JP6451565B2 - 運転支援装置、及び運転支援方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自車両の運転を支援する運転支援装置、及び運転支援方法に関する。
運転支援装置として、自車両が追従して走行する目標走行経路を設定するものが知られている。特許文献1に記載の技術では、前回の検出サイクルまでに蓄積された先行車の検出位置と、現検出サイクルで検出された先行車の検出位置とを用いて先行車の走行軌跡を生成する。そして、先行車の走行軌跡を用いて自車両が追従走行する目標走行経路を設定し、自車両が目標走行経路に沿って走行するように自車両の操舵制御を行っている。
特開2014−123283号公報
ところで、検出された先行車の検出位置の履歴を用いて目標走行経路を設定しようとした場合には、その情報量が多くなる程、目標走行経路の設定にかかる演算負荷が増加してしまう。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、目標走行経路の演算負荷を軽減しつつ、目標走行経路を適切に設定できる運転支援装置、及び運転支援方法を提供することを主たる目的とするものである。
本発明は、自車両前方の先行車の検出位置を所定周期で取得する先行車検出部と、自車両の現在位置を取得する自車両検出部と、自車両の現在位置を基準点とし、前記先行車検出部で取得された前記先行車の検出位置のうち、自車両の現在位置よりも第1距離前方の位置に対応する前記先行車の検出位置を前方点に選択し、自車両の現在位置よりも第2距離後方の位置に対応する前記先行車の検出位置に基づき後方点に選択する選択部と、前記選択部により選択された前記基準点、前記前方点及び前記後方点を繋ぐ同一曲率の線により、自車両が走行する目標走行経路を設定する目標経路設定部と、前記第1距離に対応する位置に前記前方点が存在しているか否かを判定する前方点判定部と、前記前方点判定部により前記前方点が存在していないと判定された場合に、前記選択部により選択される前記前方点を、自車両前方において前記第1距離とは異なる前記先行車の検出位置に変更する前方点変更部と、前記前方点が変更された場合に、前記基準点から変更後の前記前方点までの距離と、前記基準点から前記後方点までの距離とが所定の比率になるように、前記自車両の現在位置に対して前記基準点を前後方向にシフトする補正部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、第1距離に対応する位置に前方点が存在していない場合には、自車両前方において第1距離とは異なる先行車の検出位置に前方点を変更する。そして、基準点から変更後の前方点までの距離と、基準点から後方点までの距離とが所定の比率になるように、自車両の現在位置に対して基準点を前後方向にシフトするようにした。この場合、基準点に対して、前方点又は後方点が適切に取得されていなくても、基準点から前方点までの距離と、基準点から後方点までの距離との比率が保つことができ、ひいては、目標走行経路を適切に設定することが可能となる。
運転支援装置の概略構成図。 目標経路設定部に関する説明図。 自車両の現在位置及び先行車の検出位置の取得に関するフローチャート。 目標経路設定の処理手順のフローチャート。
以下、各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。なお、本実施形態の運転支援装置100は、自車両を走行レーンから逸脱させることなく走行させるレーンキープアシスト(Lane Keep Assist)や、先行車に自車両を追従走行させるアダプティブクルーズコントロール(Adaptive Cruise Control)等の運転支援を実施する。
図1において、運転支援装置100は車両(自車両)に搭載され、検出部10、ECU20、操舵制御装置30を備えて構成されている。検出部10は、画像センサ11、レーダセンサ12、ヨーレートセンサ13、車速センサ14を備えている。
画像センサ11は、CCDカメラ、単眼カメラ、ステレオカメラ等であり、自車両のフロントガラスの上端付近等に設置される。画像センサ11は、所定時間毎に自車両の前方に向かって所定範囲で広がる領域を撮影して撮影画像を取得する。そして、撮影画像を画像処理することで、自車両前方の物体との距離、相対速度、物体の車幅方向の位置である横位置、物体の横幅等を物標情報(画像物標GT)として取得し、ECU20に出力する。
レーダセンサ12は、ミリ波やレーザ等の指向性のある電磁波を利用して自車両前方の物体を検出するものであり、自車両の前部においてその光軸が自車両前方を向くように取り付けられている。レーダセンサ12は、所定時間ごとに自車両前方に向かって所定範囲で広がる領域をレーダ信号で走査するとともに、車外の物体の表面で反射された電磁波を受信することで物体との距離、相対速度等を物標情報(レーダ物標LT)として取得し、ECU20に出力する。
ヨーレートセンサ13は、自車両の旋回角速度(ヨーレート)を検出する。車速センサ14は、車輪の回転速度に基づき自車両の走行速度を検出する。これらの各種センサによる検出結果は、ECU20に入力される。
ECU20は、運転支援装置100全体の制御を行う電子制御ユニットであり、CPUを主体として構成され、ROM,RAM等を備えて構成されている。ECU20は、画像物標GT及びレーダ物標LTを融合(フュージョン)してフュージョン物標を生成し、フュージョン物標によって、自車両の周囲の物体を検出する。
フュージョン物標を用いる場合、レーダセンサ12と画像センサ11とが取得した情報のうち、精度が高い方の情報を用いて物体の位置を特定できる。例えば、レーダ物標LTの距離や相対速度により自車両に対する物体の進行方向の位置が特定され、画像物標GTの横幅や横位置により自車両に対する物体の車幅方向の位置が特定される。そのため、物体の位置の認識精度を向上できる。
また、ECU20は、画像センサ11から取得した撮影画像に対して、テンプレートマッチング等の周知の画像処理を行うことで、フュージョン物標として検出された物体の種類を特定する。例えば物体の種類として、自車両の周辺を走行する歩行者、路上障害物、他車両などを検出する。ここで他車両とは、自車両と先行車との間に進入して(割り込んで)くる車両(いわゆる進入車)、自車両の進行方向の前方を走行する先行車等である。
さらには、ECU20は、自車両を目標走行経路に沿って走行させる運転支援を行う。詳しくは、ECU20は、先行車検出部21、自車両検出部23、目標経路設定部24、を備えて構成されており、検出部10と操舵制御装置30と通信可能に接続されている。
先行車検出部21は、フュージョン物標として特定された物体のうち、自車両の走行レーン上を走行する車両を先行車として検出する。そして、画像処理によって先行車の後端部を検出し、例えばその中心位置を、先行車の検出位置として認識する。先行車の検出位置には、自車両の進行方向(縦方向)における自車両との隔たりを示す相対距離、自車両の車幅方向(横方向)における自車両との隔たりを示す相対横位置等が含まれている。そして、先行車検出部21は、所定の周期で先行車の検出位置を検出して、記憶部(RAM)に記憶する。
自車両検出部23は、自車両M1の車速及びヨーレート等の自車両M1の状態量の検出結果から自車両の検出位置を求める。
目標経路設定部24は、自車両M1の走行経路を目標走行経路L0として設定する。すなわち図2(a)に示されるように、自車両検出部23で検出された自車両の現在位置を基準点P0に選択する。これ以外にも、自車両の現在位置に最も近傍の位置に対応する先行車の検出位置Aiを基準点P0に選択してもよい。そして、自車両の現在位置から第1距離d1前方の位置に対応する先行車の検出位置Aiを前方点P1に選択する。また、自車両の現在位置から第2距離d2後方の位置に対応する先行車の検出位置Aiを後方点P2に選択する。
なお、自車両の現在位置からd1前方の位置に対応する先行車の検出位置Aiは、第1距離d1を含むその近傍領域で検出されるものであればよい。また、自車両の現在位置からd2後方の位置に対応する先行車の検出位置Aiは、第2距離d2を含むその近傍領域で検出されるものであればよい。
例えば第1距離d1は自車両の現在位置の前方30mの位置に設定され、第2距離は自車両の現在位置の後方20mの位置に設定される。これ以外にも、第1距離と第2距離とは同じ距離であってもよく、第1距離よりも第2距離の方が長い距離に設定されていてもよい。
そして、前方点P1、基準点P0、後方点P2の各点の座標を通る線分により自車両を走行させる目標走行経路L0を設定する。例えば、前方点P1、基準点P0、後方点P2の各点の座標を通る一定曲率の線(円弧)を仮定し(曲率を算出し)、その一定曲率の線により自車両を走行させる目標走行経路L0を設定する。
ところで、先行車の認識が正しく行われない等のために、自車両の現在位置から第1距離d1前方の位置に、先行車の検出位置Aiのデータが存在しないことが生じうる。例えば図2(b)では、自車両の前方の所定範囲Wにおいて、先行車の検出位置Aiが検出されていない状態となっている。
そこで、この場合には、自車両の現在位置よりも前方で検出されている先行車の検出位置Aiのうち、第1距離d1に対応する位置に最も近い位置にある先行車の検出位置Aiを前方点P1に変更する。
図2(b)の例では、自車両M1の前方から距離d3の位置にある先行車の検出位置Aiが前方点P1として選択する。以上により、自車両の現在位置から第1距離d1の位置に、先行車の検出位置Aiのデータが存在しない場合にも、自車両の目標走行経路を設定することができるようになる。
しかしこの場合には、基準点P0から前方点P1までの距離と、基準点P0から後方点P2までの距離との比率が崩れ、前方点P1、基準点P0、後方点P2の3点を通る線の曲率に誤差が生じてしまう。特に、基準点P0から前方点P1までの距離と、第1距離d1との差が大きくなるほど、その誤差が大きくなる傾向がある。図2(b)の例では、基準点P0から前方点P1までの距離が、第1距離d1に比べて小さくなる程、誤差が大きくなってしまう。つまり、各検出位置Aiはそれぞれに検出誤差を有しており、互いに離間する2点を結ぶ場合、その離間距離が近いほど検出誤差の影響を受けやすいものとなる。この場合、目標走行経路L0を設定する上で、P0−P1間の距離が短いほど、経路設定の精度が低くなると考えられる。
そこで本実施形態では、第1距離d1に前方点P1が存在していない場合において、変更後の前方点P1と基準点P0との距離が所定の閾値Th1(例えば10m)未満となる場合には、基準点P0から変更後の前方点P1までの距離と、基準点P0から変更後の後方点P2までの距離とが所定の比率になるように、基準点P0を自車両の現在位置に対して後方の位置にシフトする補正を行う。
すなわち、図2(b)の例では、基準点P0から変更後の前方点P1までの距離と、基準点P0から変更後の後方点P2までの距離とが所定の比率となるように、基準点P0を所定距離Δd後方の位置にシフトさせる。以上により、経路設定の精度が低くなる状況下においても、基準点P0、前方点P1、後方点P2を用いて、目標走行経路L0を適切に設定することができる。なお基準点P0は、自車両検出部23で検出された自車両の現在位置に基づき選択される他、自車両の現在位置に最も近傍の位置に対応する先行車の検出位置Aiに基づき選択することができる。
図1の説明に戻り、操舵制御装置30は、自車両M1の走行軌跡が目標走行経路L0に沿うように、すなわち自車両M1が目標走行経路L0を辿って走行するように、自車両M1の操舵量を調整する。例えば、操舵制御装置30は、自車両M1の車幅方向の中央位置が目標走行経路L0上に沿うように、自車両M1の操舵量を調整する。また、操舵制御装置30は、自車両M1の走行位置と目標走行経路L0との間の誤差に基づいて、自車両M1の走行軌跡支援に必要とされる操舵量に関する情報をユーザに伝達したり、図示を略すステアリング装置に伝達したりする。なお、ステアリング装置に操舵量に関する情報が伝達されることで、操舵量が調整されることとなる。
次に、運転支援装置100による運転支援処理の手順を図3、図4のフローチャートを用いて説明する。以下の処理は、自車両M1が走行状態の際にECU20により所定の周期で繰り返し実施する。
まず、図3を用いて自車両の現在位置及び先行車の検出位置の検出処理を説明する。ECU20は、運転支援の実行を指示する指令信号があるか否かを判定する(S11)。本処理は、図示を略す運転支援の指示スイッチがオンの際に肯定する。S11を肯定した場合には、自車両の現在位置を検出する(S12)。次に、先行車M2があるか否かを判定する(S13)。本処理は、先行車検出部21により先行車M2が検出されている際に肯定する。S13を肯定した場合には、先行車の検出位置を取得して、記憶部(RAM)に記憶する(S14)。S11,S13を否定した場合には処理を終了する。
次に、目標走行経路L0の設定処理について図4を用いて説明する。まずECU20は、自車両よりも第2距離d2後方の位置に先行車の検出位置Aiが取得されているか否かを判定する(S21)。S21を否定した場合には処理を終了する。S21を肯定した場合には、自車両の現在位置を基準点P0に設定する(S22)。次に、自車両の現在位置から第1距離d1前方の位置にある先行車の検出位置を前方点P1として選択する(S23)。第1距離d1前方の位置に先行車の検出位置が無い場合には、自車両の前方において検出された先行車の検出位置Aiのうち、第1距離d1に対応する位置に最も近い位置に対応する先行車の検出位置Aiを、前方点P1に選択する。次に、基準点P0から第2距離d2後方の位置にある先行車の検出位置Aiを後方点P2に選択する(S24)。
次に、S22で選択した基準点P0と、S23で選択した前方点P1との距離が閾値Th1未満であるか否かを判定する(S25)。肯定した場合には、基準点P0から前方点P1までの距離と、基準点P0から後方点P2までの距離とが所定の比率となるように、自車両の現在位置に対して基準点P0の位置を後方にシフトする(S26)。次に、前方点P1、基準点P0、後方点P2を繋ぐ一定曲率の線を算出し、これにより目標走行経路L0を設定する(S27)。一方、S25を否定した場合には、基準点P0の位置は変更されないこととなる。この場合にも、S27に進み、選択された前方点P1、基準点P0、後方点P2により、目標走行経路L0を設定する。
上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。
(1)先行車検出部21により取得した先行車の検出位置Aiの履歴を用いて目標走行経路L0を設定する場合、その情報量が多くなる程、目標走行経路L0の設定にかかる演算負荷が増加する。そこで、自車両の現在位置を基準点P0とし、自車両の現在位置よりも第1距離d1前方の位置に対応する先行車の検出位置Aiを前方点P1、自車両の現在位置よりも第2距離d2後方の位置に対応する先行車の検出位置Aiを後方点P2に選択する。そして、これら基準点P0、前方点P1、後方点P2を繋ぐ同一曲率の線により自車両が走行する目標走行経路L0を設定する。これにより、目標走行経路L0の設定にかかる演算負荷を軽減することができる。
しかし、基準点P0に対して、前方点P1又は後方点P2が適切に取得されていないと、基準点P0から前方点P1までの距離と、基準点P0から後方点P2までの距離との比率が崩れ、目標走行経路L0が適切に設定されないおそれがある。
そこで、第1距離d1に対応する位置に前方点P1が存在していない場合には、自車両前方において第1距離d1とは異なる先行車の検出位置に前方点P1を変更する。そして、基準点P0から変更後の前方点P1までの距離と、基準点P0から後方点P2までの距離とが所定の比率になるように、自車両の現在位置に対して基準点P0を前後方向にシフトするようにした。この場合、基準点P0に対して、前方点P1又は後方点P2が適切に取得されていなくても、基準点P0から前方点P1までの距離と、基準点P0から後方点P2までの距離との比率が保つことができ、ひいては、目標走行経路L0を適切に設定することが可能となる。
(2)各先行車の検出位置Aiはそれぞれ検出誤差を有しており、互いに離間する2点を結ぶ場合にその離間距離が近いほど検出誤差の影響を受けやすくなる傾向がある。そこで、前方点P1が存在していないと判定され、かつ第1距離d1とは異なる先行車の検出位置Aiが、自車両前方において第1距離d1よりも所定以上短い距離の位置である場合には、前方点P1を第1距離d1とは異なる先行車の検出位置Aiに変更することとした。そのため、検出誤差が大きくなる状況下で、目標走行経路L0を適切に設定することができる。
(3)第1距離d1に対応する位置の前方点P1が存在していない場合に、検出された複数の先行車の検出位置Aiのうち、第1距離d1に対応する位置に最も近い位置に前方点P1を変更するようにしたため、前方点P1の変更に伴う基準点P0の前後方向への移動量を抑えることができる。
本発明は上記に限定されず次のように実施してもよい。なお以下の説明において上記と同様の構成については同じ図番号を付し詳述を省略する。
・上記において、車速に応じて基準点P0の後方側へのずらし量を可変設定してもよい。例えば、自車両の車速が大きくなる程、基準点P0の後方側へのずらし量が小さくなるように設定する。以上のように、車速に応じて、基準点P0から前方点P1までの距離と、基準点P0から後方点P2までの距離とが可変設定されることで、車速に応じて、目標走行経路L0を適切に設定する効果を高めることができる。
・上記において、基準点P0から前方点P1までの距離と、第1距離との差が小さくなるように、前方点が変更された結果、変更後の前方点P1が第1距離d1よりも遠方の位置に設定されることも想定される。この場合にも、基準点P0と前方点P1との距離が第1距離に比べて大きくなるため、基準点P0から前方点P1までの距離と、基準点P0から後方点P2までの距離の比率が崩れることが生じてしまう。そこで、基準点P0と前方点P1との距離が、所定の閾値以上に大きくなる場合に、自車両の現在位置に対して基準点P0を前方にシフトさせるようにしてもよい。詳しくは、基準点P0と前方点P1との距離が所定の閾値以上であるか否かを判定する。そして基準点P0と前方点P1との距離が所定の閾値以上であると判定されたことを条件に、基準点P0から前方点P1までの距離と、基準点P0から後方点P2までの距離とが所定の比率となるように、基準点P0を自車両の前方にシフトさせるようにする。
・上記において、自車両の現在位置に対して、第2距離d2後方の位置に先行車の検出位置Aiが無い場合が想定される。この場合には、基準点P0から後方点P2までの距離と、第2距離d2との差が小さくなる位置にある先行車の検出位置Aiが変更後の後方点P2に選択されるとよい。この場合にも、基準点P0から前方点P1までの距離と、基準点P0から後方点P2までの距離とが所定の比率となるように、自車両の現在位置に対して基準点P0を前後方向にシフトさせることで、目標走行経路L0を適切に設定することが可能となる。
・上記の図4のフローチャートのS25の処理に代えて、第1距離d1に対応する位置に先行車の検出位置Aiがあるか否かを判定する。そして先行車の検出位置Aiが存在していないことを条件に、基準点P0を前後方向にシフトさせてもよい。
・上記では、基準点P0に対して前方及び後方にそれぞれ1点ずつの前方点P1、後方点P2を選択する構成としたが、これに代えて、基準点P0に対して前方及び後方の少なくともいずれかにおいて2点又は3点以上の前方点P1、後方点P2を選択する構成としてもよい。
21…先行車検出部、23…自車両検出部、24…目標経路設定部、100…運転支援装置。

Claims (5)

  1. 自車両前方の先行車の検出位置を所定周期で取得する先行車検出部と、
    自車両の現在位置を取得する自車両検出部と、
    自車両の現在位置を基準点とし、前記先行車検出部で取得された前記先行車の検出位置のうち、自車両の現在位置よりも第1距離前方の位置に対応する前記先行車の検出位置を前方点に選択し、自車両の現在位置よりも第2距離後方の位置に対応する前記先行車の検出位置に基づき後方点に選択する選択部と、
    前記選択部により選択された前記基準点、前記前方点及び前記後方点を繋ぐ同一曲率の線により、自車両が走行する目標走行経路を設定する目標経路設定部と、
    前記第1距離に対応する位置に前記前方点が存在しているか否かを判定する前方点判定部と、
    前記前方点判定部により前記前方点が存在していないと判定された場合に、前記選択部により選択される前記前方点を、自車両前方において前記第1距離とは異なる前記先行車の検出位置に変更する前方点変更部と、
    前記前方点が変更された場合に、前記基準点から変更後の前記前方点までの距離と、前記基準点から前記後方点までの距離とが所定の比率になるように、前記自車両の現在位置に対して前記基準点を前後方向にシフトする補正部と、
    を備えることを特徴とする運転支援装置。
  2. 前記前方点変更部は、前記前方点判定部により前記前方点が存在していないと判定され、かつ前記第1距離とは異なる前記先行車の検出位置が、自車両前方において前記第1距離よりも所定以上短い距離の位置である場合に、前記選択部により選択される前記前方点を、前記第1距離とは異なる前記先行車の検出位置に変更する請求項1に記載の運転支援装置。
  3. 前記補正部は、自車両の車速に応じて前記基準点をシフトさせる度合を可変設定する請求項1又は2に記載の運転支援装置。
  4. 前記前方点変更部は、前記前方点判定部により前記前方点が存在していないと判定された場合に、前記選択部により選択される前記前方点を、前記先行車検出部により検出した複数の前記先行車の検出位置のうち、前記第1距離に対応する位置に最も近い位置に変更する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の運転支援装置。
  5. 自車両前方の先行車の検出位置を所定周期で取得する第1ステップと、
    自車両の現在位置を取得する第2ステップと、
    自車両の現在位置を基準点とし、前記第1ステップで取得された前記先行車の検出位置のうち、自車両の現在位置よりも第1距離前方の位置に対応する前記先行車の検出位置を前方点に選択し、自車両の現在位置よりも第2距離後方の位置に対応する前記先行車の検出位置に基づき後方点に選択する第3ステップと、
    前記第3ステップで選択された前記基準点、前記前方点及び前記後方点を繋ぐ同一曲率の線により、自車両が走行する目標走行経路を設定する第4ステップと、
    前記第1距離に対応する位置に前記前方点が存在しているか否かを判定する第5ステップと、
    前記第5ステップにより前記前方点が存在していないと判定された場合に、前記第3ステップにより選択される前記前方点を、自車両前方において前記第1距離とは異なる前記先行車の検出位置に変更する第6ステップと、
    前記第6ステップで、前方点が変更された場合に、前記基準点から変更後の前記前方点までの距離と、前記基準点から前記後方点までの距離とが所定の比率になるように、前記自車両の現在位置に対して前記基準点を前後方向にシフトする第7ステップと、
    を備えることを特徴とする運転支援方法。
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