリスク回避速度を比較し、これらの速度のうち小さい方の速度を選択して、図１に示す駆動力コントローラ５に出力する。

運転者伝達部１８は、自車両の前方に、自車両側に進入する可能性のある物体が存在していることを、自車両の運転者に音声や映像により通知する。

［回避位置の推定処理］
次に、回避位置推定部１４による処理について、図３に示す説明図を参照して説明する。図３は、自車両Ｑ１が走行路２１を走行しているときに、該自車両Ｑ１の前方に第１移動物体Ｐ１、及び第２移動物体Ｐ２が存在し、且つ、第１移動物体Ｐ１が自車両Ｑ１と同一方向に移動し、第２移動物体が自車両Ｑ１と反対となる方向に移動している場合を示す説明図である。そして、第１移動物体Ｐ１の移動速度ｖ１の方が、第２移動物体Ｐ２の移動速度ｖ２よりも大きい。例えば、第１移動物体Ｐ１は、走行路２１の路側帯を自車両Ｑ１と同一方向に移動する自転車であり、第２移動物体Ｐ２は、路側帯を自車両Ｑ１と反対方向に移動する歩行者である。

そして、回避位置推定部１４は、物体状態認識部１２で求められる自車両Ｑ１から第１移動物体Ｐ１までの距離ｘ１、及び自車両Ｑ１から第２移動物体Ｐ２までの距離ｘ２を取得し、更に、第１移動物体Ｐ１、及び第２移動物体Ｐ２の双方がそのままの速度で移動を継続したと仮定した場合に、両者が衝突すると予想される時間ｔを、下記の（１）式により求める。

ｔ＝（ｘ２−ｘ１）／（ｖ１−ｖ２） …（１）
なお、速度ｖ１，ｖ２は、移動方向を考慮した速度である。即ち、第１移動物体Ｐ１と第２移動物体Ｐ２との間の距離（ｘ２−ｘ１）を、両者の相対速度（ｖ１−ｖ２）で除することにより、衝突までの所要時間ｔを求めることができる。そして、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２が衝突すると予想される仮想衝突地点、即ち回避位置ｑ１までの距離をｘとすると、距離ｘは次の（２）式で求めることができる。

ｘ＝ｘ１＋ｖ１×ｔ（＝ｘ２＋ｖ２×ｔ） …（２）
従って、回避位置推定部１４は、自車両Ｑ１から距離ｘだけ前方の地点に回避位置ｑ１が存在するものと判断する。その結果、第１移動物体Ｐ１及び第２移動物体Ｐ２のうちの一方或いは双方が、互いの衝突を回避しようと動作するので、この動作に伴って第１移動物体Ｐ１或いは第２移動物体が、走行路側（自車両側）に進入する虞があるものと推定し、この進入する地点を回避位置ｑ１として認識する。

［回避マージンの設定］
次に、回避マージン推定部１５による回避マージンｍ１，ｍ２の設定処理について説明する。上記の回避位置推定部１４では、移動物体Ｐ１，Ｐ２の回避位置ｑ１を推定したが、実際には、この回避位置ｑ１の前後の領域で移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両側（図３中の右側）に進入するものと考えられる。回避マージン推定部１５は、回避位置ｑ１の前後に回避マージンｍ１，ｍ２を設定することにより、移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入する虞のある領域を一定の範囲として設定する。具体的には、図３に示すように、回避位置ｑ１の後方（車両進行方向に対して後方）にｍ１，前方にｍ２の回避マージンを設定する。そして、各回避マージンｍ１，ｍ２となる領域、即ち、自車両からの距離ｘ１〜ｘ２の範囲となる領域を、移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入する虞のある領域として認識する。なお、図３では、ｍ１＝ｍ２の場合を示している。

そして、回避マージン推定部１５では、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の相対速度に応じて各移動物体Ｐ１，Ｐ２に対する回避マージンｍ１，ｍ２を設定する。具体的には、予め一定の回避マージンｍ（＝ｍ１，ｍ２）を設定しておき、更に、各移動物体Ｐ１，Ｐ２の移動速度ｖ１，ｖ２、及び両者のオフセット量（横方向のずれ量）に応じて各回避マージンｍ１，ｍ２の補正係数Ｋ１，Ｋ２を算出して、各回避マージンｍ１，ｍ２を補正する。補正係数Ｋ１，Ｋ２については、後述する。

図６は、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の相対速度｜ｖ１−ｖ２｜と、回避マージンｍとの関係を示す特性図であり、相対速度｜ｖ１−ｖ２｜が大きくなるほど、回避マージンｍが大きくなるように設定されている。また、自車両Ｑ１の走行速度が大きくなるほど、回避マージンｍが大きくなるように設定されている。即ち、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の相対速度｜ｖ１−ｖ２｜が大きくなると、その分衝突回避による自車両Ｑ１側への進入位置の推定が難しくなるので、回避マージンｍを大きくすることにより、自車両Ｑ１が移動物体Ｐ１，Ｐ２と異常接近することを回避する。詳細には、回避マージンｍを、下記（３）式により算出している。

ｍ＝Ｔ０×｜ｖ１−ｖ２｜＋Ｔ１×Ｖ …（３）
但し、Ｔ０は一般的な回避開始時間であり、例えば２［sec］である。また、Ｔ１は自車通過に関する安全率であり、例えば０．５［sec］である。また、Ｖは自車両Ｑ１の走行速度である。

［移動物体の移動速度と補正係数との関係］
次に、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の移動速度と補正係数との関係について説明する。図７は、自車両Ｑ１の前方を移動する第１移動物体Ｐ１の移動速度ｖ１と、やはり自車両Ｑ１の前方を移動する第２移動物体Ｐ２の移動速度ｖ２と、各移動物体Ｐ１，Ｐ２の回避動作との関係を示す図である。なお、第２移動物体Ｐ２の方が第１移動物体Ｐ１よりも前方を走行しているものとする。移動速度ｖ１が負であり、移動速度ｖ２が正である領域Ｒ１は、各移動物体Ｐ１，Ｐ２どうしは接近しないので、衝突可能性無しと判断する。

移動速度ｖ１，ｖ２が共に正であり、ｖ２＞ｖ１なる関係がある領域Ｒ２の場合には、第２移動物体Ｐ２は第１移動物体Ｐ１から離れるように移動しているので、衝突可能性無しと判断する。また、移動速度ｖ１，ｖ２が共に負であり、｜ｖ１｜＞｜ｖ２｜なる関係がある領域Ｒ３の場合には、第１移動物体Ｐ１は第２移動物体Ｐ２から離れるように移動しているので、衝突可能性無しと判断する。

移動速度ｖ１，ｖ２が共に正であり、ｖ１＞ｖ２なる関係がある領域Ｒ４の場合には、第１移動物体Ｐ１が第２移動物体Ｐ２を追い越すように移動しているものと判断できる。具体的には、図１１（ａ）に示すように、第１移動物体Ｐ１が第２移動物体Ｐ２よりも速い速度で移動している場合には、第１移動物体Ｐ１が第２移動物体Ｐ２を追い越すため、図１１（ｂ）に示すように自車両Ｑ１側に進入するものと予想される。従って、第１移動物体Ｐ１についての補正係数Ｋ１を高い数値に保持し、反対に、第２移動物体Ｐ２は回避操作を行う可能性は低いので、第２移動物体Ｐ２についての補正係数Ｋ２を低い数値に設定する。即ち、第２移動物体Ｐ２についての回避マージンｍ２を小さい値に補正する。

また、図１２（ａ）に示すように、各移動物体Ｐ１，Ｐ２の相対速度がより大きい場合には、図１２（ｂ）に示すように、第１移動物体Ｐ１がより早い時点で回避動作を行う可能性が高いので、図６に示したように、回避マージンｍ１を高い数値に設定する。

即ち、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の移動方向が同一である場合には、移動速度の速い方が自車両Ｑ１側に進入する可能性が高いものと判断して回避マージンｍ１，ｍ２を設定する。

一方、移動速度ｖ１，ｖ２が共に負であり、｜ｖ２｜＞｜ｖ１｜なる関係がある領域Ｒ５（図７参照）の場合には、第２移動物体Ｐ２が第１移動物体Ｐ１を追い越すように移動しているものと判断できる。具体的には、図１３（ａ）に示すように、第２移動物体Ｐ２が第１移動物体Ｐ１よりも速い速度で移動している場合には、第２移動物体Ｐ２が第１移動物体Ｐ１を追い越すため、図１３（ｂ）に示すように、第２移動物体Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入するものと予想される。従って、第２移動物体Ｐ２についての補正係数Ｋ１を高い数値に保持し、反対に、第１移動物体Ｐ１は回避操作を行う可能性は低いので、第１移動物体Ｐ１についての補正係数Ｋ１を低い数値に設定する。即ち、第１移動物体Ｐ１についての回避マージンｍ１を小さい値に補正する。

移動速度ｖ１が正、移動速度ｖ２が負である領域Ｒ６（図７参照）の場合には、第１移動物体Ｐ１と第２移動物体Ｐ２が互いに向き合って接近しているので、各移動物体Ｐ１，Ｐ２のうちの少なくとも一方が回避動作を行うものと判断できる。具体的には、図１４，図１５に示す如くの回避動作を行うものと推定できる。

第１移動物体Ｐ１の方が第２移動物体Ｐ２よりも移動速度が速い場合（｜ｖ１｜＞｜ｖ２｜の場合）には、図１４（ａ）に示すように両者が接近し、図１４（ｂ）に示すように、いずれか一方、或いは双方が自車両側に進入するものと判断できる。これと同様に、第２移動物体Ｐ２の方が第１移動物体Ｐ１よりも移動速度が速い場合（｜ｖ１｜＜｜ｖ２｜の場合）には、図１５（ａ）に示すように両者が接近し、図１５（ｂ）に示すように、いずれか一方、或いは双方が自車両側に進入するものと判断できる。

この際、各移動物体Ｐ１，Ｐ２のうち、自車両Ｑ１側に進入する可能性は、両者のオフセット量（幅方向の位置）に応じて変化するものと考えられる。そして、各移動物体Ｐ１，Ｐ２のオフセット量に応じて、各移動物体Ｐ１，Ｐ２の回避マージンｍ１，ｍ２を補正する。

即ち、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の移動方向が異なる場合には、双方の移動物体が自車両Ｑ１側に進入する可能性が高いものと判断して回避マージンｍ１，ｍ２を設定する。

［オフセット位置と補正係数の関係について］
以下、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の関係が、図７に示した領域Ｒ６である場合の、補正係数Ｋ１，Ｋ２を求める演算について、図８，図９を参照して説明する。ここでは、各移動物体Ｐ１，Ｐ２の横位置（自車両Ｑ１の走行方向と直交する方向の位置）に応じて、各移動物体Ｐ１，Ｐ２の回避マージンｍ１，ｍ２の補正係数Ｋ１，Ｋ２を設定する。ここで、図４に示すように、自車両Ｑ１と第１移動物体Ｐ１との間の幅方向の距離をｙ１とし、自車両Ｑ１と第２移動物体Ｐ２との間の幅方向の距離をｙ２とする。従って、各移動物体Ｐ１，Ｐ２のオフセット量ｄ１は、ｄ１＝｜ｙ２−ｙ１｜で示すことができ、また、「ｙ２−ｙ１」が正の数値であれば、第１移動物体Ｐ１が自車両Ｑ１側（図中右側）に存在し、負の数値であれば、第２移動物体Ｐ２が自車両Ｑ１側に存在することになる。

次に、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２のオフセット量（横方向の位置ずれ量）と補正係数Ｋ１，Ｋ２との関係について説明する。図８，図９は、各移動物体Ｐ１，Ｐ２のオフセット量ｄ１と補正係数の関係を示す説明図であり、図８は移動物体Ｐ１の回避マージンｍ１を補正するための補正係数Ｋ１を決める特性図を示しており、図９は移動物体Ｐ２の回避マージンｍ２を補正するための補正係数Ｋ２を決めるための特性図を示している。

図８において、横軸は各移動物体Ｐ１，Ｐ２のオフセット量ｄ１（＝｜ｙ１｜−｜ｙ２｜）を示し、縦軸は第１移動物体Ｐ１についての補正係数Ｋ１を示している。なお、補正係数Ｋ１は最大値が「１」に設定されている。また、原点「０」よりも右側の領域は、ｙ１−ｙ２の数値が負の場合を示し、原点「０」よりも左側の領域はｙ１−ｙ２の数値が正の場合を示している。

そして、オフセット量ｄ１が負の領域（ｙ１＜ｙ２）では、図４に示すように、第１移動物体Ｐ１の横位置は、第２移動物体Ｐ２の横位置よりも自車両Ｑ１側に存在しているので、第１移動物体Ｐ１は自車両Ｑ１側に進入する可能性が高いものと判断できる。即ち、図１６（ａ）に示すように、第１移動物体Ｐ１と第２移動物体Ｐ２が互いに反対方向に移動し、且つ第１移動物体Ｐ１が自車両側に距離ｄ１だけオフセットしている場合には、図１６（ｂ）に示すように、第１移動物体Ｐ１が自車両Ｑ１側に進入する可能性が高いと推定される。従って、第１移動物体Ｐ１の補正係数Ｋ１を最大値の「１」とする。

また、オフセット量ｄ１が正の領域（ｙ１＞ｙ２）では、図５に示すように、第２移動物体Ｐ２の横位置の方が、第１移動物体Ｐ１の横位置よりも、自車両Ｑ１側に存在しているので、第１移動物体Ｐ１は、第２移動物体Ｐ２との衝突を回避するために、路側側（自車両Ｑ１の反対側）に移動する可能性が高いものと判断できる。即ち、図１７（ａ）に示すように、第１移動物体Ｐ１と第２移動物体Ｐ２が互いに反対方向に移動し、且つ第１移動物体Ｐ１が自車両と反対側に距離ｄ１だけオフセットしている場合には、図１７（ｂ）に示すように、第１移動物体Ｐ１が自車両Ｑ１側に進入する可能性は低いと推定される。従って、第１移動物体Ｐ１の補正係数Ｋ１を、オフセット量ｄ１の大きさに応じて徐々に低くし、ｄ１が一定の距離ｄminを超えた場合には、補正係数Ｋ１をゼロとする。

一方、第２移動物体Ｐ２についての回避マージンｍ２の補正係数Ｋ２についても同様の演算により算出する。図９において、横軸は各移動物体Ｐ１，Ｐ２のオフセット量ｄ２（＝｜ｙ２｜−｜ｙ１｜）を示し、縦軸は第２移動物体Ｐ２についての補正係数Ｋ２を示している。なお、補正係数Ｋ２は最大値が「１」に設定されている。また、原点「０」よりも右側の領域は、ｙ２−ｙ１の数値が負の場合を示し、原点「０」よりも左側の領域はｙ２−ｙ１の数値が正の場合を示している。

そして、負の領域（ｙ２＜ｙ１）では、第２移動物体Ｐ２の横位置は、第１移動物体Ｐ１の横位置よりも、自車両Ｑ１側に存在しているので（即ち、図５の状態）、第２移動物体Ｐ２は自車両Ｑ１側に進入する可能性が高いものと判断できるので、補正係数Ｋ２を最大値の「１」とする。また、正の領域（ｙ２＞ｙ１）では、第１移動物体Ｐ１の横位置の方が、第２移動物体Ｐ２の横位置よりも、自車両Ｑ１側に存在しているので（即ち、図４の状態）、第２移動物体Ｐ２は、第１移動物体Ｐ１との衝突を回避するために、路側側（自車両Ｑ１の反対側）に移動する可能性が高いものと判断し、オフセット量ｄ２の大きさに応じて、徐々に補正係数Ｋ２を低くし、ｄ２が一定の距離ｄminを超えた場合には、補正係数Ｋ２をゼロとする。

そして、回避マージン推定部１５では、上述の処理で求めた補正係数Ｋ１，Ｋ２に基づいて回避マージンｍ１，ｍ２を補正する。具体的には、補正後の回避マージンｍ１を、ｍ１←Ｋ１×ｍ１とし、回避マージンｍ２を、ｍ２←Ｋ２×ｍ２とする。従って、相対速度｜ｖ１−ｖ２｜と補正後の回避マージンｍ１、ｍ２との関係は、図１０に示すようになり、オフセット量ｄ（ｄ１，ｄ２）の大きさに応じて、回避マージンｍが適切な数値に設定されることになる。

ここで、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２間のオフセット量が予め設定した所定値以下である場合には、双方の移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入する可能性があるものとして、回避マージンｍ１，ｍ２を設定する。

［リスク回避速度算出部による処理］
リスク回避速度算出部１６は、上述した回避位置推定部１４で推定された回避位置と、回避マージン推定部１５により求められた回避マージンｍ１，ｍ２に基づいて、自車両Ｑ１の走行速度を算出する処理を行う。以下、詳細に説明する。

自車両Ｑ１の目標速度をＶｒとし、車体長をＭとした場合に、次の（４）式に示す不等式を設定する。

Ｖｒ×ｔ＋Ｍ＜ｘ＋ｍ２ …（４）
そして、図３に示したように、上記（４）式は、自車両Ｑ１が目標速度Ｖｒで走行しているとき、移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入する前に、自車両Ｑ１がこれらの移動物体Ｐ１，Ｐ２を通過できない場合を示している。換言すれば、時間ｔの経過後に、自車両が移動物体Ｐ２よりも前方に達することができない場合を示している。

従って、自車両Ｑ１側に進入すると予想される移動物体Ｐ１或いはＰ２との衝突を回避するためには、自車両Ｑ１は減速して衝突を回避する必要があり、リスク回避速度算出部１６は、自車両Ｑ１の運転者が不安を感じない程度の減速度αに基づき、該減速度αで停止可能なリスク回避速度Ｖｓを下記（５）式にて算出する。

Ｖｓ＝｛２α（ｘ−ｍ１）｝^１／２ …（５）
そして、目標速度Ｖｒと、（５）式で求めたリスク回避速度Ｖｓとに基づいて、下記（６）式により、目標速度Ｖｒを更新する。

Ｖｒ←ｍｉｎ（Ｖｒ，Ｖｓ） …（６）
ここで、上記の（６）式は、目標速度Ｖｒと、リスク回避速度Ｖｓのいずれか低い方を選択する演算を示す。即ち、現在設定されている目標速度Ｖｒがリスク回避速度Ｖｓよりも低い場合には、そのままこの目標速度Ｖｒを維持し、目標速度Ｖｒがリスク回避速度Ｖｓよりも高い場合には、リスク回避速度Ｖｓを更新後の目標速度Ｖｒとして設定する。こうすることにより、移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入する前の時点で、自車両Ｑ１を減速させて、時間ｔの経過後に回避マージンｍ１よりも後方を走行するように制御する。

［動作説明］
次に、上述のように構成された本実施形態に係る車両走行制御装置による処理手順を、図１８に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本処理は、所定時間（例えば１０ｍsec）毎のタイマ割込処理として実行される。

初めに、ステップＳ２１において、リスク回避速度算出部１６は、車両状態検出部１３で検出される信号から自車両Ｑ１の走行速度を読み込む。具体的には、車輪速センサ２より出力されるパルス信号を読み込み、このパルス信号に基づいて自車両Ｑ１の走行速度を算出する。

ステップＳ２２において、物体状態認識部１２は、カメラ等で撮影された画像データ、及びレーダセンサ等で測定される距離データに基づいて、自車両Ｑ１の前方に存在する各種の道路構造物、停止物体、移動物体等の障害物を検出し、これらの物体の縦方向と横方向の移動速度と、自車両位置を基準とした前後、及び左右のそれぞれの位置を取得する。

ステップＳ２３において、回避位置推定部１４は、ステップＳ２２の処理で検出された各物体（以下、移動物体とする）どうしの衝突可能性を判断するため、各移動物体に対して、現在の運動状態が継続された場合の衝突までの時間を、下記（７）式により算出する。

ｔ＝（ｘ２−ｘ１）／（ｖ１−ｖ２） …（７）
ステップＳ２４において、回避位置推定部１４は、上記（７）式で求められた時間ｔが、ｔ＞０であるか否かを判断する。そして、ｔ＞０である場合には（ステップＳ２４でＹＥＳ）、２つの移動物体は互いに接近中であり、いずれか一方の移動物体が自車線側へ進入してくる可能性があると判断されるので、ステップＳ２５に処理を進め、ｔ≦０である場合には（ステップＳ２４でＮＯ）、リスク回避速度の推定処理を行わずにステップＳ３１に処理を進める。

ステップＳ２５において、回避位置推定部１４は、２つの移動物体の移動速度に基づいて、各移動物体の自車両側への進入位置を算出する。具体的には、図３に示した状況において、下記（８）式により２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２が互いの衝突を回避するために、いずれかの移動物体が自車両Ｑ１側に進入すると推定される位置（回避位置ｑ１）までの距離ｘを算出する。

ｘ＝ｘ１＋ｖ１×ｔ（＝ｘ２＋ｖ２×ｔ） …（８）
ステップＳ２６において、回避マージン推定部１５は、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の運動状態に基づいて、上述した手法により回避マージンｍ１，ｍ２を求める。

ステップＳ２７において、衝突すると予想される２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２が、予想された衝突タイミングで衝突を回避するために、自車両Ｑ１側に進入した場合に、この進入するタイミングで自車両Ｑ１の位置が回避位置ｑ１を十分に超えて先に進んでいるか否かを、下記（９）式により判定する。

Ｖr×ｔ＋Ｍ＞ｘ＋ｍ２ …（９）
そして、上記（９）式が成立する場合には（ステップＳ２７でＹＥＳ）、移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入する前に、自車両Ｑ１は回避位置ｑ１を十分に超えるので、リスク回避速度Ｖｓを算出せずに、ステップＳ３１に処理を進める。また、（９）式が成立しない場合には、自車両Ｑ１がこのままの速度で走行すると、移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入するタイミングで自車両が回避位置ｑ１の近傍を走行することになり、ステップＳ２８に処理を進める。

ステップＳ２８において、リスク回避速度算出部１６は、車両の乗り心地を悪化させないように設定された減速度αを用いて、下記（１０）式に基づいて低Ｇで停止可能なリスク回避速度を算出する。

Ｖｓ＝｛２α（ｘ−ｍ１）｝^１／２ …（１０）
ステップＳ２９において、リスク回避速度算出部１６は、（９）式で算出した速度Ｖｒと、（１０）式で算出したＶｓに基づき、Ｖｒがｖｓを下回っているか否かを判断する。そして、Ｖｒ＜Ｖｓと判断された場合、即ち、目標速度設定部１１で求められる目標速度Ｖｒよりも、移動物体Ｐ１，Ｐ２の進入に対応するために求めたリスク回避速度Ｖｓの方が低い速度である場合には、ステップＳ３０において、このリスク回避速度Ｖｓを目標速度Ｖｒとして設定する。即ち、下記（１１）式により、自車両Ｑ１の目標速度Ｖｒを更新する。

Ｖｒ←ｍｉｎ（Ｖｒ，Ｖｓ） …（１１）
その後、ステップＳ３１において、目標速度Ｖｒとなるように自車両Ｑ１の走行を制御する。

こうして、自車両Ｑ１の前方に複数の移動物体が存在し、２つの移動物体が互いの衝突を回避しようとして自車両Ｑ１側に進入すると予想される場合に、自車両Ｑ１の走行速度を変更することにより、自車両Ｑ１側に進入する移動物体との異常接近を回避することができるのである。

このようにして、本実施形態に係る車両走行制御装置では、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の相対速度に基づいて、回避位置（図３に示すｑ１）を求め、更に、この回避位置ｑ１に対して回避マージンｍ１，ｍ２を算出し、これらに基づいて自車両Ｑ１のリスク回避速度Ｖｓ求める。そして、このリスク回避速度Ｖｓと目標速度Ｖｒとの関係に基づいて、自車両Ｑ１の走行を制御する。従って、移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入する場合に、事前にこの移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１に異常接近することを回避することが可能となる。更に、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２のオフセット量に基づいて、各移動物体Ｐ１，Ｐ２の回避マージンｍ１，ｍ２を設定するので、より自車両Ｑ１側に進入する可能性の高い移動物体についての衝突を回避することができる。

また、本実施形態では、目標速度Ｖｒを設定して自車両Ｑ１を走行制御し、上記の処理でリスク回避速度Ｖｓが算出された際には、ＶｒとＶｓのうちいずれか小さい方を選択して、新たな目標速度として走行制御を行うので、予め設定されている目標速度Ｖｒをむやみに変更すること無く、且つ、移動物体Ｐ１，Ｐ２との異常接近を確実に回避するように速度制御することができる。

更に、回避マージン推定部１５により推定される回避マージンｍ１，ｍ２に基づいて、自車両Ｑ１側に進入する移動物体Ｐ１，Ｐ２と、自車両Ｑ１との異常接近を回避するので、より確実に移動物体Ｐ１，Ｐ２に異常接近することを防止できる。

また、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の相対速度が大きいほど回避マージンｍ１，ｍ２を大きく設定するので、より確実に異常接近を防止できる。

更に、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２のオフセット量を求め、自車両Ｑ１側のオフセットしている移動物体の回避マージンを大きく設定するので、より自車両Ｑ１側に進入する可能性の高い移動物体に対しての異常接近を防止することができる。

また、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２の移動方向が同一である場合には、速度の速い移動物体が自車両Ｑ１側に進入する可能性が高いものと判断し、移動方向が異なる場合には、双方の移動物体が自車両Ｑ１側に進入する可能性が高いものと判断するので、より高精度に移動物体に対しての異常接近を防止することができる。

更に、２つの移動物体のオフセット量が所定値以下の場合には、双方の移動物体が自車両Ｑ１側に進入するものと判断するので、いずれの移動物体が進入した場合であっても、確実にこの移動物体の異常接近を回避することが可能となる。

また、上記した実施形態では、２つの移動物体Ｐ１，Ｐ２が互いに衝突を回避する場合に、自車両Ｑ１側に進入する例について説明したが、物体状態認識部１２で、自車両Ｑ１の前方に３以上の移動物体が検出された場合には、全ての２つの物体の組み合わせに対して、それぞれリスク回避速度Ｖｓを求め、このうち最も低い速度を採用して自車両Ｑ１の走行速度を制御することができる。このような構成とすれば、自車両Ｑ１の前方に多くの移動物体が存在する場合でも、全ての移動物体に対して自車両Ｑ１が異常接近することを回避することができる。

［変形例の説明］
次に、本実施形態に係る車両走行制御装置の変形例について説明する。該変形例では、自車両の前方の状態に応じた速度プロファイルを、図１に示す目標速度設定部１１が認識している。そして、リスク回避速度算出部１６では、この速度プロファイルに応じて目標速度Ｖｒのを演算し、自車両Ｑ１側に進入すると予測される移動物体との異常接近を回避するためのリスク回避速度を算出する。

図１９は、第１の変形例に係る状況を示す説明図であり、図示のように、自車両Ｑ１の走行路がＵ時状に曲折している場合である。このような走行路を走行する場合には、図１９（ａ）に示すように、自車両Ｑ１の走行位置に対して走行路の曲率半径ρが大きく変化し、図１９（ｂ）に示すように、曲率半径ρが変化している領域で目標速度Ｖｒが低下している。具体的には、Ｌ１〜Ｌ２の範囲で目標速度Ｖｒが低下し、Ｌ２〜Ｌ３の範囲で目標速度Ｖｒが上昇している。

そして、第１の変形例に係る車両走行制御装置では、このような目標速度Ｖｒの変化が生じる場合には、この目標速度Ｖｒの変化に応じてリスク回避速度Ｖｓを設定する。具体的には、図１８のステップＳ２９の処理の演算で用いるＶｒに、図１９（ｂ）に示した目標速度Ｖｒを用いる。

このように設定することにより、自車両Ｑ１の走行路が大きくカーブする場合において、自車両Ｑ１の速度プロファイルに基づく速度制御が行われ、移動物体Ｐ１，Ｐ２との異常接近をより確実に防止することが可能となる。

図２０は、第２の変形例に係る状況を示す説明図であり、図示のように、自車両Ｑ１の走行路の斜線幅が狭くなる場合である。このような走行路を走行する場合には、図２０（ａ）に示すように、自車両Ｑ１の走行位置Ｌに対して走行路の道路幅Ｗが急激に変化し、図２０（ｂ）に示すように、道路幅Ｗが狭くなっている領域で目標速度Ｖｒが低下している。具体的には、Ｌ０〜Ｌ１の範囲で目標速度Ｖｒが低下し、Ｌ２〜Ｌ３の範囲で目標速度Ｖｒが上昇している。

このように設定することにより、自車両Ｑ１の走行路の道路幅Ｗが狭くなる場合において、自車両Ｑ１の速度プロファイルに基づく速度制御が行われ、移動物体Ｐ１，Ｐ２との異常接近をより確実に防止することが可能となる。

図２１は、第３の変形例に係る状況を示す説明図であり、図示のように、自車両Ｑ１の走行路に障害物Ｚが存在する場合を示している。このような走行路を走行する場合には、図２１（ａ）に示すように、自車両Ｑ１の走行位置に対して、障害物Ｚの存在する走行路の道路幅Ｗが狭くなるように設定される。そして、図２１（ｂ）に示すように、道路幅Ｗが狭くなっている領域で目標速度Ｖｒが低下している。具体的には、Ｌ１の前後の範囲で目標速度Ｖｒが低下している。

このように設定することにより、自車両Ｑ１の走行路に障害物Ｚが置かれている場合において、自車両Ｑ１の速度プロファイルに基づく速度制御が行われ、移動物体Ｐ１，Ｐ２との異常接近をより確実に防止することが可能となる。

そして、リスク回避速度算出部１６は、この時間変化する速度プロファイル情報を用いて、移動物体Ｐ１，Ｐ２の回避開始位置を自車両Ｑ１が通過できるか否かを判断し、通過できないと判断した場合に、リスク回避速度Ｖｓを算出する。こうして、速度プロファイル情報に基づく速度設定が可能となる。

また、上記した第１〜第３の変形例では、速度プロファイルにより目標速度Ｖｒが変化するように設定されるので、上述した（４）式に示した不等式は、下記の（１２）式のようになる。即ち、自車両Ｑ１の目標速度をＶｒとし、車体長をＭとした場合に、次の（１２）式に示す不等式を設定する。

そして、上記の不等式が成立する場合には、移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入する前に、自車両Ｑ１がこれらの移動物体Ｐ１，Ｐ２が進入する領域を通過できないことになる。そして、図１８に示したステップＳ２７の処理では、上記の（１２）式を用いて自車通過判断を行う。

また、上記（１２）式の代わりに、自車両Ｑ１が移動物体Ｐ１，Ｐ２が進入する領域を通過するまでの時間で比較することも可能である。即ち、下記（１３）式に示す不等式を用いることも可能である。

（１３）式に示した不等式が成立する場合には、移動物体Ｐ１，Ｐ２が自車両Ｑ１側に進入する前に、自車両Ｑ１がこれらの移動物体Ｐ１，Ｐ２が進入する領域を通過できないことになる。そして、図１８に示したステップＳ２７の処理では、上記の（１３）式を用いて自車通過判断を行う。つまり、（１３）式が成立する場合にのみ、リスク回避速度Ｖｓを演算する処理を行い、このリスク回避速度Ｖｓを用いて、自車両Ｑ１の走行を制御する。

このようにして、変形例に係る車両走行制御装置では、速度プロファイルを用いて、自車両Ｑ１側に進入する移動物体Ｐ１，Ｐ２との異常接近を回避するように制御するので、自車両の走行状態、或いは走行路の状態に適した移動物体との接近回避制御を行うことが可能となる。

また、上記（１３）式に示したように、回避予測時刻と、自車両の走行速度に基づいて、自車両が回避予測時刻までに前方を走行する移動物体Ｐ１，Ｐ２を通り越すことができない場合に、リスク回避速度を算出するので、不要な演算処理を割愛し、むやみにリスク回避速度を演算することを防止し、システムの演算負荷を軽減することができる。

以上、本発明の車両走行制御装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、上述した実施形態では、２つの移動物体の挙動に基づいて自車両Ｑ１側に進入する位置、時刻を予測する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２つの物体のうちの一方は静止している物体であっても良い。

本発明は、自車両前方に存在する移動物体が、自車両側に進入することを予測して自車両を円滑に制御することに利用することができる。

１ 撮像部
２ 車輪速センサ
３ ヨーレートセンサ
４ 車両コントローラ
５ 駆動力コントローラ
６ 制動コントローラ
１１ 目標速度設定部
１２ 物体状態認識部
１３ 車両状態検出部
１４ 回避位置推定部
１５ 回避マージン推定部
１６ リスク回避速度算出部
１７ 速度制御部
１８ 運転者伝達部
２１ 走行路
Ｐ１ 第１移動物体
Ｐ２ 第２移動物体
Ｑ１ 自車両

Claims (10)

1. 自車両の走行を制御する車両走行制御装置において、
   自車両の前方に存在する物体の位置、及び移動速度を検出する物体状態検出手段と、
   前記物体状態検出手段にて、自車両前方に複数の物体が検出された際に、このうちの２つの物体どうしの相対速度を求める相対速度演算手段と、
   前記２つの物体の位置、及び、相対速度に基づいて、前記２つの物体のうちのいずれかが自車両側に進入すると予想される位置を回避位置として推定する回避位置推定手段と、
   前記回避位置と自車両位置との関係に基づいて、自車両側に進入する物体に対して自車両を回避する制御を行う回避制御手段と、
   を有することを特徴とする車両走行制御装置。
2. 自車両の目標走行速度を設定する走行速度設定手段を更に備え、
   前記回避制御手段は、自車両側に進入する前記物体が自車両に異常接近することを回避するための走行速度をリスク回避速度として算出し、前記リスク回避速度が前記目標走行速度よりも低い場合には、自車両の走行速度を前記リスク回避速度となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の車両走行制御装置。
3. 前記２つの物体に対して、これらの物体が自車両側に進入する可能性の高い、自車両走行方向についての範囲を、回避マージンとして推定する回避マージン推定手段を更に備え、
   前記回避制御手段は、前記回避位置、自車両位置に加え、前記回避マージンに基づいて、自車両側に進入する物体に対して自車両を回避する制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両走行制御装置。
4. 前記回避マージン推定手段は、２つの物体どうしの相対速度が大きいほど、前記回避マージンを大きく設定することを特徴とする請求項３に記載の車両走行制御装置。
5. 前記２つの物体の、自車両走行方向と直交する直交方向のオフセット量を求めるオフセット演算手段、を更に備え、
   前記回避マージン推定手段は、前記オフセット演算手段で求められたオフセット量に基づき、２つの物体のうち自車両側にオフセットしている物体の回避マージンを大きく設定することを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の車両走行制御装置。
6. 前記回避マージン推定手段は、前記２つの物体の移動方向が同一である場合には、移動速度の速い物体が自車両側に進入する可能性が高いものと判断し、前記２つの物体の移動方向が異なる場合には、双方の物体が自車両側に進入する可能性が有るものと判断して、前記回避マージンを設定することを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載の車両走行制御装置。
7. 前記回避マージン推定手段は、前記２つの物体のオフセット量が所定値以下の場合には、双方の物体が自車両側へ進入する可能性が有るものと判断することを特徴とする請求項５に記載の車両走行制御装置。
8. 前記物体状態検出手段にて、３以上の物体が検出された場合には、前記回避制御手段は、全ての２物体の組み合わせに対してそれぞれリスク回避速度を求め、このうち最も低いリスク回避速度となるように自車両の走行速度を制御することを特徴とする請求項２に記載の車両走行制御装置。
9. 前記回避制御手段は、自車両の走行速度を取得し、前記回避位置推定手段にて推定される前記物体の回避位置及び回避予想時刻と、自車両の走行速度に基づき、前記物体が自車両側に進入するまでに自車両が前記回避位置を通過できないと判断した場合に、前記リスク回避速度を算出することを特徴とする請求項２に記載の車両走行制御装置。
10. 前記走行速度設定手段は、周囲道路環境に応じて時間的な変化を伴う速度プロファイル情報を備え、前記回避制御手段は、前記回避位置と自車両位置に加え、前記速度プロファイル情報を用いて、自車両側に進入する物体に対して自車両を回避する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の車両走行制御装置。
    
    
    

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