JP6315827B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本明細書に開示される技術は、運転支援装置に関する。

車両が障害物等と衝突することを防止したり車両を所定の位置で停止させたりして車両の安全性を確保するために、車両の操舵や制動について、運転者による操作に介入を行う運転支援装置が知られている。運転支援装置には、安全性確保を達成しつつ、操作介入による運転者の違和感をできるだけ低減することが求められる。従来、操作介入が実行された場合の車両が取り得る軌道を複数算出し、障害物の存在する領域と重複しない軌道の数が所定数を超える場合には、違和感低減を優先して操作介入を実行せず、障害物の存在する領域と重複しない軌道の数が所定数以下である場合に、安全性確保を優先して操作介入を実行することにより、安全性確保と違和感低減との両立を図る技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１０−２０１９５４号公報

車両の運転者としては、若年者や高齢者、初心者や熟練者など様々な運転者がおり、各運転者の運転行動特性は互いに異なり得る。上記従来の技術では、このような運転行動特性の違いを考慮することなく一律の判定手法によって操作介入を実行するか否かを判定しているため、運転者によっては、違和感を強く覚えたり、反対に、安全性確保が達成できなかったりする恐れがある。このように、従来の運転支援装置は、安全性確保と違和感低減との両立の点で改善の余地がある。

本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される運転支援装置は、車両の所定の操作に対する介入を行う運転支援装置であって、前記車両の挙動に関する領域である所定領域を設定する領域設定部と、前記車両の運転者の運転行動特性を示す運転行動特性情報を取得し、取得された前記運転行動特性情報を用いて予測される前記車両の挙動が所定の予測区間にわたって前記所定領域内に収まるために現時刻で許容される前記操作の範囲である許容制御入力範囲を算出する許容制御入力範囲算出部と、現時刻の前記操作が前記許容制御入力範囲内にあるか否かを判定する判定部と、現時刻の前記操作が前記許容制御入力範囲の外にあると判定された場合に、前記介入を実行する操作介入実行部と、を備える。本運転支援装置によれば、操作介入による安全性の確保を達成しつつ、許容制御入力範囲算出のための車両の挙動予測に運転行動特性情報を用いることによって、一律の判定手法によって操作介入を実行するか否かを判定する従来の構成と比較して、操作介入による運転者の違和感をより低減することができる。

（２）上記運転支援装置において、前記領域設定部は、特定の運転者の前記運転行動特性情報である特定運転行動情報を取得し、取得された前記特定運転行動情報を用いて前記所定領域を設定する構成としてもよい。本運転支援装置によれば、操作介入によって運転者を特定の運転行動（例えば模範的とされる運転行動）に誘導することができ、安全性の確保をより確実に達成することができる。

（３）上記運転支援装置において、さらに、前記車両の走行中に前記車両の挙動を示す挙動情報を前記車両の運転者に対応付けて蓄積し、蓄積された前記挙動情報を用いて前記運転行動特性情報を生成する運転行動特性情報管理部を備える構成としてもよい。本運転支援装置によれば、運転者の運転行動特性を精度良く反映した運転行動特性情報を作成することができ、操作介入による運転者の違和感をより効果的に低減することができる。

（４）上記運転支援装置において、前記許容制御入力範囲算出部は、前記車両の運動特性を示す車両特性情報を取得し、前記運転行動特性情報と前記車両特性情報とを用いて前記車両の挙動を予測する構成としてもよい。本運転支援装置によれば、車両の運動特性を考慮した適切な挙動を予測することができ、安全性の確保と違和感の低減とを高次元で両立させることができる。

（５）上記運転支援装置において、さらに、前記介入の程度を可変に決定する介入支援入力決定部を備える構成としてもよい。本運転支援装置によれば、運転者の運転能力等に応じた適切な介入の程度で操作介入を行うことができる。

（６）上記運転支援装置において、前記操作は、操舵操作であり、前記車両の挙動は、前記車両のとる軌道を含む構成としてもよい。本運転支援装置によれば、操舵操作についての操作介入による運転者の違和感をより低減することができる。

（７）上記運転支援装置において、前記操作は、制動操作と加速操作との少なくとも一方であり、前記車両の挙動は、前記車両の速度を含む構成としてもよい。本運転支援装置によれば、制動と加速との少なくとも一方についての操作介入による運転者の違和感をより低減することができる。

（８）上記運転支援装置において、前記許容制御入力範囲算出部は、前記介入が実行されない場合の前記車両の挙動を予測する構成としてもよい。本運転支援装置によれば、操作介入が実行される場合の挙動予測と比較して、精度良く挙動予測を行うことができ、その結果、操作介入実行可否の判定を精度良く行うことができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、運転支援装置、運転支援装置を備える車両、運転支援方法、車両の制御方法、それらの方法を実現するコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

本実施形態における車両１０の概略構成を示す説明図である。 運転支援ＥＣＵ１００によって実行される操作介入制御の概要を示す説明図である。 運転支援ＥＣＵ１００によって実行される操作介入制御の概要を示す説明図である。 車両１０の走行環境の一例を示す説明図である。 運転者の運転行動特性の一例を示す説明図である。 運転者の運転行動特性の一例を示す説明図である。 左右の境界からの斥力ポテンシャル関数Uwの一例を示す説明図である。 障害物ＯＢからの斥力ポテンシャル関数Ucの一例を示す説明図である。 各時刻での車両１０の座標Ｐの分布の一例を示す説明図である。 障害物のポテンシャル場の等高線ＬＣの一例を示す説明図である。 参照軌道ＲＰの一例を示す説明図である。 安全許容領域ＳＲの設定方法の一例を示す説明図である。 介入支援入力Ｕａの決定方法の一例を示す説明図である。 本実施形態の運転支援ＥＣＵ１００による操作介入制御処理の流れを示すフローチャートである。 変形例における安全許容領域ＳＲの設定方法の一例を示す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．装置の構成：
図１は、本実施形態における車両１０の概略構成を示す説明図である。車両１０は、運転操作検出部２１０と、車速センサ２２０と、ヨーレートセンサ２３０と、ＧＰＳ２４０と、レーダユニット２５０と、カメラユニット２６０と、運転支援電子制御ユニット（以下、「電子制御ユニット」を「ＥＣＵ」という）１００と、ステアリングＥＣＵ２７０と、ステアリング装置２７２と、ブレーキＥＣＵ２８０と、ブレーキ装置２８２とを備えている。車両１０に含まれる各ＥＣＵは、ＣＰＵや記憶部を含むコンピュータにより構成されており、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車両内ネットワークを介して互いに接続されている。

ステアリング装置２７２は、車両１０の進行方向を変える操舵装置である。ステアリングＥＣＵ２７０は、ステアリング装置２７２の動作を制御する。ブレーキ装置２８２は、車両１０に制動力を発生させる装置である。ブレーキＥＣＵ２８０は、ブレーキ装置２８２の動作を制御する。

運転操作検出部２１０は、運転者による車両１０の運転操作を検出するセンサである。運転操作検出部２１０は、例えば、ステアリング装置２７２に含まれるステアリングの舵角を検出する舵角センサと、ブレーキ装置２８２に含まれるブレーキペダルの踏み込み角を検出するブレーキペダルセンサとを含む。運転操作検出部２１０は、検出した運転操作（舵角やブレーキペダルの踏み込み角）を示す情報を運転支援ＥＣＵ１００に出力する。

車速センサ２２０は、車両１０の速度を検出するセンサであり、検出した車両１０の速度を示す情報を運転支援ＥＣＵ１００に出力する。ヨーレートセンサ２３０は、車両１０に生ずるヨーレートを検出するセンサであり、検出した車両１０のヨーレートを示す情報を運転支援ＥＣＵ１００に出力する。ＧＰＳ２４０は、車両１０の位置を検出するセンサであり、検出した車両１０の位置を示す情報を運転支援ＥＣＵ１００に出力する。

レーダユニット２５０は、例えばミリ波を用いるレーダを備えており、車両１０の周辺の障害物を検出したり、車両１０が走行すべき車線を規定する物体（例えば側壁等）を検出することによって車線を検出したりする。なお、障害物は、例えば他の走行車両や、駐車車両、歩行者等である。また、車線を規定する物体も障害物となり得る。レーダユニット２５０は、検出した障害物や車線の位置を示す情報を運転支援ＥＣＵ１００に出力する。

カメラユニット２６０は、カメラを備えており、カメラにより撮影された画像を解析することにより、車両１０の周辺の障害物を検出したり、車両１０が走行すべき車線を規定する物体（例えば側壁や白線等）を検出することによって車線を検出したりする。カメラユニット２６０は、検出した障害物や車線の位置を示す情報を運転支援ＥＣＵ１００に出力する。

運転支援ＥＣＵ１００は、車両１０が障害物と衝突することを防止して車両１０の安全性を確保するために、車両１０の操舵についての操作介入制御を行う装置である。車両１０の操舵についての操作介入制御とは、ステアリングＥＣＵ２７０に、運転者による操舵操作に対する介入、すなわち、運転者の操作によらない強制的な操舵動作を実行させる制御である。

運転支援ＥＣＵ１００によって実行される操作介入制御の詳細については後述するが、概要は以下の通りである。図２および図３は、運転支援ＥＣＵ１００によって実行される操作介入制御の概要を示す説明図である。図２および図３には、ステアリング装置２７２に含まれるステアリングＳＴの舵角（反時計回りが正方向）と車両１０の走行環境とが対応付けて示されている。この走行環境では、車両１０が右側壁ＳＷ（Ｒ）および左側壁ＳＷ（Ｌ）で規定された車線を図の左側から右側に向けて走行しており、車両１０の前方に障害物ＯＢが存在している。また、図２および図３には、車両１０の安全が確保されるために車両１０の挙動が収まるべき領域である安全許容領域ＳＲが示されている。

運転支援ＥＣＵ１００は、予測される車両１０の挙動（本実施形態では軌道）が予測区間（本実施形態では時間的な区間）にわたって安全許容領域ＳＲ内に収まるために、現時刻ｔで許容される操作（本実施形態では舵角θ）の範囲である許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ（具体的には舵角θの許容最小値θ_ｍｉｎおよび許容最大値θ_ｍａｘ）を算出する。図２および図３には、現時刻ｔでの舵角が許容最大値θ_ｍａｘであるとした場合に予測される車両１０の軌道ＶＰ（θ_ｍａｘ）と、現時刻ｔでの舵角が許容最小値θ_ｍｉｎであるとした場合に予測される車両１０の軌道ＶＰ（θ_ｍｉｎ）とが示されている。運転支援ＥＣＵ１００は、図２の例のように、現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内の値であるθ１である場合には操作介入を実行せず、図３の例のように、現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの外の値であるθ２である場合に操作介入を実行する。このように、運転支援ＥＣＵ１００によって実行される操作介入制御は、例えば衝突時間余裕（ＴＴＣ）等の危険度指標を用いて物理的限界のみに基づき操作介入を行う「緊急時の」操作介入制御ではなく、いまだ緊急的な状況に至っていない段階で動作する（緊急的な状況を回避するように動作する）いわば「常用域の」操作介入制御であると言える。

なお、車両１０の軌道予測の際には、各運転者の運転行動特性を示す運転行動特性情報ＤＩと、車両１０の運動特性を示す車両特性情報ＶＩとが参照される。また、安全許容領域ＳＲの設定には、模範的な運転者の運転行動特性を示す規範運転行動情報ＭＩが参照される。この点についても後に詳述する。

運転支援ＥＣＵ１００は、上述した操作介入制御を実行するため、図１に示すように、規範運転行動情報記憶部１１０と、安全許容領域設定部１２０と、車両特性情報記憶部１３０と、運転行動特性情報記憶部１４０と、運転行動特性情報管理部１５０と、許容制御入力範囲算出部１６０と、操作介入判定部１７０と、操作介入実行部１８０とを備えている。操作介入実行部１８０は、介入支援入力決定部１８２を含んでいる。

運転支援ＥＣＵ１００の規範運転行動情報記憶部１１０は、模範的な運転者の運転行動特性を示す規範運転行動情報ＭＩを記憶する。安全許容領域設定部１２０は、規範運転行動情報ＭＩを参照して、安全許容領域ＳＲを設定する。車両特性情報記憶部１３０は、車両１０の運動特性を示す車両特性情報ＶＩを記憶する。運転行動特性情報管理部１５０は、各運転者の運転行動特性を示す運転行動特性情報ＤＩの生成・管理を行う。運転行動特性情報記憶部１４０は、運転行動特性情報ＤＩを記憶する。許容制御入力範囲算出部１６０は、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅを算出する。操作介入判定部１７０は、操作介入を実行するか否かを判定する。操作介入実行部１８０は、操作介入を実行すると判定された場合に、操作介入を実行する。介入支援入力決定部１８２は、操作介入を実行する際の介入の程度である介入支援入力を決定する。以下、運転支援ＥＣＵ１００による操作介入制御についてより詳細に説明する。

Ａ−２．運転行動特性情報ＤＩについて：
運転行動特性情報記憶部１４０に記憶される運転行動特性情報ＤＩ（図１）は、各運転者の運転行動特性を示す情報である。運転行動特性とは、各運転者が車両１０を運転する際の行動特性であり、例えば、ある走行環境においてどの程度の速度でどのような軌道をたどる傾向にあるか、といった特性が含まれる。

図４は、車両１０の走行環境の一例を示す説明図である。図４に示す走行環境では、ｘ軸方向に延びる直線状の一方通行の道路における座標（０，０）に車両１０（の重心）が位置し、ｘ軸正方向に向かって速度Ｖで直進している。車両１０から見て右側には右側壁ＳＷ（Ｒ）が存在し、左側には左側壁ＳＷ（Ｌ）が存在し、２つの側壁ＳＷによって車線が規定されている。右側壁ＳＷ（Ｒ）はｙ＝ｙ_ｗｒで表され、左側壁ＳＷ（Ｌ）はｙ＝ｙ_ｗｌで表される。また、座標（ｘ_ｃ，ｙ_ｃ）に、障害物ＯＢとして、ｘ軸方向の長さＬ_ＯＢでｙ軸方向の幅Ｗ_ＯＢの駐車車両が存在する。例えばｙ_ｗｒ＝−３．５（ｍ）であり、ｙ_ｗｌ＝３．５（ｍ）であり、ｘ_ｃ＝７０（ｍ）であり、ｙ_ｃ＝１．５７（ｍ）であり、Ｌ_ＯＢ＝４．８０（ｍ）であり、Ｗ_ＯＢ＝１．９４（ｍ）である。

図５および図６は、各運転者の運転行動特性の一例を示す説明図である。図５の上段には、図４に示した走行環境において運転者Ａによる運転で車両１０が走行した際の車両１０の走行軌道を表す軌道曲線Ｄ（Ａ）が示されており、図５の下段には、その際の車両１０のヨーの推移を表すヨー曲線Ｙ（Ａ）が示されている。同様に、図６には、図４に示した走行環境において運転者Ａとは異なる運転者Ｂによる運転で車両１０が走行した際の軌道曲線Ｄ（Ｂ）およびヨー曲線Ｙ（Ｂ）が示されている。図５および図６のそれぞれにおいて、横軸はｘ軸方向の座標であり、縦軸は、上段の図ではｙ軸方向の座標、下段の図では車両１０のヨー角（ｒａｄ）である。図５および図６に示すように、同一の走行環境を走行する場合であっても、運転者によって、軌道曲線Ｄやヨー曲線Ｙは互いに異なり得る。例えば、図６に示す運転行動をとる運転者Ｂは、図５に示す運転行動をとる運転者Ａと比べて、障害物ＯＢを回避する動作の開始タイミングが早く、またヨーの変化も小さいことから、より緩やかに障害物ＯＢを回避する運転行動特性を有していると言える。

各運転者の障害物回避行動は、その障害物に対するリスク感が顕在化したものであると考えられる。そのため、各運転者の障害物回避行動の違い、すなわち、運転行動特性の違いの一因は、障害物に対する各運転者のリスク感の違いにあるものと考えられる。そこで、本実施形態では、運転行動特性のモデル化の一例として、各運転者のリスク感をモデル化し、パラメータ表現されたポテンシャル関数として表すものとした。具体的には、以下の通りである。

まず、直進路におけるゴールからの引力ポテンシャル関数U_gと、車線を規定する左右の境界（側壁や白線）からの斥力ポテンシャル関数U_wと、障害物ＯＢからの斥力ポテンシャル関数U_cとは、それぞれ、以下の式（１）−（３）のように表現することができる。

上記式（１）に示すように、ゴールからの引力ポテンシャル関数U_gは、ゴールを進行方向の無限遠にあると仮定して、前方に向かう線形のポテンシャル関数として表現される。また、左右の境界からの斥力ポテンシャル関数U_wは、境界の長さが無限であるとして、一次元のガウス関数を用いて表現される。図７に、図４の走行環境における左右の境界からの斥力ポテンシャル関数U_wの一例を示す。また、障害物ＯＢからの斥力ポテンシャル関数U_cは、二次元ガウス関数を用いて表現される。図８に、図４の走行環境における障害物ＯＢからの斥力ポテンシャル関数U_cの一例を示す。図７および図８において、ｚ軸はポテンシャル関数の大きさに対応する。

上述した３つのポテンシャル関数の各パラメータを変化させることにより、引力の大きさや斥力の大きさ、影響範囲等を調整することができ、例えば、障害物ＯＢの大きさが異なる場合や、運転者のリスク感に違いがある場合等、多様な状況に適用することができる。実際の走行環境では、これらの要因が複数同時に組み合わさっているが、これら３つのポテンシャル関数の重ね合わせを用いることにより、運転者の運転行動を表現することができる。

上述したポテンシャル関数を各運転者に適合させるため、本実施形態では、各運転者の運転による車両１０の走行の際に観測された走行データを用いて、ポテンシャル関数の各パラメータ値を推定するものとしている。具体的には、走行データとして、所定の走行環境において車両１０を走行させたときの、各時刻での車両１０の座標(x_i ^l, y_i ^l)と速度v(x_i ^l, y_i ^l)とを取得する。なお、l={1, 2,...,L｝は試行番号であり、i={1, 2,...,n _l }はデータのインデックスであり、n _l はl回目の試行で得られたデータ数である。図９に、図４に示す走行環境においてある運転者の運転により車両１０を複数回走行させた際の、各時刻での車両１０の座標Ｐの分布の一例を示す。

次に、走行環境に含まれる主要な要素を列挙し、例えば下記の式（４）のようにそれらの重ね合わせとして走行環境を表現するポテンシャル関数U(x, y)を構築する。

ポテンシャル関数のパラメータの推定問題は、以下の最適化問題により定式化される。
＜パラメータ推定問題＞

本実施形態では、車両１０がレーダユニット２５０やカメラユニット２６０を備えているため、車線の境界の座標や障害物の座標は既知である。また、d(x_i ^l, y_i ^l)は、座標(x_i ^l, y_i ^l)におけるポテンシャル関数Uの最急降下ベクトルである。この最適化問題における評価関数Jは、計測された速度ベクトルvとリスク感を表すポテンシャル場から計算された勾配ベクトルdとの差の二乗の総和である。従って、上記最適化の結果得られたポテンシャル場により生成される経路は、運転者の回避経路と似たものとなることが期待され、w_ci, σ_cxi, σ_cyi等の推定されたパラメータは、走行環境上の障害物に対するドライバのリスク感を定量的に表現するものと期待される。推定されたパラメータは、対象となる意図や障害物に固有のものと考えられ、異なる走行環境中であっても類似した障害物には同じパラメータを用いることが可能である。図１０に、同定された障害物のポテンシャル場の等高線ＬＣの一例を示す。運転者により、等高線ＬＣの形状は異なり得る。なお、ポテンシャル関数のパラメータの同定のための最適化問題における評価関数は、上述したものに限られず、他の関数を取り得る。

本実施形態では、車両１０の運転行動特性情報管理部１５０（図１）が、車両１０の走行データを蓄積し、蓄積された走行データに基づき上記ポテンシャル関数の各パラメータ値を推定し、推定された各パラメータ値を特定する運転行動特性情報ＤＩを生成して運転行動特性情報記憶部１４０に格納する。なお、運転行動特性情報管理部１５０は、図示しないユーザインタフェースを介した指定等に基づき運転者を識別し、運転者毎に走行データを蓄積する。また、十分な走行データが蓄積されていない段階では、例えば平均的な運転者の運転行動特性を表す運転行動特性情報ＤＩが運転行動特性情報記憶部１４０に格納され、十分な走行データが蓄積された段階で、運転行動特性情報ＤＩの更新が実行される。なお、その後、定期的にまたは不定期で、運転行動特性情報ＤＩの更新が行われるとしてもよい。走行データは、特許請求の範囲における挙動情報に相当する。

Ａ−３．安全許容領域ＳＲの設定：
次に、安全許容領域設定部１２０（図１）による安全許容領域ＳＲの設定について説明する。上記ポテンシャル関数の各パラメータ値が推定され、各パラメータ値を特定する運転行動特性情報ＤＩが生成されると、運転行動特性情報ＤＩを用いて参照軌道ＲＰを生成することができる。参照軌道ＲＰは、リスクポテンシャルができるだけ低い値をとる車両１０の軌道である。ただし、参照軌道ＲＰは、実際に車両１０が走行可能な軌道である必要がある。すなわち、車両１０は非ホロノミックな拘束を受け、また実現可能な舵角にも制限がある。そのため、参照軌道ＲＰの生成の際には、車両特性情報記憶部１３０に記憶された車両１０の運動特性を示す車両特性情報ＶＩ（図１）が参照される。

車両特性情報ＶＩには、車両１０の運動特性をモデル化した車両運動特性モデルが含まれる。本実施形態では、車両運動特性モデルとして、下記の式（８）−（１０）で表される公知の二輪モデルや、下記の式（１１）−（１２）で表される公知のタイヤモデルが使用される。

参照軌道ＲＰの生成手順には、タイヤ切れ角に関する物理的な制約と、上述の車両１０の運動特性を時間に関して離散化したものを拘束条件とした以下の最適化問題が組み込まれている。
＜参照軌道ＲＰの生成に用いる最適化問題＞

この最適化問題は、車両運動特性モデルにより実現可能な解空間の中で、リスクポテンシャルを最小にする前輪舵角と状態を探索する最適化問題となっている。この最適化問題を用い、以下の手順により参照軌道ＲＰを生成する。この手順を繰り返すことにより、車両１０の運動特性モデルの拘束下で、ポテンシャル場に合わせた経路(x_k,y_k)(k∈{1,2,3,...,K})が参照軌道ＲＰとして生成される。図１１に、生成された参照軌道ＲＰの一例を示す。
・Step 1：初期値を設定する。(k＝1, (x_k,y_k,θ_k)＝（x_0, ,y₀, θ₀）とする。)
・Step 2：上述の最適化問題を解き、各運転者に適合されたポテンシャル場において、車両運動特性モデルの制約を満たしつつ、ポテンシャルを最も下る方向に車両１０を進めるδ_k+1を計算する。
・Step 3：求められたδ_k+1をもとに、車両１０の運動特性モデルに基づき、次ステップでの状態x_k+1,y_k+1,θ_k+1を計算する。
・Step 4：k+1＝K（Kは所望の生成ステップ数）となれば終了する。そうでなければk＝k+1として、Step 2に戻る。

上述したように、安全許容領域ＳＲは、規範運転行動情報記憶部１１０に記憶された規範運転行動情報ＭＩ（図１）を参照して設定される。規範運転行動情報ＭＩは、模範的な運転者（例えば教習所の教官）の運転行動特性を示す情報であり、本実施形態では、模範的な運転者についての上記ポテンシャル関数の各パラメータ値を示す情報（すなわち、模範的な運転者の運転行動特性情報ＤＩ）である。なお、規範運転行動情報ＭＩは、特許請求の範囲における特定運転行動情報に相当する。

図１２は、安全許容領域ＳＲの設定方法の一例を示す説明図である。図１２には、模範的な運転者についてのポテンシャル関数の各パラメータ値を用いて生成された参照軌道ＲＰが示されている。この参照軌道ＲＰは、参照軌道ＲＰが生成された特定の走行環境において、車両１０の模範的な軌道であると言える。本実施形態では、この参照軌道ＲＰを含み、分散を考慮して算出された幅を持たせた領域が、安全許容領域ＳＲとして設定される。なお、安全許容領域ＳＲは、特許請求の範囲における所定領域に相当する。

Ａ−４．許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの算出：
次に、許容制御入力範囲算出部１６０（図１）による許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの算出について説明する。上述したように、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅは、運転行動特性情報ＤＩと車両特性情報ＶＩとを参照して予測される車両１０の軌道が、予測区間にわたって安全許容領域ＳＲ内に収まるために、現時刻ｔで許容される舵角の範囲（舵角θの許容最小値θ_ｍｉｎおよび許容最大値θ_ｍａｘ）である。許容制御入力範囲算出部１６０は、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅを、以下の許容制御入力範囲算出問題を制約充足の観点から解くことにより設定する。
＜許容制御入力範囲算出問題＞

Ａ−５．操作介入判定および操作介入実行：
次に、操作介入判定部１７０（図１）による操作介入判定および操作介入実行部１８０による操作介入実行について説明する。操作介入判定部１７０は、現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内にあるか否かを判定し、現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内にある場合には操作介入を実行しないことを決定し、現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの外にある場合には操作介入を実行することを決定する。

現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの外にあり、操作介入を実行すると決定された場合には、介入支援入力決定部１８２が、介入の程度、すなわち、現時点の運転者の操舵トルクＵｈに加えるべき介入支援入力Ｕａを可変に決定する。図１３は、介入支援入力Ｕａの決定方法の一例を示す説明図である。図１３の例では、現時刻ｔでの舵角θが許容最大値θ_ｍａｘより大きい場合も、現時刻ｔでの舵角θが許容最小値θ_ｍｉｎより小さい場合も、介入支援入力Ｕａは予め定められた一定値に決定される。この値は、各運転者の運転能力に応じて可変に設定される。なお、図１３の例では、操作感を滑らかにして運転者の違和感をより低減するために、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内における両側の境界付近の領域である移行領域θ_ｔｒａにおいても舵角θに応じた介入支援入力Ｕａで操作介入が実行されるようにしている。すなわち、図１３の例では、現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内の内、移行領域θ_ｔｒａ以外の領域にある場合に、操作介入が実行されない。

操作介入実行部１８０は、ステアリングＥＣＵ２７０を介して、介入支援入力決定部１８２によって決定された介入支援入力Ｕａで、操舵についての操作介入を実行する。

Ａ−６．操作介入制御処理：
図１４は、本実施形態の運転支援ＥＣＵ１００による操作介入制御処理の流れを示すフローチャートである。はじめに、運転支援ＥＣＵ１００は、運転操作検出部２１０や車速センサ２２０、ヨーレートセンサ２３０、レーダユニット２５０、カメラユニット２６０等から、車線境界や障害物の検出結果や、運転操作、車速、ヨーレート等を示す情報を取得して、車両１０の走行環境を把握する（Ｓ１１０）。次に、安全許容領域設定部１２０は、規範運転行動情報ＭＩを用いて、把握された走行環境に応じた安全許容領域ＳＲ（図１２参照）を設定する（ステップＳ１２０）。

次に、許容制御入力範囲算出部１６０は、運転行動特性情報ＤＩおよび車両特性情報ＶＩを用いて、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ（図２および図３参照）を算出する（Ｓ１３０）。操作介入判定部１７０は、現時刻ｔでの操作（舵角θ）が許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内にあるか否かを実時間で判定する（Ｓ１４０）。現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの外にあると判定された場合には（Ｓ１４０：ＮＯ）、介入支援入力決定部１８２が介入支援入力Ｕａを決定し（Ｓ１５０）、操作介入実行部１８０が、決定された介入支援入力Ｕａでの操作介入を実行する（Ｓ１６０）。

一方、現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内にあると判定された場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、操作介入判定部１７０は、現時刻ｔでの舵角θが移行領域θ_ｔｒａ（図１３参照）内にあるか否かを判定する（Ｓ１４２）。現時刻ｔでの舵角θが移行領域θ_ｔｒａ内にあると判定された場合には（Ｓ１４２：ＹＥＳ）、介入支援入力決定部１８２が介入支援入力Ｕａを決定し（Ｓ１５０）、操作介入実行部１８０が、決定された介入支援入力Ｕａでの操作介入を実行する（Ｓ１６０）。現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内にあり（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、かつ、移行領域θ_ｔｒａ外にあると判定された場合には（Ｓ１４２：ＮＯ）、Ｓ１５０およびＳ１６０の処理はスキップされる。

運転支援ＥＣＵ１００は、処理終了の指示が受領されていない間は（Ｓ１７０：ＮＯ）、上述したＳ１１０からＳ１６０までの処理を繰り返し実行する。処理終了の指示が受領されると（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、運転支援ＥＣＵ１００は操作介入制御処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態の運転支援ＥＣＵ１００では、安全許容領域設定部１２０が、車両１０の軌道に関する領域である安全許容領域ＳＲを設定し、許容制御入力範囲算出部１６０が、車両１０の運転者の運転行動特性を示す運転行動特性情報ＤＩを用いて予測される車両１０の軌道が所定の予測区間にわたって安全許容領域ＳＲ内に収まるために現時刻ｔで許容される舵角θの範囲である許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅを算出し、操作介入判定部１７０が、現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内にあるか否かを判定し、現時刻ｔでの舵角θが許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの外にあると判定された場合に操作介入実行部１８０が操舵についての操作介入を実行する。このように、本実施形態の運転支援ＥＣＵ１００では、操作介入による安全性の確保を達成しつつ、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの算出のための車両１０の軌道予測に運転行動特性情報ＤＩを用いることによって、一律の判定手法によって操作介入を実行するか否かを判定する従来の構成と比較して、操作介入による運転者の違和感をより低減することができる。

また、本実施形態の運転支援ＥＣＵ１００では、模範的な運転者の運転行動特性情報ＤＩである規範運転行動情報ＭＩを用いて安全許容領域ＳＲが設定されるため、操作介入によって運転者を模範的な運転行動に誘導することができ、安全性の確保をより確実に達成することができる。

また、本実施形態の運転支援ＥＣＵ１００では、運転行動特性情報管理部１５０が、車両１０の走行中に車両１０の挙動を示す走行データ（挙動情報）を運転者に対応付けて蓄積し、蓄積された走行データを用いて運転行動特性情報ＤＩを生成するため、運転者の運転行動特性を精度良く反映した運転行動特性情報ＤＩを作成することができ、操作介入による運転者の違和感をより効果的に低減することができる。

また、本実施形態の運転支援ＥＣＵ１００では、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの算出のための車両１０の軌道予測に、車両１０の運動特性を示す車両特性情報ＶＩが用いられるため、車両１０の運動特性を考慮した適切な軌道を予測することができ、安全性の確保と違和感の低減とを高次元で両立させることができる。

また、本実施形態の運転支援ＥＣＵ１００では、介入支援入力決定部１８２が、介入支援入力Ｕａを可変に決定することができるため、運転者の運転能力等に応じた適切な介入支援入力Ｕａで操作介入を行うことができる。

なお、本実施形態の運転支援ＥＣＵ１００では、許容制御入力範囲算出部１６０による許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅの算出の際に予測される車両１０の軌道は、操作介入が実行されない場合の軌道であるため、操作介入が実行される場合の軌道予測と比較して、精度良く軌道予測を行うことができ、その結果、操作介入実行可否の判定を精度良く行うことができる。

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態では、車両１０の操舵についての操作介入制御について説明したが、本発明は、例えば、見通しの悪い交差点で一時停止する際のように、車両１０の制動についての操作介入制御にも適用可能である。本発明を制動についての操作介入制御に適用する場合には、例えば以下のようになる。

この変形例では、ＧＰＳ２４０やレーダユニット２５０、カメラユニット２６０等により車両１０が見通しの悪い交差点に近づいている走行環境にあることが把握され（図１４のＳ１１０）、車速についての安全許容領域ＳＲが設定される（同Ｓ１２０）。図１５は、変形例における安全許容領域ＳＲの設定方法の一例を示す説明図である。図１５において縦軸は車両１０の速度、横軸は交差点からの距離である。交差点の手前５（ｍ）の位置に停止線ＳＬが存在する。図１５には、模範的な運転者の走行データを用いて生成された参照軌道ＲＰと、参照軌道ＲＰにある程度の幅を持たせて設定した車速についての安全許容領域ＳＲとが示されている。模範的な運転者は、停止線ＳＬの位置でほぼいったん車速をゼロにし、徐行、左右確認の後、再加速していることがわかる。予測区間にわたって車速が安全許容領域ＳＲ内に収まるような操作（ブレーキペダルの踏み込み角）が許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅとして算出され（図１４のＳ１３０）、現時刻ｔでの操作（ブレーキペダルの踏み込み角）が許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内か否かによって、制動に関する操作介入の実行可否が判定される（同Ｓ１４０）。操作介入を実行すると判定された場合には、介入支援入力Ｕａとしてブレーキペダルに加える踏力が決定され（同Ｓ１５０）、決定された介入支援入力ＵａでブレーキＥＣＵ２８０を介した操作介入が実行される（同Ｓ１６０）。

なお、このような制動についての操作介入制御に加えて、あるいは制動についての操作介入制御に代えて、加速についての操作介入制御を実行するとしてもよい。例えば、予測区間において車速が安全許容領域ＳＲを下回ると判定された場合に、アクセルペダルの踏み込み角を増すような操作介入を行うとしてもよい。

このように、本発明によれば、操舵についての操作介入に限らず、制動や加速についての操作介入に関しても、操作介入による安全性の確保を達成しつつ運転者の違和感をより低減することができる。

また、上記実施形態における車両１０の構成はあくまで一例であり、車両１０が上述した構成要素の一部を備えなくてもよいし、車両１０が上述していない構成要素を備えていてもよい。また、上記実施形態において説明した運転者の運転行動特性を表すモデルはあくまで一例であり、例えばハイブリッド動的システムモデル等の他のモデルを採用してもよい。また、上記実施形態において説明した車両の運動特性を表すモデルはあくまで一例であり、例えば定常円旋回モデルや等速度モデル等の他のモデルを採用してもよい。

また、上記実施形態では、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ外では、介入支援入力Ｕａは予め定められた一定値に決定されるとしているが（図１３参照）、介入支援入力Ｕａが現時刻での舵角θに応じて変化するとしてもよい。また、上記実施形態では、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内の移行領域θ_ｔｒａにおいても操作介入が実行されるとしているが、許容制御入力範囲θ_ｓａｆｅ内では操作介入が一切実行されないとしてもよい。

また、上記実施形態では、模範的な運転者の運転行動特性情報ＤＩである規範運転行動情報ＭＩを用いて安全許容領域ＳＲが設定されるとしているが、特定の１人または複数人の運転者の運転行動特性情報ＤＩを用いて安全許容領域ＳＲが設定されるとしてもよい。また、安全許容領域ＳＲの設定の際に必ずしも運転行動特性情報ＤＩを用いる必要は無く、車両１０の安全が確保されるために車両１０の挙動が収まるべき領域として設定されれば、安全許容領域ＳＲの設定方法は任意の方法を採用可能である。

また、上記実施形態では、予測区間は時間的な区間であるとしているが、予測区間は距離的な区間であるとしてもよい。

また、上記実施形態では、運転支援ＥＣＵ１００は、いまだ緊急時に至っていない状況で動作する常用域の操作介入制御を実行するとしているが、運転支援ＥＣＵ１００は、これに加えて、例えば衝突時間余裕（ＴＴＣ）等の危険度指標を用いて物理的限界のみに基づき操作介入を行う緊急時の操作介入制御を実行するとしてもよい。

なお、上記実施形態や変形例において説明した運転者モデル化手法等の詳細については、以下でも公開されている。
・Noriyasu Noto, et al. "Steering assisting system for obstacle avoidance based on personalized potential field" Intelligent Transportation Systems (ITSC) 2012
・Ikami Norimitsu, et al. "Online parameter stimation of driving behavior using probability-weighted ARX models" Intelligent Transportation Systems (ITSC) 2011
・奥田ら．"個人適合型ポテンシャル法に基づく障害物回避アシスト制御" 自動車技術会論文集 44.3(2013):895-901
・長井ら．"個人適合型ポテンシャル法に基づく障害物回避アシスト制御（第二報）" 自動車技術会 秋季大会 予稿集 211-20135816, 2013

１０：車両 １００：運転支援ＥＣＵ １１０：規範運転行動情報記憶部 １２０：安全許容領域設定部 １３０：車両特性情報記憶部 １４０：運転行動特性情報記憶部 １５０：運転行動特性情報管理部 １６０：許容制御入力範囲算出部 １７０：操作介入判定部 １８０：操作介入実行部 １８２：介入支援入力決定部 ２１０：運転操作検出部 ２２０：車速センサ ２３０：ヨーレートセンサ ２４０：ＧＰＳ ２５０：レーダユニット ２６０：カメラユニット ２７０：ステアリングＥＣＵ ２７２：ステアリング装置 ２８０：ブレーキＥＣＵ ２８２：ブレーキ装置 ＤＩ：運転行動特性情報 ＭＩ：規範運転行動情報 ＶＩ：車両特性情報

Claims (8)

1. 車両の所定の操作に対する介入を行う運転支援装置であって、
   前記車両の挙動に関する領域である所定領域を設定する領域設定部と、
   前記車両の運転者の、特定の走行環境における運転行動特性を示す運転行動特性情報を取得し、取得された前記運転行動特性情報を用いて予測される前記車両の挙動が所定の予測区間にわたって前記所定領域内に収まるために現時刻で許容される前記操作の範囲である許容制御入力範囲を算出する許容制御入力範囲算出部と、
   現時刻の前記操作が前記許容制御入力範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
   現時刻の前記操作が前記許容制御入力範囲の外にあると判定された場合に、前記介入を実行する操作介入実行部と、を備える、運転支援装置。
2. 請求項１に記載の運転支援装置であって、
   前記領域設定部は、特定の運転者の前記運転行動特性情報である特定運転行動情報を取得し、取得された前記特定運転行動情報を用いて前記所定領域を設定する、運転支援装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の運転支援装置であって、さらに、
   前記車両の走行中に前記車両の挙動を示す挙動情報を前記車両の運転者に対応付けて蓄積し、蓄積された前記挙動情報を用いて前記運転行動特性情報を生成する運転行動特性情報管理部を備える、運転支援装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の運転支援装置であって、
   前記許容制御入力範囲算出部は、前記車両の運動特性を示す車両特性情報を取得し、前記運転行動特性情報と前記車両特性情報とを用いて前記車両の挙動を予測する、運転支援装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の運転支援装置であって、さらに、
   前記介入の程度を可変に決定する介入支援入力決定部を備える、運転支援装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の運転支援装置であって、
   前記操作は、操舵操作であり、
   前記車両の挙動は、前記車両のとる軌道を含む、運転支援装置。
7. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の運転支援装置であって、
   前記操作は、制動操作と加速操作との少なくとも一方であり、
   前記車両の挙動は、前記車両の速度を含む、運転支援装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の運転支援装置であって、
   前記許容制御入力範囲算出部は、前記介入が実行されない場合の前記車両の挙動を予測する、運転支援装置。

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