JPH04304600A - 移動車の走行状態判断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、状況判断に基づいて運
転者の運転操作に対して警報を発する移動車の走行状態
判断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の移動車における危険判断装置にお
ける警報は、例えば、現在の車速、及び車間距離にて走
行すると先行者車両に追突する可能性がある場合や、現
在の舵角を保つたまま走行すると車線から逸脱したり、
ガードレールに衝突する可能性がある場合に警報を発し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来の危険判断装置では、運転者が起こすべき行動に
基づいて、大局的な状況判断に基づいた危険判断を行な
つていないため、例えば、追い越しすべきところで追い
越しをしないといつた判断の誤りや、追い抜くべきとこ
ろで、加速不足であるという運転者の技能不足に対して
は、適切な危険判断ができないという問題がある。

【０００４】また、運転者の意図や意志を無視して危険
判断を行なうことで、例えば、追い越しのために車線変
更をしようとして先行車両に追従しているときにも、先
行車両への接近のし過ぎで、追従走行の不注意であると
して警報を発してしまうという問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決することを目的としてなされたもので、上述の課題を
解決するための手段として、以下の構成を備える。即ち
、外界を認識するための外界認識手段と、あらかじめ用
意した複数の評価関数を格納する格納手段と、認識結果
に基づいて運転者が起こすべき行動を決定する状況判断
手段と、前記状況判断手段による決定に応じて、前記格
納手段から評価関数を選択する選択手段と、選択された
評価関数に基づいて、現在の車両走行状態を評価する手
段とを備える。

【０００６】

【作用】以上の構成において、状況に応じた危険判断を
行なつたり、運転者の判断の誤り、あるいは技能不足に
対して警報を与える。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る好適
な実施例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施例に
係る移動車の走行状態判断装置（以下、装置という）全
体の構成を示すブロツク図である。同図において、本装
置は、レーザレーダ、あるいはテレビカメラ等の視覚セ
ンサー、車速センサー、舵角センサー等、複数のセンサ
ー１を用いて先行車両の状況やガードレール、道路上の
白線や人物、路側帯、あるいは電柱等を捉え、その検出
結果を環境認識装置２に入力する。

【０００８】環境認識装置２は、センサー１からの各種
検出信号をもとに先行車両との車間距離や先行車両の速
度、あるいはガードレールの有無等を認識し、その認識
結果を状況認識装置３、及び危険判断装置４に送る。状
況認識装置３は、置かれた状況下で運転者１０がいかな
る行動を起こすべきかの認識を行ない、また、危険判断
装置４は運転者１０による運転操作を常に監視すると共
に、あらかじめ用意されている危険評価関数群４ａの中
から状況に応じて最適なものを選択し、後述するポテン
シヤル関数を使つて、置かれている状況の危険度を評価
する。そして、危険判断装置４は、そこでの判断をもと
に危険警報装置５を駆動して、運転者１０に必要な警報
を発する。

【０００９】以下、本実施例の装置における危険判断方
法について説明する。本実施例の装置では、危険評価を
所謂ポテンシヤル法に基づいて行なう。これは、様々な
対象の持つ危険度を統一的に評価でき、複雑な環境に対
しても適用できるからである。図２は、本実施例の装置
における危険判断制御手順を示す概略フローチヤートで
ある。同図において、環境認識装置２は、ステツプＳ１
でセンサー１からのセンサー情報を取込み、ステツプＳ
２で、例えば、先行車両との距離やガードレールへの接
近等の外部環境を認識する。そして、ステツプＳ３では
、ステツプＳ２で認識された環境をもとに状況を判断し
て、例えば、先行車両への接近のし過ぎや前方の急カー
ブに対して速度を落としたり、あるいはガードレールへ
の衝突を避けるためのステアリング操作等、運転者がと
るべき行動を決定する。

【００１０】ステツプＳ４では、危険判断装置４が、あ
らかじめ用意されている危険評価関数郡から状況に最も
適した関数を選択しながら危険判断し、次のステツプＳ
５で、運転者によるステアリング操作やアクセル制御等
と危険評価関数との比較をし、その結果をもとに危険警
報装置５を起動して危険警報を発生する。尚、置かれて
いる状況に対して運転者がとるべき行動は１つであり、
これにより評価関数が一義的に決まる。

【００１１】本実施例では、危険評価のために道路上の
ガードレールやセンターライン、他車、歩行者、電柱等
の障害物に対して固有の危険度を定義し、それらの重ね
合わせにより路上の各点での総合的なポテンシヤル（以
下、これを障害物ポテンシヤルという）を求める。さら
に、車線キープ走行、先行車への追従走行、あるいは車
線変更という運転者の行動に応じた固有のポテンシヤル
（以下、これを目標吸収ポテンシヤルという）を定義し
、これらを危険評価に利用する。

【００１２】運転者がとる行動として、例えば、ステア
リング操作について考えた場合、ステアリングを左右に
切るという行動は、そうしなければ運転者自身が危険な
状態に陥るからであり、ここでは、自分がある行動をと
ろうとする意志と強く結びついている危険感を危険ポテ
ンシヤルと呼ぶ。従つて、一般に運転者は、この危険ポ
テンシヤルが最小となるようにアクセル操作やブレーキ
操作を行なつて車両を制御する。

【００１３】上述の危険ポテンシヤルは現時点での瞬間
的な危険感ではなく、将来（数秒後）の危険感を意味し
ているので、運転者の安全な操作を最適操作ω＊　とす
ると、それは下記の式（１）にて決定される。即ち、ω
＊　＝（ω｜Ｅ［Ｕ｜ω］→　　ｍｉｎ．　）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　…（１） ここで、ω：操作パターン Ｕ：危険ポテンシヤル Ｅ［Ｕ｜ω］：ωによる危険ポテンシヤルＵの期待値で
ある。また、この危険ポテンシヤルＵは、下記の式（２
）に示すように障害物ポテンシヤルＵＯ　と目標吸収ポ
テンシヤルＵａの重ね合わせで定義される。

【００１４】Ｕ＝ＵＯ　＋Ｕａ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
…（２） 尚、障害物ポテンシヤルＵＯ　は、後述するように障害
物の距離に関して単調減少するように、また、目標吸収
ポテンシヤルＵａは、目標点までの距離に関して単調増
加するように定義する。以上の定義を具体的に説明する
。

【００１５】例えば、ガードレール、あるいは他車等の
障害物固有の危険度をＫｎ（ｎは、障害物を意味する添
え字）、ポテンシヤルを定義する地点をＰ（ｘ，ｙ）、
障害物が存在する地点をＰ（ｘｎ，ｙｎ）とすると、障
害物ポテンシヤルＵＯ　の大きさは、各危険度からの影
響を重ね合わせたものであるから、

【００１６】

【数３】

【００１７】の如く定義できる。ここで、Ｎ：障害物の
数 　　　　　　　　　　Ｕｎ＝Ｋｎ・（１／ｒ−１／ｒｎ
）２　／２　　　　　　　　　　…（３−１）但し、ｒ
＜ｒｎ（ｒｎは定数） Ｕｎ＝０ 但し、ｒ≧ｒｎ（ｒｎは定数） ｒ：障害物からの最短距離（ｒ２　＝（ｘ−ｘｎ）２　
＋（ｙ−ｙｎ）２　） また、目標吸収ポテンシヤルＵａは、目標点を（ｘａ，
ｙａ）とすると、 　　Ｕａ＝Ｋａ・ｒａ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　…（４）と定義できる。

【００１８】ここで、Ｋａ：定数ｒａ：目標点までの距
離 　　　　　　　　　　　　　　（ｒａ２　＝（ｘ−ｘａ
）２　＋（ｙ−ｙａ）２　）目標吸収ポテンシヤルは、
障害物と目標との組合わせに対応して存在し、運転者の
起こすべき行動目標に応じて変化する。換言すれば、起
こそうとする行動に対応して目標吸収ポテンシヤルの位
置が変わるので、それらの行動に対していくつかのポテ
ンシヤルが定義できる。

【００１９】そこで次に、これらの行動の違いによる目
標吸収ポテンシヤルの設定について、例をあげて説明す
る。図３は、車線キープ走行における目標吸収ポテンシ
ヤルの設定例である。ここでは、走行路２２上において
自車両２１が車速ｖにて走行している車線２２ａの中央
線上において、各車両の持つ固有の余裕時間であるτ秒
後の到達目標点Ａ（この目標点と自車両との距離は、τ
・ｖにて表わされる）に最大の目標吸収ポテンシヤルを
設定する。また、図４は、車線変更における目標吸収ポ
テンシヤルの設定例であり、ここでは、自車両２１が現
在走行している車線２２ａ上には目標吸収ポテンシヤル
は存在せず、隣り車線２２ｂの中央線上において、車両
の持つ固有の余裕時間であるτ秒後の到達目標点Ａに最
大の目標吸収ポテンシヤルを移行する。

【００２０】図５は、追従走行における目標吸収ポテン
シヤルの設定例であり、自車両２１（後続車）は速度ｖ
にて走行している場合、先行車２３の後方、先行車２３
との安全な車頭時間Ｔ（これも、各車両の持つ固有の余
裕時間である）を保つ点である目標点Ａに目標吸収ポテ
ンシヤルを設定する。この車頭時間Ｔは、先行車と後続
車との車間距離をＳとしたとき、Ｔ＝Ｓ／ｖにて求めら
れる時間である。

【００２１】また、追い抜き走行の場合の目標吸収ポテ
ンシヤルは、図６に示すように、追い抜き目標車両２４
の前方に、安全な車頭時間Ｔを保つことができる点Ａに
設定する。尚、ここでの目標点Ａの位置は、追い抜き目
標車両２４の速度をｖ＊　としたとき、Ｔ・ｖ＊　にて
表わされる。その他、見送り走行の場合は、特に図示は
しないが、見送られる側の車両が去る方向に目標吸収ポ
テンシヤルを設定する。

【００２２】車両のような移動物体においては、環境が
ダイナミツクに変化するので制御遅れを補償するため、
将来の予測位置までの積分ポテンシヤルを高速に算出す
る必要がある。本実施例では、現在の位置での環境から
受ける危険ポテンシヤルを基礎にして、現在の自車両の
速度、加速度、舵角等や、他車の速度、加速度、進行方
向、さらに曲率半径等の道路構造から車両の進む位置を
予測し、進む距離にて積分した値より将来の予測位置ま
での積分ポテンシヤルを求める。

【００２３】この算出を高速に行なうためには、あらか
じめ障害物の形状や性質を分類しておき、その種類に応
じて簡易的に積分ポテンシヤルを求める式を用いる。そ
こで、上記の分類について、以下に例をあげて説明する
。上記、式（３−１）より、時間ｔについてのポテンシ
ヤル関数Ｕ（ｔ）の最も簡単な定義式は、以下のような
形にて表わすことができる。

【００２４】 　　Ｕ（ｔ）＝Ｋｎ・（１／ｒ（ｔ）−１／ｒｎ）２　
／２　　　　　　　　　　　　…（５）ここで、ｒ（ｔ
）：時間ｔ後の将来位置での対象物からの距離よつて、
個々の分類についてｒ（ｔ）を求めることで、時間ｔの
ポテンシヤル関数Ｕ（ｔ）を得ることができる。図７は
、走行環境としてのガードレール、路面上の白線、ある
いは路側帯等、道路端線状物体と車両との位置関係を示
している。同図において、現在位置における車両３１ａ
は、道路端線状物体３２からｒ０　離れて車速ｖにて走
行しており、予測時間ｔ後には、道路端線状物体３２か
らｒ（ｔ）離れた位置、即ち、走行軌跡上をｖｔ進んだ
位置（将来位置として示した車両３１ｂの位置）にある
ものとしている。

【００２５】そこで、現在位置での車両３１ａの進行方
向と道路端物体３２に平行に引いた線（道路端物体が曲
線をなすときは、その接線）とのなす角をθとすると、
ｒ（ｔ）は、 　　ｒ（ｔ）＝ｒ０　＋（ｖ・ｔ）ｓｉｎθ　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（６）
にて求めることができる。

【００２６】図８は、パイロン、照明ポール、あるいは
電柱等の道路上点状静止物体と車両との位置関係を示し
、現在、車速ｖにて進む車両３１ａは静止物体３４とｒ
０　離れおり、予測時間ｔ後には現在位置からｖｔ進ん
で、静止物体３４からｒ（ｔ）離れた位置に（車両３１
ｂの位置）にあるものとしている。この場合、現在位置
での車両３１ａを中心として、その進行方向と静止物体
３４を見る方向とがなす角をθとしたとき、ｒ（ｔ）は
、ｒ２　（ｔ）＝ｒ０２＋（ｖ・ｔ）２　−２ｒ０　（
ｖ・ｔ）ｃｏｓθ　　　　…（７）にて求めることがで
きる。

【００２７】また、図９は、他車や歩行者等の道路上移
動物体と車両との位置関係を示す。現在、他車としての
先行車３３ａと自車両３１ａとはｒ０　離れており、他
車は速度ｖ＊　、自車両は速度ｖで走行していて、予測
時間ｔ後には、他車はｖ＊　ｔ、自車両はｖｔ移動して
両者の距離はｒ（ｔ）に変化するとしている。よつて、
この場合におけるｒ（ｔ）を求める式は、ｒ（ｔ）＝ｒ
０　＋（ｖ＊　−ｖ）・ｔ　　　　　　　　　　　　…
（８）となる。

【００２８】一方、運転者による操作パターンωによる
積分ポテンシヤル、言い換えれば、ωによる期待ポテン
シヤルは、次式にて定義できる。

【００２９】

【数９】

【００３０】ここで、τはポテンシヤル評価時間（予測
時間）を示す定数である。よつて、上記の式（６）〜（
８）にて求めたｒ（ｔ）に対するポテンシヤル関数Ｕ（
ｔ）を計算することで、分類した障害物の形状や性質に
対応する期待ポテンシヤルが得られる。以上説明したよ
うに、本実施例によれば、危険評価として道路上のセン
ターライン、あるいは障害物等に応じて固有のポテンシ
ヤルを定義し、また、車線変更等の運転者の行動に応じ
て固有の目標吸収ポテンシヤルを定義して、それらの重
ね合わせにより危険ポテンシヤル関数を設定し、状況に
応じて最適な評価関数を選択しながら運転者の意図を反
映させた危険判断をすることができるという効果がある
。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
あらかじめ危険評価のために複数の関数を用意しておき
、状況に応じて最適な関数を選択することで、運転者の
判断ミスや技能不足に対しても警報を与えることができ
、運転者の意図を反映した正確な危険判断を行なうこと
ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る移動車の走行状態判断装
置全体の構成を示すブロツク図、

【図２】実施例の装置における危険判断制御手順を示す
概略フローチヤート、

【図３】車線キープ走行における目標吸収ポテンシヤル
の設定例を示す図、

【図４】車線変更における目標吸収ポテンシヤルの設定
例を示す図、

【図５】追従走行における目標吸収ポテンシヤルの設定
例を示す図、

【図６】追い抜き走行の場合の目標吸収ポテンシヤル設
定例を示す図、

【図７】道路端線状物体と車両との位置関係を示す図、

【図８】道路上点状静止物体と車両との位置関係を示す
図、

【図９】道路上移動物体と車両との位置関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　センサー ２　　　　環境認識装置 ３　　　　状況認識装置 ４　　　　危険判断装置 ５　　　　危険警報装置 １０　　運転者

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　外界を認識するための外界認識手段と
   、あらかじめ用意した複数の評価関数を格納する格納手
   段と、認識結果に基づいて運転者が起こすべき行動を決
   定する状況判断手段と、前記状況判断手段による決定に
   応じて、前記格納手段から評価関数を選択する選択手段
   と、選択された評価関数に基づいて、現在の車両走行状
   態を評価する手段とを備えることを特徴とする移動車の
   走行状態判断装置。