JP6977629B2 - 車両の運転支援制御装置、車両の運転支援システムおよび車両の運転支援制御方法 - Google Patents

車両の運転支援制御装置、車両の運転支援システムおよび車両の運転支援制御方法 Download PDF

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Description

本開示は対象物との衝突を抑制または回避するための車両における運転支援を制御するための技術に関する。
対象物との衝突を抑制または回避するための運転支援技術においては、自車両の走行状態を示すパラメータの一つとして、ヨーレートセンサから出力される回転角速度が用いられる(例えば、特許文献1)。
特開2014−191597号公報
ヨーレートセンサは、一般的に検出誤差を有しており、使用に際しては零点を学習させるためのキャリブレーション処理、すなわち、零点学習処理が行われる。キャリブレーション処理が完了しない状態で車両の走行が開始されると、検出誤差に起因して運転支援の対象とすべきでない物標を正確に識別することができず、本来、運転支援の実行対象でない物標に対して運転支援が実行されてしまう場合がある。
したがって、ヨーレートセンサの零点学習処理が未了であっても、適切に運転支援を実行することが望まれている。
本開示は、以下の態様として実現することが可能である。
第1の態様は、車両の運転支援制御装置を提供する。第1の態様に係る車両の運転支援制御装置は、検出された前記車両の走行状態および前記車両の走行環境を取得する取得部と、ヨーレートセンサの零点学習が完了していない場合には、衝突回避支援の作動領域として、前記ヨーレートセンサの誤差を用いて算出される前記車両の推定曲率半径を用いて、前記車両から離間するに従って横幅が狭くなるように基準となる基準作動領域から縮小させた縮小作動領域と、前記車両の走行状態および前記車両の走行環境とを用いて、運転支援部に衝突回避支援を実行させる制御部とを備える。
第1の態様に係る車両の運転支援制御装置によれば、ヨーレートセンサのキャリブレーション処理が未了時であっても、適切に運転支援を実行することができる。
第2の態様は、運転支援システムを提供する。第2の態様に係る運転支援システムは、第1の態様に係る運転支援制御装置と、前記走行状態および走行環境を検出する検出部と、前記制御部からの指示に従い前記衝突回避支援を実行する前記運転支援部と、を備える。
第2の態様に係る運転支援システムによれば、ヨーレートセンサのキャリブレーション処理が未了時であっても、適切に運転支援を実行することができる。
第3の態様は、車両の運転支援制御方法を提供する。第3の態様に係る車両の運転支援制御方法は、検出された前記車両の走行状態および前記車両の走行環境を取得し、ヨーレートセンサの零点学習が完了しているか否かを判定し、前記ヨーレートセンサの零点学習が完了していない場合には、衝突回避支援の作動領域として、前記ヨーレートセンサの誤差を用いて算出される前記車両の推定曲率半径を用いて、前記車両から離間するに従って横幅が狭くなるように基準となる基準作動領域から縮小させた縮小作動領域と、前記車両の走行状態および前記車両の走行環境とを用いて衝突回避支援処理を実行すること、を備える。
第3の態様係る車両の運転支援制御方法によれば、ヨーレートセンサのキャリブレーション処理が未了時であっても、適切に運転支援を実行することができる。なお、本開示は、車両の運転支援制御プログラムまたは当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能記録媒体としても実現可能である。
第1の実施形態に係る運転支援制御装置が搭載された車両の一例を示す説明図。 第1の実施形態に係る運転支援制御装置の機能的構成を示すブロック図。 第1の実施形態に係る運転支援制御装置によって実行される運転支援処理の処理フローを示すフローチャート。 基準作動領域と縮小作動領域とを示す説明図。 縮小作動領域を算出する手順の考え方を示す説明図。
本開示に係る車両の運転支援制御装置、車両の運転支援システムおよび車両の運転支援制御方法について、いくつかの実施形態に基づいて以下説明する。
第1の実施形態:
図1に示すように、第1の実施形態に係る車両の運転支援制御装置100は、車両500に搭載されて用いられる。運転支援制御装置100は、少なくとも制御部および取得部を備えていれば良く、運転支援システム10は、運転支援制御装置100に加え、レーダECU21、カメラECU22、回転角センサ23、車輪速度センサ24およびヨーレートセンサ25、運転支援装置31を備えている。車両500は、車輪501、制動装置502、制動ライン503、ステアリングホイール504、フロントガラス510、フロントバンパ520およびリアバンパ521を備えている。レーダECU21は、電波を射出し物標からの反射波を検出するミリ波レーダ211と接続されており、ミリ波レーダ211により取得された反射波を用いて反射点によって物標を表す検出信号を生成し、出力する。カメラECU22は、単眼のカメラ221と接続されており、カメラ221によって取得された画像と予め用意されている物標の形状パターンとを用いて画像によって物標を示す検出信号を生成し、出力する。各ECU21、22は、演算部、記憶部および入出力部を備えるマイクロプロセッサである。反射波を検出する検出器としては、ミリ波レーダ211の他に、ライダー(LIDAR:レーザレーダ)や、音波を射出しその反射波を検出する超音波検出器が用いられても良い。対象物を撮像する撮像器としては、単眼のカメラ221の他に、2以上のカメラによって構成されるステレオカメラやマルチカメラが用いられても良い。また、後方カメラ、側方カメラが備えられていても良い。
制動装置502は、各車輪501に備えられている。各制動装置502は、例えば、ディスクブレーキ、ドラムブレーキであり、運転者の制動ペダル操作に応じて制動ライン503を介して供給されるブレーキ液圧に応じた制動力で各車輪501を制動し、車両500の制動を実現する。制動ライン503には制動ペダル操作に応じたブレーキ液圧を発生させるブレーキピストンおよびブレーキ液ラインが含まれる。なお、制動ライン503としては、ブレーキ液ラインに代えて、制御信号線とし、各制動装置502に備えられているアクチュエータを作動させる構成が採用されても良い。
ステアリングホイール504は、ステアリングロッド、操舵機構および転舵軸を含む操舵装置42を介して前側の車輪501と接続されている。操舵装置42には、操舵力を軽減するための操舵力補助装置が備えられていても良い。
運転支援装置31は運転支援部であり、制動ライン503に備えられ、アクチュエータ、例えば、電動モータにより制動ペダル操作とは独立して液圧制御が可能な制動支援装置、アクチュエータ、例えば、電動モータにより操舵装置42を駆動可能な操舵支援装置、および走行用動力源である内燃機関や電動機の出力を制御するための出力制御装置を含む。運転支援装置31によって、ミリ波レーダ211およびカメラ221による検出結果に応じた制動支援、操舵支援並びに衝突回避支援が実現される。
図2に示すように、運転支援制御装置100は、制御部としての中央処理装置(CPU)101およびメモリ102、取得部としての入出力インタフェース103、並びにバス104を備えている。CPU101、メモリ102および入出力インタフェース103はバス104を介して双方向通信可能に接続されている。メモリ102は、運転支援を実行するための運転支援プログラムP1、ヨーレートセンサ25の零点学習処理を実行するための零点学習処理プログラムP2を不揮発的且つ読み出し専用に格納するメモリ、例えばROMと、CPU101による読み書きが可能なメモリ、例えばRAMとを含んでいる。CPU101はメモリ102に格納されている運転支援プログラムP1を読み書き可能なメモリに展開して実行することによって、衝突回避支援の作動領域を基準となる基準作動領域または基準作動領域から縮小した縮小作動領域のいずれかに設定し、運転支援装置31を制御して衝突回避支援処理を実行する制御部としての機能を実現する。また、CPU101はメモリ102に格納されている零点学習処理プログラムP2を読み書き可能なメモリに展開して実行することによって、ヨーレートセンサ25の零点学習処理を実行する。なお、CPU101は、単体のCPUであっても良く、各プログラムを実行する複数のCPUであっても良く、あるいは、複数のプログラムを同時実行可能なマルチコアタイプのCPUであっても良い。
入出力インタフェース103には、レーダECU21、カメラECU22、回転角センサ23、車輪速度センサ24およびヨーレートセンサ25、並びに運転支援装置31がそれぞれ制御信号線を介して接続されている。レーダECU21、カメラECU22、回転角センサ23、車輪速度センサ24およびヨーレートセンサ25からは、検出信号が入力される。運転支援装置31に対しては制動レベル、操舵角といった車両の動作状態を指示する制御信号が出力される。したがって、入出力インタフェース103は、各種センサによって検出された自車両の走行状態および自車両の周囲の走行環境を取得するための取得部として機能する。なお、レーダECU21およびミリ波レーダ211、並びにカメラECU22およびカメラ221は走行環境検出装置20Aとして機能する。回転角センサ23、車輪速度センサ24およびヨーレートセンサ25は走行状態検出装置20Bとして機能する。走行環境検出装置20Aおよび走行状態検出装置20Bは検出部と呼ぶことができる。
ミリ波レーダ211はミリ波を射出し、物標によって反射された反射波を受信することによって物標の距離、相対速度および角度を検出するセンサである。本実施形態において、ミリ波レーダ211は、フロントバンパ520の中央および両側面、並びにリアバンパ521の両側面に配置されている。ミリ波レーダ211から出力される未処理の検出信号は、レーダECU21において処理され、物標の1または複数の代表位置を示す点または点列からなる検出信号として運転支援制御装置100に入力される。あるいは、レーダECU21を備えることなく未処理の受信波を示す信号が検出信号としてミリ波レーダ211から運転支援制御装置100に入力されても良い。未処理の受信波が検出信号として用いられる場合には、運転支援制御装置100において物標の位置および距離を特定するための信号処理が実行される。
カメラ221は、CCD等の撮像素子を1つ備える撮像装置であり、可視光を受光することによって対象物の外形情報を検出結果である画像データとして出力するセンサである。カメラ221から出力される画像データには、カメラECU22において特徴点抽出処理が実施され、抽出された特徴点が示すパターンと、予め用意されている判別されるべき対象物、すなわち、車両の外形を示す比較パターンとが比較され、抽出パターンと比較パターンとが一致または類似する場合には判別された対象物を含むフレーム画像が生成される。一方、抽出パターンと比較パターンとが一致または類似しない場合、すなわち、非類似の場合にはフレーム画像は生成されない。カメラECU22においては、画像データに複数の対象物が含まれる場合には、判別された各対象物を含む複数のフレーム画像が生成され、検出信号として運転支援制御装置100に入力される。各フレーム画像は画素データにより表され、判別された対象物の位置情報、すなわち、座標情報を含んでいる。検出信号に含まれ得るフレーム画像数は、カメラECU22と運転支援制御装置100間の帯域幅に依存する。カメラECU22を別途備えることなく、カメラ221によって撮像された未処理の画像データが検出信号として運転支援制御装置100に入力されても良い。この場合には、運転支援制御装置100において判別されるべき対象物の外形パターンを用いた物標の判別が実行されても良い。本実施形態において、カメラ221はフロントガラス510の上部中央に配置されている。カメラ221から出力される画素データは、モノクロの画素データまたはカラーの画素データである。なお、判別されるべき対象物として車両以外の対象物、例えば、信号機、車線や停止線等の道路標示が望まれる場合には、所望の対象物の外形パターンが用意され、カメラECU22は当該所望の対象物を含むフレーム画像を検出信号として出力しても良い。この場合には、運転支援制御装置100における後段の処理において、処理に適当なフレーム画像が選択的に用いられれば良い。後方カメラが備えられる場合も同様である。
回転角センサ23は、ステアリングホイール504の操舵によりステアリンロッドに生じるねじれ量、すなわち、操舵トルク、を検出するトルクセンサであり、ステアリングホイール504の操舵角を検出する。本実施形態において、回転角センサ23は、ステアリングホイール504と操舵機構とを接続するステアリングロッドに備えられている。回転角センサ23から出力される検出信号は、ねじれ量に比例する電圧値である。
車輪速度センサ24は、車輪501の回転速度を検出するセンサであり、各車輪501に備えられている。車輪速度センサ24から出力される検出信号は、車輪速度に比例する電圧値または車輪速度に応じた間隔を示すパルス波である。車輪速度センサ24からの検出信号を用いることによって、車両速度、車両の走行距離等の情報を得ることができる。
ヨーレートセンサ25は、車両500の回転角速度を検出するセンサである。ヨーレートセンサ25は、例えば、車両の中央部に配置されている。ヨーレートセンサ25から出力される検出信号は、回転方向と角速度に比例する電圧値であり、車両500において車線変更や右左折を示す電圧値が検出され得る。
第1の実施形態に係る運転支援制御装置100により実行される運転支援処理について説明する。図3に示す処理ルーチンは、例えば、車両の制御システムの始動時から停止時まで、または、スタートスイッチがオンされてからスタートスイッチがオフされるまで所定の時間間隔にて繰り返して実行される。本実施形態における運転支援処理には、例えば、制動支援処理、操舵支援処理が含まれる。制動支援処理には、対象車両との衝突回避のための急制動や緩制動が含まれ、操舵支援処理には、対象車両との衝突回避のための操舵、車線逸脱防止のための操舵が含まれる。
CPU101は、ヨーレートセンサ25の零点学習処理が完了したか否かを判定する(ステップS100)。ヨーレートセンサ25は公差または許容差としての誤差を有するので、CPU101は、本処理ルーチンとは別に、例えば、車両500の始動時に零点学習処理プログラムP2を実行し、零点学習処理が完了すると、例えば、零点学習完了フラグをオンする。零点学習処理は、例えば、零点学習処理時に出力される回転角速度を零とするための補正値を求めることによって実行される。ヨーレートセンサ25は、求められた補正値を用いて検出値を補正して運転支援制御装置100に出力する。なお、零点学習処理は、学習精度を向上させるために車両500の走行中に任意のタイミングにおいて複数回実行されても良く、複数回の平均値が零点として学習、すなわち、補正値に設定されても良い。
CPU101は、零点学習完了フラグをオンされており、ヨーレートセンサ25の零点学習処理が完了していると判定すると(ステップS100:Yes)、作動領域を基準作動領域に設定する(ステップS110)。作動領域は、衝突回避支援を含む運転支援の対象とすべき物標を特定するための予め定められた領域であり、作動領域内に含まれる物標が運転支援の対象となる対象物標として特定される。基準作動領域DA1は、図4に示すように、車両500の幅方向の両端部から前方に延伸させた直線によって規定される領域であり、例えば、車両500が直進時において対象物標を特定するために予め定められた、作動領域の基準となる領域である。なお、基準作動領域DA1の横幅、前方への長さは、車両500の車速や、旋回状態に応じて可変であっても良い。例えば、前方への長さは、車速が高い場合には長く車速が低い場合には短く設定され、横幅は、操舵角が大きくなるに連れて狭く設定されても良い。
CPU101は、零点学習完了フラグをオフされており、ヨーレートセンサ25の零点学習処理が完了していないと判定すると(ステップS100:No)、作動領域を縮小作動領域に設定する(ステップS120)。図4に示すように、縮小作動領域DA2は、ヨーレートセンサ25の誤差、より望ましくは最大誤差を考慮して決定され、車両500から離間するにつれて、基準作動領域DA1に対して横幅が短くなる。縮小作動領域DA2は、例えば、以下のように設定される。縮小作動領域DA2は、以下の手順に従ってステップS120が実行される度に算出され、設定されても良く、あるいは、最大誤差を用いて所定の速度間隔にて予め複数の縮小作動領域DA2を用意しておき、ステップS120実行時における自車速度を用いて適切な縮小作動領域DA2が選択され、設定されても良い。
図5を参照して説明する。ヨーレートセンサ25の誤差をω(rad/s)とし、自車速度をV(m/s)とすると、車両500が直進する際にヨーレートセンサ25から出力される回転角速度を用いて、車両500の推定曲率半径R1が以下の式によって算出される。
R1(m)=V(m/s)/ω(rad/s)
縮小作動領域DA2は、基準作動領域DA1に対して車両500の幅方向の寸法が縮小されるので、車両500の幅方向の端部が描く第2の移動軌跡を用いる。第2の移動軌跡は、自車両の横幅をwd(m)とした場合、以下に示す端部半径R2の円弧で表される。
R2=(wd/2)+R1
車両500から距離d(m)離間している位置Dにおける横位置、すなわち、車両500の幅方向における縮小値b(m)は、位置Dにおける推定曲率半径R1の中心からの横方向の距離a(m)を用いて、以下の式から算出される。
b=(wd/2)−(R2−a)
横方向の距離aは、端部半径R2および距離dを用いて、
a=(R−d1/2と表される。
したがって、縮小値bは、b=(wd/2)−(R−(R−d1/2)として求められる。なお、図5では車両500の左側端部の例を用いて説明しているが、車両500の右側端部についても同様である。左右端部について、車両500からの距離dに応じて、縮小値b>wdとなるまで縮小値bを求めることにより、図4に示す縮小作動領域DA2を規定することができる。なお、上記説明では、説明を簡単にするため、横方向の距離を用いて説明したが、縮小作動領域DA2の算出・規定に際しては、横方向に垂直な縦方向(車両の進行方向)をy、横方向をxとする座標値(x、y)を用いて、各y座標におけるx座標値が算出される。
CPU101は、取得部としての入出力インタフェース103を介して、走行環境検出装置20Aから走行環境を取得し、走行状態検出装置20Bから走行状態を取得する(ステップS130)。走行環境は、自車両の周囲、すなわち外界、の状態や条件を意味し、例えば、自車両の前後左右における物標の位置、速度、形状および状態といった情報が含まれる。物標としては、例えば、他車両、道路、道路標示および道路標識が含まれる。車両の走行状態は、自車両に関する情報であり、例えば、車両500の速度、車両500の向き、車両500の回転角速度が含まれる。
CPU101は、設定された作動領域を用いて衝突回避支援処理を実行し(ステップS140)、本処理ルーチンを終える。衝突回避支援処理において、CPU101は、走行環境情報を用いて作動領域内における衝突回避支援の対象となる物標を特定し、走行状態情報および走行環境情報から得られる特定した物標と自車両との位置および相対速度の関係を用いて、衝突回避のための制動レベルが高い急制動を含む制動支援および操舵角または操舵速度の大きい急操舵を含む操舵支援の少なくとも一方を実行するための制御指令値を算出する運転支援処理を実行する。CPU101は、算出した制御指令値を運転支援装置31に送信して、運転支援としての衝突回避支援を実行させる。
以上説明したように第1の実施形態に係る車両の運転支援制御装置100によれば、ヨーレートセンサ25の零点学習処理が完了していない場合には、図4に示すように縮小作動領域DA2を用いて運転支援処理を実行するので、ヨーレートセンサ25の誤差に起因する不要な衝突回避支援の実行を抑制または防止することができる。すなわち、ヨーレートセンサ25の零点学習処理が完了していない時点においては、ヨーレートセンサ25の検出誤差に起因して、自車両の実走行進路と一致しない予想走行進路Erが算出される。この結果、図4に示すように、基準作動領域DA1を用いる場合には、実走行進路上に存在していない物標TGであっても予想走行進路上に存在することになるため、対象物標と特定され運転支援処理が実行される場合がある。これに対して、縮小作動領域DA2を用いると、ヨーレートセンサ25の誤差が矢印Arで示されるようにキャンセルされ、作動領域の横方向の境界線SLは、実質的に基準作動領域DA1の横位置と略一致する。この結果、実走行進路上に存在しない物標TGが対象物標として特定されることはなく、不要な運転支援処理の実行が抑制または防止され、運転者を含む乗員が感じる不快感や不安感を低減または排除することができる。
その他の実施形態:
(1)上記実施形態においては、CPU101が運転支援プログラムP1を実行することによって、ソフトウェア的に制御部が実現されているが、予めプログラムされた集積回路またはディスクリート回路によってハードウェア的に実現されても良い。
以上、実施形態、変形例に基づき本開示について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定するものではない。本開示は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本開示にはその等価物が含まれる。たとえば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。例えば、上記第1の態様に係る車両における運転支援制御装置を適用例1とし、
適用例2:適用例1に記載の運転支援制御装置において、前記制御部は、前記ヨーレートセンサの最大誤差を考慮して前記基準作動領域を縮小させる、車両の運転支援制御装置。
適用例3:適用例2に記載の車両の運転支援制御装置において、前記制御部は 前記ヨーレートセンサの零点学習が完了している場合には、前記基準作動領域を用いる、車両の運転支援制御装置。
とすることができる。
10…運転支援システム、20A…走行環境検出装置、20B…走行状態検出装置、31…運転支援装置、100…運転支援制御装置、101…CPU、102…メモリ、103…入出力インタフェース、104…バス、500…車両、P1…運転支援プログラム、P2…零点学習プログラム。

Claims (5)

  1. 車両の運転支援制御装置(100)であって、
    検出された前記車両の走行状態および前記車両の走行環境を取得する取得部(103)と、
    ヨーレートセンサの零点学習が完了していない場合には、衝突回避支援の作動領域として、前記ヨーレートセンサの誤差を用いて算出される前記車両の推定曲率半径を用いて、前記車両から離間するに従って横幅が狭くなるように基準となる基準作動領域から縮小させた縮小作動領域と、前記車両の走行状態および前記車両の走行環境とを用いて、運転支援部(31)に衝突回避支援を実行させる制御部(101、P1)と、を備える車両の運転支援制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両の運転支援制御装置において、
    前記制御部は、前記ヨーレートセンサの最大誤差を用いて算出される前記車両の推定曲率半径を用いて、前記車両から離間するに従って横幅が狭くなるように前記基準作動領域を縮小させる、車両の運転支援制御装置。
  3. 請求項1または2に記載の車両の運転支援制御装置において、
    前記制御部は、前記ヨーレートセンサの零点学習が完了している場合には、前記基準作動領域を用いる、車両の運転支援制御装置。
  4. 運転支援システム(10)であって、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の運転支援制御装置と、
    前記走行状態および走行環境を検出する検出部(20A、20B)と、
    前記制御部からの指示に従い前記衝突回避支援を実行する前記運転支援部と、を備える運転支援システム。
  5. 車両の運転支援制御方法であって、
    検出された前記車両の走行状態および前記車両の走行環境を取得し、
    ヨーレートセンサの零点学習が完了しているか否かを判定し、
    前記ヨーレートセンサの零点学習が完了していない場合には、衝突回避支援の作動領域として、前記ヨーレートセンサの誤差を用いて算出される前記車両の推定曲率半径を用いて、前記車両から離間するに従って横幅が狭くなるように基準となる基準作動領域から縮小させた縮小作動領域と、前記車両の走行状態および前記車両の走行環境とを用いて衝突回避支援処理を実行すること、を備える車両の運転支援制御方法。
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