JP6477408B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行軌道に基づいて車両と障害物との衝突可能性を予測する技術、特に、障害物の種別を判定する技術に関する。

近年の自動車は、センサやカメラなどの多数の情報収集機器（以下、「センサユニット」とよぶ）を搭載して情報収集力を強化している。これにともない、センサユニットを管理するＥＣＵ（Electronic Control Unit）などのプロセッサも車両に多数搭載されるようになってきている。

情報収集力の強化は運転支援技術を高度化する。その一つが、他車両や歩行者、動物、建築物等の「障害物」に自車両が衝突する可能性の予測である。車両制御装置は、障害物がどこにあるか、障害物は動いているか、どのように動いているかといった情報をセンシングする。同時に、自車両の走行軌道を算出し、障害物との衝突可能性を時々刻々と計算する。衝突可能性が高まると、警報等によりドライバーに回避行動を促したり、ブレーキの自動制御により積極的に衝突回避を試みたり、衝突に備えてエアバッグの開放を準備するといった処理を実行する。また、制動灯を早めに点灯させることで後続車に停止可能性を予告したり、警告音を発生させることで歩行者や動物に注意を促すこともある（以下、これらの処理をまとめて「衝突対応処理」とよぶ）。

特許文献１は、障害物を検出したとき、それが歩行者または動物であるかを画像認識により判定している。通常は、動物よりも歩行者を優先してドライバーに注意喚起するが、周辺環境によっては歩行者よりも動物を警戒することがある。高速道路や田舎道では、車速が大きいために歩行者が車両の直前を横断することはないし、そもそもそのような場所に歩行者が存在する可能性が低い、という考えに基づく（特許文献１の段落［０００８］参照）。

特開２０１３−０９２９９２号公報

特許文献１は、車速や、赤外線カメラで周辺環境を撮影した画像の分散値等から、周辺環境を判断している。しかし、このような判断方法は確実性が低く、不確実な情報に基づいて衝突対応処理を行うことは現実的ではない。また、人間と動物の双方が同時検出される状況はそれほど多くはないと考えられる。

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、動物および歩行者との衝突可能性に対して効果的に備えるための技術、を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両制御装置は、自車両の走行軌道を予測する走行予測部と、障害物を検出する障害物検出部と、前記予測された走行軌道および前記障害物の位置から前記自車両と前記障害物が衝突する可能性があるか否かを判定する衝突予測部と、前記自車両と前記障害物との衝突可能性があると判定されたとき、所定の衝突対応処理を実行する衝突対応部と、道路標識を検出する標識検出部と、を備える。
前記衝突予測部は、前記検出された道路標識が動物または歩行者を示す画像情報を含む場合に、制動灯の自動点灯の作動条件を通常時よりも早く点灯するように緩和する。
前記衝突予測部は、道路標識が動物を示す画像情報を含む場合に動物以外の前記障害物に対して制動灯の自動点灯の作動条件を維持し、または道路標識が歩行者を示す画像情報を含む場合に歩行者以外の前記障害物に対して制動灯の自動点灯の作動条件を維持する。

本発明によれば、動物および歩行者の衝突可能性に対してより適切に備えやすくなる。

警戒ゾーンを説明するための模式図である。 車両制御システムの機能ブロック図である。 警戒ゾーン判定処理のフローチャートである。 衝突予測処理のフローチャートである。

図１は、警戒ゾーン１０２を説明するための模式図である。
道路標識には、道路利用者に目的地あるいは通過地への方向・距離などの情報を示す案内標識、車両や歩行者に対して、通行の禁止、制限等の規制を行う指示標識、運転上注意する箇所であることを警告する警戒標識などがある。警戒標識には、動物標識１０４と歩行者標識１０６がある。動物標識１０４は、鹿や猪などの動物が飛び出す可能性があることを示す。歩行者標識１０６は、たとえば、通学・通園路であるため歩行者、特に、子どもが飛び出す可能性があることを示す。

本実施形態における車両１００はカメラ１０８を搭載し、カメラ１０８により各種道路標識を撮像する。画像は車両制御装置１１０に送られ、車両制御装置１１０は動物標識１０４または歩行者標識１０６のいずれかであるかを判定する。具体的には、画像情報に動物や歩行者を示す特定の図柄が含まれているかによって判定する。道路標識の画像認識は既存の画像認識技術の応用によって可能である。道路標識は定型化されているため、比較的に認識しやすい。

動物標識１０４が検出されると、車両制御装置１１０は動物標識１０４の設置地点から所定距離範囲に警戒ゾーン１０２を設定する。あるいは、車両１００が動物標識１０４の設置地点を通過してから所定時間が経過するまでの（可変長）区間として警戒ゾーン１０２を定義してもよい。また、動物標識１０４の設置地点ではなく検出地点を警戒ゾーン１０２の開始地点としてもよい。図１の場合、動物標識１０４が認識されるため、警戒ゾーン１０２は、動物を対象とした警戒ゾーン１０２である。以下、動物を対象とした警戒ゾーン１０２のことを動物警戒ゾーン１０２ａとよぶ。一方、歩行者標識１０６が検出されたときにも歩行者を対象とした警戒ゾーン１０２が設定される。歩行者を対象とした警戒ゾーン１０２のことを歩行者警戒ゾーン１０２ｂとよぶ。

以下においては、衝突対応処理の一例として、車両１００が備える制動灯の自動点灯制御を対象として説明する。詳細は後述するが、車両制御装置１１０は、車両１００の走行軌道、歩行者や動物、他車両などの障害物から車両１００までの距離および車速から、車両１００が障害物に衝突するまでの猶予時間ＴＴＣをリアルタイム計算する。障害物は、車両１００が搭載するカメラ１０８やレーダーなどのセンサユニットにより検出および測距される。

猶予時間ＴＴＣが非常に小さくなると、車両制御装置１１０は自動ブレーキを作動させる。本実施形態における車両制御装置１１０は自動ブレーキを作動させる前に、軽めのブレーキを自動作動させるなどして制動灯を自動点灯させる。これは、後続車にブレーキをかけることを早めに予告することで追突を防ぐためである。猶予時間ＴＴＣが閾値Ｘ１以下（たとえば、０．３秒）となると制動灯が自動点灯し、更に、猶予時間ＴＴＣが閾値Ｘ０（＜Ｘ１）（たとえば、０．１秒）以下になると自動ブレーキが作動する。以下、制動灯の自動点灯判定をするときに猶予時間ＴＴＣと比較されるべき基準（閾値）のことを「作動閾値」とよぶ。

作動閾値を大きな値に設定しておけば、制動灯は早めに点灯する。しかし、作動閾値を大きくしすぎると、それほど緊急性を要しない状況でも制動灯が簡単に自動点灯してしまうため円滑な交通の妨げになる。

そこで、本実施形態においては、動物警戒ゾーン１０２ａにおいて動物が実際に検出されたときには猶予時間ＴＴＣの作動閾値を通常時のＸ１よりも大きなＸ２（たとえば、１．０秒）に変更する。いいかえれば、自動点灯の作動条件を緩和する。動物警戒ゾーン１０２ａにおいて歩行者など動物以外の障害物が検出されたときには、作動閾値は通常値であるＸ１のままとする。
すなわち、動物の飛び出しを警戒すべきゾーンにおいて実際に動物が検出されたときには早めに制動灯を自動点灯させることで安全性を高め、動物以外が検出されたときには作動閾値を通常時のＸ１に維持することで過度な自動点灯が生じないようにしている。

以上の制御は、歩行者警戒ゾーン１０２ｂにおいても同様である。歩行者警戒ゾーン１０２ｂにおいて歩行者が実際に検出できたときには、猶予時間ＴＴＣの作動閾値をＸ１よりも大きなＸ３（たとえば、１．５秒）に変更する。Ｘ２とＸ３は同一値であってもよい。歩行者警戒ゾーン１０２ｂにおいて動物など歩行者以外の障害物が検出されたときには、作動閾値は通常値であるＸ１のままとする。
すなわち、歩行者が飛び出す可能性が高いゾーンにおいて実際に歩行者が検出されたときには早めに制動灯を自動点灯させることで安全性を高め、歩行者以外が検出されたときには作動閾値をＸ１に維持することで過度な自動点灯が生じないようにしている。
いずれにおいても、警戒すべきゾーンで警戒すべき状況が生じたときには、通常以上に備えることができる。

図２は、車両制御システム１１２の機能ブロック図である。
車両制御システム１１２の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶ユニット、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。以下説明する各図は、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。

車両制御システム１１２は、車両制御装置１１０、センサユニット１１４および制御デバイス１１６を含む。センサユニット１１４は、外部環境や自車の走行軌道に関する情報を収集する。センサユニット１１４は、カメラ１０８、操舵角センサ１１８、ヨーレートセンサ１２０、車輪パルスセンサ１２２およびレーダー１２４を含む。カメラ１０８は障害物や道路標識を撮像する。レーダー１２４は、障害物や道路標識までの距離を測定する。操舵角センサ１１８は、ステアリングホイールの操舵角を検出する。ヨーレートセンサ１２０は、車体にかかるヨーレートを検出する。車輪パルスセンサ１２２は、車輪の回転速度から車速を検出する。

制御デバイス１１６は、車両１００が備える各種制御機器であり、衝突対応処理に際して車両制御装置１１０によって制御される。制御デバイス１１６は、制動灯１２６と警報デバイス１２８を含む。制御デバイス１１６は、このほか、ギア比可変ステアリング、シートベルト制御装置、座席、ブレーキ、エアバッグ等を含んでもよい。制動灯１２６は、制動灯そのものを制御するための電子装置を含む。制動灯１２６は、車両制御装置１１０からの指示により自動的に点灯させることができる。警報デバイス１２８は、動物や歩行者に危険を報知するための警告音を発生させる。

車両制御装置１１０は、センサユニット１１４から各種のセンサ情報を取得し、衝突予測を行い、衝突の可能性が高いと判断したときには制御デバイス１１６に制御信号を送信して衝突対応処理を実行する。本実施形態における車両制御装置１１０の各機能ブロックは、ＥＣＵおよびその上で実行されるソフトウェアプログラムにより構成される。

車両制御装置１１０は、標識検出部１３０、走行予測部１３４、障害物検出部１３６、衝突予測部１３８および衝突対応部１４０を含む。標識検出部１３０は、カメラ１０８が撮像した画像に道路標識が含まれているか否かを画像認識する。また、標識検出部１３０は、動物標識１０４および歩行者標識１０６を識別する。走行予測部１３４は、操舵角センサ１１８、ヨーレートセンサ１２０および車輪パルスセンサ１２２から、車両１００の走行軌道を予測する。走行予測部１３４は、カーナビゲーションシステムから走行軌道を予測してもよい。障害物検出部１３６は、歩行者、動物、静止落下物、他車両など走行軌道上に存在するさまざまな障害物をカメラ１０８およびレーダー１２４からのデータに基づいて検出する。障害物検出は既知技術の応用で実現可能である。また、動物および歩行者の識別も先行文献１に記載されているような既知技術の応用により実現可能である。

衝突予測部１３８は、走行予測部１３４および衝突予測部１３８からの情報に基づいて、障害物との衝突可能性の高さを示す猶予時間ＴＴＣを計算する。猶予時間ＴＴＣは、障害物に車両１００が衝突するまでに要する時間であり、猶予時間ＴＴＣが小さいほど衝突可能性が高い。衝突対応部１４０は、衝突予測部１３８において衝突可能性が高いと判定されたとき、制御信号を制御デバイス１１６に送信して、各デバイスに所定の衝突対応処理を実行させる。本実施形態においては、猶予時間ＴＴＣが制動灯１２６の作動閾値よりも小さくなると、衝突対応部１４０は制動灯１２６を自動点灯させる。警報デバイス１２８についても同様である。猶予時間ＴＴＣが警報デバイス１２８の作動閾値よりも小さくなると、衝突対応部１４０は警報デバイス１２８に警告音を発生させる。
なお、作動閾値は警戒ゾーン１０２に車両１００が位置しているかどうかにより変化する。衝突予測部１３８は、標識検出部１３０からの検出情報により、車両１００が警戒ゾーン１０２に位置しているかどうかを判定できる（詳細後述）。

図３は、警戒ゾーン判定処理のフローチャートである。
図３に示す警戒ゾーン処理（Ｓ１０〜Ｓ２２）は、エンジン開始後、繰り返し実行される。標識検出部１３０は、カメラ１０８の撮像画像に道路標識が含まれているか否かを判定する（Ｓ１０）。道路標識が含まれていなければ（Ｓ１０のＮ）、処理はＳ２０にスキップする。道路標識が含まれているとき（Ｓ１０のＹ）、その道路標識が動物標識１０４であれば（Ｓ１２のＹ）、標識検出部１３０はフラグＡＦ＝１にセットする（Ｓ１６）。フラグＡＦは、動物警戒ゾーン１０２ａに入ったことを示すフラグである。車両１００が動物標識１０４を通過するまで待ってからフラグＡＦ＝１としてもよいが、主要処理の内容を明確にするため動物標識１０４が認識された段階でＡＦ＝１にセットするとして説明する。

動物標識１０４ではなく（Ｓ１２のＮ）。歩行者標識１０６のときには（Ｓ１４のＹ）、標識検出部１３０はフラグＰＦ＝１にセットする（Ｓ１８）。フラグＰＦは、歩行者警戒ゾーン１０２ｂに入ったことを示すフラグである。道路標識が歩行者標識１０６でもないとき（Ｓ１４のＮ）、フラグＡＦ，ＰＦはどちら１にセットされることなく処理はＳ２０に移行する。

警戒ゾーン１０２に車両１００が存在しているときには（Ｓ２０のＹ）、そのまま処理は終了する。所定時間後に警戒ゾーン処理は再度繰り返される。警戒ゾーン１０２に車両１００が存在していないときには（Ｓ２０のＮ）、フラグＡＦ，ＰＦはどちらも０にリセットされる（Ｓ２２）。
以上の処理により、フラグＡＦ，ＰＦにより、車両１００が動物警戒ゾーン１０２ａ，歩行者警戒ゾーン１０２ｂ内に存在するか否かが示される。

図４は、衝突予測処理のフローチャートである。
図４に示す衝突予測処理（Ｓ１０〜Ｓ１６）も、エンジン開始後、繰り返し実行される。衝突予測処理は、図３の警戒ゾーン判定処理のあとに実行されてもよいし、警戒ゾーン判定処理とは別プロセスとして実行されてもよい。なお、図４は制動灯１２６の自動点灯を衝突対応処理の代表例として説明する。繰り返しになるが、以下において、Ｘ３＞Ｘ２＞Ｘ１である。

障害物検出部１３６は、障害物を検出する（Ｓ３０）。走行予測部１３４は、走行軌道を予測する（Ｓ３２）。走行予測部１３４は、障害物に対する猶予時間ＴＴＣを計算する。フラグＡＦ＝１であって、すなわち、動物警戒ゾーン１０２ａを走行中においてが動物検出されたとき（Ｓ３４のＹ）、衝突予測部１３８は作動閾値として通常時のＸ１よりも大きな作動閾値Ｘ２を設定し、猶予時間ＴＴＣと作動閾値Ｘ２を比較する（Ｓ３６）。猶予時間ＴＴＣが作動閾値Ｘ２よりも小さいときには（Ｓ３６のＹ）、衝突対応処理を実行する（Ｓ３８）。具体的には、衝突対応部１４０は制動灯１２６に制御信号を送信し、制動灯１２６を自動点灯させる。猶予時間ＴＴＣが作動閾値Ｘ２以上のときには（Ｓ３６のＮ）、衝突対応処理は実行されない。

フラグＡＦ＝１、かつ、動物検出という条件が成立しないときであって（Ｓ３４のＮ）、フラグＰＦ＝１、かつ、歩行者が検出されたときには（Ｓ４０のＹ）、衝突予測部１３８は作動閾値としてＸ３を設定し、猶予時間ＴＴＣと作動閾値Ｘ３を比較する（Ｓ４２）。猶予時間ＴＴＣが作動閾値Ｘ３よりも小さいときには（Ｓ４２のＹ）、衝突対応処理を実行する（Ｓ３８）。猶予時間ＴＴＣが作動閾値Ｘ３以上のときには（Ｓ４２のＮ）、衝突対応処理は実行されない。

動物警戒ゾーン１０２ａにおける動物検出、歩行者警戒ゾーン１０２ｂにおける歩行者検出のいずれでもないときには（Ｓ４０のＮ）、衝突予測部１３８は作動閾値としてＸ１（通常値）を設定し、猶予時間ＴＴＣと作動閾値Ｘ１を比較する（Ｓ４４）。猶予時間ＴＴＣが作動閾値Ｘ１よりも小さいときには（Ｓ４４のＹ）、衝突対応処理を実行する（Ｓ３８）。猶予時間ＴＴＣが作動閾値Ｘ１以上のときには（Ｓ４４のＮ）、衝突対応処理は実行されない。

以上、本実施形態における車両制御システム１１２によれば、道路標識に基づいて、動物や歩行者の飛び出しを警戒すべき警戒ゾーン１０２を設定できる。道路標識は高精度での画像認識可能である。そして、動物の飛び出しが警戒される動物警戒ゾーン１０２ａにおいて実際に動物が検出されたときには、通常よりも早めに制動灯を自動点灯させるように、制動灯の作動条件を緩和することで安全確保している。歩行者警戒ゾーン１０２ｂについても同様である。

制動灯１２６だけでなく、警報デバイス１２８の警告音についても同様である。すなわち、動物の飛び出しが警戒される動物警戒ゾーン１０２ａにおいて実際に動物が検出されたときや、歩行者の飛び出しが警戒される歩行者警戒ゾーン１０２ｂにおいて実際に歩行者が検出されたときにも、作動閾値を通常時よりも大きくすることで警告音を早めに発生させることができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

制動灯や警告音のほか、ハイビームの自動制御も考えられる。たとえば、ハイビームにすることでドライバーからの視認性を向上させたり、警告音と同様に動物や歩行者にハイビームで車両の存在を認知させてもよい。そして、動物の飛び出しが警戒される動物警戒ゾーン１０２ａにおいて実際に動物が検出されたときや、歩行者の飛び出しが警戒される歩行者警戒ゾーン１０２ｂにおいて実際に歩行者が検出されたときには、自動ハイビームの作動条件を本実施形態と同様の方法にて緩和してもよい。

１００ 車両、 １０２ 警戒ゾーン、 １０２ａ 動物警戒ゾーン、 １０２ｂ 歩行者警戒ゾーン、 １０４ 動物標識、 １０６ 歩行者標識、 １０８ カメラ、 １１０ 車両制御装置、 １１２ 車両制御システム、 １１４ センサユニット、 １１６ 制御デバイス、 １１８ 操舵角センサ、 １２０ ヨーレートセンサ、 １２２ 車輪パルスセンサ、 １２４ レーダー、 １２６ 制動灯、 １２８ 警報デバイス、 １３０ 標識検出部、 １３４ 走行予測部、 １３６ 障害物検出部、 １３８ 衝突予測部、 １４０ 衝突対応部。

Claims (1)

1. 自車両の走行軌道を予測する走行予測部と、
   障害物を検出する障害物検出部と、
   前記予測された走行軌道および前記障害物の位置から前記自車両と前記障害物が衝突する可能性があるか否かを判定する衝突予測部と、
   前記自車両と前記障害物との衝突可能性があると判定されたとき、所定の衝突対応処理を実行する衝突対応部と、
   道路標識を検出する標識検出部と、を備え、
   前記衝突予測部は、前記検出された道路標識が動物または歩行者を示す画像情報を含む場合に、制動灯の自動点灯の作動条件を通常時よりも早く点灯するように緩和し、
   前記衝突予測部は、道路標識が動物を示す画像情報を含む場合に動物以外の前記障害物に対して制動灯の自動点灯の作動条件を維持し、または道路標識が歩行者を示す画像情報を含む場合に歩行者以外の前記障害物に対して制動灯の自動点灯の作動条件を維持することを特徴とする車両制御装置。

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