JP7448370B2

JP7448370B2 - 運転支援装置

Info

Publication number: JP7448370B2
Application number: JP2020023332A
Authority: JP
Inventors: 咲子西野; 聖和高木; 隆鈴木
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2040-02-14
Also published as: JP2021128590A

Description

本開示は、運転支援装置に関する。

運転支援装置として、車線変更を支援するものが知られている。特許文献１には、レーダセンサを用いて後方車両を検知し、衝突の可能性がある場合に警告を行う技術が記載されている。

米国特許出願公開２０１８／００２５６４５号明細書

しかし、急カーブ等の道路形状によっては、後方車両を検知できない場合がある。このような場合に一律に車線変更を禁止すると、不要な車線変更の制限をかけてしまう可能性があった。

本開示の一形態によれば、周辺センサ（１２０）を備える車両（１０）の車線変更を制限する運転支援装置（１１０、１１０Ａ）が提供される。この運転支援装置は、前記車両が走行している車線における勾配を含む道路情報を取得する道路情報取得部（１１１）と、前記周辺センサの検出信号を用いて前記車両の周辺情報を取得する周辺情報取得部（１１２）と、前記車両の位置と前記車両の走行速度とを含む自車両情報を取得する自車両情報取得部（１１３）と、前記周辺センサが前記車両の後方車両を検出できるセンシング可能距離を前記道路情報に応じて算出する第１算出部（１１４）と、前記車線変更後の車線において前記センシング可能距離よりも後方に離れた後方車両である第１後方車両（２０）の位置と速度とを含む第１後方車両情報を仮想的に設定する設定部（１１５）と、前記自車両情報と前記第１後方車両情報とに応じて前記車両が車線変更可能である車線変更可能距離を算出する第２算出部（１１６）と、前記センシング可能距離と前記車線変更可能距離とに応じて前記車両の車線変更を制限する制限部（１１７）と、前記道路情報と前記周辺情報とを用いて前記センシング可能距離内における前記車両の第２後方車両の位置を推定する、後方車両位置推定部（１１８）と、を備え、前記制限部は、前記第２後方車両が前記車線変更後の車線に位置する場合に、前記車両の車線変更を制限する。

この運転支援装置によれば、周辺センサが検知できるセンシング可能距離よりも後方に離れた第１後方車両の第１後方車両情報を仮想的に設定し、センシング可能距離と、第１後方車両情報を用いて算出した車線変更可能距離と、に応じて車線変更を制限するため、過度に車線変更を制限することを抑制できる。

自動運転制御システムの構成の概要を示す説明図である。車線変更制限処理の一例を示したフローチャートである。車線変更可能領域判定処理の一例を示したフローチャートである。センシング可能距離を算出する処理の説明図。第２実施形態における、自動運転制御システムの構成の概要を示す説明図である。第２実施形態における、車線変更制限処理の一例を示したフローチャートである。第２後方車両位置を推定する処理の説明図。

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、車両１０は、自動運転制御システム１００を備える。本実施形態において、自動運転制御システム１００は、車両１０の自動運転を実行する。本実施形態において、自動運転制御システム１００は、運転支援装置１１０と、周辺センサ１２０と、車両位置センサ１２６と、車速センサ１２８と、車線情報記憶部１３０と、通信部２００と、自動運転制御部２１０と、駆動力制御ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）２２０と、制動力制御ＥＣＵ２３０と、操舵制御ＥＣＵ２４０と、を備える。運転支援装置１１０と、通信部２００と、自動運転制御部２１０と、駆動力制御ＥＣＵ２２０と、制動力制御ＥＣＵ２３０と、操舵制御ＥＣＵ２４０と、車載ネットワーク２５０を介して接続される。なお、車両１０は、自動運転に限らず運転手によって手動で運転されてもよい。

周辺センサ１２０は、カメラ１２２と物体センサ１２４とを備える。カメラ１２２は、自車両の周囲を撮像して画像を取得する。物体センサ１２４は、自車両の周囲の状況を検出する。物体センサ１２４として、例えば、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ等の反射波を利用した物体センサが挙げられる。本実施形態において、周辺センサ１２０は、車両１０の前方、側方および後方を含む周囲の情報を検出する。

車両位置センサ１２６は、現在の車両１０の車両位置を検出する。車両位置センサ１２６として、例えば、汎地球航法衛星システム（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ（ｓ）（ＧＮＳＳ））やジャイロセンサ等が挙げられる。

車速センサ１２８は、車両１０の速度を検出する。車速センサ１２８として、例えば、加速度センサや車輪速度センサが挙げられる。

車線情報記憶部１３０は、車両が走行予定の車線の車線情報を記憶する。「車線情報」とは、例えば、車線数、車線幅、カーブ曲率、勾配、停止線位置、信号機位置、ガードレール位置等の情報を含む。

運転支援装置１１０は、道路情報取得部１１１と、周辺情報取得部１１２と、自車両情報取得部１１３と、第１算出部１１４と、設定部１１５と、第２算出部１１６と、制限部１１７と、を備える。運転支援装置１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成されたマイクロコンピュータ等からなり、予めインストールされたプログラムをマイクロコンピュータが実行することによって、これらの各部の機能を実現する。ただし、これらの各部の機能の一部又は全部をハードウエア回路で実現してもよい。

道路情報取得部１１１は、周辺センサ１２０の検出信号や車線情報記憶部１３０に記録された情報を用いて道路形状に関する道路情報を取得する。より具体的には、道路情報取得部１１１は、周辺センサ１２０によって検出した道路の区画線の形状や、路側物の形状、他車両の移動履歴、車両位置センサ１２６や図示しない舵角センサ等によって検出した車両１０の移動履歴、車線情報記憶部１３０に記憶された車線情報等を取得し、これらの情報から、車線における曲率と勾配と路側物に関する情報とのうち少なくとも一つ以上を示す情報を取得する。

周辺情報取得部１１２は、周辺センサ１２０の検出信号を用いて車両１０の周辺情報を取得する。より具体的には、周辺情報取得部１１２は、周辺センサ１２０によって検出した車両と周辺車両との車間距離と、車両と周辺車両との相対速度と、車両と周辺車両との相対加速度と、車速センサ１２８によって検出した車両の速度とのうち少なくとも一つ以上を周辺情報として取得する。周辺情報取得部１１２は、カメラ１２２が撮像した画像および物体センサ１２４の検出結果から、周辺車両の存在、位置、大きさ、距離、進行方向、速度、ヨー角速度、等を検出する。周辺情報取得部１１２は、通信部２００を介して、周辺車両との車車間通信によってこれらの情報の一部または全部を検出してもよい。

自車両情報取得部１１３は、車両１０の位置と走行速度とを含む自車両情報を取得する。より具体的には、自車両情報取得部１１３は、車両位置センサ１２６の検出信号を用いて車両１０の走行している位置を取得し、車速センサ１２８の検出信号を用いて車両１０の走行速度を取得する。

第１算出部１１４は、周辺センサ１２０が車両１０の後方車両を検出できる最大距離であるセンシング可能距離を道路情報取得部１１１が取得した道路情報に応じて算出する。本実施形態において「センシング可能距離」とは、周辺センサ１２０が、車両１０の後方における周辺情報に関する情報を取得できる最長距離である。

設定部１１５は、車両１０の車線変更後の車線において第１算出部１１４が算出したセンシング可能距離よりも後方に離れた後方車両である第１後方車両の位置と速度とを含む第１後方車両情報を仮想的に設定する。本実施形態において、「車線変更後の車線」は、例えば、ウィンカー操作の内容や走行予定経路と、道路情報と、から定めることができる。

第２算出部１１６は、自車両情報取得部１１３が取得した自車両情報と設定部１１５が設定した第１後方車両情報とに応じて車両１０が車線変更可能である車線変更可能距離を算出する。「車線変更可能」とは、車線変更後の車線における車両１０と後方車両との車間距離が所定の距離以上となる車線変更が可能であることを示す。「車線変更可能距離」とは、車線変更後における車両１０と後方車両との車間距離を所定の距離以上にできる車線変更を可能とする車両１０と後方車両との車間距離である。

制限部１１７は、第１算出部１１４が算出したセンシング可能距離と第２算出部１１６が算出した車線変更可能距離とに応じて車両１０の車線変更を制限する。例えば、制限部１１７は、車線変更を行わないよう自動運転制御部２１０を制御する。

自動運転制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成されたマイクロコンピュータ等からなり、予めインストールされたプログラムをマイクロコンピュータが実行することによって、自動運転機能を実現する。自動運転制御部２１０は、駆動力制御ＥＣＵ２２０および制動力制御ＥＣＵ２３０、操舵制御ＥＣＵ２４０を制御することで、自動運転機能を実現する。自動運転制御部２１０は、例えば、駆動力制御ＥＣＵ２２０および制動力制御ＥＣＵ２３０を制御し、操舵制御ＥＣＵ２４０を用いて自動的に車線変更を行う。

駆動力制御ＥＣＵ２２０は、エンジンなど車両の駆動力を発生するアクチュエータを制御する電子制御装置である。運転者が手動で運転を行う場合、駆動力制御ＥＣＵ２２０は、アクセルペダルの操作量に応じてエンジンや電気モータである動力源を制御する。一方、自動運転を行う場合、駆動力制御ＥＣＵ２２０は、自動運転制御部２１０で演算された要求駆動力に応じて動力源を制御する。

制動力制御ＥＣＵ２３０は、車両の制動力を発生するブレーキアクチュエータを制御する電子制御装置である。運転者が手動で運転を行う場合、制動力制御ＥＣＵ２３０は、ブレーキペダルの操作量に応じてブレーキアクチュエータを制御する。一方、自動運転を行う場合、制動力制御ＥＣＵ２３０は、自動運転制御部２１０で演算された要求制動力に応じてブレーキアクチュエータを制御する。

操舵制御ＥＣＵ２４０は、車両の操舵トルクを発生するモータを制御する電子制御装置である。運転者が手動で運転を行う場合、操舵制御ＥＣＵ２４０は、ステアリングハンドルの操作に応じてモータを制御して、ステアリング操作に対するアシストトルクを発生させる。これにより、運転者が少量の力でステアリングを操作でき、車両の操舵を実現する。一方、自動運転を行う場合、操舵制御ＥＣＵ２４０は、自動運転制御部２１０で演算された要求操舵角に応じてモータを制御することで操舵を行う。

図２に示す車線変更制限処理は、運転支援装置１１０が車両１０の車線変更の制限を行う一連の処理である。この処理は車両１０が車線変更を行う場合に運転支援装置１１０によって実行される処理である。

まず、道路情報取得部１１１は、ステップＳ１００で、道路情報を取得する。より具体的には、道路情報取得部１１１は、カメラ１２２が撮影した車両１０の周辺画像や、物体センサ１２４が検出した車両１０の周辺状況、車線情報記憶部１３０から取得した車線情報から道路情報を取得する。

次に、周辺情報取得部１１２は、ステップＳ１１０で、周辺情報を取得する。より具体的には、周辺情報取得部１１２は、カメラ１２２が撮影した車両１０の周辺画像や、物体センサ１２４が検出した車両１０の周辺状況から、周辺情報を取得する。

続いて、自車両情報取得部１１３は、ステップＳ１２０で、自車両情報を取得する。より具体的には、自車両情報取得部１１３は、車両位置センサ１２６の検出信号を用いて車両１０の位置を取得し、車速センサ１２８の検出信号を用いて車両１０の走行速度を取得する。なお、ステップＳ１００～Ｓ１２０はこの順に限らず、任意の順序で行うことができ、並行して行ってもよい。

続いて、運転支援装置１１０は、ステップＳ１３０において、車線変更可能領域判定処理を行う。より具体的には、運転支援装置１１０は、ステップＳ１００で取得した道路情報と、ステップＳ１１０で取得した周辺情報と、ステップＳ１２０で取得した自車両情報と、を用いて、車両１０が車線変更可能な領域にいるか否かを判定する。判定方法の詳細については後述する。

続いて、運転支援装置１１０は、ステップＳ１４０において、ステップＳ１３０で判定した車両１０が車線変更可能な領域にいるか否かに応じて、条件分岐を行う。車両１０が車線変更可能な領域にいると判定した場合、制限部１１７は、車線変更の制限は行わず、車線変更制限処理を終了する。一方、車両１０が車線変更可能な領域に居ないと判定した場合、つまり、車線変更不可能領域にいると判定した場合、制限部１１７は、ステップＳ１５０の処理に進み、車線変更制限を行い、車線変更制限処理を終了する。「車線変更制限」とは、例えば、制限部１１７は、車両１０の運転者に車線変更を行わないよう通知をする制御を行う。

図３に示す車線変更可能領域判定処理は、図２に示すステップＳ１３０において、運転支援装置１１０が、車両１０が車線変更可能な領域にいるか否かを判定する一連の処理である。以下、図４に示すように、車両１０が車線Ｌ２から車線Ｌ１に車線変更を行う場合を例として説明する。

まず、第１算出部１１４は、ステップＳ２００において、センシング可能距離ｄｓを算出する。より具体的には、第１算出部１１４は、周辺センサ１２０が、領域Ａ２における周辺情報に関する情報を取得できる最長距離を算出する。図４において、ハッチングで示す領域Ａ１は、周辺センサ１２０の設計上における検知可能な領域である。図示の便宜上、周辺センサ１２０が検知可能な車両１０の後方範囲のみを示す。領域Ａ１のうち、斜線ハッチングで示す領域Ａ２は、周辺センサ１２０が実際に検知可能な領域であり、網点ハッチングで示す領域Ａ３は、路側壁等の障害物によって、実際には検知不可能な領域である。

次に、設定部１１５は、ステップＳ２１０において、第１後方車両情報を設定する。より具体的には、設定部１１５は、車線変更後の車線においてステップＳ２００において第１算出部１１４が算出したセンシング可能距離ｄｓよりも後方に離れた後方車両である第１後方車両２０の位置と速度とを含む第１後方車両情報を仮想的に設定する。つまり、第１後方車両２０は、領域Ａ２よりも後方の領域を走行する。設定部１１５は、例えば、第１後方車両情報として、想定される内で車両１０と衝突する可能性が最も高い条件を設定できる。「衝突する可能性が最も高い条件」とは、例えば、車両１０との車間距離がほぼセンシング可能距離ｄｓであり、制限速度を超える速度（例えば、制限速度の１．５倍の速度）である。また、設定部１１５は、周辺センサ１２０によって検出したカーブに差し掛かる直前の後方車両の移動履歴や速度を用いて第１後方車両情報を設定してもよい。

次に、第２算出部１１６は、ステップＳ２２０において、車線変更可能距離ｄｌを算出する。より具体的には、第２算出部１１６は、自車両情報取得部１１３が認識した自車両情報とステップＳ２１０で設定部１１５が設定した第１後方車両情報とに応じて、車線変更可能距離ｄｌを算出する。例えば、自車両１０と第１後方車両２０との相対速度と、自車両１０が車線変更に必要な時間と、車線変更後において確保したい車両１０と第１後方車両２０との車間距離とを用いて、算出する。自車両１０が車線変更に必要な時間は、予めシミュレーションや実験を行うことにより定めることができる。

続いて、制限部１１７は、ステップＳ２３０において、ステップＳ２００で算出したセンシング可能距離ｄｓがステップＳ２２０で算出した車線変更可能距離ｄｌ以上か否かを判定する。つまり、周辺センサ１２０がステップＳ２００の時点で検出できていなかった第１後方車両２０を検出した後に、車両１０と第１後方車両２０との車間距離が、車両１０が車線変更を行うのに十分な距離であるか否かを判定する。センシング可能距離ｄｓが車線変更可能距離ｄｌ以上である場合、ステップＳ２４０の処理に進み、制限部１１７は、車線変更可能領域であると判定する。一方、センシング可能距離ｄｓが車線変更可能距離ｄｌよりも短い場合、ステップＳ２４５の処理に進み、制限部１１７は、車線変更不可能領域であると判定する。

以上で説明した本実施形態の運転支援装置１１０によれば、周辺センサ１２０が検知できるセンシング可能距離ｄｓよりも後方に離れた後方車両である第１後方車両２０を仮想的に設定し、センシング可能距離ｄｓと、第１後方車両情報を用いて算出した車線変更可能距離ｄｌと、に応じて車線変更を制限する。より具体的には、第１後方車両２０との車間距離を所定の距離以上にできる車線変更を可能とする車線変更可能距離ｄｌが、センシング可能距離ｄｓよりも大きい場合に車線変更を制限する。そのため、過度に車線変更を制限することを抑制できる。

Ｂ．第２実施形態：
図５に示す第２実施形態の自動運転制御システム１００の構成は、運転支援装置１１０Ａが、後方車両位置推定部１１８を備える点が第１実施形態と異なり、他の構成は同一である。後方車両位置推定部１１８は、道路情報と周辺情報とを用いてセンシング可能距離ｄｓ内における車両１０の後方車両（以下、「第２後方車両」ともいう）の位置を推定する。

図６に示す第２実施形態の車線変更制限処理は、運転支援装置１１０Ａが、ステップＳ１４０において車線変更可能領域であると判定した後に、車線変更後の車線における後方車両の有無に応じて車線変更可能であるか否かを判定する点が第１実施形態と異なり、他の工程は第１実施形態と同じである。

後方車両位置推定部１１８は、ステップＳ１４２において、第２後方車両３０の位置を推定する。より具体的には、ステップＳ１００で道路情報取得部１１１が取得した道路情報とステップＳ１１０で周辺情報取得部１１２が取得した周辺情報とを用いて、第２後方車両３０の位置を推定する。

続いて、後方車両位置推定部１１８は、ステップＳ１４４において、ステップＳ１４２で推定した第２後方車両３０の位置が車線変更後の車線であるか否かを判定する。車線変更後の車線である場合、後方車両位置推定部１１８は、ステップＳ１４６の処理に進む。一方、車線変更後の車線でない場合、後方車両位置推定部１１８は、車線変更制限処理を終了する。

制限部１１７は、ステップＳ１４６において、車線変更可能であるか否かを判定する。より具体的には、制限部１１７は、ステップＳ１２０で自車両情報取得部１１３が取得した自車両情報とステップＳ１４２で後方車両位置推定部１１８が推定した第２後方車両３０の位置とに応じて、車線変更後における車両１０と第２後方車両３０との車間距離を所定の距離以上にできる車線変更が可能か否かを判定する。車線変更可能であると判定した場合、制限部１１７は、車線変更制限処理を終了する。一方、車線変更不可能であると判定した場合、制限部１１７はステップＳ１５０の処理に進み、車線変更制限を行い、車線変更制限処理を終了する。

図７に示すように、車両１０が車線Ｌ２２から車線Ｌ３３へと車線変更を行おうとしている場合を例として説明する。本実施形態において、道路情報取得部１１１が道路情報を取得しているため、後方車両位置推定部１１８は、第２後方車両３０が車線Ｌ１１を走行していると推定できる。そのため、後方車両位置推定部１１８は、車両１０が実際の車線Ｌ２２とは異なる車線Ｌ１ａから車線Ｌ２ａへ車線変更を行おうとしており、第２後方車両３０は車線Ｌ２ａを走行している、と誤った推定を行うことを回避できる。従って、運転支援装置１１０は、第２後方車両３０が車線変更後の車線Ｌ３３を走行している後方車両ではないと判定できる。

以上で説明した本実施形態の運転支援装置１１０Ａによれば、後方車両位置推定部１１８は、制限部１１７が道路情報を用いて推定した、センシング可能距離ｄｓ内における車両１０の第２後方車両３０の位置に応じて車線変更を制限している。後方車両位置推定部１１８は、第２後方車両３０が車両１０の車線変更後における車線を走行していない場合、車線変更を制限しない。そのため、制限部１１７は、過度に車線変更を制限することを抑制できる。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例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中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、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。

本開示に記載の制限部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制限部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制限部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０…車両、２０…第１後方車両、３０…第２後方車両、１００…自動運転制御システム、１１０、１１０Ａ…運転支援装置、１１１…道路情報取得部、１１２…周辺情報取得部、１１３…自車両情報取得部、１１４…第１算出部、１１５…設定部、１１６…第２算出部、１１７…制限部、１１８…後方車両位置推定部、１２０…周辺センサ、１２２…カメラ、１２４…物体センサ、１２６…車両位置センサ、１２８…車速センサ、１３０…車線情報記憶部、２００…通信部、２１０…自動運転制御部、２２０…駆動力制御ＥＣＵ、２３０…制動力制御ＥＣＵ、２４０…操舵制御ＥＣＵ、２５０…車載ネットワーク

Claims

周辺センサ（１２０）を備える車両（１０）の車線変更を制限する運転支援装置（１１０、１１０Ａ）であって、
前記車両が走行している車線における勾配を含む道路情報を取得する道路情報取得部（１１１）と、
前記周辺センサの検出信号を用いて前記車両の周辺情報を取得する周辺情報取得部（１１２）と、
前記車両の位置と前記車両の走行速度とを含む自車両情報を取得する自車両情報取得部（１１３）と、
前記周辺センサが前記車両の後方車両を検出できるセンシング可能距離を前記道路情報に応じて算出する第１算出部（１１４）と、
前記車線変更後の車線において前記センシング可能距離よりも後方に離れた第１後方車両（２０）の位置と速度とを含む第１後方車両情報を仮想的に設定する設定部（１１５）と、
前記自車両情報と前記第１後方車両情報とに応じて前記車両が車線変更可能である車線変更可能距離を算出する第２算出部（１１６）と、
前記センシング可能距離と前記車線変更可能距離とに応じて前記車両の車線変更を制限する制限部（１１７）と、
前記道路情報と前記周辺情報とを用いて前記センシング可能距離内における前記車両の第２後方車両の位置を推定する、後方車両位置推定部（１１８）と、を備え、
前記制限部は、前記第２後方車両が前記車線変更後の車線に位置する場合に、前記車両の車線変更を制限する、運転支援装置。