JP6348785B2

JP6348785B2 - 車両の運転支援装置

Info

Publication number: JP6348785B2
Application number: JP2014133148A
Authority: JP
Inventors: 貴之長瀬; 松野　浩二; 浩二松野; 志郎江副; 陽宣堀口; 小山　哉; 哉小山; 康鷹左右; 雅人溝口; 高橋　理; 理高橋
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: JP2016011031A

Description

本発明は、自車両の前方を走行する先行車両の追い越し制御を実行可能な車両の運転支援装置に関する。

近年、自動車等の車両においては、カメラやレーダ装置等を搭載して車両周囲の走行環境を認識し、運転者の操作の負担を軽減する各種支援装置が開発、実用化されている。このような運転支援装置の例として、例えば、特許文献１に開示されているように、自車両の設定車速に対して先行車両の車速が低い場合、自車両の走行位置や交通情報に基づいてその先行車両を追い越しできるか否かを判定し、追い越しできると判定した場合に自動操縦によってその先行車両の追い越しを実行するシステムが知られている。

特開２００９−２４８８９２号公報

特許文献１は、先行車両の追い越しの適否を予め判定し、追い越しが適切であると判定した場合に追い越しの準備動作を実行することで、自車両や自車両周辺の車両の運転者に驚きや不快感を抱かせることなく、追い越しを自動的に実行させるものであるが、追い越しを開始した後の周辺状況の変化に対しては、特に考慮されていない。

すなわち、先行車両の追い越し開始後の状況変化によっては、追い越しを中止する場合や、そのまま安全に追い越しを完了できる場合があり、何れの場合であっても、運転者に不安を与えることのない運転支援とする必要がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車両の追い越し開始後の状況変化に対応して追い越しの中止又は実行を適切に判断し、運転者に不安を与えることのない車両の運転支援装置を提供することを目的としている。

本発明による車両の運転支援装置は、自車両の前方を走行する先行車両を追い越し可能な否かを判断し、追い越し可能な場合、前記先行車両の追い越し制御を実行する運転支援装置であって、前記先行車両を追い越し可能と判断して自車両が追い越し車線に移動したとき、前記追い越し車線を中心とする走行環境の変化を監視する追い越し環境監視部と、前記追い越し環境監視部により前記追い越し車線上に対向車両が検出されたとき、前記対向車両の前記追い越し車線からの離脱或いは減速状態と、自車両と周辺車両との位置及び相対速度の関係とに基づいて、前記先行車両の追い越しを実行させるか中止させるかを判断する追い越し実行／中止判断部とを備える。

本発明によれば、先行車両の追い越し開始後の状況変化に対応して追い越しの中止又は実行を適切に判断することができ、運転者に不安を与えることがない。

車両の運転支援装置の構成図追い越し時の車両の位置を示す説明図追い越し制御ルーチンのフローチャート

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）であり、この自車両１に、ドライバの運転操作に対して自律的な自動運転を含む運転支援制御を実行する運転支援装置２が搭載されている。運転支援装置２は、自車両１を取り巻く周囲の外部環境を認識する各種デバイスからなる外部環境認識部を備え、また、自車両１の運転状態を検出する各種センサ類からの信号が入力される。

本実施の形態においては、運転支援装置２は、外界環境をセンシングするためのデバイスとして、車両１の前方の物体を３次元位置を検出するステレオカメラユニット３、車両１の前側方の物体を検出する側方レーダユニット４、車両１の後方の物体を検出するマイクロ波等による後方レーダユニット５を備え、更に、路車間通信や車車間通信等のインフラ通信によって交通情報を取得する交通情報通信ユニット６を備えている。これらのユニット４〜６により車両１の外部環境を認識する外部環境認識部が形成されている。

ステレオカメラユニット３は、例えば、車室内上部のフロントウィンドウ内側のルームミラー近傍に設置される左右２台のカメラ３ａ，３ｂで構成されるステレオカメラを主としている。左右２台のカメラ３ａ，３ｂは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するシャッタ同期のカメラであり、所定の基線長で固定されている。また、このステレオカメラユニット３には、左右のカメラ３ａ，３ｂで撮像した一対の画像をステレオ画像処理して、先行車両等の前方の物体の実空間における３次元位置情報を取得する画像処理部が一体的に備えられている。物体の３次元位置は、ステレオ画像処理によって得られる物体の視差データと画像座標値とから、例えば、ステレオカメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車長方向（距離方向）をＺ軸とする３次元空間の座標値に変換される。

側方レーダユニット４は、自車両周辺に存在する比較的近距離の物体を検出する近接レーダであり、例えば、フロントバンパの左右コーナー部に設置され、マイクロ波や高帯域のミリ波等のレーダ波を外部に送信して物体からの反射波を受信し、ステレオカメラユニット３の視野外となる自車両の前側方に存在する物体までの距離や方位を測定する。また、後方レーダユニット５は、例えば、リヤバンパの左右コーナー部に設置され、同様にレーダ波を外部に送信して物体からの反射波を受信し、自車両後方から後側方にかけて存在する物体までの距離や方位を測定する。

尚、後方物体は、リヤビューカメラを用いた画像認識、或いは画像認識と他のセンシングデバイスとのセンサフュージョンによって検出するようにしても良い。

交通情報通信ユニット６は、ステレオカメラユニット３、側方レーダユニット４、後方レーダユニット５からは見通せない（センシングできない）エリアや交差道路等の交通情報を、道路付帯設備を介した路車間通信や他車両との車車間通信によって取得する。尚、交通情報通信ユニット６は、専用の装置としても良いが、交差点や信号機等の位置、道路の車線数、道路の曲率半径、制限速度、追い越し禁止区間等の走行環境の地図情報を保有するナビゲーション装置等の測位装置に設けられている通信装置を利用するようにしても良い。

一方、自車両１の運転状態を検出するセンサ類としては、車速を検出する車速センサ１０、操舵角を検出する操舵角センサ１１、加速度を検出するＧセンサ１２等がある。運転支援装置２は、各ユニット４〜６で取得した自車両１を取り巻く交通環境情報と、車速センサ１０や操舵角センサ１１やＧセンサ１２等の各種センサ類で検出した自車両１の運転状態情報とに基づいて、車両１の運転支援制御を実行する。

運転支援装置２の運転支援制御には、主要機能の一つとして先行車両に対する適応走行制御（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control)があり、このＡＣＣ制御に係る機能として、先行車両の追い越し制御がある。運転支援装置２による追い越し制御では、自車両前方に先行車両を認識し、その先行車両の車速が自車両の設定車速よりも低い場合、自車両の走行位置や先行車両との相対速度、自車両周囲の交通情報等に基づいて、先行車両を追い越し可能か否かを判断する。そして、追い越し可能と判断した場合、先行車両の追い越しを自動操縦で実行する。

以下では、運転支援装置２の追い越し制御について説明する。ここでの追い越し制御は、自車両が先行車両を追い越すために現在の走行車線から隣の車線（追い越し車線）に移動し、先行車両を追い越した後、元の走行車線に戻る（先行車両の前に移動する）制御であり、追い越し車線としては、センターライン片側の複数の車線のうちの現在の走行車線の隣の車線と、センターラインを超えた反対側の対向車線との双方を想定している。運転支援装置２は、このような追い越し制御に係る機能部として、追い越し判断部２０、追い越し環境監視部３０、追い越し実行／中止判断部４０、自動操舵部５０、加減速制御部６０、追い越し情報出力部７０を備えている。

追い越し判断部２０は、ステレオカメラユニット３で認識した道路白線（区画線）の状態や交通情報通信ユニット６を介して取得した交通情報から、現在の走行区間が追い越し禁止区間でなく、また、工事や事故発生、料金所、信号機若しくは交差点等の追い越しの障害となるようなものが無いことを前提として、自車両の速度より遅い速度で走行する先行車両に追いついた場合や先行車両が減速してきた場合、先行車両の追い越しを実行するか否かを判断する。

尚、道路白線の検出は、ステレオカメラユニット３で撮像した画像の画像平面における道路の幅方向の輝度変化を評価して白線の候補となる点群を抽出し、これらの白線候補点の時系列データを処理して、自車両（ステレオカメラユニット３）を原点とするＸＹＺ座標空間における白線形状を近似したモデルを用いて行うことができる。白線の近似モデルとしては、ハフ変換によって求めた直線成分を連結した近似モデルや、２次式等の曲線で近似したモデルを用いることができる。

追い越しを実行するか否かは、例えば、ステレオカメラユニット３及び車速センサ１０の出力から取得した、自車両の走行速度、自車両と先行車両との相対速度、自車両と先行車両との間の車間距離、後方レーダユニット５の出力から取得した自車両後方の追い越し車線上の後続車両の有無を条件として判断する。そして、例えば、自車両後方の追い越し車線上に接近する後続車両が無く、自車両の設定車速と実走行速度との間の差が所定値以上、且つ車間距離が所定距離未満の場合には、先行車両の適切な追い越しが可能と判断して、自動操舵部５０及び加減速制御部６０に追い越し制御の開始を指示する。

尚、自車両の走行速度と先行車両の走行速度との間の差が極めて大きくなった場合（例えば、先行車両が急ブレーキを掛けた場合等）には、追い越し判断を行うことなく、衝突防止制御を優先的に実行させ、自車両と先行車両との衝突を回避する。

追い越し環境監視部３０は、追い越し判断部２０による追い越し判断を受けて追い越し制御を開始し、自車両が追い越し車線に移動したとき、追い越し車線を中心とする走行環境の変化を監視する。具体的には、先行車両を追い越すため自車両が追い越し車線に移動したとき、突然出現する対向車両の有無、対向車両の速度や横位置、対向車両の方向指示灯の作動状態、自車両と対向車両との車間距離や対向車両の車速変化等を監視する。また、追い越し環境監視部３０は、自車両周辺の周辺車両（元の車線上の追い越し対象の先行車両、この先行車両の前の先先行車両等）の位置や車速（相対速度）、追い越し車線の路面状態等の走行環境を監視する。

対向車両の横位置は、自車両（ステレオカメラユニット３）を原点とするＸＹＺ座標空間において、例えば、撮像画像から認識した道路白線（車線区画線）に対するＸ軸方向（車幅方向）の距離として算出する。また、追い越し車線の路面状態としては、ステレオカメラユニット３を介した画像認識や交通情報通信ユニット６を介して取得した交通及び気象情報から、雨や雪等の天候条件によって路面摩擦係数μが乾燥路よりも低下している低μ路、進行方向の道路勾配等を認識する。

尚、低μ路は、気象条件のみならず、車両の走行制御パラメータから推定した路面摩擦係数μを用いて判断するようにしても良い。

追い越し実行／中止判断部４０は、自車両が追い越し車線に移動したとき、追い越し環境監視部３０によって対向車両が検出されたか否かを調べ、追い越しを中止するか、そのまま追い越しを実行するかを判断する。追い越し車線に対向車両が検出されない場合は、そのまま追い越しを実行させて先行車両の前方の走行車線に戻り、追い越しを完了させる。一方、追い越し車線に対向車両が突然現れ、対向車両が検出された場合には、自車両と対向車両及び周辺車両との位置関係や相対速度に応じて、そのまま追い越しを実行して先行車両の前方の走行車線に戻るか、追い越しを中止して先行車両の後方の走行車線に戻るかを判断する。

具体的には、図２に示すように、自車両が走行車線Ｐ１から追い越し車線Ｐ２に車線変更してＡ１の位置に移動し、追い越し車線Ｐ２に自車両に向かって進行する対向車両Ｃ１が出現した場合、以下の（１）〜（３）に示す状況に応じて、追い越しを中止して元の走行車線の先行車両Ｂ１の後方のＡ２の位置に戻るか、そのまま安全に先行車両Ｂ１を追い越して元の走行車線の先行車両Ｂ１の前方のＡ３位置に戻れるかを判断し、自動操舵部５０及び加減速制御部６０に出力する。

（１）対向車両が追い越し車線から離脱しない或いは十分に減速しない
追い越し車線上に対向車両が出現した場合、対向車両の走行変化量に基づいて、対向車両が分岐路への方向転換や道路沿いの施設への進入等により追い越し車線から離脱したか、或いは先行車両の安全な追い越しが可能となる速度まで対向車両が減速したか否かを判断する。対向車両が追い越し車線から離脱しない、或いは対向車両が十分に減速していないと判断される場合には、先行車の追い越しを中止して元の走行車線に復帰させるよう自動操舵部５０及び加減速制御部６０に指示する。図２で示すと、対向車両Ｃ１の走行変化量が閾値未満の場合、先行車両Ｂ１の追い越しを中止して追い越し車線Ｐ２のＡ１位置から先行車両Ｂ１後方のＡ２位置に移動し、元の走行車線Ｐ１に戻る。

対向車両の走行変化量としては、離脱を判断する場合、対向車両の横位置の変化量、横方向速度の変化量、横加速度の変化量を用い、これらの変化量が第１の閾値未満の場合には、対向車両が離脱しないため追い越し中止と判定する。離脱判断のための第１の閾値は、例えば、追い越し車線の車線幅に基づいて設定され、対向車両の現在の横位置から所定時間後（ｔ秒後）に追い越し車線の車線端までの距離を与える走行変化量（横位置の変化量、横方向速度の変化量、横加速度の変化量）を第１の閾値として、対向車両の追い越し車線からの離脱を判断する。

また、対向車両の減速状態を判断するための走行変化量としては、進行方向の位置変化量、進行方向の速度の変化量、進行方向の加速度の変化量を用い、これらの変化量が第２の閾値未満の場合には、対向車両との安全な車間距離を確保できないため追い越し中止と判断する。この場合の第２の閾値は、所定時間後（ｔ秒後）の自車両と対向車両との距離が安全限界距離となる走行変化量として設定される。安全限界距離は、先行車両を追い越した後に対向車両と安全な距離を確保して元の走行車線の先行車両の前方に安全に戻ることが可能な距離であり、現在の車間距離から走行変化量に基づくｔ秒後の距離変化量を減算して得られるｔ秒後の推定車間距離が限界距離未満のときには、先行車両を追い越して元の車線に戻ることはできないと判断する。

以上の第１，第２の閾値は、車速の変化度合い、自車両の車速と制限車速との関係、自車両と対向車両との距離の関係に応じて可変される。例えば、対向車両の車速変化が大きいほど各閾値を大きくし、自車両の車速が制限車速に近いほど各閾値を大きくし、自車両と対向車両との距離が近いほど各閾値を大きくすることで、より安全側の判定となるように設定する。また、雨や雪等の気象条件から追い越し車線の路面摩擦係数μが低下するような場合や、追い越し車線が対向車線である場合にも各閾値を大きくし、より安全側の判定となるようにする。

尚、安全に追い越せるかどうかの判断に使用する車速は、制限車速までしか加速できないという条件の下で安全を確保できる余裕時間を計算し、その上で判断するようにしても良い。

（２）対向車両が離脱或いは減速し、且つ周辺車両との安全を確認
対向車両が離脱或いは安全車間距離を確保可能な速度に減速し、且つ元の走行車線の先行車両の前方に安全に復帰できると確認された場合には、自動操舵部５０及び加減速制御部６０による追い越し制御を続行させる。この場合は、自車両を加速させて図２のＡ１位置から先行車両Ｂ１を追い越し、元の走行車線Ｐ１の先行車両Ｂ１前方のＡ３位置に移動して追い越しを完了する。

先行車両の前方に安全に復帰できるか否かは、先行車両や先行車両の前方の先先行車両等の周辺車両と自車両との位置関係及び相対速度等から判断する。例えば、先行車両と自車両との相対速度が設定速度以上で、且つ先行車両の前方に先先行車両が存在しない、或いは先行車両と先先行車両との間が自車両が安全に割り込むことのできる設定距離以上に離れている場合には、先行車両の前方に安全に復帰できると判断する。

（３）周辺車両との安全が確認されない
対向車両の離脱或いは安全車間距離を確保可能な速度への減速が確認された場合であっても、自車両と周辺車両との位置及び相対速度等の関係から元の走行車線の先行車両の前方に安全に復帰できないと判断される場合には、追い越しを中止して元の走行車線に復帰させるよう自動操舵部５０及び加減速制御部６０に指示する。この場合には、図２の追い越し車線Ｐ２のＡ１位置で先行車両Ｂ１の追い越しを中止して、元の走行車線Ｐ１に戻り、先行車両Ｂ１の後のＡ２位置に移動する。

自動操舵部５０及び加減速制御部６０による追い越し制御は、追い越し判断部２０からの追い越し制御開始の指示を受けて、自動操舵部５０で方向指示灯を点滅させると共に、自車両を走行車線から対向車線に移動させるべく、パワーステアリング装置（図示せず）を制御する。また、加減速制御部６０は、電子スロットル装置（図示せず）を制御して自車両を加速させながら追い越し車線に移動させる。

このとき、追い越し車線に対向車両が検出されず、追い越し実行／中止判断部４０からの追い越し中止の指示がない場合には、自車両の加速度を増加させて先行車両を追い越す。そして、先行車両との距離が適切な距離になったとき、元の先行車線に戻って先行車両の前に出ることで、追い越し制御を完了する。

一方、追い越し車線上に対向車両が検出され、追い越し実行／中止判断部４０から追い越し中止を指示された場合には、自車両を減速させて元の走行車線の先行車両の後方に戻るように操舵及び加減速制御を行う。また、対向車両が検出されても、対向車両の離脱或いは十分な減速が確認され、且つ周辺車両との関係から先行車両を安全に追い越しできることが確認された場合は、自車両の加速度を増加させて先行車両を追い越し、先行車両との距離が適切な距離になったとき、元の先行車線に戻って先行車両の前に出て、追い越し制御を完了する。

追い越し情報出力部７０は、追い越し制御における各種情報をドライバに提示するための音声出力や画像出力を行う。例えば、追い越し動作の開始、後続車両の存在、又は、追い越しの開始等に関する音声案内を出力し、また、対向車両の出現による追い越し中止、対向車両が出現しても安全な追い越しが可能であることが確認された場合の追い越し実行といった状況の変化に応じた制御内容をドライバに報知する。

次に、以上の追い越し制御を実現する運転支援装置２のプログラム処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。

この追い越し制御では、最初のステップＳ１において、ステレオカメラユニット３によって先行車両が検出されているか否かを調べる。そして、先行車両が検出されていない場合は、本処理を抜け、先行車両が検出されている場合、ステップＳ２で、ステレオカメラユニット３、側方レーダユニット４、後方レーダユニット５、及び車速センサ１０等の出力によって認識される走行環境に基づいて、先行車両の追い越しが可能であるか否かを判断する。

追い越しが可能であると判断された場合、ステップＳ２からステップＳ３へ進んで自動操舵部５０及び加減速制御部６０に追い越し制御の開始を指示し、自動操舵部５０を介したパワーステアリング制御及び加減速制御部６０を介した電子スロットル制御により、自車両を加速させながら対向車線に移動させる（図２のＡ１位置）。このとき、追い越し情報出力部７０を介して自車両のドライバに追い越し開始を音声出力等によって報知すると共に、自動操舵部５０を介して方向指示灯を点滅させて自車両周辺の車両の運転者に対して、自車両が追い越しを開始しようとしていることを報知する。

次に、ステップＳ４へ進み、追い越し環境監視部３０からの情報により、対向車両が検出されているか否かを調べる。対向車両が検出されていない場合には、ステップＳ４からステップＳ７へ進み、自車両を加速させながら先行車両の追い越しを実行させる。そして、自車両が先行車両を追い越して適切な距離になったとき、元の先行車線に戻って先行車両の前に移動し（図２のＡ３位置）、追い越し制御を完了させる。

一方、ステップＳ４において対向車両が検出されている場合には、ステップＳ４からステップＳ５へ進み、対向車両が追い越し車線から離脱或いは十分に減速しているか否かを調べる。ステップＳ５において対向車両の離脱或いは十分な減速が確認された場合には、更にステップＳ６で先行車両の前方への安全な移動が可能か否かを調べる。

その結果、対向車両の離脱或いは十分な減速が確認され、且つ先行車両の前方への安全な移動が可能である場合には、前述のステップＳ７へ進み、先行車両の追い越しを実行する。一方、対向車両の離脱或いは十分な減速が確認されない場合、また、対向車両の離脱或いは十分な減速が確認されても先行車両の前方への安全な移動が可能であると確認できない場合には、ステップＳ８へ進んで追い越しを中止して自車両を減速させ、元の走行車線の先行車両の後方に戻す。

このように本実施の形態においては、先行車両を追い越すために追い越し車線に移動したとき、対向車両が突然出現しても、対向車両の走行状態の変化や周辺車両との関係を適切に認識して追い越しを中止するか実行するかを判断するようにしている。これにより、追い越し開始後の状況変化に応じて適切に追い越しの中止や追い越しを完了させることができ、運転者に不安を与えることがない。

１自車両
２運転支援装置
３ステレオカメラユニット
４側方レーダユニット
５後方レーダユニット
６交通情報通信ユニット
１０車速センサ
１１操舵角センサ
１２Ｇセンサ
２０追い越し判断部
３０追い越し環境監視部
４０追い越し実行／中止判断部
５０自動操舵部
６０加減速制御部
７０追い越し情報出力部
Ｂ１先行車両
Ｃ１対向車両

Claims

自車両の前方を走行する先行車両を追い越し可能な否かを判断し、追い越し可能な場合、前記先行車両の追い越し制御を実行する車両の運転支援装置であって、
前記先行車両を追い越し可能と判断して自車両が追い越し車線に移動したとき、前記追い越し車線を中心とする走行環境の変化を監視する追い越し環境監視部と、
前記追い越し環境監視部により前記追い越し車線上に対向車両が検出されたとき、前記対向車両の前記追い越し車線からの離脱或いは減速状態と、自車両と周辺車両との位置及び相対速度の関係とに基づいて、前記先行車両の追い越しを実行させるか中止させるかを判断する追い越し実行／中止判断部と
を備えることを特徴とする車両の運転支援装置。
前記追い越し実行／中止判断部は、前記対向車両の離脱を前記対向車両の横方向の走行変化量と第１の閾値とを比較して判断するとともに、前記対向車両の減速状態を前記対向車両の進行方向の走行変化量と第２の閾値とを比較して判断することを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
前記走行変化量は、加速度の変化量であることを特徴とする請求項２記載の車両の運転支援装置。
前記走行変化量は、車速の変化量であることを特徴とする請求項２記載の車両の運転支援装置。
前記第２の閾値は、所定時間後の自車両と前記対向車両との安全限界距離を与える走行変化量であることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の車両の運転支援装置。
前記第１の閾値及び前記第２の閾値は、前記対向車両の車速の変化度合いに応じて、或いは自車両の車速と制限速度との関係に応じて可変されることを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載の車両の運転支援装置。
前記第１の閾値及び前記第２の閾値は、自車両と前記対向車両との距離の関係に応じて可変されることを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載の車両の運転支援装置。
前記第１の閾値及び前記第２の閾値は、前記追い越し車線の路面摩擦係数が低い場合には大きく設定されることを特徴とする請求項２〜７の何れか一項に記載の車両の運転支援装置。
前記第１の閾値及び前記第２の閾値は、前記追い越し車線が前記対向車両の走行車線である場合には大きく設定されることを特徴とする請求項２〜８の何れか一項に記載の車両の運転支援装置。