JPWO2013030903A1 - 運転支援装置及び運転支援方法 - Google Patents

Abstract

運転支援の要否を適切に判断し、効果的な運転支援を実施できる運転支援装置及び運転支援方法を提供する。運転支援装置１は、自車両の進行方向と当該進行方向に交差する方向とにおいて自車両と移動体とが交差する交差地点に自車両が到達するまでのＴＴＣと、交差地点に移動体が到達するまでのＴＴＶとをそれぞれ求め、ＴＴＣとＴＴＶとの相対関係に基づいて、自車両における運転支援を実施する。

Description

本発明は、自車両と移動体との衝突を回避するための運転支援を実施する運転支援装置及び運転支援方法に関する。

従来の運転支援装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の運転支援装置では、自車両の進行方向に存在する物体の位置を検出し、検出された物体の進行方向に対する横移動速度が所定速度以下であるか否かを判断している。そして、この運転支援装置では、横移動速度が所定速度以下であると判断した場合に、移動体の検出方向と自車両の進行方向とからなる検出角度に基づいて自車両と移動体との接触の可能性を判定している。

特開２０１０−２５７２９８号公報

ところで、自車両の進行方向の前方にいる歩行者が道路を横断しようとしている状況において、歩行者との衝突を回避するための運転支援を実施しなくても、自車両が歩行者の位置する地点に到達したときには歩行者が既に道路を横断し終えていることがある。従来の運転支援装置では、そのような状況であっても、横移動速度が所定速度以下である場合に自車両となす検出角度に基づいて接触の可能性を判定し、運転支援を実施する可能性がある。したがって、不要な運転支援が実施されるおそれがあり、実際の状況との違いに運転者が違和感を覚えるといった問題が生じ得る。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、運転支援の要否を適切に判断し、効果的な運転支援を実施できる運転支援装置及び運転支援方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る運転支援装置は、自車両と移動体との衝突を回避する運転支援を実施する運転支援装置であって、自車両の進行方向と当該進行方向に交差する方向とにおいて自車両と移動体とが交差する交差地点に自車両が到達するまでの第１時間と、交差地点に移動体が到達するまでの第２時間とをそれぞれ求め、第１時間と第２時間との相対関係に基づいて、自車両における運転支援を行うことを特徴とする。

この運転支援装置では、進行方向において自車両が交差地点に到達するまでの第１時間と、進行方向に交差する方向、つまり自車両の横方向において移動体が交差地点に到達するまでの第２時間とを予測し、予測した第１時間及び第２時間との相対関係に基づいて自車両における運転支援を行っている。このように、移動体が交差地点に到達するまでの第２時間を予測することにより、運転支援の要否を適切に判断して運転支援を実施できる。その結果、効果的な運転支援の実施が可能となる。

自車両が進行方向において交差地点に到達するまでの第１時間を予測する第１時間予測手段と、移動体が進行方向に交差する方向において交差地点に到達するまでの第２時間を予測する第２時間予測手段と、第１及び第２時間予測手段によって予測された第１及び第２時間を予め設定されたマップに適用して、自車両において運転支援を実施するか否かの判断を行う運転支援判断手段と、運転支援判断手段によって自車両において運転支援を実施すると判断された場合に、自車両における運転支援を制御する運転支援制御手段と、を備える。このように、第１時間及び第２時間を予め設定されたマップに適用することにより、運転支援の要否の判断をより的確に行うことができる。

自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、移動体の状態を検出する移動体状態検出手段と、を備え、第１及び第２時間予測手段は、走行状態検出手段によって検出された自車両の走行状態と移動体状態検出手段によって検出された移動体の状態とに基づいて、第１時間及び第２時間をそれぞれ予測する。このような構成によれば、第１時間及び第２時間をより正確に予測できる。

マップは、運転支援が不要であると判断される第１領域と、運転支援が必要であると判断される第２領域とが設定されており、運転支援判断手段は、第１時間と第２時間との関係を表す点が第２領域に存在する場合に、自車両において運転支援を実施すると判断する。このようなマップを用いることにより、運転支援の要否の判断をより一層的確に行うことが可能となる。

第２領域には、緊急度に応じて運転支援の内容がそれぞれ設定されており、運転支援制御手段は、マップの第２領域に設定された運転支援の内容に応じて自車両において実施する運転支援の制御内容を決定する。このような構成によれば、自車両と移動体との相対関係に応じて、適切な運転支援を実施することができる。

本発明に係る運転支援方法は、自車両と移動体との衝突を回避する運転支援方法であって、自車両の進行方向と当該進行方向に交差する方向とにおいて自車両と移動体とが交差する交差地点に自車両が到達するまでの第１時間と、交差地点に移動体が到達するまでの第２時間とをそれぞれ求め、第１時間と第２時間との相対関係に基づいて、自車両における運転支援を行うことを特徴とする。

この走行支援方法では、進行方向において自車両が交差地点に到達するまでの第１時間と、進行方向に交差する方向、つまり自車両の横方向において移動体が交差地点に到達するまでの第２時間とを予測し、予測した第１時間及び第２時間との相対関係に基づいて自車両における運転支援を行っている。このように、移動体が交差地点に到達するまでの第２時間を予測することにより、運転支援の要否を適切に判断して運転支援を実施できる。その結果、効果的な運転支援の実施が可能となる。

自車両が進行方向において交差地点に到達するまでの第１時間を予測する第１時間予測ステップと、移動体が進行方向に交差する方向において交差地点に到達するまでの第２時間を予測する第２時間予測ステップと、第１及び第２時間予測ステップにおいて予測された第１及び第２時間を予め設定されたマップに適用して、自車両において運転支援を実施するか否かの判断を行う運転支援判断ステップと、運転支援判断ステップにおいて自車両において運転支援を実施すると判断された場合に、自車両における運転支援を制御する運転支援制御ステップと、を含む。

自車両の走行状態を検出する走行状態検出ステップと、移動体の状態を検出する移動体状態検出ステップと、を含み、第１及び第２時間予測ステップにおいて、走行状態検出ステップにおいて検出された自車両の走行状態と移動体状態検出ステップにおいて検出された移動体の状態とに基づいて、第１時間及び第２時間をそれぞれ予測する。

本発明によれば、運転支援の要否を適切に判断し、効果的な運転支援を実施できる。

一実施形態に係る運転支援装置を示す図である。 マップを示す図である。 運転支援判断部における運転支援要否の判断方法を説明するための図である。 運転支援装置の動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、一実施形態に係る運転支援装置の構成を示す図である。図１に示す運転支援装置１は、車などの車両に搭載され、歩行者や自転車などの移動体との衝突を回避するための運転支援を行う装置である。なお、運転支援とは、自車両において直接的に制動や操舵などの介入制御を行うことや、運転者に対して警告を行うことを含んでいる。

図１に示すように、運転支援装置１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３を備えている。ＥＣＵ３には、移動体検出センサ（移動体状態検出手段）５と、車両センサ（走行状態検出手段）７と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）９と、介入制御ＥＣＵ１１とが接続されている。ＥＣＵ３及び介入制御ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]などからなる電子制御ユニットであり、プログラムによって動作する。

移動体検出センサ５は、移動体を検出する外界センサである。移動体検出センサ５は、例えば、レーザーレーダーやミリ波レーダー、カメラなどの撮像手段である。移動体検出センサ５は、ミリ波レーダーである場合、周波数変調されたミリ波帯のレーダー波を送受信することにより、自車両の前方に位置する移動体を検出し、検出結果に基づいて、移動体の位置や速度などの移動体情報を生成する。移動体検出センサ５は、移動体情報をＥＣＵ３に出力する。なお、移動体検出センサ５がカメラである場合には、撮像した画像に画像処理を施して移動体情報を生成する。また、移動体検出センサ５は、ミリ波レーダー及びカメラの両方から構成されていてもよい。

車両センサ７は、自車両の走行状態を検出する内界センサである。車両センサ７は、例えば、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、ステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ、車両の車速（走行速度）を検出する車速センサなどである。車両センサ７は、検出した自車両の走行状態を示す車両情報をＥＣＵ３に出力する。

ＥＣＵ３は、衝突時間予測部（第１時間予測手段、第２時間予測手段）３１と、マップ記憶部３３と、運転支援判断部（運転支援判断手段）３５と、運転支援制御部（運転支援制御手段）３７とを備えている。

衝突時間予測部３１は、自車両及び移動体が交差地点に到達するまでの時間を予測する部分である。衝突時間予測部３１は、移動体検出センサ５から出力された移動体情報、及び、車両センサ７から出力された車両情報を受け取ると、移動体情報及び車両情報に基づいて自車両と移動体との衝突時間、すなわち自車両と移動体とが交差する交差地点に自車両及び移動体がそれぞれ到達するまでの時間を算出する。

衝突時間予測部３１は、車両情報に基づいて自車両の予測軌跡などを求め、自車両が交差地点に到達するまでの時間、すなわち自車両が現在の状態で進行方向に走行した場合に何秒後に移動体に衝突するかを示す値であるＴＴＣ（Time To Collision、第１時間）を算出する。また、衝突時間予測部３１は、移動体情報に基づいて移動体の速度ベクトルなどを求め、移動体が交差地点に到達するまでの時間、すなわち移動体が現在の状態で自車両の進行方向に交差する方向（自車両の横方向）に移動した場合に何秒後に自車両に衝突するかを示す値であるＴＴＶ（Time To Vehicle、第２時間）を算出する。

衝突時間予測部３１は、以下の式（１）及び（２）によりＴＴＣ及びＴＴＶを算出する。
ＴＴＣ＝ｘ／（Ｖ−ｖｘ） …（１）
ＴＴＶ＝ｙ／ｖｙ …（２）
上記式（１），（２）において、Ｖ：自車両の速度、ｘ，ｙ：移動体の相対位置、ｖｘ，ｖｙ：移動体の速度である。衝突時間予測部３１は、算出したＴＴＣ及びＴＴＶを示すＴＴＣ情報及びＴＴＶ情報を運転支援判断部３５に出力する。

マップ記憶部３３は、マップＭを記憶している。図２は、マップを示す図である。図２に示すように、マップＭは、縦軸がＴＴＣ［ｓ］、横軸がＴＴＶ［ｓ］であり、ＴＴＣとＴＴＶとの相対関係を示している。マップＭにおいて、原点が自車両と移動体との交差地点に設定されている。マップＭでは、原点から離れるにつれて（ＴＴＣ、ＴＴＶが大きくなるにつれて）交差地点から離れた場所に位置していることとなる。マップＭには、運転支援不要エリア（第１領域）Ａ１と、運転支援エリア（第２領域）Ａ２とが設定されている。マップＭについて、以下具体的に説明する。

運転支援エリアＡ２は、ｙ＝ｆｘ（ＴＴＣ，ＴＴＶ）の関数に囲まれた領域である。運転支援エリアＡ２を規定する２本の直線は、ＴＴＣとＴＴＶとの差分（ＴＴＣ−ＴＴＶ）で設定されている。マップＭにおいて、Ｔ_１及びＴ_２は、例えば１〜３秒に設定されている。

運転支援エリアＡ２には、予め運転支援の制御内容が緊急度に応じて複数設定されており、ＨＭＩエリアＡ２１と、介入制御エリアＡ２２と、緊急介入制御エリアＡ２３とが設定されている。ＨＭＩエリアＡ２１は、運転者に対して警告を行うといった運転支援を実施するエリアである。介入制御エリアＡ２２は、ＨＭＩエリアＡ２１の内側に設定されている。介入制御エリアＡ２２は、制動などの介入制御を実施するエリアである。緊急介入制御エリアＡ２３は、急制動などを実施し、衝突を回避するための緊急介入制御を実施するエリアである。緊急介入制御エリアＡ２３は、マップＭの原点寄り、つまり自車両と移動体との交差地点に近い部分に設定されている。

運転支援不要エリアＡ１は、運転支援エリアＡ２以外の部分であり、自車両と移動体との衝突を回避するための運転支援を必要としないエリアである。つまり、運転支援不要エリアＡ１に該当する場合には、自車両が交差地点に到達するときには移動体が交差地点を既に通過している、或いは、移動体が交差地点から離れた場所に位置していることになる。

マップＭは、実験データなどに基づいて運転支援エリアＡ２及び運転支援不要エリアＡ１が設定されていてもよいし、運転者の運転特性（アクセル特性、ブレーキ特性）を学習させることにより運転支援エリアＡ２及び運転支援不要エリアＡ１が設定されてもよい。また、マップＭにおいては、介入制御エリアＡ２２及び緊急介入制御エリアＡ２３において、運転支援の制御量がそれぞれ設定されていてもよい。マップ記憶部３３に記憶（格納）されるマップＭは、書き換え（マップＭの更新）可能とされている。

運転支援判断部３５は、自車両において運転支援を実施するか否かを判断する部分である。運転支援判断部３５は、ＴＴＣ及びＴＴＶをマップＭに適用して、自車両において運転支援を実施するか否かを判断する。具体的には、運転支援判断部３５は、衝突時間予測部３１から出力されたＴＴＣ情報及びＴＴＶ情報をマップＭに適用し、ＴＴＣとＴＴＶとが交差する交点（ＴＴＣとＴＴＶとの関係を表す点）がマップＭのどのエリアに位置するのかを判断する。例えば、図３に示すように、運転支援判断部３５は、ＴＴＣとＴＴＶとが点Ｐ１で交わる場合には、運転支援不要エリアＡ１であるため、自車両において運転支援を実施しないと判断する。つまり、点Ｐ１で交わる場合には、移動体が交差地点に到達するときには自車両が交差地点を通過していることになる。

一方、運転支援判断部３５は、ＴＴＣとＴＴＶとが点Ｐ２で交わる場合には、運転支援エリアＡ２（介入制御エリアＡ２２）であるため、自車両において運転支援を実施すると判断する。運転支援判断部３５は、運転支援を実施すると判断した場合には、ＨＭＩエリアＡ２１、介入制御エリアＡ２２及び緊急介入制御エリアＡ２３のいずれかを示す情報を含む支援実施情報を運転支援制御部３７に出力する。

図１に戻って、運転支援制御部３７は、自車両における運転支援を制御する部分である。運転支援制御部３７は、運転支援判断部３５から出力された支援実施情報を受け取ると、この支援実施情報に基づいて運転支援（介入制御）を制御する。介入制御は、例えば制動制御や操舵制御である。運転支援制御部３７は、支援実施情報においてＨＭＩエリアＡ２１を示す情報が含まれている場合には、ＨＭＩ９に警告指示信号を出力する。

運転支援制御部３７は、支援実施情報において介入制御エリアＡ２２及び緊急介入制御エリアＡ２３を示す情報が含まれている場合には、介入制御の制御量を算出する。運転支援制御部３７は、マップＭの介入制御エリアＡ２２及び緊急介入制御エリアＡ２３において制御量が設定されている場合には、マップＭに基づいて制動の制御量（目標の加速度（減速加速度）、速度）を算出する。また、運転支援制御部３７は、マップＭにおいて制御量が設定されていないときには、以下の式（３）に基づいて制動の制御量を算出する。
α×ＴＴＣ＋β×ＴＴＶ＋γ …（３）
ここで、α，βは係数であり、γは定数である。α，β，γは、実験値などに基づいて設定されている。また、操舵の制御量は、実験値や所定の式などに基づいて算出する。運転支援制御部３７は、制御量を含む介入制御信号を介入制御ＥＣＵ１１に出力する。

ＨＭＩ９は、例えばブザー、ＨＵＤ（Head Up Display）、ナビゲーションシステムのモニタ、メータパネルなどである。ＨＭＩ９は、ＥＣＵ３から出力された警告指示信号を受け取ると、移動体が前方に存在することを運転者に警告する音声を流したり、警告文などを表示したりする。例えば、ＨＭＩ９がＨＵＤである場合には、フロントガラスに移動体が存在することを示すポップアップを表示する。

介入制御ＥＣＵ１１は、自車両において介入制御を実行させるＥＣＵである。介入制御ＥＣＵ１１は、ブレーキＥＣＵやエンジンＥＣＵ（いずれも図示しない）などから構成されており、ＥＣＵ３から出力された介入制御信号を受け取ると、介入制御信号に含まれる制御量に応じて例えばブレーキアクチュエータやステアリングアクチュエータ（いずれも図示しない）を制御して自動介入制御を実施する。

続いて、運転支援装置１の動作について説明する。図４は、運転支援装置の動作を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず、移動体の状態が移動体検出センサ５により検出される（ステップＳ０１）。また、自車両の走行状態が車両センサ７により検出される（ステップＳ０２）。次に、移動体検出センサ５及び車両センサ７により検出された移動体情報及び車両情報に基づいて、ＴＴＣ及びＴＴＶが衝突時間予測部３１によって算出される（ステップＳ０３）。

続いて、衝突時間予測部３１によって算出されたＴＴＣ及びＴＴＶをマップ記憶部３３に格納されているマップＭに適用し（ステップＳ０４）、自車両において運転支援を実施するか否かの判断が運転支援判断部３５において行われる。

運転支援判断部３５では、ＴＴＣとＴＴＶとの交点がＨＭＩエリアＡ２１であるか否か、つまり運転支援エリアＡ２であるか否かが判断される（ステップＳ０５）。ＨＭＩエリアＡ２１であると判断された場合には、ＨＭＩ作動フラグが「１」に設定される（ステップＳ０６）。一方、ＨＭＩエリアＡ２１であると判断されなかった場合、つまり運転支援不要エリアＡ１であると判断された場合には、ステップＳ０１の処理に戻る。

次に、運転支援制御部３７において、介入制御エリアＡ２２であるか否かが判断される（ステップＳ０７）。介入制御エリアＡ２２であると判断された場合には、運転支援制御部３７において介入制御の制御量が例えばマップＭに基づいて算出される（ステップＳ０８）。一方、介入制御エリアＡ２２であると判断されなかった場合には、ステップＳ１１に進む。

次に、運転支援制御部３７において、緊急介入制御エリアＡ２３であるか否かが判断される（ステップＳ０９）。緊急介入制御エリアＡ２３であると判断された場合には、運転支援制御部３７において緊急回避のための制御量が算出される（ステップＳ１０）。一方、緊急介入制御エリアＡ２３であると判断されなかった場合には、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、運転支援が実施される。具体的には、ＨＭＩ９によって運転者に対して警告が行われる。また、ＨＭＩ９による警告と共に、介入制御が介入制御ＥＣＵ１１により実施される。

以上説明したように、本実施形態では、衝突時間予測部３１においてＴＴＣ及びＴＴＶを算出して予測し、このＴＴＣ及びＴＴＶをマップＭに適用して、自車両において運転支援を実施するか否かを運転支援判断部３５が判断している。このように、移動体が交差地点に到達するＴＴＶ、すなわち移動体が自車両に近づく方向における衝突時間を予測することにより、運転支援の要否を適切に判断できる。その結果、例えば移動体が車道を横断したにもかかわらず運転支援が実施されるといった事態を回避でき、運転者に違和感を与えることのない効果的な運転支援を実施できる。

また、マップＭには、運転支援不要エリアＡ１と運転支援エリアＡ２とが設定されており、運転支援エリアＡ２には、ＨＭＩエリアＡ２１と、介入制御エリアＡ２２と、緊急介入制御エリアＡ２３とが設定されている。このようなマップＭを用いることにより、運転支援の要否を的確に判断できると共に、状況に応じた適切な運転支援を実施できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、介入制御ＥＣＵ１１による介入制御を実施する場合、ＨＩＭ９による警告も同時に実施しているが、介入制御を実施する際にはＨＩＭ９による警告を実施しなくてもよい。

また、上記実施形態に加えて、自車両の周辺情報（環境）を取得する手段を備え、自車両の周辺の状況（例えば、対向車の有無など）に応じて運転支援を実施する構成であってもよい。

１…運転支援装置、３…ＥＣＵ、５…移動体検出センサ、７…車両センサ、３１…衝突時間予測部（第１時間予測部、第２時間予測部）、３３…マップ記憶部、３５…運転支援判断部（運転支援判断手段）、３７…運転支援制御部（運転支援制御手段）、Ｍ…マップ。

Claims (8)

1. 自車両と移動体との衝突を回避する運転支援を実施する運転支援装置であって、
   前記自車両の進行方向と当該進行方向に交差する方向とにおいて前記自車両と前記移動体とが交差する交差地点に前記自車両が到達するまでの第１時間と、前記交差地点に前記移動体が到達するまでの第２時間とをそれぞれ求め、
   前記第１時間と前記第２時間との相対関係に基づいて、前記自車両における運転支援を行うことを特徴とする運転支援装置。
2. 前記自車両が進行方向において前記交差地点に到達するまでの前記第１時間を予測する第１時間予測手段と、
   前記移動体が前記進行方向に交差する方向において前記交差地点に到達するまでの前記第２時間を予測する第２時間予測手段と、
   前記第１及び第２時間予測手段によって予測された前記第１及び第２時間を予め設定されたマップに適用して、前記自車両において運転支援を実施するか否かの判断を行う運転支援判断手段と、
   前記運転支援判断手段により前記自車両において運転支援を実施すると判断された場合に、前記自車両における運転支援を制御する運転支援制御手段と、
   を備える、請求項１記載の運転支援装置。
3. 前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   前記移動体の状態を検出する移動体状態検出手段と、
   を備え、
   前記第１及び第２時間予測手段は、前記走行状態検出手段によって検出された前記自車両の走行状態と前記移動体状態検出手段によって検出された前記移動体の状態とに基づいて、前記第１時間及び前記第２時間をそれぞれ予測する、請求項２記載の運転支援装置。
4. 前記マップは、運転支援が不要であると判断される第１領域と、運転支援が必要であると判断される第２領域とが設定されており、
   前記運転支援判断手段は、前記第１時間と前記第２時間との関係を表す点が前記第２領域に存在する場合に、前記自車両において運転支援を実施すると判断する、請求項２又は３記載の運転支援装置。
5. 前記第２領域には、緊急度に応じて予め運転支援の内容が複数設定されており、
   前記運転支援制御手段は、前記マップの前記第２領域に設定された運転支援の内容に応じて、前記自車両において実施する運転支援の制御内容を決定する、請求項４記載の運転支援装置。
6. 自車両と移動体との衝突を回避する運転支援方法であって、
   前記自車両の進行方向と当該進行方向に交差する方向とにおいて前記自車両と前記移動体とが交差する交差地点に前記自車両が到達するまでの第１時間と、前記交差地点に前記移動体が到達するまでの第２時間とをそれぞれ求め、
   前記第１時間と前記第２時間との相対関係に基づいて、前記自車両における運転支援を行うことを特徴とする運転支援方法。
7. 前記自車両が進行方向において前記交差地点に到達するまでの前記第１時間を予測する第１時間予測ステップと、
   前記移動体が前記進行方向に交差する方向において前記交差地点に到達するまでの前記第２時間を予測する第２時間予測ステップと、
   前記第１及び第２時間予測ステップにおいて予測された前記第１及び第２時間を予め設定されたマップに適用して、前記自車両において運転支援を実施するか否かの判断を行う運転支援判断ステップと、
   前記運転支援判断ステップにおいて前記自車両において運転支援を実施すると判断された場合に、前記自車両における運転支援を制御する運転支援制御ステップと、
   を含む、請求項６記載の運転支援方法。
8. 前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出ステップと、
   前記移動体の状態を検出する移動体状態検出ステップと、
   を含み、
   前記第１及び第２時間予測ステップにおいて、前記走行状態検出ステップにおいて検出された前記自車両の走行状態と前記移動体状態検出ステップにおいて検出された前記移動体の状態とに基づいて、前記第１時間及び前記第２時間をそれぞれ予測する、請求項７記載の運転支援方法。

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