JP7478052B2 - 車両用運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を運転しているときに、自車両の周囲の移動物体、例えば先行車両や後続車両などの状況を、車内に居ながら感覚的に把握できる車両用運転支援装置に関する。

特許文献１には、車両の前方の画像を撮像し、モニタ装置、スピーカ、ランプ、メータ、ブザーなどで、視覚や聴覚を通じて各種の情報を運転者に報知するようにした車両用運転支援装置が記載されている。この特許文献１では、前方の画像を少なくとも２つの領域に分割し、それぞれの領域において認識する対象物、または認識する方法の少なくとも一方を異ならせている。

また、特許文献２には、外界情報を用いて自車両の走行制御を行う車両制御装置が記載されている。特許文献２では、道路の形状に関して自車両の外界状態に関する検知結果を示す情報を優先することで、鮮度が高い情報を用いた適切な走行制御を実行し、道路標識に関して自車両の走行エリアを含む地図を示す情報を優先することで、外界状態に依存しない高い確度の情報を用いた適切な走行制御を実行する。そして、外界情報間の差分が閾値よりも大きい場合には、報知装置により視聴覚を含む五感を通じた情報提供を行う。

特開２０１９－２１２１８９号公報 特開２０１９－１３９４８４号公報

ところで、上述した特許文献１，２の技術では、自車両の周囲の状況を視覚や聴覚により運転者に報知することができるが、基本的に前方を見るべき運転状態において、実際の車両の状況を把握するには、情報を実環境に変換して理解する必要がある。しかも、自車両に対して刻々と変化する先行車両、後続車両などの移動物体の状況や動きに応じて、報知情報を変化させて感覚的に知らせることは難しい。

また、今後、自動運転化が進展すると、例えば自車両に向かって急接近してくる他車両がある場合には、方向や位置関係が認識できるような警告が必要となることが予想される。更に、自動運転レベル３においては、運転操作が車両から運転者に強制的に移される状況が想定されるが、この場合には移行直前の自車両の周囲の状況を運転者が認識する必要がある。
このため、自車両の周囲の状況を、車内に居ながらより感覚的に把握できるようにすることが望まれている。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、車両の周辺の状況を、車内に居ながらより感覚的に把握できる車両用運転支援装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る車両用運転支援装置は、オートクルーズ機能とラインキープ機能を組み合わせた運転支援制御を行いつつ、車両周辺の移動物体との相対的な距離と方向の変化の情報を、音響信号の音像定位の変化により運転者に伝える車両用運転支援装置であって、車室内に音響信号を発生する報知装置と、車両周辺の所定範囲内に存在する移動物体を検出する外界認識装置と、前記外界認識装置で検出した移動物体と、前記車両との相対的な距離と方向の変化に対応するように、前記報知装置から発生する音響信号の音像定位を変化させる音響制御装置と、を備え、先行車両の追随走行または自動運転を行っているときには、緊急時を除き前記報知装置から発生する音響信号による報知をしない、ことを特徴とする。

本発明によれば、車両周辺の移動物体との相対的な距離と方向の変化の情報を、音響信号の音像定位の変化により運転者に伝えることで、運転者は自車両の周囲の状況を聴覚的なＶＲ（Virtual Reality）環境で把握できる。従って、自車両の周辺の状況を、車内に居ながらより感覚的に把握できる車両用運転支援装置が得られる。

本発明に係る車両用運転支援装置が搭載された車両制御システムの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用運転支援装置のブロック図である。 音響信号の指向性について説明するための模式図である。 図２に示した車両用運転支援装置の動作を説明するためのフローチャートである。 車速と運転支援の実施／不実施の関係について説明するための模式図である。 自車両と後続車両の位置関係と、運転者に報知する情報との関係について説明するための模式図である。 自車両と複数の周辺車両の位置関係と、運転者に報知する情報との関係について説明するための模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用運転支援装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る車両用運転支援装置が搭載された車両制御システムの概略構成を示している。この車両制御システムは、オートクルーズ機能とラインキープ機能を組み合わせた運転支援制御を行いつつ、車両周辺の先行車両や後続車両などの移動物体（自動車、二輪車、自転車、人を含む）との相対的な距離と方向の変化の情報を、音響信号の音像定位の変化により運転者に伝えるものである。

車両制御システムは、車両１１の外界の状況を認識する外界認識装置１２と、車両１１の操舵を行う操舵装置１３と、車両１１を駆動する駆動装置であるエンジン１４と、車両１１を制動する制動装置であるブレーキ１５ａ～１５ｄと、操舵装置１３、エンジン１４及びブレーキ１５ａ～１５ｄの動作を制御するための車両制御装置１６とを備えている。

車両制御装置１６には、外界認識装置１２のカメラやレーダーから認識情報ＳＩが入力される。また、車速センサ１７と操舵角センサ１８からそれぞれ、車速信号ＳＰと舵角信号ＳＡが入力される。
そして、車両制御装置１６から、エンジン１４を制御するエンジンＥＣＵ２１に駆動指令ＳＥ、ブレーキ１５ａ～１５ｄを制御するブレーキＥＣＵ２２に制動指令ＳＢ、操舵装置１３を制御する操舵ＥＣＵ２３に操舵指令ＳＴ、及び報知装置１９を制御する音響制御ＥＣＵ２４に報知指令ＳＹがそれぞれ出力される。

車両制御装置１６は、外界認識装置１２で取得された認識情報ＳＩを受信し、この認識情報ＳＩに基づいて車両１１の周囲の走路状況と、周辺の所定範囲内に存在する移動物体の状況を求める。走路状況は、走路形状に関する情報、具体的には白線（レーンマーカー）の情報を含んでいるが、これに限定されるものではなく、車両１１が走行すべき車線（コース）を判別できれば縁石や側溝などでも構わない。また、移動物体の状況とは、車両１１の前方を走行する前方車両（先行車両）、及び後方を走行する後方車両（後続車両）に関する情報であり、先行車両の有無と方向及び距離、後続車両の有無と方向及び距離である。移動物体の状況には、一時的に車両１１と並走する並走車両の有無と距離に関する情報が含まれていてもよい。

更に、車両制御装置１６は、上記走路状況に基づいて、車両１１を操舵するための操舵指令ＳＴを求めるとともに、車両１１を駆動するための駆動指令ＳＥと制動するための制動指令ＳＢを求める。この際、先行車両が有ると認識した場合は、車両１１と先行車両との車間距離に基づいて駆動指令ＳＥと制動指令ＳＢを求め、先行車両が無いと認識した場合は、所定の速度を維持するための駆動指令ＳＥと制動指令ＳＢを求める。

すなわち、走路形状の取得が可の場合は、走路形状に沿った走行をするための操舵指令ＳＴを求め、先行車両が有り、走路形状の取得が不可の場合は、先行車両の走行経路に追従するための操舵指令ＳＴを求める。
また、先行車両が無く、走路形状の取得が不可の場合は、操舵指令ＳＴ、駆動指令ＳＥ及び制動指令ＳＢの出力を抑止（中断）する。

車間距離制御や車速制御中に、運転者によるブレーキ操作やアクセル操作がなされた場合は、これらのペダル操作に基づいて車間距離制御や車速制御の設定が補正される。例えば、ブレーキ操作が行われて先行車両との距離が離れた場合には、車間距離の設定が大きく補正される。その後、アクセル操作が行われると、車間距離が大きく設定された状態で、先行車両に追従するための車間距離制御と車速制御が実行される。
一方、アクセル操作が行われて先行車両との距離が近づいた場合には、車間距離の設定が小さく補正され、ブレーキ操作が行われると、車間距離が小さく設定された状態で、先行車両に追従するための車間距離制御と車速制御が実行される。

更に、操舵指令ＳＴ、駆動指令ＳＥ及び制動指令ＳＢの出力を抑止された状態から、先行車両が有り、走路形状の取得が不可に移行された場合は、車両制御装置１６は、車両１１と先行車両との車間距離に基づいて駆動指令ＳＥと制動指令ＳＢを求め、先行車両の走行経路に追従するための操舵指令ＳＴを、移行の後の所定時間は緩やかな追従となるように求める。

そして、車両制御装置１６から操舵装置１３（操舵ＥＣＵ２３）に向けて操舵指令ＳＴを出力し、エンジン１４（エンジンＥＣＵ２１）に向けて駆動指令ＳＥ、ブレーキ１５ａ～１５ｄ（ブレーキＥＣＵ２２）に向けて制動指令ＳＢをそれぞれ出力する。

上述したような、操舵装置１３、エンジン１４及びブレーキ１５ａ～１５ｄの制御と並行して、車両制御装置１６により先行車両の有無と方向及び距離、後続車両の有無と方向及び距離の情報に基づいて報知装置１９を制御する報知指令ＳＹを求め、音響制御ＥＣＵ２４により報知装置１９を制御して、車両１１周辺の移動物体との相対的な距離と方向の変化の情報を、音響信号の音像定位の変化により運転者に伝える。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る車両用運転支援装置のブロック図であり、図１に示した車両制御システムの一部で構成される。この車両用運転支援装置３０は、外界認識装置１２、車速センサ１７、操舵角センサ１８、車両制御装置１６の一部の機能、音響制御ＥＣＵ２４及び報知装置１９などで構成される。外界認識装置１２は、カメラ１２ａとレーダー１２ｂを備えている。車両制御装置１６の画像読込部１６ａ、画像処理部１６ｂ、検出処理部１６ｃ、認識処理部１６ｄ及び出力処理部１６ｅと、音響制御ＥＣＵ２４とで音響制御装置が実現される。音響制御装置は、外界認識装置１２で検出した移動物体と、車両１１との相対的な距離と方向の変化に対応するように、報知装置１９から発生する音響信号の音像定位を変化させる。

報知装置１９は、運転席に乗車している人間にのみターゲットを絞って報知することができるように、例えば運転席のヘッドレストに少なくとも一対の音声スピーカや骨伝導スピーカなどを内蔵している。これによって、報知装置１９から発生する音響信号は、図３に示すように、車両の運転者に対して高い指向性を持っており、車両１１の運転者には良好に聞こえ、助手席や後部座席に乗車している同乗者にはほとんど聞こえない。

外界認識装置１２は、カメラ１２ａから得られる映像情報やレーダー１２ｂから得られる距離、方位及び速度情報を元に、自車両１１の周囲（所定範囲内）に存在する先行車両や後続車両などの移動物体を検知する。

車両制御装置１６における画像読込部１６ａは、カメラ１２ａから読み込んだ映像情報の画像を読み込み、画像処理部１６ｂはこの読み込んだ画像の画像処理を行う。検出処理部１６ｃは、カメラ１２ａとレーダー１２ｂで検出した先行車両や後続車両などの移動物体までの距離、方位及び速度情報を処理する。また、認識処理部１６ｄは、画像処理部１６ｂの処理結果と検出処理部１６ｃの処理結果に基づき移動物体を認識する。そして、出力処理部１６ｅから各処理結果を音響制御ＥＣＵ２４にそれぞれ出力する。

音響制御ＥＣＵ２４は、外界認識装置１２で検出した自車両１１の周囲の移動物体、例えば先行車両や後続車両などと自車両１１との相対的な距離と方向の変化に対応するように、報知装置１９から発生する音響信号の音像定位を変化させる。これによって、自車両１１から移動物体までの距離や速度、運転状態などに応じて、移動物体の動向や存在を感覚的（聴覚）に運転者に伝えることができる。

また、音響制御ＥＣＵ２４は、自車両１１と移動物体との距離に対応して、報知装置１９から発生する音響信号の音量、周波数、発生間隔の少なくともいずれか一つを変化させてもよい。
更に、移動物体が自車両１１に接近する場合と離れる場合とで、報知装置１９から発生する音響信号の発信方法を変更してもよい。このようにすることで、危険な可能性がある移動物体と安全な移動物体を音で聞き分けることができる。

なお、報知装置１９が動作中であることを表示するランプやモニタ装置などの表示機能を設けることで、制御中であることを運転者に知らせることができる。
また、報知装置１９による報知は、運転者の要求により制限（運転者の認識を優先）したり、停止したりするように構成してもよい。更に、運転者が音量や音質を設定したり調整したりすることができるようにすると、運転者の好みに応じた報知ができる。

図４は、図２に示した車両用運転支援装置３０の動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、音（音響信号）による周辺状況の報知について説明する。まず、自車両１１が低速走行中または停車中か否か判断する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０では、図５に示すように、自車両１１が低速走行中または停車中（車速がｎ［ｋｍ／ｈ］未満）の場合には運転支援を実施せず、通常走行中（車速がｎ［ｋｍ／ｈ］以上）の場合には運転支援を実施するために速度の判定を行う。

低速走行中または停車中であると判定されると、ステップＳ１５に移動し、終了条件を満たしたか判断する。終了条件を満たしたと判定されると終了し、満たしていないと判定されるとステップＳ１０に戻って同様な動作を繰り返す。
一方、ステップＳ１０で低速走行中または停車中でないと判定されると、外界認識装置１２のカメラ１２ａとレーダー１２ｂから読み取った認識処理結果である認識情報ＳＩを車両制御装置１６で取得する（ステップＳ１１）。

次に、自車両１１の周囲で走行する車両を認識したか否か判断し（ステップＳ１２）、走行する車両が存在する場合には、カメラ１２ａとレーダー１２ｂから読み取った自車両１１の周囲の車両に対する距離、位置関係、速度推定値と、自車両の車速や舵角位置情報を元に出力処理を行う。そして、車両制御装置１６から音響制御ＥＣＵ２４に認識処理結果を出力し、音響制御ＥＣＵ２４で報知装置１９を制御することにより周囲の状況を報知する（ステップＳ１３）。報知装置１９による周囲の状況の報知は、外界認識装置１２で検出した移動物体と、自車両１１との相対的な距離と方向の変化に対応するように、報知装置１９から発生する音響信号の音像定位を変化させることで行う。

一方、走行する車両を認識しない場合には、報知処理をキャンセルする（ステップＳ１４）。
その後、報知を実施した場合も実施しない場合も、終了条件を満たしたか否か判断し（ステップＳ１５）、満たしていれば終了し、満たしていなければステップＳ１０に戻って同様な動作を繰り返す。

なお、ステップＳ１３において、報知装置１９から発生する音響信号としては、例えば先行車両や後続車両が存在する場合に発せられるロードノイズや空気抵抗に似た疑似的な音や振動を発生させる。このように、移動物体の位置、速度などの状況に応じ、運転者にしか聞こえない音情報の音量、あるいは振動情報の振動量を変化させることで、聴覚や触覚により移動物体の存在を把握できる。

車両１１の周囲の情報を把握する際、聴覚から得られる感覚的な情報は、運転する上で有効な情報の一つとなる。音声スピーカもしくは骨伝導スピーカを経由し、同乗者には一切聞こえず運転者にのみ聞こえるように、先行車両や後続車両から発せられるロードノイズや空気抵抗に似た疑似的な音や振動を発生させることで、視覚に頼っていた周囲の走行車両情報を聴覚や触覚で把握できる。

また、例えば図６に示すように、自車両１１の死角を走行する後続車両４１が存在する場合や、自車両１１への急接近に対し、運転者へ与える情報、例えば音量を大きくしたり、高音にしたりして大きな違和感を与えることで、感覚的に危険を察知することが可能となる。

更に、図７に示すように、先行車両４２と後続車両４３，４４が存在する場合には、先行車両４２に比べて危険性が高いと思われる後続車両４３，４４側の情報を大きくするとよい。また、自車両１１の周囲に複数台の車両が存在する場合には、破線ＢＬで囲んで示すように塊で捉えて違和感を与えることで、複数台の後続車両４３，４４の存在をより容易且つ感覚的に察知することができる。

更にまた、自動運転中の場合でも、同様の情報で先行車両や後続車両の有無を運転者が把握でき、運転者が安心して車線変更することが可能となる。
しかも、視覚や聴覚に頼っていた車外情報を伝え、運転者に感覚的に把握してもらうことで、例えば自動運転から運転者へ緊急切り替えを促す際、急な運転者への報知とならずに運転者の負担を最小限にできる。

自動運転から運転者に切り替わる際、常に周囲の状況を伝え続けることで、急な切替にならずに済む。また、自動運転時に車外の状況を感覚的に把握することで、常に運転者が車外状況を目視で確認する必要がなくなる。高速走行中に後続車両が近づいてきた場合などでは、視覚情報より前に音の変動により車線変更すると危険なことが判断可能となる、などの効果も得られる。

更にまた、雨や雪で外部の音が聞こえ難い気象条件でも、疑似的に音を発生させているので外界の影響を受けることはない。しかも、先行車両あるいは後続車両の位置、速度などの状況情報は、車両１１に搭載されたカメラ１２ａやレーダー１２ｂなどから取得する際に、視線を逸らすことなく周囲の車両状態や間隔をつかむことができるので、運転者の負担軽減にもつながる。

上述したように、本発明によれば、カメラ１２ａから得られる映像情報や、レーダー１２ｂから得られる距離、方位、速度情報などを元に、車両１１の周囲に存在する移動物体の存在を検知し、車両と移動物体との距離、速度、運転状態などに応じて、移動物体の存在や動向を車内に居ながらより感覚的に運転者に伝えることができる。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る車両用運転支援装置のブロック図であり、図２の構成に加えて、車両１１の周囲に指向性マイク１２ｃ～１２ｆを設けたものである。また、音響制御ＥＣＵ２４には、指向性マイク１２ｃ～１２ｆで取得した音響信号が入力される音響入力部２４ａと、入力された音響信号を処理する音響処理部２４ｂとを備えている。

指向性マイク１２ｃ～１２ｆは、例えば車両１１のバンパーに取り付けられ、右前方、左前方、右後方、左後方の音を取得し、取得した音響信号は車両制御装置１６を介して音響制御ＥＣＵ２４の音響入力部２４ａに入力される。音響入力部２４ａに入力された音響信号は、音響処理部２４ｂで処理されて報知装置１９から発生する音響信号として用いられる。すなわち、車外の音を直接取得し、取得した音に基づいて音響信号を発生して運転者に直接伝える、あるいは周辺の車両の遠近や危険度に応じて音量や音質を変化させて伝える。
このように、車外音を直接用いることで、より実際の感覚に近くなり、移動物体の遠近や危険度に応じて音量や音質を変化させることで、運転者は自車両１１の周囲の状況を車内に居ながらより感覚的に把握しやすくなる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。この実施形態で説明した構成は、本発明が理解及び実施できる程度に概略的に示したものに過ぎない。従って、本発明は、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で様々な形態に変更することができる。

＜変形例１＞
例えば、上述した第１、第２の実施形態では、音響専用の音響制御ＥＣＵ２４で報知装置１９を制御する場合について説明したが、音響制御ＥＣＵ２４の機能を車両制御装置１６で実現してもよい。また、車両制御装置１６で車両１１の操舵、駆動及び制動を実行し、音響制御ＥＣＵ２４で外界認識装置１２により認識した外界の状況（先行車両や後続車両などの移動物体）に基づいて、音像定位を検出した移動物体と自車両１１との相対的な距離と方向の変化に対応するように変化させてもよい。

＜変形例２＞
また、報知装置１９として音声スピーカや骨伝導スピーカなどをヘッドレストに内蔵する例について説明したが、ドアやリアトレーに取り付けられているオーディオ用スピーカを報知装置１９として流用することもできる。指向性スピーカを設けて、運転者のみに音響信号が聞こえるようにしてもよい。

＜変形例３＞
運転者の判断ではなく、先行車両や後続車両などの周囲の移動物体の状況、周囲の走路状況、及びエンジンやブレーキなどの車両の状況により、車両制御装置１６が必要と判断したときに、報知するように構成することもできる。車両制御装置１６が追随走行や自動運転などを行っているときには、緊急時を除き報知しないようにしてもよい。逆に、危険な状況に対しては、音声的な警告や運転機能、例えばブレーキを作動させたり操舵により回避行動させたりする、などの支援を組み合わせて行うこともできる。

１１…車両（自車両）、１２…外界認識装置、１２ａ…カメラ、１２ｂ…レーダー、１２ｃ～１２ｆ…指向性マイク、１３…操舵装置、１４…エンジン、１５ａ～１５ｄ…ブレーキ、１６…車両制御装置、１６ａ…画像読込部、１６ｂ…画像処理部、１６ｃ…検出処理部、１６ｄ…認識処理部、１６ｅ…出力処理部、１７…車速センサ、１８…操舵角センサ、１９…報知装置、２１…エンジンＥＣＵ、２２…ブレーキＥＣＵ、２３…操舵ＥＣＵ、２４…音響制御ＥＣＵ、２４ａ…音響入力部、２４ｂ…音響処理部、３０…車両用運転支援装置、ＳＡ…舵角信号、ＳＢ…制動指令、ＳＥ…駆動指令、ＳＩ…認識情報、ＳＰ…車速信号、ＳＴ…操舵指令、ＳＹ…報知指令

Claims (5)

1. オートクルーズ機能とラインキープ機能を組み合わせた運転支援制御を行いつつ、車両周辺の移動物体との相対的な距離と方向の変化の情報を、音響信号の音像定位の変化により運転者に伝える車両用運転支援装置であって、
   車室内に音響信号を発生する報知装置と、
   車両周辺の所定範囲内に存在する移動物体を検出する外界認識装置と、
   前記外界認識装置で検出した移動物体と、前記車両との相対的な距離と方向の変化に対応するように、前記報知装置から発生する音響信号の音像定位を変化させる音響制御装置と、を備え、
   先行車両の追随走行または自動運転を行っているときには、緊急時を除き前記報知装置から発生する音響信号による報知をしない、ことを特徴とする車両用運転支援装置。
2. 前記音響制御装置は、前記車両と前記移動物体との距離に対応して、前記報知装置から発生する音響信号の音量、周波数、発生間隔の少なくともいずれか一つを変化させる、ことを特徴とする請求項１に記載の車両用運転支援装置。
3. 前記音響制御装置は、前記移動物体が前記車両に接近する場合と離れる場合とで、前記報知装置から発生する音響信号の発信方法を変更する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用運転支援装置。
4. 前記報知装置から発生する音響信号は、前記車両の運転者に対して高い指向性を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一つの項に記載の車両用運転支援装置。
5. 前記外界認識装置は、前記車両の周囲に設けられた複数の指向性マイクを備え、これら指向性マイクで前記移動物体の発する音を取得し、前記音響制御装置は、前記取得した音に基づいて前記音響信号を発生する、ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか一つの項に記載の車両用運転支援装置。