JP7635106B2 - 運転支援装置、運転支援方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムに関する。

従来、自車の前方に存在する障害物を検出し、障害物との衝突を回避するために操舵輪を自動的に操舵する装置の発明が開示されている（特許文献１）。

特開２０２１－９５０２１号公報

従来の技術では、必要な場面において適切に応答性を高めることができない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、必要な場面において適切に応答性を高めることが可能な運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。

この発明に係る運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムは、以下の構成を採用した。
（１）：本発明の一態様に係る運転支援装置は、移動体の運転を支援する運転支援装置であって、前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識する認識部と、前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成する回避軌道生成部と、前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを判定し、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超えない、または前記第２閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する誘導制御部と、を備えるものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記誘導制御部は、前記変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを、過去の複数時点から基準時点までの間の複数の期間のそれぞれについて判定し、前記複数の時点における前記回避軌道誤差の統計値を求めて前記指標値を計算し、その際に、前記変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である期間に対応する時点については、当該時点における前記回避軌道誤差を前記基準時点における前記回避軌道誤差に置き換えて前記指標値を計算するものである。

（３）：上記（１）の態様において、前記誘導制御部は、前記誘導制御部は、前記基準時点における前記回避軌道誤差と前記指標値の過去値とに基づいて前記回避軌道誤差の変化量を計算すると共に、前記指標値の過去値と前記基準時点における前記回避軌道誤差の変化量とに基づいて前記指標値を計算し、その際に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である場合に、前記指標値の過去値に対する前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを大きくして前記指標値を計算するものである。

（４）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記回避軌道誤差は、前記移動体の操舵角と、前記回避軌道に沿って移動するための目標操舵角との差分であるものである。

（５）：上記（１）から（３）のいずれかの態様において、前記回避軌道誤差は、前記移動体の操舵状態が継続すると仮定した場合に、前記移動体が通過すると予測される軌道と、前記回避軌道との横方向の乖離度合いを示す値であるものである。

（６）：上記（５）の態様において、前記乖離度合いを示す値は、前記移動体の操舵状態が継続すると仮定した場合に、移動路の長手方向に関する複数の縦位置に対応し、前記移動体が通過すると予測される複数の横位置（前記移動路の幅方向に関する位置）と、前記複数の縦位置に対応する前記回避軌道上の複数の横位置との差分との乖離量を集計した値であるものである。

（７）：上記（１）から（６）のいずれかの態様において、前記誘導制御部は、操舵状態を変更するように促す音声をスピーカに出力させ、および／または操舵状態を変更するように促す画像を表示装置に表示させることで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者を誘導するものである。

（８）：上記（１）から（７）のいずれかの態様において、前記誘導制御部は、運転者の操舵操作を受け付ける操舵操作子に取り付けられたアクチュエータに対して、現在の操舵状態と同じ方向への操作を妨げる反力を出力させることで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導するものである。

（９）：上記（１）から（８）のいずれかの態様において、前記誘導制御部は、操舵装置に対して、現在の操舵状態と反対の方向への操舵力を強めるこで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導するものである。

（１０）：本発明の他の態様に係る運転支援方法は、移動体の運転を支援する運転支援装置が、前記移動体の操舵状態を取得し、前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識し、前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを判定し、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超えない、または前記第２閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導するものである。

（１１）：本発明の他の態様に係るプログラムは、移動体の運転を支援する運転支援装置のプロセッサに、前記移動体の操舵状態を取得させ、前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識させ、前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを判定させ、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超えない、または前記第２閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算させ、前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導させるものである。

（１）～（１１）の態様によれば、必要な場面において適切に応答性を高めることができる。

第１実施形態に係る運転支援装置１００を中心とした構成図である。 交通参加者行動予測部１２０により設定されるリスクの概要を示す図である。 誘導制御部１６０の処理について説明するための図である。 回避軌道誤差Ｅθと誘導パラメータＰｌｅａｄの時間的変化の一例を示すグラフである。 運転支援装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２実施形態における回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）について説明するための図である。 第３実施形態に係る回避軌道誤差Ｅθと誘導パラメータＰｌｅａｄ＃の時間的変化の一例を示すグラフである。

以下、図面を参照し、本発明の運転支援装置、運転支援方法、およびプログラムの実施形態について説明する。運転支援装置は、移動体の運転を支援する装置である。「移動体」とは、車両、マイクロモビ、自律移動ロボット、船舶、ドローンなど、自身が備える駆動機構によって移動可能な構造体をいう。以下の説明では、移動体は地上を移動する車両であることを前提とし、専ら車両に地上を移動させるための構成および機能について説明する。「運転を支援する」とは、例えば、手動運転を主として、音声や表示等によって運転操作にアドバイスを行ったり、ある程度の干渉制御を行うことを意味する。また、運転を支援することには、少なくとも一時的に、移動体を自律的に移動させることが含まれてもよい。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る運転支援装置１００を中心とした構成図である。運転支援装置１００は、車両に搭載される。この車両（以下、自車両Ｍと称する）には、運転支援装置１００の他に、例えば、カメラ１０、レーダ装置１２、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）１４、物体認識装置１６、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３０、車両センサ４０、運転操作子８０、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、ステアリング装置２２０等の構成が搭載される。なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。

カメラ１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ１０は、車両システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍ）の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ１０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。

レーダ装置１２は、自車両Ｍの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ－ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。

ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの周辺に光（或いは光に近い波長の電磁波）を照射し、散乱光を測定する。ＬＩＤＡＲ１４は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ＬＩＤＡＲ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置１６は、認識結果を運転支援装置１００に出力する。物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４の検出結果をそのまま運転支援装置１００に出力してよい。車両システム１から物体認識装置１６が省略されてもよい。

ＨＭＩ３０は、自車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ３０は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。

車両センサ４０は、自車両Ｍの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

運転操作子８０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール、異形ステア、ジョイスティックその他の操作子を含む。運転操作子８０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、運転支援装置１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一部または全部に出力される。

運転支援装置１００の説明に先立ち、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０について説明する。

走行駆動力出力装置２００は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを備える。ＥＣＵは、運転操作子８０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。

ブレーキ装置２１０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、運転支援装置１００から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置２１０は、運転操作子８０に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置２１０は、上記説明した構成に限らず、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

ステアリング装置２２０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータと、操舵角センサ２２２と、反力モータ２２４とを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、運転操作子８０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。操舵角センサ２２２は、ステアリングホイール等の操舵操作子の状態（例えば操作角度）を検出し、ステアリングＥＣＵや運転支援装置１００に出力する。反力モータ２２４は、運転支援装置１００等から入力された指示に従って、ステアリングホイールに対して乗員の操作を妨げる方向の力（反力）を出力する。

運転支援装置１００は、例えば、認識部１１０と、交通参加者行動予測部１２０と、軌道予測部１３０と、緊急停止制御部１４０と、回避軌道生成部１５０と、誘導制御部１６０とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め運転支援装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装置に装着されることで運転支援装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。

認識部１１０は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびＬＩＤＡＲ１４から物体認識装置１６を介して入力された情報に基づいて、自車両Ｍの周辺にある物体の種別、位置、速度、加速度等を認識する。物体の位置は、例えば、自車両Ｍの代表点（重心や駆動軸中心など）を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、表現された領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。このように、認識部１１０は、自車両Ｍの少なくとも進行方向側に存在する、自車両Ｍが接触を回避すべき物体を認識する。

また、認識部１１０は、例えば、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）を認識する。例えば、認識部１１０は、走行車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識する。認識部１１０は、例えば、自車両Ｍの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Ｍの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢として認識してもよい。これに代えて、認識部１１０は、走行車線のいずれかの側端部（道路区画線または道路境界）に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。

交通参加者行動予測部１２０は、認識部１１０が認識した物体のうち、走行車線上あるいは走行車線に隣接する隣接車線上に存在し、自ら移動する主体（交通参加者）の将来の行動を予測する。交通参加者は、他車両、歩行者、自転車などを含む。例えば、交通参加者行動予測部１２０は、交通参加者の過去の移動履歴に基づいて、速度一定、加速度一定などの前提の下で交通参加者の将来の行動を予測してもよいし、カルマンフィルタ等の手法で交通参加者の将来の行動を予測してもよい。また、交通参加者の向き（車両であれば車体軸の向き、歩行者であれば顔向き）を考慮して交通参加者の将来の行動を予測してもよい。将来の行動とは、例えば、将来の複数時点における交通参加者の位置を意味する。

更に、交通参加者行動予測部１２０は、予測した交通参加者の将来の行動等に基づいて、自車両Ｍの周辺の空間を上空から見た二次元平面で表した想定平面Ｓにおいて、自車両Ｍが進入ないし接近すべきでない度合いを示す参照値であるリスクを設定してもよい。換言すると。リスクは、物標（交通参加者だけでなく、路肩やガードレール、白線外領域などの走行不可能領域も含むものとする）の存在確率を示すものである（厳密な意味での「確率」でなくてもよい）。リスクは、値が大きいほど自車両Ｍが進入ないし接近すべきでないことを示し、値がゼロに近いほど自車両Ｍが走行するのに好ましいことを示すものとする。但し、この関係は逆でもよい。

交通参加者行動予測部１２０は、想定平面Ｓにおけるリスクを、現在時刻ｔ、Δｔ後（時刻ｔ＋Δｔ）、２Δｔ後（時刻ｔ＋２Δｔ）、…というように一定の時間間隔で規定される将来の各時点についても設定する。

図２は、交通参加者行動予測部１２０により設定されるリスクの概要を示す図である。交通参加者行動予測部１２０は、交通参加者について、想定平面Ｓ上で、進行方向および速度に基づく楕円ないし円を等高線とするリスクを設定し、走行不可能領域について一定値のリスクを設定する。図中、Ｒ（Ｍ１）は停止車両Ｍ１のリスクであり、Ｒ（Ｐ）は歩行者Ｐのリスクである。歩行者Ｐは道路を横断する方向に移動しているので、将来の各時点について現在時刻とは異なる位置にリスクが設定される。移動している車両や自転車などについても同様である。Ｒ（ＢＤ）は走行不可能領域ＢＤのリスクである。図中、ハッチングの濃さがリスクの値を示しており、ハッチングが濃いほどリスクが大きいことを示している。交通参加者行動予測部１２０は、車線の中央から離れる程、値が大きくなるようにリスクを設定してもよい。なお、交通参加者行動予測部１２０は、このようなリスクの設定を行わず、単に将来の複数時点における交通参加者の位置を予測するものであってもよい。

軌道予測部１３０は、車両センサ４０に含まれる車速センサにより検出される自車両Ｍの速度ＶＭ、およびステアリング装置２２０の操舵角センサ２２２により検出される自車両Ｍの操舵角θＭを車体モデル（円弧モデル、二輪モデル等）に入力し、将来の一定期間における自車両Ｍの軌道を予測する。車体モデルに関しては種々の手法が知られているため詳細な説明を省略する。なお、第１実施形態において軌道予測部１３０は省略されてもよい。

緊急停止制御部１４０は、認識部１１０により認識された物体の位置が、軌道予測部１３０により予測された自車両Ｍの軌道上にあり（軌道予測部１３０が省略される場合は、例えば「自車両Ｍの車幅を進行方向側に延伸した領域内にあり」と読み替える）、且つ操舵による接触回避が困難であると判断したときに、ブレーキ装置２１０に指示して自車両Ｍを停止させる。例えば、緊急停止制御部１４０は、認識部１１０により認識された物体の位置が、軌道予測部１３０により予測された自車両Ｍの軌道上にあり、且つ物体とのＴＴＣ（Time To Collision）が閾値以下である場合に、自車両Ｍを停止させる。なお、緊急停止制御部１４０が上記動作を行って自車両Ｍを停止させる場合、回避軌道生成部１５０および誘導制御部１６０は動作を停止する。

回避軌道生成部１５０は、認識部１１０により認識された物体との接触を回避しつつ自車両Ｍが移動可能な将来の回避軌道を生成する。例えば、回避軌道生成部１５０は、なるべくリスクが小さい地点を通り、且つ回避軌道上の複数の点（軌道点）における旋回量がなるべく小さくなるような回避軌道を生成する。

図３は、誘導制御部１６０の処理について説明するための図である。図中、Ｋは軌道予測部１３０により予測された軌道、Ｋ＊は回避軌道生成部１５０により生成された回避軌道である。図示するように、右方から横断してくる歩行者Ｐを避けつつ停止車両Ｍ１を迂回するには、回避軌道Ｋ＊に沿って移動することが好ましいが、現時点の操舵角θＭが維持されると軌道Ｋに沿って移動することとなる。

このような場面において、誘導制御部１６０は、回避軌道Ｋ＊と操舵状態との乖離が大きい場合に、操舵状態が変更されるように自車両Ｍの運転者または自車両Ｍの操舵状態を誘導する。第１実施形態において、操舵状態は操舵角θＭである。より具体的に、誘導制御部１６０は、自車両Ｍの操舵角θＭを取得し、基準時点と基準時点よりも過去の時点とにおける、操舵角θＭと回避軌道Ｋ＊との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを判定し、回避軌道誤差の変化量が第１閾値を超えない、または第２閾値以上である場合は、基準時点よりも過去の時点における回避軌道誤差のウエイトを基準時点における回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、回避軌道誤差の変化量が第１閾値を超える、または第２閾値未満である場合は、基準時点における回避軌道誤差のウエイトを基準時点よりも過去の時点における回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算し、指標値に応じて自車両Ｍの操舵状態が変更されるように運転者を誘導する。

第１閾値と第２閾値の絶対値は同じ値でもよいし、異なる値でもよい。以下の説明では、第１閾値＝第２閾値の絶対値＝εとする。

更に具体的に、第１実施形態および第２実施形態に係る誘導制御部１６０は、変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを、過去の複数時点から基準時点までの間の複数の期間のそれぞれについて判定し、複数の時点における回避軌道誤差の統計値を求めて指標値を計算し、その際に、変化量が第１閾値を超える、または第２閾値未満である期間に対応する時点については、当該時点における回避軌道誤差を基準時点における回避軌道誤差に置き換えて指標値を計算する。

以下、操舵角θＭと回避軌道Ｋ＊との乖離量を表す回避軌道誤差をＥθ（ｋ）で表す。以下、括弧内の符号は制御時刻を表すものとする。また、上記説明した「指標値」を誘導パラメータＰｌｅａｄ（ｋ）と表す。

回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）は、例えば、自車両Ｍの操舵角θＭと、回避軌道Ｋ＊に沿って移動するための目標操舵角θＭ＊との差分である。目標操舵角θＭ＊は、例えば、現時点の自車両Ｍの向きと、自車両Ｍから回避軌道Ｋ＊における所定距離先の地点への向きとがなす角度と、自車両Ｍの速度ＶＭとに基づいて決定される。回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）は、制御時刻ｋにおける回避軌道誤差であり、回避軌道誤差Ｅθ（ｋ－ｊ）は、制御時刻ｋ－ｊにおける回避軌道誤差である。

誘導制御部１６０は、例えば式（１）～（３）に基づいて誘導パラメータＰｌｅａｄ（ｋ）を算出する。誘導制御部１６０は、ｊ＝１からｍまでのそれぞれについてＤθ（ｋ－ｊ）およびＭθ（ｋ－ｊ）を計算する。

式（１）におけるＤθ（ｋ－ｊ）は、過去の時点（ｋ－ｊ）から基準時点（ｋ）までの回避軌道誤差Ｅθの変化量である。式（２）におけるＭθ（ｋ－ｊ）（ｊ＝１～ｍ）は、式（３）のＰｌｅａｄ（ｋ）において合計値（統計値）が求められる計算要素である。ｍはフィルタタップ数である。Ｍθ（ｋ－ｊ）のそれぞれは、Ｄθ（ｋ－ｊ）が－ε以上かつε以下である場合は、Ｅθ（ｋ－ｊ）すなわち過去の時点における回避軌道誤差となり、Ｄθ（ｋ－ｊ）が－ε未満またはεを超える場合は、Ｅθ（ｋ）すなわち基準時点（ｋ）における回避軌道誤差に置き換えられる。そして、Ｍθ（ｋ－ｊ）をｊ＝１～ｍについて合計し、更に（ｍ＋１）で除算することで誘導パラメータＰｌｅａｄ（ｋ）が求められる。

係る演算の結果、誘導パラメータＰｌｅａｄ（ｋ）は、基準時点と基準時点よりも過去の時点とにおける、操舵角θＭと回避軌道Ｋ＊との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、回避軌道誤差の変化量が第１閾値を超えない、または第２閾値以上である場合は、基準時点よりも過去の時点における回避軌道誤差のウエイトを基準時点における回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして計算され、回避軌道誤差の変化量が第１閾値を超える、または第２閾値未満である場合は、基準時点における回避軌道誤差のウエイトを基準時点よりも過去の時点における回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして計算されることになる。これによって、他の交通参加者の飛び出し、予期せぬ挙動などによって自車両Ｍの周辺状況が急変したことで、ある時点において回避軌道誤差Ｅθの絶対値が急に大きくなった場合、移動平均を求めることで平滑化されていた誘導パラメータＰｌｅａｄが、速やかに回避軌道誤差Ｅθに追従する。

図４は、回避軌道誤差Ｅθと誘導パラメータＰｌｅａｄの時間的変化の一例を示すグラフである。図中、時刻ｔ１までは、回避軌道誤差Ｅθがゼロを中心としてプラスマイナスεの範囲内に収まっているため、誘導パラメータＰｌｅａｄは回避軌道誤差Ｅθ（ｋ－１）～Ｅθ（ｋ－ｍ）の移動平均値に基づいて決定されている。時刻ｔ１において回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）がＥθ（ｋ－１）から急変し、回避軌道誤差Ｅθ（ｋ－１）～Ｅθ（ｋ－ｍ）のそれぞれを基準とした場合のＭθ（ｋ－ｊ）が、ゼロを中心としてプラスマイナスεの範囲から逸脱すると、誘導パラメータＰｌｅａｄは主に回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）に基づいて計算される。なお回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）が急変する以前は特段の交通事象が生じていない可能性が高いため、Ｅθ（ｋ－１）からＥθ（ｋ－ｍ）の値のバラつきは、交通事象によってＥθ（ｋ）が急変する場合の変化量に比して十分に小さいものとなる。このため、回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）がＥθ（ｋ－１）から急変した場合、Ｄθ（ｋ－１）だけでなく、Ｄθ（ｋ－２）～Ｄθ（ｋ－ｍ）もゼロを中心としてプラスマイナスεの範囲から逸脱する可能性が高い（逆にいうと、そのようにεが定められている）。この結果、他の交通参加者の飛び出し、予期せぬ挙動などによって自車両Ｍの周辺状況が急変した場合に、速やかに周辺状況の変化に対応した誘導を行うことができる。また、Ｅθ（ｋ）がＥθ（ｋ）から急変していない場合には回避軌道誤差Ｅθ（ｋ－１）～Ｅθ（ｋ－ｍ）の移動平均に基づいて誘導パラメータＰｌｅａｄを計算するため、誤作動やハンチング、過度の制御がなされること等の不都合を抑制することができる。

誘導制御部１６０は、誘導パラメータＰｌｅａｄに応じて、ＨＭＩ３０を用いて自車両Ｍの運転者に操舵方向に関する案内情報を出力することで、運転者の操舵操作を誘導する。例えば、誘導パラメータＰｌｅａｄが正であれば操舵角θＭが回避軌道Ｋ＊に対して右に乖離、誘導パラメータＰｌｅａｄが負であれば操舵角θＭが回避軌道Ｋ＊に対して左に乖離していることを示すと仮定すると、誘導制御部１６０は、例えば、誘導パラメータＰｌｅａｄが大きい場合に「左にハンドルを切って下さい」、誘導パラメータＰｌｅａｄが小さい場合に「右にハンドルを切って下さい」といった誘導情報をＨＭＩ３０に出力させる。誘導制御部１６０は、誘導パラメータＰｌｅａｄの絶対値が大きい程、誘導情報の出力の度合いを高めてもよい。「出力の度合いを高める」とは、例えば、音量を上げる、口調を強くする、表示色のコントラストを上げる、表示領域を大きくする等を意味する。誘導制御部１６０は、誘導パラメータＰｌｅａｄの絶対値が閾値以上である場合のみ誘導情報をＨＭＩ３０に出力させてもよい。

上記のようにＨＭＩ３０に誘導情報を出力させることに代えて（または加えて）、誘導制御部１６０は、例えば、誘導パラメータＰｌｅａｄが大きい場合に右方向へのステアリング操作に対する反力を左方向へのステアリング操作に対する反力に比して強くし、誘導パラメータＰｌｅａｄが小さい場合に左方向へのステアリング操作に対する反力を右方向へのステアリング操作に対する反力に比して強くするようにステアリング装置２２０に指示してもよい。

図５は、運転支援装置１００により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、認識部１１０が自車両Ｍの周辺にある物体を認識し（ステップＳ１００）、交通参加者行動予測部１２０が交通参加者の将来の行動を予測する（ステップＳ１０２）。

次に、緊急停止制御部１４０が、ステップＳ１００で認識された物体との接触回避が困難であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。接触回避が困難であると判定した場合、緊急停止制御部１４０は、ブレーキ装置２１０に指示して規定の制動力を出力させ、自車両Ｍを停止させる（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１２０において、接触回避が困難であると判定されなかった場合、回避軌道生成部１５０が、回避軌道Ｋ＊を生成する（ステップＳ１０８）。

次に、誘導制御部１６０が、パラメータｊ＝１～ｍのそれぞれについて、回避軌道誤差Ｅθの変化量Ｄθ（ｋ－ｊ）がプラスマイナスεの範囲内に収まるか否かを判定し（ステップＳ１１０）、変化量Ｄθ（ｋ）がプラスマイナスεの範囲内に収まる場合は、Ｍθ（ｋ－ｊ）＝Ｅθ（ｋ－ｊ）とし（ステップＳ１１２）、、変化量Ｄθ（ｋ）がプラスマイナスεの範囲内に収まらない場合は、Ｍθ（ｋ－ｊ）＝Ｅθ（ｋ）とする（ステップＳ１１４）。そして、誘導制御部１６０は、Ｍθ（ｋ－ｊ）に基づいて誘導パラメータＰｌｅａｄ（ｋ）を計算し（ステップＳ１１６）、誘導パラメータＰｌｅａｄ（ｋ）に応じて自車両Ｍの運転者または自車両Ｍの操舵状態を誘導する（ステップＳ１１８）。

以上説明した第１実施形態によれば、必要な場面において適切に応答性を高めることができる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について説明する。第１実施形態において、操舵状態は操舵角θＭであり、回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）は、自車両Ｍの操舵角θＭと、回避軌道Ｋ＊に沿って移動するための目標操舵角θＭ＊との差分であるものとした。第２実施形態において操舵状態は、軌道予測部１３０により予測された軌道Ｋ上の複数の横位置であって、道路（移動路の一例）の長手方向に関する複数の縦位置に対応し、自車両Ｍが通過すると予測される複数の横位置で表される。横位置とは、例えば、道路の幅方向の位置であり、車線の中央点または左右いずれかの端点を基準として定義されるものである。そして、第２実施形態における回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）は、軌道Ｋと回避軌道Ｋ＊との横位置に関する乖離度合いを示す値であり、より具体的には、軌道Ｋ上の複数の横位置と、回避軌道Ｋ＊上の複数の横位置とのうち、縦位置が同じもの同士を比較した場合の乖離量を集計した値である。以下、係る相違点を中心に説明する。

図６は、第２実施形態における回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）について説明するための図である。誘導制御部１６０は、軌道Ｋ上に、道路の長手方向Ｘに関して等間隔に（ΔＸごとに）複数の仮想点ｅＫｑ（ｑ＝１～ｎ）を想定し、軌道Ｋ＊上に、道路の長手方向Ｘに関して等間隔に（ΔＸごとに）複数の仮想点ｅＫ＊ｑ（ｑ＝１～ｎ）を想定する。そして、仮想点ｅＫ１と仮想点ｅＫ＊１との距離Δｅ１から仮想点ｅＫｎと仮想点ｅＫ＊ｎとの距離Δｅｎまでをそれぞれ求め、ｎ＋１で除算して回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）を算出する。第２実施形態における回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）の算出手法は、式（４）で表される。第２実施形態における回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）は、第１実施形態における回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）と同様に、好適に生成された回避軌道Ｋ＊と、現状のまま走行した場合の軌道Ｋとの乖離を表すものであるため、第１実施形態と同様の効果が見込まれる。

以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、必要な場面において適切に応答性を高めることができる。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について説明する。第３実施形態において、回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）の計算方法は、第１実施形態と第２実施形態のいずれであってもよい。第３実施形態の運転支援装置は、第１実施形態または第２実施形態とは異なる手法で誘導パラメータを計算する。以下、これについて説明する。以下、第３実施形態における変化量をＤθ＃（ｋ）、誘導パラメータをＰｌｅａｄ＃（ｋ）のように、第１実施形態または第２実施形態と性質が異なる値に関しては「＃」を付けて表記する。

第３実施形態に係る誘導制御部１６０は、基準時点（ｋ）における回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）と誘導パラメータＰｌｅａｄ＃の過去値（例えば前回値である誘導パラメータＰｌｅａｄ＃（ｋ－１））とに基づいて変化量（中間変数）Ｄθ＃（ｋ）を計算する。また、第３実施形態に係る誘導制御部１６０は、誘導パラメータＰｌｅａｄ＃の過去値（例えば前回値である誘導パラメータＰｌｅａｄ＃（ｋ－１））と基準時点（ｋ）における回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）の変化量とに基づいて誘導パラメータＰｌｅａｄ＃（ｋ）を計算し、その際に、回避軌道誤差の変化量Ｄθ＃（ｋ）が第１閾値εｐを超える、または負の値である第２閾値εｎ未満である場合に、誘導パラメータＰｌｅａｄ＃の過去値に対する基準時点（ｋ）における回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）のウエイトを大きくして誘導パラメータＰｌｅａｄ＃（ｋ）を計算する。

誘導制御部１６０は、例えば、式（５）～（７）に基づいて誘導パラメータＰｌｅａｄ＃（ｋ）を計算する。式中、Ｋｆ（ｋ）は回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）に乗算される可変ゲインであり、Ｋｆ－εは０から１の間の設定値（変化量が小さい場合のフィルタリングゲイン）である。

このように誘導パラメータＰｌｅａｄ＃（ｋ）を計算することで、第１実施形態または第２実施形態と同様に、自車両Ｍの周辺状況が急変した場合に、誘導パラメータＰｌｅａｄ＃（ｋ）が速やかに回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）に追従するため、速やかに周辺状況の変化に対応した誘導を行うことができる。

図７は、回避軌道誤差Ｅθと誘導パラメータＰｌｅａｄ＃の時間的変化の一例を示すグラフである。図７の上図は第３実施形態の手法で計算された誘導パラメータＰｌｅａｄ＃の時間的変化を示しており、図７の下図は仮にＫｆ（ｋ）をＫｆ－εで固定した場合の誘導パラメータＰｌｅａｄ＃の時間的変化を示している。図示するように、回避軌道誤差Ｅθが急変する時刻ｔ２の直後において、上図における誘導パラメータＰｌｅａｄ＃は速やかに回避軌道誤差Ｅθに追従しているのに対し、下図における誘導パラメータＰｌｅａｄ＃は一次遅れの作用によって緩やかに回避軌道誤差Ｅθに追従している。

以上説明した第３実施形態によれば、第１実施形態または第２実施形態と同様に、必要な場面において適切に応答性を高めることができる。

＜自動運転に適用される場合＞
上記各実施形態では、専ら手動運転をベースとした運転支援について説明した。本発明は、乗員が基本的に運転操作を行わない自動運転にも同様に適用することができる。その場合、「操舵状態」とは、自動運転の主たる経路生成部が生成する目標軌道に沿って走行するための操舵角、或いは目標軌道上の複数の仮想点の横位置である。これらについて、第１実施形態または第２実施形態で説明した方法で回避軌道誤差Ｅθ（ｋ）を計算し、以降の処理を行えばよい。誘導制御部１６０は、例えば、誘導パラメータＰｌｅａｄ（ｋ）に基づいて補正操舵量を決定し、補正操舵量に基づいて自車両Ｍの操舵状態を修正する。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
移動体の運転を支援する運転支援装置であって、
プログラムを記憶した記憶装置と、
前記記憶装置に接続されたハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識し、
前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成し、
前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを判定し、
前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超えない、または前記第２閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、
前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する、
運転支援装置。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１００ 運転支援装置
１１０ 認識部
１２０ 交通参加者行動予測部
１３０ 軌道予測部
１４０ 緊急停止制御部
１５０ 回避軌道生成部
１６０ 誘導制御部

Claims (11)

1. 移動体の運転を支援する運転支援装置であって、
   前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識する認識部と、
   前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成する回避軌道生成部と、
   前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と前記回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを判定し、
   前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超えない、または前記第２閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、
   前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する誘導制御部と、
   を備える運転支援装置。
2. 前記誘導制御部は、前記変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを、過去の複数時点から基準時点までの間の複数の期間のそれぞれについて判定し、
   前記複数時点における前記回避軌道誤差の統計値を求めて前記指標値を計算し、その際に、前記変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である期間に対応する時点については、当該時点における前記回避軌道誤差を前記基準時点における前記回避軌道誤差に置き換えて前記指標値を計算する、
   請求項１記載の運転支援装置。
3. 前記誘導制御部は、前記基準時点における前記回避軌道誤差と前記指標値の過去値とに基づいて前記回避軌道誤差の変化量を計算すると共に、前記指標値の過去値と前記基準時点における前記回避軌道誤差の変化量とに基づいて前記指標値を計算し、その際に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である場合に、前記指標値の過去値に対する前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを大きくして前記指標値を計算する、
   請求項１記載の運転支援装置。
4. 前記回避軌道誤差は、前記移動体の操舵角と、前記回避軌道に沿って移動するための目標操舵角との差分である、
   請求項１から３のうちいずれか１項記載の運転支援装置。
5. 前記回避軌道誤差は、前記移動体の操舵状態が継続すると仮定した場合に、前記移動体が通過すると予測される軌道と、前記回避軌道との横方向の乖離度合いを示す値である、 請求項１から３のうちいずれか１項記載の運転支援装置。
6. 前記乖離度合いを示す値は、前記移動体の操舵状態が継続すると仮定した場合に、移動路の長手方向に関する複数の縦位置に対応し、前記移動体が通過すると予測される複数の横位置（前記移動路の幅方向に関する位置）と、前記複数の縦位置に対応する前記回避軌道上の複数の横位置との差分との乖離量を集計した値である、
   請求項５記載の運転支援装置。
7. 前記誘導制御部は、操舵状態を変更するように促す音声をスピーカに出力させ、および／または操舵状態を変更するように促す画像を表示装置に表示させることで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者を誘導する、
   請求項１から６のうちいずれか１項記載の運転支援装置。
8. 前記誘導制御部は、運転者の操舵操作を受け付ける操舵操作子に取り付けられたアクチュエータに対して、現在の操舵状態と同じ方向への操作を妨げる反力を出力させることで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する、
   請求項１から７のうちいずれか１項記載の運転支援装置。
9. 前記誘導制御部は、操舵装置に対して、現在の操舵状態と反対の方向への操舵力を強めることで、前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する、
   請求項１から８のうちいずれか１項記載の運転支援装置。
10. 移動体の運転を支援する運転支援装置が、
    前記移動体の操舵状態を取得し、
    前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識し、
    前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と、前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成する回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを判定し、
    前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超えない、または前記第２閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算し、
    前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導する、
    運転支援方法。
11. 移動体の運転を支援する運転支援装置のプロセッサに、
    前記移動体の操舵状態を取得させ、
    前記移動体の少なくとも進行方向側に存在する、前記移動体が接触を回避すべき物体を認識させ、
    前記移動体の操舵状態を取得し、基準時点と前記基準時点よりも過去の時点とにおける、前記操舵状態と、前記物体との接触を回避しつつ前記移動体が移動可能な将来の回避軌道を生成する回避軌道との乖離量を表す回避軌道誤差の変化量が、正の値である第１閾値を超える、または負の値である第２閾値未満であるか否かを判定させ、
    前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超えない、または前記第２閾値以上である場合は、前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして指標値を計算すると共に、前記回避軌道誤差の変化量が前記第１閾値を超える、または前記第２閾値未満である場合は、前記基準時点における前記回避軌道誤差のウエイトを前記基準時点よりも過去の時点における前記回避軌道誤差のウエイトよりも大きくして前記指標値を計算させ、
    前記指標値に応じて前記移動体の操舵状態が変更されるように前記移動体の運転者または前記移動体を誘導させる、
    プログラム。

Images