JP6548147B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライバの視界推定装置及び車両用制御装置に係り、特にドライバが視覚で認識できる視認距離を推定するドライバの視界推定装置及び車両用制御装置に関する。

従来から、ドライバの運転支援を行う運転支援装置が知られている。特許文献１の運転支援装置においては、視認困難な障害物を検出すると、ドライバへの警報タイミングを通常と比べて早めることにより、障害物との衝突を回避するように誘導している。

また、悪天候（豪雨、霧など）時や夜間のドライバの視界が悪い状況においては、ドライバの認知、判断、操作は、快晴時と比べ遅くなるため自車両と障害物とが衝突する可能性が高まる。特許文献１の運転支援装置のように視認困難な障害物に対する運転支援だけではなく、視界が悪い状況においてドライバの安全な運転を支援することが社会から要請されている。

このために特許文献２の車両の走行安全装置においては、レンズ汚れ度センサや降雨センサによって雨天時を検出し、この状況では障害物との接触可能性の判断ロジックを変更し、自動制動の開始に先立ってドライバへ警報を行うことにより安全を確保している。

特開２０１０−３０５１３号公報 特開平６−５２５００号公報

しかしながら、特許文献２の車両の走行安全装置は、雨に起因するドライバの視界悪化は考慮されているが、霧や夜間などの「明るさ」に起因するドライバの視界悪化は考慮されておらず、ドライバに対して十分に安全な運転の支援ができていないという問題がある。

従って、本発明は、視界が悪い状況、特に霧や夜間などの「明るさ」に起因するドライバの視界悪化を考慮し、ドライバの視認可能な距離を精度良く推定するドライバの視界推定装置及び車両用制御装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、自車両に搭載される車両用制御装置であって、自車両の前方に位置する対象物を検知すると共に検知可能なカメラ検知距離が外部環境により変化するフロントカメラと、このカメラ検知距離より遠方に位置する対象物を検知可能なレーダと、カメラ検知距離をドライバが視覚で認識できる視認距離として推定する視認距離推定手段と、自車両に接近する対象物との衝突を回避するためにドライバへ報知をする報知装置と、を有し、視認距離推定手段は、自車両と対象物との衝突時間を判定するための閾値と、視認距離が短いほど長い時間になるように視認距離に応じて設定されるドライバの反応時間と、自車両と対象物との相対速度とに基づいて、自車両が対象物と衝突することを回避するための自車両と対象物との間の必要警報距離を算出し、レーダ又はフロントカメラにより測定した自車両と対象物との間の距離が必要警報距離以下になった場合に、報知装置がドライバへ報知し始めることを特徴とする。

このように構成された本発明においては、視界が悪い状況、特に霧や夜間などの「明るさ」に起因してドライバの視界が悪化したときでも、ドライバの視認可能な距離を精度良く推定することができる。
また、ドライバの認識可能な距離に応じて衝突回避の報知をするため、ドライバは対象物との衝突を回避することができる。更に、ドライバの視認可能な距離が短いほどドライバの反応時間が長くなるように設定されるため、ドライバはより安心して対象物との衝突を回避することができる。

本発明において、好ましくは、視認距離推定手段は、視認距離が短いほど、報知し始めるタイミングを早める。このように構成された本発明においては、ドライバの視認可能な距離が短くなった場合、早く報知するため、ドライバは安心して対象物との衝突を回避することができる。

本発明において、好ましくは、視認距離推定手段は、レーダの検知結果及びフロントカメラの検知結果に基づき視認距離を推定する。このように構成された本発明においては、カメラ近方の検知範囲内に対象物が突然侵入した場合、視認距離推定手段がドライバの視界が悪いと誤判定することを防止することができ、ドライバの視認可能な距離を精度良く推定することができる。

本発明において、好ましくは、視認距離推定手段は、レーダによって対象物を検知した場合に、この対象物に対するフロントカメラの検知結果に基づき視認距離を推定する。このように構成された本発明においては、ドライバの視認可能な距離を精度良く推定することができる。

本発明において、好ましくは、視認距離推定手段は、フロントカメラが対象物を検知し始めた距離をカメラ検知距離とし、このカメラ検知距離に基づき視認距離を推定する。このように構成された本発明においては、ドライバの視認可能な距離を精度良く推定することができる。

本発明の視界推定装置及び車両用制御装置によれば、視界が悪い状況、特に霧や夜間などの「明るさ」に起因するドライバの視界悪化を考慮し、ドライバの視認可能な距離を精度良く推定することができ、ドライバは安心して対象物との衝突を回避することができる。

本発明の実施形態の車両用制御装置を示す全体構成図である。 本発明の実施形態による車両用制御装置の検知範囲を説明する図である。 本発明の実施形態によるドライバの視認距離推定の制御内容を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるカメラ検知距離とドライバの視認距離との関係を表す線図である。 本発明の実施形態によるドライバへの報知タイミングの制御内容を示すフローチャートである。 本発明の実施形態によるドライバの視認距離とドライバの反応時間との関係を表す線図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１、図２を参照して、本発明の実施形態による車両用制御装置について説明する。図１は、本発明の実施形態の車両用制御装置を示す全体構成図である。図２は、本発明の実施形態による車両用制御装置の検知範囲を説明する図である。

本実施形態の車両用制御装置１は、視界が悪い状況、特に霧や夜間などの「明るさ」に起因して視界が悪化した場合において、先行車などの対象物と自車両が衝突することを回避するためにドライバへ報知を行うように構成されている。

図１に示すように、車両用制御装置１は、車両に搭載されており、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２、フロントレーダ４、フロントカメラ６、報知装置８を備えている。視界推定装置１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２、フロントカメラ６を備えている。

フロントレーダ４は、自車両１２の前方中央に搭載され、対象物（特に、先行車、駐車車両、歩行者、障害物等）の位置及び速度を測定する測定装置であり、自車両１２の前方へ向けて電波（送信波）を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、フロントレーダ４は、送信波と受信波に基づいて、自車両１２と対象物との間の距離（例えば、車間距離）や対象物に対する自車両１２の相対速度を測定する。なお、本実施形態において、フロントレーダ４としては、ミリ波レーダが用いられるが、レーザレーダ、超音波センサなどが用いられてもよい。

フロントカメラ６は、自車両１２の車内の前方中央（フロントミラーの裏）に搭載され、自車両１２の前方周囲を撮像し、撮像した画像データを出力する。また、画像データに基づいて対象物（例えば、車両、歩行者、道路、区画線（車線境界線、白線、黄線）、交通信号、交通標識、停止線、交差点、障害物等）を特定し、自車両１２と対象物との間の距離や対象物に対する自車両１２の相対速度を測定する。フロントカメラ６は、ドライバの視覚によって認識できる距離とほぼ同じ画像を撮像する。なお、本実施形態において、フロントカメラ６としては、ステレオカメラが用いられるが、ＣＣＤカメラ、単眼カメラなどが用いられてもよい。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、各種プログラムを記憶するメモリ、入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ＥＣＵ２は、フロントレーダ４とフロントカメラ６から受け取った信号に基づき、各種の制御を行い、報知装置８に対して適宜に報知するための要求信号を出力可能に構成されている。ＥＣＵ２は、本発明における「視認距離推定手段」として機能する。

報知装置８は、自車両１２の車内の前方に搭載されるディスプレイ又はスピーカーである。ＥＣＵ２から信号を受信した場合には、ディスプレイに警告画面を表示する又はスピーカーから警告音を鳴らすことによりドライバへの報知を行うように構成されている。

ＥＣＵ２、フロントカメラ６は、本発明における「視界推定装置」に相当し、このＥＣＵ２とフロントカメラ６を有する視界推定装置１０、フロントレーダ４、報知装置８は、「車両用制御装置」に相当する。

次いで、図２を参照して、本実施形態におけるドライバの視認距離推定の制御とドライバへの報知タイミングの制御についての基本概念について説明する。

図２に示すように、まず、ドライバの視界が良好な場合（晴天時）では、フロントレーダ４は、フロントレーダ４の前方の距離Ａ且つ角度幅Ｃの範囲を検知可能である。また、フロントカメラ６は、フロントカメラ６の前方の距離Ｂ且つ角度幅Ｄの範囲を検知可能である。フロントレーダ４の検知可能な距離Ａは、フロントカメラ６の検知可能な距離Ｂより遠方に位置するように設定されている。フロントカメラ６の検知可能な角度幅Ｄは、フロントレーダ４の検知可能な角度幅Ｃより幅が広くなるように設定されている。

次いで、ドライバの視界が悪い場合（豪雨、霧時）、フロントレーダ４は、晴天時と同様に、フロントレーダ４の前方の距離Ａ且つ角度幅Ｃの範囲を検知可能である。フロントカメラ６は、フロントカメラ６の前方の距離Ｂ´且つ角度幅Ｄを検知可能であり、この検出可能な距離Ｂ´はドライバの視界が良好な場合（晴天時）の検知可能な距離Ｂと比べ短くなる。

このように、フロントカメラの検知可能な距離は、ドライバの視界と同様に、外部環境の変化により変化する特性がある。本発明は、このフロントカメラの検知可能な距離が変化する特性に着目し、ドライバの視界が悪い状況においてもドライバが安心して操舵又は制動を行えるように、ドライバの視界を考慮したドライバの視認距離推定の制御とドライバへの報知タイミングの制御を行うものである。

次いで、図３、図４を参照して本発明の実施形態による視認距離の推定を行う制御フローについて説明する。
図３は、本発明の実施形態によるドライバの視認距離推定の制御内容を示すフローチャートである。図４は、本発明の実施形態によるカメラ検知距離とドライバの視認距離との関係を表す線図である。図３において、Ｓは各ステップを示す。

まず、Ｓ１では、ＥＣＵ２は、フロントレーダ４から入力された信号に基づいて、フロントレーダ４の検知可能範囲において対象物を検知したか否かについて判定する。対象物を検知した場合は、ＥＣＵ２は、対象物をマーキングし、この対象物の移動する軌跡を追跡する。また、対象物を検知しなかった場合は、フロントレーダ４における対象物の検知を継続する。

次いで、Ｓ２では、ＥＣＵ２は、フロントカメラ６から撮像された画像データに基づいて、フロントカメラ６の検知可能範囲において、フロントレーダ４が追跡している対象物を検知したか否かについて判定する。フロントレーダ４が追跡している対象物と同一の対象物を検知した場合は、ＥＣＵ２は、フロントカメラ６が対象物を検知し始めたときの自車両１２と対象物との間の距離（以下、「カメラ検知距離」）を記憶する。また、同一の対象物を検知しなかった場合は、フロントカメラ６における対象物の検知を継続する。

Ｓ３では、ＥＣＵ２は、複数回測定して得られたカメラ検知距離を用いて、カメラ検知距離の平均値を算出する。

次いで、Ｓ４では、ＥＣＵ２は、予め記憶されているカメラ検知距離とドライバが視覚で認識できる視認距離との関係を示したテーブル（図４参照）に基づき、Ｓ３で算出されたカメラ検知距離の平均値により、その値に適合するドライバが視覚で認識できる視認距離を推定する。

具体的には、図４に示すように、ドライバの視界が良好な場合（晴天時）は、カメラ検知距離（対象物を検知し始めた距離）は、フロントカメラ６の検知可能な最大値（カメラ本体の性能値）である１００ｍであり、その値に適合する視認距離は１００ｍとなる。ドライバの視界が悪い場合（豪雨や霧時）は、カメラの検知距離は、５０ｍであり、その値に適合する視認距離は５０ｍである。カメラ検知距離が短くなる（視界が悪くなる）ほど、ドライバの視認距離は比例して徐々に短くなる。本実施形態のテーブルにおいて、カメラ検知距離と視認距離は同じ値で設定されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。

このように、ＥＣＵ２は、フロントカメラ６のカメラ検知距離が外部環境により変化する特性を利用して、カメラ検知距離が変化する毎に、フロントカメラ６が検知したカメラ検知距離を、ドライバが視覚で認識できる視認距離として推定する。

Ｓ５では、ＥＣＵ２は、Ｓ４で推定されたドライバが視覚で認識できる視認距離を記憶する。
その後、これらの各ステップを繰り返して実行する。

本実施形態では、視認距離の推定において、フロントレーダ４の検知結果を用いた場合を説明したが、フロントレーダ４を用いずにフロントカメラ６の検知結果のみを用いて視認距離の推定を行ってもよい。この場合は、前述したＳ１は省略されその他のステップは同じである。

次に、図５、図６を参照して本発明の実施形態によるドライバへの報知タイミングの制御フローについて説明する。
図５は、本発明の実施形態によるドライバへの報知タイミングの制御内容を示すフローチャートである。図６は、本発明の実施形態によるドライバの視認距離とドライバの反応時間との関係を表す線図である。図５において、Ｓは各ステップを示す。

まず、Ｓ１１では、ＥＣＵ２は、フロントレーダ４から入力された信号又はフロントカメラ６から入力された信号に基づいて、フロントレーダ４の検知可能範囲又はフロントカメラ６の検知可能範囲において対象物を検知したか否かについて判定する。対象物を検知した場合は、次のステップに移行し、検知可能範囲内に対象物を検知しなかった場合は、フロントレーダ４又はフロントカメラ６における対象物の検知を継続する。

次いで、Ｓ１２では、ＥＣＵ２は、この時点におけるフロントレーダ４又はフロントカメラ６によって測定された自車両１２と対象物との間の距離や対象物に対する自車両１２の相対速度を読み込む。

Ｓ１３では、ＥＣＵ２は、Ｓ１２にて読み込んだ対象物に対する自車両１２の相対速度に基づいて、自車両１２が現状の相対速度で走った場合に対象物と衝突するまでの時間であるＴＴＣ（Time to Collision）を判定するための閾値（以下、「ＴＴＣ閾値」）をテーブル（図示せず）から読み込む。このテーブルには、対象物に対する自車両の相対速度に適合するＴＴＣ閾値が予め規定されている。具体的には、対象物に対する自車両の相対速度が３０、６０、９０、１２０（ｋｍ／ｈ）である場合は、それぞれに適合するＴＴＣ閾値は１．２、１．８、２．３、２．８（ｓｅｃ）である。また、このＴＴＣ閾値は、後述するＳ１５で必要警報距離を算出するためのものであり、自車両１２と対象物との衝突時間を判定するための閾値、即ちドライバに報知し始めるタイミングの閾値である。

次いで、Ｓ１４では、ＥＣＵ２は、予め記憶されている視認距離とドライバ反応時間との関係を示したテーブル（図６参照）に基づいて、Ｓ４で推定された視認距離からドライバ反応時間を設定する。図６に示すように、ドライバ反応時間は、視認距離が短い（視界が悪い）ほど、徐々に長くなる。具体的には、ドライバ視認距離が１００ｍ、５０ｍの場合、各ドライバ反応時間は、０．７、１．０（ｓｅｃ）である。

Ｓ１５では、ＥＣＵ２は、自車両１２が対象物と衝突するのを回避するようにドライバに報知し始める距離である必要警報距離を算出する。必要警報距離は、Ｓ１３にて読み込んだＴＴＣ閾値とＳ１４にて設定したドライバ反応時間を足し、その値に、対象物に対する自車両１２の相対速度を乗算した値である。視認距離が短い（視界が悪い）ほど、Ｓ１４にて設定されるドライバ反応時間は長くなるため、必要警報距離は長くなる。この結果、視認距離が短い（視界が悪い）ほど、報知装置８の報知タイミングは早くなる。

次いで、Ｓ１６では、ＥＣＵ２は、フロントレーダ４又はフロントカメラ６にて測定された自車両１２と対象物との間の距離とＳ１５で算出した必要警報距離に基づいて、自車両１２と対象物との間の距離が必要警報距離以下であるか否かについて判定する。自車両１２と対象物との間の距離が必要警報距離以下である場合は、ＥＣＵ２は、ドライバへの報知を開始するための信号を報知装置８に入力する。

Ｓ１７では、報知装置８は、ＥＣＵ２から入力された信号に基づいてドライバへの報知を開始する。この報知は、ディスプレイに警告画面を表示する又はスピーカーから警告音を鳴らすことにより行われる。これによりドライバは対象物との衝突の危険を認識し、衝突を回避するために自車両１２の操舵又は制動の動作を行う。
その後、これらの各ステップを繰り返して実行する。

本実施形態では、自車両１２の前方に位置する対象物を検知すると共に検知可能な距離が外部環境により変化するフロントカメラ６と、フロントカメラ６が検知したカメラ検知距離をドライバが視覚で認識できる視認距離として推定するＥＣＵ２と、を有する。このような本実施形態においては、視界が悪い状況、特に霧や夜間などの「明るさ」に起因してドライバの視界が悪化したときでも、ドライバの視認可能な距離を精度良く推定することができる。

また、本実施形態では、更に、カメラ検知距離より遠方に位置する対象物を検知するレーダ２０を有し、ＥＣＵ２は、レーダ２０の検知結果及びフロントカメラ６の検知結果に基づいて視認距離を推定する。このような本実施形態においては、フロントカメラ６の検知範囲の近方側に対象物が突然侵入した場合、ドライバの視認可能な距離が悪くなったと誤って判定することを防止でき、ドライバの視認可能な距離を精度良く推定することができる。

本実施形態では、ＥＣＵ２は、レーダ２０によって対象物を検知した場合にのみ、この対象物に対するフロントカメラ６の検知結果に基づき視認距離を推定する。このような本実施形態においては、ドライバの視認可能な距離をより精度良く推定することができる。

また、本実施形態では、ＥＣＵ２は、フロントカメラ６が対象物を検知し始めた距離をカメラ検知距離とし、このカメラ検知距離に基づき視認距離を推定する。このような本実施形態においては、ドライバの視認可能な距離をより精度良く推定することができる。

本実施形態では、自車両１２に接近する対象物との衝突を回避するためにドライバへ報知をする報知装置８を有し、ＥＣＵ２は、視認距離に応じて報知装置８の報知タイミングを決定する。このように構成された本実施形態においては、ドライバの視認可能な距離に応じて衝突回避の報知をするため、ドライバは対象物との衝突を回避することができる。

また、本実施形態では、ＥＣＵ２は、視認距離が短いほど、報知タイミングを早め、報知装置８は対象物との衝突を回避するようにドライバに報知する。このように構成された本実施形態においては、ドライバの視認可能な距離が悪くなった場合、報知を早くするため、ドライバは安心して対象物との衝突を回避することができる。

本実施形態では、ＥＣＵ２は、自車両１２と対象物との衝突時間を判定するための閾値であるＴＴＣと、視認距離に応じた対象物に対するドライバの反応時間と、自車両１２と対象物との相対速度と、に基づき報知タイミングを設定し、反応時間は、視認距離が短いほど、長い時間に設定される。このように構成された本実施形態においては、ドライバの視認可能な距離が短くなった場合、ドライバへの報知タイミングを早くすることによって、ドライバの反応時間を長く確保することができるため、ドライバはより安心して対象物との衝突を回避することができる。

本発明の上述した実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。

１ 車両用制御装置
２ ＥＣＵ（視認距離推定手段）
４ フロントレーダ
６ フロントカメラ
８ 報知装置
１０ 視界推定装置
１２ 自車両

Claims (5)

1. 自車両に搭載される車両用制御装置であって、
   上記自車両の前方に位置する対象物を検知すると共に検知可能なカメラ検知距離が外部環境により変化するフロントカメラと、
   このカメラ検知距離より遠方に位置する上記対象物を検知可能なレーダと、
   上記カメラ検知距離をドライバが視覚で認識できる視認距離として推定する視認距離推定手段と、
   上記自車両に接近する上記対象物との衝突を回避するためにドライバへ報知をする報知装置と、を有し、
   上記視認距離推定手段は、上記自車両と上記対象物との衝突時間を判定するための閾値と、上記視認距離が短いほど長い時間になるように上記視認距離に応じて設定されるドライバの反応時間と、上記自車両と上記対象物との相対速度とに基づいて、上記自車両が上記対象物と衝突することを回避するための上記自車両と上記対象物との間の必要警報距離を算出し、
   上記レーダ又は上記フロントカメラにより測定した上記自車両と上記対象物との間の距離が上記必要警報距離以下になった場合に、上記報知装置がドライバへ報知し始める、車両用制御装置。
2. 上記視認距離推定手段は、上記視認距離が短いほど、報知し始めるタイミングを早める、請求項１記載の車両用制御装置。
3. 上記視認距離推定手段は、上記レーダの検知結果及び上記フロントカメラの検知結果に基づき上記視認距離を推定する、請求項１又は２に記載の車両用制御装置。
4. 上記視認距離推定手段は、上記レーダによって上記対象物を検知した場合に、この対象物に対する上記フロントカメラの検知結果に基づき上記視認距離を推定する、請求項３に記載の車両用制御装置。
5. 上記視認距離推定手段は、上記フロントカメラが上記対象物を検知し始めた距離を上記カメラ検知距離とし、このカメラ検知距離に基づき上記視認距離を推定する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両用制御装置。

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