JP6455380B2 - 車両の運転支援装置、及び運転支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の運転支援装置、及び運転支援方法に関するものである。

従来、車両において運転者による運転を支援する運転支援技術が各種提案されている。例えば、車線が複数ある道路において自車が車線変更を行う際に、後方車の相対位置に基づいて、車線変更先の車線において自車と接近した状態となる後方接近車の有無を判定し、その後方接近車が有る場合には、その旨を自車の運転者に報知する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５−４１１２７号公報

ところで、車線のカーブ等により、自車に対する後方車の相対位置が変化することが考えられる。具体的には、自車又は後方車の少なくともいずれかが車線のカーブを走行する場合に、自車の進行方向に対して左右いずれかに後方車の相対位置が変化することが考えられる。この場合、自車における車線変更先の車線に後方接近車が有るにもかかわらず、後方接近車が無いと誤判定されたり、後方接近車が無いにもかかわらず、後方接近車が有ると誤判定されるおそれがある。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、自車が車線変更する際に、車線変更先の車線における後方接近車の有無を適正に把握することができる運転支援装置、及び運転支援方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本発明における運転支援装置及び運転支援方法は、自車の運転を支援する運転支援装置であって、自車の走行位置を所定の取得周期で取得し、走行位置から自車の走行軌跡を生成する軌跡生成部と、自車の後方を走行する後方車の走行位置を取得する走行位置取得部と、後方車の走行位置と自車の走行位置との距離である車間距離を算出する距離算出部と、後方車の走行位置において、走行軌跡に直交する方向における当該走行軌跡に対する後方車の相対位置である横位置を算出する横位置算出部と、自車の車線変更に際し、車間距離と横位置とに基づいて、車線変更先の車線において自車に接近する後方接近車の有無を判定する接近車判定部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、自車の走行軌跡に直交する方向において走行軌跡に対する後方車の相対位置である横位置に基づいて、後方接近車の有無が判定される。この場合、後方車の現在位置まで自車の走行軌跡を過去に遡った軌跡位置において、その時点での自車に対する後方車の相対位置が把握される。すなわち、車線のカーブ等により自車と後方車との間で生じる相対的な位置変化に影響されることなく、後方車がいずれの車線を走行しているかが把握される。このため、自車が車線変更する際に、自車における車線変更先の車線における後方接近車の有無を適正に把握することができる。

運転支援システムの概略構成図。 レーダ装置の検知領域を示す図。 （ａ）〜（ｃ）は自車と後方車との走行位置を示す図、（ｄ）は自車の走行軌跡を基準にして自車と後方車との相対的な位置関係を示す図。 自車に横滑りが発生した場合の軌跡ずれを示す図。 後方接近車判定の処理を示すフローチャート。 横位置補正の処理を示すフローチャート。

以下、車両の運転支援装置を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る運転支援装置は車両に搭載されており、運転者による車両の運転に際して各種の運転支援処理を実施する。まずは、運転支援システムの概略構成について図１を用いて説明する。

図１において、運転支援装置である運転支援ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータである。この運転支援ＥＣＵ１０は、ＣＰＵが、ＲＯＭにインストールされているプログラムを実行することで各種機能を実現する。運転支援ＥＣＵ１０には、測距装置としてのレーダ装置２１、撮像装置２２、方向指示器２３、車速センサ２４、ヨーレートセンサ２５、操舵角センサ２６、ナビゲーション装置２７が接続されており、これらの各々から運転支援ＥＣＵ１０に検出信号や各種情報が入力される。

レーダ装置２１は、送信波として電磁波を送信し、その反射波を受信することで物標を検出する装置であり、例えばミリ波レーダやレーザレーダ等で構成されている。レーダ装置２１は、図２に示すように、自車４０の後部に取り付けられており、光軸を中心に自車４０の後方に向かって所定角度の範囲（例えば、図２において道路６０の３車線を含む範囲）に亘って広がる領域（検知領域Ｆ）をレーダ信号により走査する。この走査では、自車４０から例えば２００ｍ程度までの範囲に存在する物体を検知する。そして、自車後方に向けて電磁波を送信してから反射波を受信するまでの時間に基づき測距データを作成し、その作成したデータを運転支援ＥＣＵ１０に逐次出力する。測距データには、物体が存在する方位、物体までの距離及び相対速度に関する情報が含まれている。

撮像装置２２は車載カメラであり、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳイメージセンサ、近赤外線カメラ等で構成されている。撮像装置２２は、自車の周辺及び進行方向前方の道路を含む周辺環境を撮影し、その撮影した画像を表す画像データを生成して運転支援ＥＣＵ１０に逐次出力する。

方向指示器２３は、自車の進行方向を車外に表示する装置である。方向指示器２３は、運転者によって左指示位置、中立位置及び右指示位置のいずれかに操作される操作レバーを備えており、操作レバーの位置に応じた操作信号を運転支援ＥＣＵ１０に出力する。車速センサ２４は、車両の車輪に動力を伝達する回転軸に設けられており、車速に応じて検出信号を出力する。

ヨーレートセンサ２５は、例えば音叉等の振動子を有し、自車のヨーモーメントに基づいて振動子に生じた歪を検出することで自車のヨー角を検出する。操舵角センサ２６は、ステアリングホイールの操作角度、すなわち操舵角を検出する。

ナビゲーション装置２７は、ＧＰＳ受信機により受信されたＧＰＳ信号や、Ｇセンサを含む各種センサにより取得された情報を用いて、自車４０の現在位置を算出し、ナビゲーション装置２７に記憶されている地図情報に基づいて、現在位置から目的地までの誘導経路を算出する。

また、運転支援ＥＣＵ１０には警報装置３１、操舵装置３２が接続されている。警報装置３１は、自車において危険を伴う状況が生じたこと、何らかの禁止行為が行われたこと等を運転者に対して報知するものであり、例えば車室内に設けられたスピーカである。運転支援ＥＣＵ１０から制御指令が出力されることにより、警報装置３１において音声等による運転者への報知が実施される。なお、警報装置３１による警報に限らず、操舵装置３２により、ステアリングホイールから運転者に対して振動及び運転操作に対する反力を与えることで運転者への報知が実施されるようにしてもよい。また、インストゥルメントパネルに設けられたディスプレイ等の表示パネルの表示により運転者への報知が実施されるようにしてもよい。

また、運転支援ＥＣＵ１０は、自車が車線変更する際に、車線変更先の車線において自車と接近した状態となる後方接近車の有無を判定する制御を行う。具体的には、運転支援ＥＣＵ１０は、軌跡生成部１１、車線変更判定部１２、走行位置取得部１３、横滑り量算出部１６、距離算出部１４、接近車判定部１５の各機能を実現する。

軌跡生成部１１は、自車の走行位置を所定周期で取得し、取得した複数の走行位置に基づいて自車の走行軌跡を生成する。具体的には、ヨーレートセンサ２５からヨー角を所定周期で取得し、そのヨー角により自車の方位を算出するとともに、車速センサ２４から自車の車速を取得し、それらヨー角と車速とに基づいて所定周期で自車の走行位置を取得する。そして、取得された複数の走行位置に基づいて自車の走行軌跡を生成する。なお、操舵角センサ２６から操舵角を所定周期で取得し、その操舵角により自車の方位を算出するようにしてもよい。

車線変更判定部１２は、自車の車線変更先の車線を判定する。具体的には、撮像装置２２から自車周辺の画像データを取得し、その画像データから自車の進行方向に対して左右に延びる白線（区画線）を認識する。そして、車線変更判定部１２は、自車の進行方向と区画線とのなす角度を算出し、その角度に基づいて車線変更の有無の判定と、車線変更先の車線が、自車が走行している自車線における左右の隣車線のうちいずれの車線であるかを判定する。なお、自車の進行方向と区画線とのなす角度だけでなく、車線幅方向における自車と区画線との間の距離に基づいて上記の判定を行うようにしてもよい。また、方向指示器２３から取得される操作信号やヨーレートセンサ２５から取得されるヨー角に基づいて上記の判定するようにしてもよい。

走行位置取得部１３は、レーダ装置２１から測距データを取得し、その測距データに基づいて後方車の走行位置を取得する。距離算出部１４は、後方車の走行位置に基づいて、自車と後方車との車間距離を算出する。接近車判定部１５は、自車の車線変更時に、後方接近車の有無を判定する。また、接近車判定部１５は後方接近車が有ると判定した場合に、警報装置３１又は操舵装置３２に指令信号を出力する。

ところで、車線のカーブ等により、自車に対する後方車の相対位置が変化することが考えられる。具体的には、自車の進行方向に対して左右いずれかに後方車の相対位置が変化することが考えられる。この場合、自車における車線変更先の車線に後方接近車が有るにもかかわらず、後方接近車が無いと誤判定されたり、後方接近車が無いにもかかわらず、後方接近車が有ると誤判定されるおそれがある。

そこで本実施形態では、自車と後方車との車間距離を算出することに加えて、後方車の現在位置まで自車の走行軌跡を過去に遡った軌跡位置において、その時点での自車に対する後方車の相対位置を把握する。そして、その相対位置により後方車が自車における車線変更先の車線を走行しているか否かの判定（車線判定）することにより、後方接近車の有無を判定する。

具体的には、距離算出部１４は、自車と後方車との車間距離を算出するとともに、自車の走行軌跡に直交する方向において、走行軌跡に対する後方車の相対位置である横位置を算出する。そして、接近車判定部１５は、自車と後方車との車間距離が所定の閾値（例えば、７０ｍ）以下であり、かつ車線判定において、後方車の横位置が所定範囲内（例えば、１．７５ｍ〜５．２５ｍ）に入っていると判定すると、後方接近車が有ると判定する。またこのとき、警報装置３１又は操舵装置３２に指令信号を出力し、警報装置３１又は操舵装置３２により運転者に報知する。なお、上記範囲は隣接車線の幅に基づいて設定されるとよい。

図３を用いて、車線判定の概要について説明する。図３は、片側３車線の道路６０の左カーブにおいて中央車線である自車線６２を自車４０が走行し、その自車４０の後方において車線６１〜６３を後方車４１〜４３が走行している状況を示している。なお、自車４０と後方車４１〜４３との車間距離は閾値以下である。図３（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、自車４０と各後方車４１〜４３との走行位置を示し、図３（ｄ）は、自車４０の走行軌跡Ｔを基準にして自車４０と後方車４１〜４３との相対的な位置関係を示している。

図３（ａ）に示すように、後方車４１が左隣車線６１を走行する場合、道路６０の左カーブにより、後方車４１が左隣車線６１よりも遠い側の車線を走行していると誤認識される。また、図３（ｂ）に示すように、後方車４２が右隣車線６３を走行する場合、道路６０の左カーブにより、後方車４２が右隣車線６３よりも近い側の車線（すなわち自車線６２）を走行していると誤認識される。

また、図３（ｃ）に示すように、後方車４３が自車線６２を走行する場合、道路６０の左カーブにより、後方車４３が自車線６２よりも遠い側の車線（すなわち左隣車線６１）を走行していると誤認識される。

一方、図３（ｄ）に示すように、自車４０の走行軌跡Ｔを基準にして後方車４１〜４３の横位置を算出する場合、後方車４１〜４３の現在位置まで自車４０の走行軌跡Ｔを過去に遡って後方車４１〜４３の相対位置が把握される。すなわち、道路６０のカーブによる車両の進行方向前後で生じる相対的な位置変化に影響されることなく、後方車４１〜４３がいずれの車線６１〜６３を走行しているかが把握される。このため、後方接近車の有無を適正に判定することができる。

また、自車４０が車線のカーブを走行する際には、路面状況等に起因して自車４０の横滑りが生じることが考えられ、自車４０の横滑りが生じた場合には、自車４０の走行軌跡Ｔを基準とする後方車４１の横位置が変化する。このため、本実施形態では、後方車４１の横位置を算出することに加えて、横滑り量算出部１６により算出された横滑り量を算出し、その横滑り量に基づいて横位置を補正することとしている。

自車４０に横滑りが発生した場合の横位置の変化について図４を用いて説明する。道路６０のカーブにより自車４０に横滑りが発生する場合には、自車４０の走行軌跡Ｔは、道路６０の曲率に応じた基準進路Ｃに対してカーブ外側に膨らむように（すなわち右隣車線６３側に）変化する。また、横滑りの発生後には、運転者の進路修正により自車４０の走行軌跡Ｔの膨らみが解消される。この場合、図４のＡ１からＡ２までの区間が、横滑りに起因する軌跡ずれが生じているずれ区間Ｓであり、このずれ区間Ｓにおいて後方車４１の横位置の補正が行われる。

後方車４１の横位置補正について具体的には、横滑り量算出部１６は、道路６０の曲率に応じて生じると推定される推定ヨー角と、自車４０において実際に生じた実ヨー角とを比較し、その比較結果に基づいて横滑り量を算出する。推定ヨー角は、自車前方画像から取得される区画線データから求められる他、自車４０の操舵角と車速とに基づいて求められるとよい。また、実ヨー角は、自車４０に搭載されているヨーレートセンサ２５の検出値から求められるとよい。なお、ナビゲーション装置２７の地図情報に基づいて推定ヨー角を算出してもよい。

これ以外に、推定ヨー角と車速とに基づいて自車４０に生じると推定される推定横加速度を算出するとともに、実ヨー角と車速とに基づいて自車４０に実際に生じた実横加速度を算出し、実横加速度と推定横加速度との差に基づいて、横滑り量を算出してもよい。横滑り量算出部１６は、推定ヨー角に対して実ヨー角が小さければ、自車４０の横滑りが生じたと判定する。また、横滑り量算出部１６は、推定ヨー角と実ヨー角との差に基づいて横滑り量を算出する。

ここで、横滑りの発生時には、車線変更時の横移動とは異なり、横滑りによる横移動の直後に逆側への進路修正が行われる。そのため、横滑り発生の旨が判定された後において、それに続いて進路修正有りの旨が判定された場合に、横滑りであるとの判定を行うようにしている。本実施形態では、推定ヨー角に対して実ヨー角が小さい状態から、推定ヨー角に対して実ヨー角が大きい状態に移行した場合に、横滑り後の進路修正が行われたと判定するようにしている。

そして、距離算出部１４は、横滑りに起因する軌跡ずれが生じているずれ区間Ｓにおいて、自車４０の横滑り量に基づいて横位置補正を実施する。この場合、横位置の補正により、自車４０に横滑りが生じたことによる横位置のずれが抑制される。

次に、運転支援ＥＣＵ１０により実施される後方接近車判定の処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。本処理は、運転支援ＥＣＵ１０により所定周期で繰り返し実施される。

まず、ステップＳ１１，Ｓ１２では、所定周期で自車の走行位置を取得し、時系列で取得された複数の走行位置に基づいて自車の走行軌跡を生成する。続くステップＳ１３では、後方車の有無を判定する。ここで、後方車の有無の判定は、レーダ装置２１に取得される検知領域内にある物体についての測距データに基づいて行われる。なお、自車の車速と物体の相対速度とを用いて、自車と同方向に移動していない物体、例えば、対向車、路肩などに停止している車両、道路構造物等については、後方車から除外する。

ステップＳ１３でＹＥＳである場合は、ステップＳ１４に進み、後方車の走行位置を取得する。続くステップＳ１５では、自車が車線変更するか否かの判定を行う。ステップＳ１５でＹＥＳである場合は、ステップＳ１６，Ｓ１７に進み、自車の走行軌跡に直交する方向において走行軌跡に対する後方車の相対位置である横位置と、自車と後方車との車間距離とを算出する。

ステップＳ１８では、自車の横滑り量に基づいて横位置を補正する。これを図６のサブルーチンにより説明する。図６において、ステップＳ３１では、推定ヨー角を算出し、ステップＳ３２では、実ヨー角を取得する。

続くステップＳ３３では、推定ヨー角と実ヨー角とに基づいて、自車において横滑りが生じたか否かを判定する。このとき、推定ヨー角と実ヨー角との差が所定以上であることに基づいて横滑りの有無を判定する。具体的には、推定ヨー角から実ヨー角を減算した差が所定値Ｔｈ１以上である場合に、車線のカーブに対して自車の走行軌跡が膨らんだ状態にあるとみなし、それに引き続いて、実ヨー角から推定ヨー角を減算した差が所定値Ｔｈ２以上である場合に、自車の走行軌跡の膨みが修正されている状態にあるとみなす。そしてこれらの場合に、横滑りが生じた旨を判定する。なお、Ｔｈ１、Ｔｈ２は同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。

ステップＳ３３でＹＥＳである場合は、ステップＳ３４に進み、横滑り量を算出する。このとき、推定ヨー角と実ヨー角との乖離が生じた時点からの経過時間と、それらヨー角の差とに基づいて、横滑り量を算出する。また、続くステップＳ３５では、横滑りが生じていると判定されるずれ区間を記憶する。このとき、車線のカーブに対して自車の走行軌跡が膨らんだ状態にある区間と、自車の走行軌跡の膨みが修正されている状態にある区間とがずれ区間として記憶される。一方、ステップＳ３３でＮＯである場合は、ステップＳ３６に進む。

ステップＳ３６では、横位置を補正するか否かを判定する。ここで、後方車の走行位置がずれ区間にある場合に、横位置を補正すると判定する。ステップＳ３６でＹＥＳである場合は、ステップＳ３７に進み、自車の横滑り量に基づいて横位置を補正する。

図５の説明に戻り、ステップＳ１９では、車間距離と補正後の横位置とに基づいて後方接近車の有無を判定する。ステップＳ１９でＹＥＳである場合は、ステップＳ２０に進み、自車の運転者に後方接近車が有る旨を警報装置３１又は操舵装置３２により報知し、その後本処理を終了する。一方、ステップＳ１３，Ｓ１５，Ｓ１９のいずれかでＮＯである場合は、そのまま本処理を終了する。

以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

自車４０の走行軌跡Ｔに直交する方向において走行軌跡Ｔに対する後方車４１〜４３の相対位置である横位置に基づいて、後方接近車の有無が判定される。この場合、後方車４１〜４３の現在位置まで自車４０の走行軌跡Ｔを過去に遡った軌跡位置において、その時点での自車４０に対する後方車４１〜４３の相対位置が把握される。すなわち、車線のカーブ等により自車４０と後方車４１〜４３との間で生じる相対的な位置変化に影響されることなく、後方車４１〜４３がいずれの車線を走行しているかが把握される。このため、自車４０が車線変更する際に、自車４０における車線変更先の車線における後方接近車の有無を適正に把握することができる。

自車４０の横滑り量に基づいて横位置を補正する構成にした。この場合、自車４０に横滑りが生じたことによる横位置のずれが抑制される。このため、自車４０に横滑りが生じた場合であっても、後方車４１〜４３がいずれの車線を走行しているかを正確に把握することができる。

自車４０の軌跡ずれが生じているずれ区間Ｓで後方車４１〜４３の横位置を補正する構成にした。この場合、横滑り発生時から進路修正により走行軌跡Ｔの膨らみが解消までのずれ区間Ｓにおいて後方車４１〜４３の横位置の補正が行われる。このため、軌跡ずれが生じているずれ区間Ｓのいずれの軌跡位置であっても、後方車４１〜４３がいずれの車線を走行しているかを正確に把握することができる。

（他実施形態）
上記の実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・自車線及び隣車線の車線幅を取得し、その車線幅に基づいて横位置の所定範囲を可変に設定する構成にしてもよい。この場合、自車や後方車が走行している車線幅が変更されても、後方接近車の有無を適正に判定することができる。

・自車に対する後方車の相対速度を取得し、後方接近車の有無の判定における車間距離の閾値を相対速度に基づいて小さくしてもよい。このため、自車における車線変更先の車線を走行する後方車の相対速度を加味して、後方接近車の有無の判定することができる。

・測距装置としてレーダ装置２１を用いる構成としたが、これに限らず、ロケータや画像センサ、ライダ等、任意の構成を用いることが可能である。なお、画像センサはステレオカメラ等の複眼カメラであるとよい。

・ヨーレートセンサ２５からヨー角を取得する構成としたが、これに限らず、撮像装置２２の撮像情報に基づいて自車の進行方向前方の区画線を取得し、その区画線と自車の進行方向とのなす角をヨー角として取得する構成としてもよい。

運転支援ＥＣＵ１０に渋滞時の低速運転を自動化するＴＪＡ（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｊａｍ Ａｓｓｉｓｔ）等の機能を実行させてもよく、これらの機能を実行させるものとしてもよい。また、実施形態では、運転支援ＥＣＵ１０が搭載される車両を運転者が運転するものとしたが、運転支援ＥＣＵ１０に自動運転機能を持たせたり、自動運転機能を備える車両に実施形態に係る運転支援ＥＣＵ１０を搭載したりしてもよい。

１０…運転支援ＥＣＵ（運転支援装置）、１１…軌跡生成部、１３…走行位置取得部、１４…距離算出部（距離算出部、横位置算出部）、１５…接近車判定部、４０…自車、４１〜４３…後方車。

Claims (5)

1. 自車（４０）の運転を支援する運転支援装置（１０）であって、
   前記自車の走行位置を所定の取得周期で取得し、前記走行位置から前記自車の走行軌跡を生成する軌跡生成部（１１）と、
   前記自車の後方を走行する後方車（４１〜４３）の走行位置を取得する走行位置取得部（１３）と、
   前記後方車の走行位置と前記自車の走行位置との距離である車間距離を算出する距離算出部（１４）と、
   前記後方車の走行位置において、前記走行軌跡に直交する方向における当該走行軌跡に対する前記後方車の相対位置である横位置を算出する横位置算出部（１４）と、
   前記自車の車線変更に際し、前記車間距離と前記横位置とに基づいて、車線変更先の車線において前記自車に接近する後方接近車の有無を判定する接近車判定部（１５）と、
   前記自車に横滑りが生じた際において、車線幅方向の前記自車の横滑り量を算出する横滑り量算出部（１６）と、を備え、
   前記横位置算出部は、前記横滑り量に基づいて前記横位置を補正することを特徴とする運転支援装置。
2. 前記横滑り量算出部は、車線の曲率に応じた基準進路に対する前記自車の走行軌跡の前記車線幅方向のずれが生じている区間をずれ区間として記憶し、
   前記横位置算出部は、前記後方車が前記ずれ区間を走行する場合に、前記横滑り量に基づいて前記横位置を補正する請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記接近車判定部は、前記横位置が所定範囲内に入っていることに基づいて前記自車に接近する前記後方接近車が有ると判定するものであり、車線の幅を取得し、その幅に基づいて前記所定範囲を可変に設定する請求項１又は２に記載の運転支援装置。
4. 前記接近車判定部は、前記車間距離が所定の閾値以下であることに基づいて前記自車に接近する前記後方接近車が有ると判定するものであり、前記自車に対する前記後方車の相対速度を取得し、その相対速度に基づいて前記閾値を可変に設定する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の運転支援装置。
5. 自車（４０）の運転を支援する運転支援装置（１０）が実行する運転支援方法であって、
   前記自車の走行位置を所定の取得周期で取得し、前記走行位置から前記自車の走行軌跡を生成するステップと、
   前記自車の後方を走行する後方車（４１〜４３）の走行位置を取得するステップと、
   前記後方車の走行位置と前記自車の走行位置との距離である車間距離を算出するステップと、
   前記後方車の走行位置において、前記走行軌跡に直交する方向における当該走行軌跡に対する前記後方車の相対位置である横位置を算出するステップと、
   前記自車の車線変更に際し、前記車間距離と前記横位置とに基づいて、車線変更先の車線において前記自車に接近する後方接近車の有無を判定するステップと、
   前記自車に横滑りが生じた際において、車線幅方向の前記自車の横滑り量を算出するステップと、
   前記横滑り量に基づいて前記横位置を補正するステップと、
   を備えることを特徴とする運転支援方法。

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