JP6330868B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の自動運転等において、走行環境に応じて車両の制御を行う車両制御装置に関するものである。

従来から、周辺車両の挙動を予測することにより、自車両の運転状態を制御する車両制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、自車線に隣接する複数の隣接車線を走行する複数の隣接車両の走行状態を示す交通の流れに基づいて、交通の流れに乗っていない隣接車両の後続車両による追い越しを予測する発明が開示されている。また、特許文献２には、自車両の周囲の走行環境の検出に基づいて、自車両の周囲にリスクポテンシャルを設定する発明が開示されている。

特開２０１６−０３０５１２ 特開２０１３−２５７７５９

このように、従来から、レーダ、カメラ等の検出手段によって検知される周辺車両の挙動を予測して、予測された周辺車両の挙動に基づいて自車両を制御する車両制御装置は存在していた。しかしながら、このような従来の車両制御装置では、検出手段によって直接的に検知されない車両については考慮がなされていなかったため、例えば、周辺車両の陰になって検出手段では検知不能となっていた領域からの周辺車両（死角車両）の割り込み等に対しては、十分な制御が行なわれていなかった。

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、走行環境に応じて車両の制御を行う車両制御装置において、検出手段により直接的に検出できない死角車両の挙動に対しても適切に対処し得る車両制御装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項１に記載のように、
自車両周辺の走行環境にしたがって自車両の走行を制御する車両制御装置において、
自車両の周辺を走行する周辺車両等の周辺物を検出する周辺物検出手段と、
前記周辺物検出手段により検出された周辺車両の走行状態を分析して、前記周辺物検出手段では検知できない検知不能領域を走行する死角車両の存在を推定する死角車両存在推定手段と、
前記死角車両の存在を想定した前記周辺車両の走行状態の分析に基づいて、前記死角車両存在推定手段により存在が推定された前記死角車両の挙動を予測する死角車両挙動予測手段と、
前記死角車両挙動予測手段により予測された死角車両の挙動に基づいて、自車両の周囲に存在する空きスペースに対して危険エリアを設定する危険エリア設定手段と、
前記危険エリア設定手段により設定された危険エリアに基づいて自車両の走行を制御する走行制御手段と
を備えた。

上記解決手法によれば、周辺物検出手段により検出された周辺車両の走行状態を分析することにより、周辺物検出手段によっては検出不能な領域に存在する死角車両の存在及び挙動を予測するので、自車両から直接観測できない領域からの死角車両の割り込み等に対しても適切に対処した車両制御を行うことが可能となる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載の通りである。すなわち、前記死角車両挙動予測手段は、前記死角車両の位置及び位置変化に基づいて、前記死角車両の挙動を予測する。これにより、死角車両の過去の挙動から、継続する将来の挙動を正確に予測することができる。

前記危険エリア設定手段は、前記自車両の後側方を走行する周辺車両によって自車両から死角となった検知不能領域が存在し、前記検知不能領域に死角車両が存在すると推定された場合、自車両の前方に存在する空きスペースに前記死角車両が車線変更してくると予測して、前記自車両の前方に存在する空きスペースに対して危険エリアを設定する（請求項２対応）。この場合、自車両の後側方を走行する周辺車両に隠れていた死角車両の割り込みに対して適切に対応できるので、車両制御の安全性が向上する。

前記危険エリア設定手段は、前記死角車両の前方に他の車両が検知された場合に、前記自車両の前方の空きスペースに設定した危険エリアの危険レベルを高める（請求項３対応）。この場合、死角車両の前方に車両が存在しており、死角車両が車線変更してくる可能性が大きな場合に、危険レベルが適切に高められるので、適切な車両制御を行える。

前記危険エリアの危険レベルが所定値以上となった場合に、自車両の運転者に対して警告を与える警告手段を備えている（請求項４対応）。この場合、危険エリアの危険度が高い場合には、運転者に注意喚起がなされるので、より安全性が向上する。

本発明によれば、自車両から直接的には観測不能な領域に存在する死角車両をも考慮した車両制御を行えるので、車両制御における安全性が向上する。

本発明の制御系の一例を示すブロック構成図。 本発明の車両制御の概略を説明するための図。 本発明の車両制御の一例の制御手順を示すフローチャート。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態の車両制御装置を備えた車両における制御系を示すブロック構成図である。また、図２は、本実施形態における車両制御を説明するための図であり、自車線Ｌ１を走行する自車両２０（車両制御装置を備えた車両）と、隣接車線Ｌ２、Ｌ３を走行する複数の周辺車両２１〜２４を示している。

図１に示されるように、制御系は、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）Ｃを備えている。コントローラＣには、車速センサ１及び舵角センサ２から、それぞれ自車両２０の車速及び舵角の検出信号が入力され、自車両２０の車速及び舵角の制御に利用され得るようになっている。

制御系は、自車両２０の周囲を走行する周辺車両等の周辺物を直接的に検出する（車両２０の周囲の状況についての実測データを与える）ための周辺物検出手段３Ａを備えており、周辺物検出手段３Ａからの検出信号が、コントローラＣに入力されるようになっている。周辺物検出手段３Ａは、例えば車載カメラやレーザーレーダ等の各種センサから構成されている。

また、制御系は、自車両２０の走行する車線の情報をコントローラＣに提供する車線情報提供手段３Ｂを備えている。車線情報提供手段３Ｂは、例えば、地図データを記憶したナビゲーション装置であり、ＧＰＳと連係することにより、その時点で走行中の車線の情報（何車線のどのような形状の車線を走行しているか等の車線そのものについての情報や、そのときの交通状況の情報等）をコントローラＣに提供するようになっている。

コントローラＣは、車両制御を行うための構成として、周辺物認識手段４と、走行場ポテンシャル算出手段５と、死角車両存在推定手段６と、死角車両挙動予測手段７と、危険エリア設定手段８と、走行制御手段９とを備えている。

周辺物認識手段４は、周辺物検出手段３Ａからの検出信号に基づいて、自車両２０の周囲の走行環境、すなわち自車両２０の周囲に存在する物（他車両、道路の白線等）を認識する。特に、自車両２０の周辺を走行する周辺車両２１〜２４を認識し、周辺車両２１〜２４の各々の位置、車速及び車両進行方向を特定する。

走行場ポテンシャル算出手段５は、周辺物認識手段４により認識された走行環境（特に周辺車両２１〜２４の位置、車速及び進行方向）に基づいて、自車両の周囲に形成される走行場ポテンシャル（リスクポテンシャル）を算出する。ここで、走行場ポテンシャルとは、自車両２０の走行環境における危険度（自車両の運転者が感じる危険感）を適切に反映するように人工的に設定された場であり、例えば周辺車両２１〜２４に対しては、各周辺車両２１〜２４の中心位置が最大となり、各周辺車両２１〜２４の周囲に拡がって行くような形状を有する適当な関数が設定される。図２においては、このような走行場ポテンシャルを、各周辺車両２１〜２４の周囲に描かれた等高線で表現している。車両制御においては、道路の各位置における走行場ポテンシャルの値に応じて、自車両２０が安全な走行ルートをたどるように、自車両２０の車速及び舵角を制御することになる。

各周辺車両２１〜２４に対する走行場ポテンシャルＵを表現する具体的な数式としては、例えば、下記の数式が用いられる。

ここで、ｒは自車両２０と対象周辺車両との距離であり、σは適切に設定された定数である。

また、走行場ポテンシャルＵが、周辺車両２１〜２４の走行状態をより適切に反映する数式として、例えば、下記の数式を採用してもよい。

ここで、ｖは自車両と対象周辺車両の相対速度であり、θは自車両２０に対する対象車両の相対的な進行方向を表す角度である。このような関数を採用することにより、例えば対象周辺車両の車速が大きな場合や、対象周辺車両が自車両２０に近づく方向に進行している場合等には、より大きなポテンシャル値が設定されることになる。

死角車両存在推定手段６は、走行場ポテンシャル算出手段５により算出された自車両２０の周囲の走行場ポテンシャルを、車線情報提供手段３Ｂから提供された車線情報と組み合わせて分析して、周辺物検出手段３Ａによって直接的には観測できない領域（死角領域）における死角車両の存在を推定する。すなわち、周辺物検出手段により検出された走行環境（周辺車両２１〜２４等）により形成された自車両２０の周囲の走行場ポテンシャルの形状を時系列的に追跡することにより、死角領域に想定され得る走行場ポテンシャルを算出し、死角領域における走行場ポテンシャルの最大値（中心部分における値）が所定の閾値以上であれば、死角位置に死角車両が存在すると推定する。例えば、図２に示すように、自車両２０の左後方に隣接車線Ｌ２を走行する周辺車両２１が存在する場合、車線情報提供手段３Ｂから提供された車線情報と周辺物検出手段３Ａからの実測データを組み合わせた判定により、自車両２０が三車線の道路の一番右側の車線（自車線Ｌ１）を走行中であれば、隣接車線Ｌ２の更に左には隣接車線Ｌ３が存在しており、結果として、周辺車両２１の左後方の隣接車線Ｌ３上には、周辺車両２１の陰になって周辺物検出手段３Ａによって自車両２０から観測できない死角領域が存在するとの判定がなされる。そのうえで、周辺車両２１〜２４が、死角領域における死角車両の存在を示唆するような挙動を示している場合には、死角車両の存在が推定されることになる。図２には、死角領域に存在する死角車両２５及びその周囲に形成された走行場ポテンシャルを破線で示している。

死角車両挙動予測手段７は、死角車両２５の走行場ポテンシャルを含めた自車両２０の周囲の走行場ポテンシャルの時系列的な変化（死角車両２５と周辺車両２１〜２４の位置及び位置変化等）を、車線情報提供手段３Ａからの車線情報と組み合わせて分析することにより、死角車両２５のその後の挙動（走行ルート）を予測する。例えば、図２に示すような状況において、死角車両２５の前方を走行する周辺車両２２の車速が周囲の状況（他の周辺車両２１、２３、２４の速度）や制限車速等に比較して遅く、且つ隣接車線Ｌ２を走行する周辺車両２１、２３の間に形成された空きスペースの間隔Ｄが所定間隔を維持している場合又は拡がって行っている場合には、死角車両が周辺車両２１、２３の間に形成された空きスペースに車線変更してくる可能性が高いとの判断がなされることになる。

危険エリア設定手段８は、死角車両挙動予測手段７により予測された死角車両２５の挙動に基づいて、自車両２０の周囲の空きスペース（周辺車両が存在していない領域）に対して、自車両２０の軌跡と死角車両２５の軌跡が交錯（衝突）する可能性の大きさに応じて、危険エリア（走行場ポテンシャル）を設定する。例えば、図２において、周辺車両２１の前方に存在する空きスペースに対して死角車両２５が車線変更してくる可能性があると予測された場合、この空きスペースに向けて自車両２０が車線変更すると死角車両２０と衝突する可能性があるので、この空きスペースに対して危険エリア３０を設定する。

危険エリア３０に対しては、予測される衝突の可能性の大きさに応じて、危険レベル（ポテンシャル値の大きさ）が設定される。例えば、図２に示す状況においては、死角車両２５の前方に周辺車両２２が存在しているため、前方の周辺車両２２が存在しない場合に比較して死角車両２５が危険エリア３０に向けて車線変更してくる可能性が大きいと考えられるので、その分、危険エリア３０の危険レベルを大きく設定することになる。

走行制御手段８は、危険エリア設定手段８により設定された危険エリア３０に基づいて車速制御機構１１（アクセル及びブレーキ）及びステアリング機構１２を制御して、自車両２０の軌跡が死角車両２５の軌跡と交錯することがないように、自車両２０の車速及び舵角（走行ルート）を制御する。例えば、危険エリア３０の危険レベルが所定値以上であれば、危険エリア３０への侵入を回避する制御や、危険エリア３０の近くで自車両２０の車速を減速する制御等を実行する。

また、車両制御装置は、自車両２０の運転者に対して表示または音声によって警告を与える警告手段１３を備えており、危険エリア３０に設定された危険レベルが所定値以上となった場合に、自車両２０の運転者に対して警告を与えるようになっている。

なお、本実施形態では、本発明の特徴である死角車両２５の挙動予測に基づく車両制御について特に説明しているが、全体的な車両制御においては、周辺車両２１〜２４の挙動予測に基づく周辺車両２１〜２４との衝突回避のための車両制御も併せて実行されることになる。

次に、図３のフローチャートを用いて、本実施形態の車両制御装置における制御手順を、より詳細に説明する。

車両制御においては、まずステップＳ１において、周辺物検出手段３Ａからのセンサ出力に基づいて周辺車両２１〜２４を認識し、続くステップＳ２において、認識された周辺車両２１〜２４の位置を、周辺物検出手段３Ａからのセンサ出力に基づいて算出する。ステップＳ３においては、周辺車両２１〜２４の位置と運動状態に基づいて、周辺車両２１〜２４によって自車両２０の周囲に形成される走行場ポテンシャルを算出する。

ステップＳ４においては、ステップＳ３において算出された走行場ポテンシャルの形状及び時間変化を分析することにより、自車両２０から死角となる領域（死角領域）における走行場ポテンシャルの存在（死角車両２５の存在の可能性）を予測し、死角領域における走行場ポテンシャルの最大値Ｐmax（死角車両２５の中心位置のポテンシャル値）を算出する。

続くステップＳ５においては、ステップＳ４において算出されたポテンシャル最大値Ｐmaxが所定の閾値Pｔｈよりも大きいか否かを判定し、ポテンシャル最大値Ｐmaxが閾値Pｔｈ以下であれば、死角車両２５が存在しない可能性が大きいと判断し、そのまま制御を終了する。

一方、ステップＳ５における判定でポテンシャル最大値Ｐmaxが閾値Pｔｈよりも大きいと判定された場合には、死角領域に死角車両２５が存在すると判断し、ステップＳ６に進み、ポテンシャル最大値Ｐmaxの位置変化に基づいて、死角車両２５の今後の挙動（軌跡）を予測する。続くステップＳ７においては、自車両２０の軌跡（走行ルート）が、死角車両２５の予測軌跡と交錯するか否かの判定を行い、自車両２０と死角車両２５の軌跡が交錯しないと予測された場合には、そのまま制御を終了する。

一方、ステップＳ７において、自車両２０と死角車両２５の軌跡が交錯すると予測された場合には、ステップＳ８に進み、自車両２０の軌跡が死角車両２５の予測軌跡と交錯しないように、自車両２０の走行ルートを修正する。続くステップＳ９においては、自車両２０が、修正された軌跡に沿って動くように、自車両２０の車速及び舵角の制御を実行し、制御を終了する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、自車両２０の周囲に走行場ポテンシャルを設定することにより、死角車両２５の存在及び挙動の予測を行ったが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、走行場ポテンシャルとは異なる手法を用いて、周辺車両２１〜２４の挙動から、死角車両２５の存在及び挙動の推定を行うようにしてもよい。

本発明は、例えば自動車の自動運転等において、車両の走行制御をより好適化するために利用できる。

Ｃ コントローラ
１ 車速センサ
２ 舵角センサ
３Ａ 周辺物検出手段
３Ｂ 車線情報提供手段
４ 周辺物認識手段
５ 走行場ポテンシャル算出手段
６ 死角車両存在推定手段
７ 死角車両挙動予測手段
８ 危険エリア設定手段
９ 走行制御手段
１１ 車速制御機構
１２ ステアリング機構
１３ 警告手段
２０ 自車両
２１〜２４ 周辺車両
２５ 死角車両
３０ 危険エリア

Claims (5)

1. 自車両周辺の走行環境にしたがって自車両の走行を制御する車両制御装置において、
   自車両の周辺を走行する周辺車両等の周辺物を検出する周辺物検出手段と、
   前記周辺物検出手段により検出された周辺車両の走行状態を分析して、前記周辺物検出手段では検知できない検知不能領域を走行する死角車両の存在を推定する死角車両存在推定手段と、
   前記死角車両の存在を想定した前記周辺車両の走行状態の分析に基づいて、前記死角車両存在推定手段により存在が推定された前記死角車両の挙動を予測する死角車両挙動予測手段と、
   前記死角車両挙動予測手段により予測された死角車両の挙動に基づいて、自車両の周囲に存在する空きスペースに対して危険エリアを設定する危険エリア設定手段と、
   前記危険エリア設定手段により設定された危険エリアに基づいて自車両の走行を制御する走行制御手段と
   を備えた車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記死角車両挙動予測手段は、前記死角車両の位置及び位置変化に基づいて、前記死角車両の挙動を予測する車両制御装置。
3. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記危険エリア設定手段は、前記自車両の後側方を走行する周辺車両によって自車両から死角となった検知不能領域が存在し、前記検知不能領域に死角車両が存在すると推定された場合、自車両の前方に存在する空きスペースに前記死角車両が車線変更してくると予測して、前記自車両の前方に存在する空きスペースに対して危険エリアを設定する車両制御装置。
4. 請求項３に記載の車両制御装置において、
   前記危険エリア設定手段は、前記死角車両の前方に他の車両が検知された場合に、前記自車両の前方の空きスペースに設定した危険エリアの危険レベルを高める車両制御装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の車両制御装置において、
   前記危険エリアの危険レベルが所定値以上となった場合に、自車両の運転者に対して警告を与える警告手段を備えた車両制御装置。

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