WO2013051083A1 - 車両の運転支援システム - Google Patents

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WO2013051083A1
WO2013051083A1 PCT/JP2011/072766 JP2011072766W WO2013051083A1 WO 2013051083 A1 WO2013051083 A1 WO 2013051083A1 JP 2011072766 W JP2011072766 W JP 2011072766W WO 2013051083 A1 WO2013051083 A1 WO 2013051083A1
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vehicle
avoidance
primary
routes
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利之 松原
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a technology for performing driving support for avoiding a three-dimensional object existing on the course of the host vehicle.
  • a three-dimensional object existing in front of the host vehicle is detected, and when a contact between the detected three-dimensional object and the host vehicle is predicted, a warning is given to the driver or a contact between the host vehicle and the three-dimensional object is avoided.
  • a driving support system that automatically performs driving operation is proposed.
  • a three-dimensional object existing around the host vehicle is detected using a camera, a laser radar, etc., and is determined according to the type of three-dimensional object and the margin time (TTC: Time To Collision).
  • TTC Time To Collision
  • a technique for assisting steering or braking operation based on the degree of risk is known (for example, see Patent Document 1).
  • the above-described conventional technology needs to calculate the risk level in the vehicle front-rear direction and the risk level in the vehicle left-right direction for all obstacles present around the host vehicle. Therefore, when driving assistance that avoids other three-dimensional objects after avoiding a three-dimensional object existing on the course of the host vehicle is likely to increase the calculation load of the driving assistance system.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a driving support system for a vehicle that performs driving support for avoiding a three-dimensional object existing on the course of the host vehicle.
  • the present invention provides a technique capable of implementing effective driving support while suppressing the load on the support system.
  • the present invention provides a plurality of primary routes that can be traveled by changing the momentum of the host vehicle when a three-dimensional object that can be an obstacle exists on the course of the host vehicle.
  • a vehicle driving support system that specifies an avoidance line capable of avoiding a three-dimensional object from the primary path and changes the amount of movement of the host vehicle so that the host vehicle travels along the specified avoidance line
  • a branch point for changing the momentum of the host vehicle is set in the middle of the primary path, and the momentum of the host vehicle is determined at the branch point. Is changed to obtain a plurality of secondary routes that enable the host vehicle to travel, and an avoidance line is specified from these secondary routes.
  • the driving support system for a vehicle includes: Recognizing means for recognizing a three-dimensional object existing around the host vehicle and generating information on a relative position between the three-dimensional object and the host vehicle; Based on the information generated by the recognition means, the current position of the host vehicle, the avoidance area where the solid object exists, the safety area where the solid object does not exist, and the existence of the solid object are unknown.
  • a setting means for setting a grid map indicating a relative position to the unknown area; In the grid map set by the setting means, when the course of the host vehicle passes through the avoidance area, a plurality of primary routes that are the routes that the host vehicle can travel by changing the momentum of the host vehicle are obtained.
  • first three-dimensional object a three-dimensional object
  • second three-dimensional object another three-dimensional object
  • the avoidance line can be set even when it is necessary to change the amount of movement of the host vehicle a plurality of times in order to avoid the avoidance area, as in the case where there is a possibility of contact with the avoidance area.
  • an avoidance line that can change the momentum of the host vehicle again after avoiding the first three-dimensional object can be set, an avoidance line that can avoid both the first three-dimensional object and the second three-dimensional object is set. Can do.
  • the “momentum of the host vehicle” is a momentum that correlates with the turning energy of the vehicle, such as the yaw rate or the lateral acceleration acting in the left-right direction of the vehicle.
  • the support means is expected to drive the host vehicle when the steering angle of the host vehicle is changed by a predetermined angle to the left and right when determining a plurality of primary routes or a plurality of secondary routes.
  • a plurality of routes may be set as a primary route or a secondary route.
  • the “predetermined angle” here is, for example, the minimum amount of steering angle that can be changed by the support means.
  • the vehicle driving support system of the present invention uses the lateral distance, which is the distance between the avoidance area present on either side of the primary route and the primary route, as a parameter to determine the position of the branch point on the primary route. It may be determined. In other words, the vehicle driving support system of the present invention may narrow down the position of the branch point set on the primary route to one place using the lateral distance as a parameter.
  • the vehicle driving support system sequentially calculates the amount of change in the lateral distance along the traveling direction of the host vehicle, and sets a branch point at a position where the amount of change is equal to or greater than a predetermined reference lateral distance. You may do it.
  • a branch point is set at a position where the distance between the primary path and the three-dimensional object is larger than the reference lateral distance. That is, when the host vehicle travels along the primary route, a branch point is set at a position where there is a space in which the host vehicle can move on either the left or right side of the host vehicle.
  • a branch point is set at a position closest to the host vehicle among the positions.
  • a branch point is set at a position farthest from the avoidance region among the plurality of positions described above.
  • the “reference lateral distance” is determined so that the host vehicle does not enter the avoidance area when the host vehicle moves to the left or right by changing the momentum of the host vehicle at that position.
  • the reference lateral distance may be set to a value obtained by adding a detection error and a margin of a sensor used as a recognition unit to the shortest lateral distance among the lateral distances calculated in the past.
  • the vehicle driving support system of the present invention may correct the position of the branch point to the position on the own vehicle side in the primary route when there is no avoidance line in the plurality of secondary routes. If the distance between the branch point and the avoidance area is short, the host vehicle may not be able to avoid the avoidance area even if the amount of movement of the host vehicle is changed at the branch point. In other words, there is a possibility that the avoidance line does not exist in a plurality of secondary routes that the vehicle is predicted to travel when the momentum of the vehicle is changed at the branch point. On the other hand, when the branch point is corrected to the position on the own vehicle side in the primary route, the probability that an avoidance line is included in the plurality of secondary routes obtained based on the corrected branch point increases.
  • the parameter may be used to determine the correction amount of the branch point position.
  • the above-described maximum movement amount correlates with the maximum value of the steering angle that can be controlled by the driving support system. Therefore, the correction amount described above is obtained by a trigonometric function of the lateral distance d calculated immediately before the lateral distance of the branch point before correction is calculated and the maximum steering angle ⁇ max controllable by the driving support system. May be.
  • a secondary path including an avoidance line can be obtained. If there is no avoidance line in the secondary route obtained based on the corrected branch point, a branch point is set in the middle of the secondary route, and the momentum of the host vehicle is changed at the branch point. In this case, a plurality of tertiary routes on which the host vehicle can travel may be obtained, and an avoidance line may be specified from these tertiary routes.
  • the driving support system for a vehicle selects, from among a plurality of primary routes, a primary route whose distance to reach the avoidance area (hereinafter referred to as “arrival distance”) is a threshold value or more as an avoidance line candidate.
  • a branch point may be set only for the selected avoidance line.
  • the “threshold value” is, for example, a value obtained by adding a margin to the smaller change amount, whichever is the smallest change amount that can be controlled by the driving support system or the maximum change amount that can be allowed by the occupant. .
  • the momentum of the host vehicle can be changed within a range that can be controlled by the driving support system.
  • G acting on the occupant when the amount of exercise is changed can be reduced. Therefore, if a branch point is set for an avoidance line candidate whose reach distance is equal to or greater than a threshold value, an avoidance line that can avoid a three-dimensional object can be set while suppressing G acting on the occupant. Furthermore, it is possible to reduce the load on the driving support system as compared with the case where branch points are set for all of the plurality of primary routes.
  • the vehicle driving support system of the present invention may select the primary route with the longest reach distance as the avoidance line candidate when there are a plurality of primary routes with the reach distance equal to or greater than the threshold.
  • driving assistance capable of avoiding a three-dimensional object can be implemented while minimizing G acting on the occupant.
  • the vehicle driving support system may select a primary route whose reach is longer than the adjacent primary route by a predetermined amount or more as an avoidance line candidate.
  • the “predetermined amount” is a value obtained in advance by an adaptation operation using an experiment or the like.
  • the driving support system for a vehicle changes the reach distance of the secondary route and the avoidance line by which the own vehicle can travel by changing the steering angle of the own vehicle to the left or right by a predetermined angle in the middle of the avoidance line candidate.
  • the secondary route search on the left side or the right side of the avoidance line may not be performed.
  • a vehicle driving support system that performs driving support for avoiding a three-dimensional object existing on the course of the host vehicle, effective driving support can be performed while suppressing the load of the driving support system. it can.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a vehicle driving support system to which the present invention is applied according to function. As shown in FIG. 1, a driving support control unit (ECU) 1 is mounted on the vehicle.
  • ECU driving support control unit
  • the ECU 1 is an electronic control unit including a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM, an I / O interface, and the like.
  • the ECU 1 is electrically connected with various sensors such as an external recognition device 2, a yaw rate sensor 3, a wheel speed sensor 4, an acceleration sensor 5, a brake sensor 6, an accelerator sensor 7, a rudder angle sensor 8, and a steering torque sensor 9.
  • the output signals of these sensors are input to the ECU 1.
  • the external environment recognition device 2 includes, for example, at least one of measurement devices such as LIDAR (Laser Imaging Detection And Ranging), LRF (Laser Range Finder), and a stereo camera. Information (for example, relative distance and relative angle) is detected.
  • the external recognition device 2 corresponds to recognition means according to the present invention.
  • the yaw rate sensor 3 is attached to the body of the host vehicle and outputs an electrical signal correlated with the yaw rate ⁇ acting on the host vehicle, for example.
  • the wheel speed sensor 4 is a sensor that is attached to a wheel of the host vehicle and outputs an electrical signal correlated with the traveling speed of the vehicle (vehicle speed V).
  • the acceleration sensor 5 outputs an electrical signal correlated with acceleration acting in the front-rear direction of the host vehicle (longitudinal acceleration) and acceleration acting in the left-right direction of the host vehicle (lateral acceleration).
  • the brake sensor 6 is attached to, for example, a brake pedal in the passenger compartment, and outputs an electrical signal that correlates with the operation torque (depression force) of the brake pedal.
  • the accelerator sensor 7 is attached to, for example, an accelerator pedal in the passenger compartment, and outputs an electrical signal that correlates with the operation torque (depression force) of the accelerator pedal.
  • the steering angle sensor 8 is attached to, for example, a steering rod connected to a steering wheel in the vehicle interior, and outputs an electrical signal correlated with a rotation angle (steering angle) from the neutral position of the steering wheel.
  • the steering torque sensor 9 is attached to the steering rod and outputs an electrical signal correlated with torque (steering torque) input to the steering wheel.
  • the ECU 1 is connected to various devices such as a buzzer 10, a display device 11, an electric power steering (EPS) 12, and an electronically controlled brake (ECB) 13 so that these various devices are electrically controlled by the ECU 1. It has become.
  • the buzzer 10 is, for example, a device that is installed in the passenger compartment and outputs a warning sound.
  • the display device 11 is, for example, a device that is installed in the passenger compartment and displays various messages and warning lights.
  • the electric power steering (EPS) 12 is a device that assists the steering torque of the steering wheel by using the torque generated by the electric motor.
  • the electronically controlled brake (ECB) 13 is a device that electrically adjusts the operating hydraulic pressure (brake hydraulic pressure) of a friction brake provided on each wheel.
  • the ECU 1 has the following functions in order to control various devices using the output signals of the various sensors described above. That is, the ECU 1 includes a travel path recognition unit 100, a course prediction unit 101, a support determination unit 102, an alarm determination unit 103, a control determination unit 104, and a control amount calculation unit 105.
  • the travel path recognition unit 100 generates information related to the road (running path) from which the host vehicle will travel based on the information output from the external environment recognition device 2.
  • the runway recognition unit 100 uses a three-dimensional object (for example, a curb extending along the lane, a guardrail, a groove, a wall, a pole, etc.) in a two-dimensional grid map with the own vehicle as the origin. Information relating to the grid coordinates indicating the position of the vehicle, etc., and the posture (distance, yaw angle, etc.) of the host vehicle with respect to these three-dimensional objects and lane boundaries.
  • FIG. 2 shows a grid map when the road shape curves to the right. Note that the two solid lines in FIG. 2 indicate both ends of the road, and are added to explain the method of creating the grid map.
  • the runway recognition unit 100 sets, in the grid map, the cell at the position where the three-dimensional object recognized by the external recognition device 2 exists as an avoidance region (a region filled with a dark color in FIG. 2). Next, the runway recognition unit 100 sets a cell located on a virtual straight line connecting the three-dimensional object detected by the external environment recognition device 2 and the host vehicle as a safety region (a region not filled in FIG. 2). In addition, when the solid object is not recognized on the virtual straight line that connects the limit position (for example, the frame portion of the grid map) that can be recognized by the external environment recognition device 2 and the host vehicle, the runway recognition unit 100 is on the virtual straight line. Set the cell in the unknown area.
  • the runway recognition unit 100 sets a cell at a position that becomes a blind spot by a three-dimensional object (a cell located behind the three-dimensional object as viewed from the host vehicle) as an unknown area (an area painted in light color in FIG. 2). .
  • the initial state of the grid map is that all cells are set to the unknown area.
  • the travel path recognition unit 100 recognizes a three-dimensional object by the external recognition device 2 (for example, a reflected wave of a radar wave transmitted from the external recognition device 2 has returned to the external recognition device 2. ), The cell corresponding to the position of the three-dimensional object B is changed from the unknown area to the avoidance area, and the cell located on the virtual straight line connecting the avoidance area and the vehicle A is changed from the unknown area to the safety area.
  • a solid object may exist when the outside world recognition device 2 causes a detection failure of a solid object or when there is a region that cannot be detected by the outside world recognition device 2. No area is set as a safe area.
  • the travel path recognition unit 100 corresponds to setting means according to the present invention.
  • the course prediction unit 101 predicts a path (path) predicted to be taken when the host vehicle travels while maintaining the current momentum. Specifically, the course prediction unit 101 calculates a turning radius R when the host vehicle travels while maintaining the current vehicle speed V and the yaw rate ⁇ , and the course prediction unit 101 calculates the course according to the calculated turning radius R and the width of the host vehicle. Is identified.
  • the support determination unit 102 determines whether or not to provide driving support based on the grid map generated by the road recognition unit 100 and the route predicted by the route prediction unit 101. Specifically, the support determination unit 102 determines whether or not the course of the host vehicle passes through the avoidance area in the grid map. At that time, as shown in FIG. 4, when the course of the host vehicle A (solid arrow in FIG. 4) passes through the avoidance area, the support determination unit 102 determines that it is necessary to implement driving support. As shown in FIG. 5, when the course of the host vehicle A (solid arrow in FIG. 5) does not pass through the avoidance area, the support determination unit 102 determines that it is not necessary to implement driving support.
  • the alarm determination unit 103 makes a sound of the buzzer 10 or displays a warning message or a warning light by the display device 11. Alert the driver.
  • the warning determination unit 103 may cause the buzzer 10 to sound immediately when the support determination unit 102 determines that the driving support needs to be performed, or may display a warning message or a warning light on the display device 11. Good.
  • the warning determination unit 103 may sound the buzzer 10 when the distance between the host vehicle and the three-dimensional object is equal to or less than a predetermined distance, or display a warning message or a warning lamp on the display device 11.
  • the warning determination unit 103 calculates the time until the host vehicle A reaches the three-dimensional object B for the route having the longest distance between the host vehicle and the three-dimensional object, and the time when the calculation result is equal to or less than a predetermined time.
  • the buzzer 10 may be sounded or a warning message or a warning light may be displayed on the display device 11.
  • the predetermined distance and the predetermined time described above may be changed according to the output signal of the yaw rate sensor 3 or the output signal of the wheel speed sensor 4.
  • the predetermined distance and the predetermined time may be set longer when the vehicle speed is high than when the vehicle speed is low.
  • the predetermined distance and the predetermined time may be set longer than when the yaw rate is small.
  • the warning method for the driver is not limited to a method of sounding the buzzer 10 or a method of displaying a warning message or a warning light on the display device 11, for example, a method of intermittently changing the tightening torque of the seat belt. It may be adopted.
  • the control determination unit 104 when the support determination unit 102 determines that the driving support needs to be performed, the driving operation necessary for avoiding the collision between the host vehicle and the three-dimensional object (hereinafter referred to as “avoidance operation”). ”) Is automatically performed.
  • control determination unit 104 may set the timing at which the distance between the host vehicle and the three-dimensional object is equal to or less than a predetermined distance as the execution timing of the avoidance operation.
  • control determination unit 104 may calculate the time when the host vehicle reaches the three-dimensional object, and the timing at which the calculation result is equal to or less than the predetermined time may be set as the execution timing of the avoidance operation.
  • the “avoidance operation” referred to here includes an operation of changing the steering angle of the wheel using the electric power steering (EPS) 12 and a braking force acting on the wheel using the electronically controlled brake (ECB) 13. An operation to be changed may be used in combination.
  • the predetermined distance and the predetermined time used by the control determination unit 104 may be changed according to the vehicle speed and the yaw rate in the same manner as the predetermined distance and the predetermined time used by the alarm determination unit 103, but the alarm determination unit It is assumed that the distance is set equal to or less than a predetermined distance and a predetermined time used by 103.
  • the control amount calculation unit 105 calculates and calculates control amounts of the electric power steering (EPS) 12 and the electronically controlled brake (ECB) 13 when the execution timing of the avoidance operation is determined by the control determination unit 104.
  • the electric power steering (EPS) 12 and the electronically controlled brake (ECB) 13 are controlled according to the controlled amount and the avoidance operation execution timing determined by the control determination unit 104.
  • the control amount calculation unit 105 identifies an avoidance line that can avoid a collision between the host vehicle and the three-dimensional object.
  • a method of specifying the avoidance line will be described with reference to FIGS.
  • the control amount calculation unit 105 obtains a plurality of primary paths (dotted line arrows in FIG. 6) that are predicted to travel when the host vehicle changes the steering angle of the host vehicle by a predetermined angle.
  • the “predetermined angle” here corresponds to the minimum amount of steering angle that can be controlled by the ECU 1.
  • the control amount calculation unit 105 selects a primary path (Le1, Le2, Le3 in FIG. 6) that does not pass through the avoidance area and the unknown area as the avoidance line among the plurality of primary paths described above. When there are a plurality of primary routes that do not pass through the avoidance region and the unknown region, the control amount calculation unit 105 selects the primary route (Le1 in FIG. 6) with the smallest amount of change from the current steering angle. Also good.
  • the control amount calculation unit 105 sums the movement cost of all the cells that each primary path passes through for each of the plurality of primary paths described above. (Total movement cost) may be calculated, and the primary route with the smallest calculated total movement cost may be selected. At this time, the control amount calculation unit 105 excludes the primary route in which the distance passing through the unknown region (or the number of times passing through the cells in the unknown region) exceeds the upper limit from the avoidance line options. For example, as shown in FIG. 7, when a recognition failure of the three-dimensional object B existing at the branch portion of the road occurs, a primary route (a dashed line arrow in FIG.
  • control amount calculation unit 105 may select the primary route with the smallest amount of change from the current steering angle.
  • “Movement cost” here is a value determined according to the degree of risk when passing through each cell. For example, the movement cost of cells in the avoidance area is set higher than the movement cost of cells in the unknown area, and the movement cost of cells in the unknown area is set to a value larger than the movement cost of cells in the safety area. At that time, the moving cost of the unknown area may be changed according to the size of the cell. For example, the moving cost of the unknown area may be set larger when the cell size is large than when the cell size is small. This is because the possibility that a three-dimensional object exists within the range of one cell is higher when the size of the cell is large than when it is small. Such a movement cost shall be set when the runway recognition part 100 produces a grid map.
  • a route that may collide with another three-dimensional object must be selected as an avoidance line for avoiding a three-dimensional object (first three-dimensional object) present on the course of the host vehicle. It is assumed that this is not possible. For example, as shown in FIG. 8, all the primary paths (dot-dash arrow L14, FIG. 8) that can avoid the first three-dimensional object B1 existing on the course of the host vehicle A (solid arrow in FIG. 8). It is assumed that L15, L16) cannot avoid the second three-dimensional object B2.
  • control amount calculation unit 105 can avoid the first and second three-dimensional objects B1 and B2 by changing the steering angle of the host vehicle again in the middle of the primary route (avoidance line). To be specified. At this time, if the search for avoidance lines is performed for all of the plurality of primary routes, the calculation load of the driving support system becomes excessive and the time required until the avoidance lines are specified may be increased.
  • control amount calculation unit 105 selects a primary route whose arrival distance is equal to or greater than the threshold and is longer than the arrival distance of the adjacent primary route by a predetermined amount, and selects the selected primary route (avoidance line candidate). ) Search for avoidance lines only.
  • the primary routes L10, L11, and L12 in FIG. 8 have a difference in arrival distance between adjacent primary routes that is less than a predetermined amount, and the arrival distance is a threshold value. Therefore, it is excluded from the choices of avoidance line candidates.
  • the primary route L13 in FIG. 8 is excluded from the avoidance line candidate options because the reach distance is less than the threshold.
  • the primary route L15 in FIG. 8 has an arrival distance that is equal to or greater than the threshold, but is excluded from the avoidance line candidate options because the arrival distance is shorter than the adjacent primary route 14.
  • the primary route L14 is set as an avoidance line candidate.
  • the control amount calculation unit 105 changes the steering angle by a predetermined angle left and right starting from a branch point (point S in FIG. 9) set in the middle of the avoidance line candidate. In this case, a secondary route (solid arrow in FIG. 9) that is predicted to be traveled by the host vehicle is obtained.
  • the control amount calculation unit 105 identifies an avoidance line from a plurality of secondary paths. The identification method at that time is the same as the method of identifying an avoidance line from a plurality of primary paths. That is, the control amount calculation unit 105 selects, as an avoidance line, a secondary path that does not pass through the avoidance area and the unknown area among the plurality of secondary paths.
  • the control amount calculation unit 105 may select the secondary route having the smallest total movement cost among the plurality of secondary routes described above. . At this time, the control amount calculation unit 105 excludes secondary paths whose distances passing through the unknown area (or the number of times of passing through cells in the unknown area) exceed the upper limit from the avoidance line options. Further, when there are a plurality of secondary routes that do not pass through the avoidance region and the unknown region, or there are a plurality of secondary routes that have the smallest total movement cost, the control amount calculation unit 105 has the largest change amount from the steering angle of the avoidance line candidate. A small number of secondary paths may be selected.
  • the calculation load of the driving support system may be excessive.
  • the time required until the avoidance line is specified becomes longer.
  • the control amount calculation unit 105 may obtain the secondary route by limiting to either the right side or the left side of the avoidance line candidates. Specifically, as shown in FIG. 10, the control amount calculation unit 105 determines that the host vehicle is predicted to travel when the steering angle is changed to the right by a predetermined angle at the branch point, and at the branch point. A secondary path L21 that is predicted to be traveled by the host vehicle when the steering angle is changed to the left by a predetermined angle is obtained. Next, the control amount calculation unit 105 determines the arrival distance of each of the secondary routes L20 and L21 (the length of the avoidance line candidate between the host vehicle and the branch point, and the secondary route between the branch point and the three-dimensional object.
  • the control amount calculation unit 105 calculates an increase (extension amount) of the arrival distance of the secondary route with respect to the arrival distance of the avoidance line candidate.
  • the control amount calculation unit 105 may not search for the secondary path in the same direction as the secondary path. .
  • the control amount calculation unit 105 searches for the secondary route within the range on the left side of the avoidance line candidate.
  • the control amount calculation unit 105 searches for the secondary route within the range on the right side of the avoidance line candidate.
  • control amount calculation unit 105 may search for the secondary route on both the right side and the left side of the avoidance line candidate, or The search for the secondary route may be performed only in the same direction as the secondary route having the longer reach distance.
  • the above branch points may be set at regular intervals in the avoidance line candidates.
  • the control amount calculation unit 105 performs a lateral distance (d1, d2, d3, d4, d5, d6 in FIG. 11) that is a distance from the solid object in the lateral direction of the avoidance line candidate. ) Is sequentially calculated at regular intervals (for example, a certain distance or a distance traveled by the own vehicle within a certain time) from the own vehicle side.
  • the control amount calculation unit 105 sets a position where the lateral distance is longer than a certain distance with respect to the immediately preceding lateral distance as a branch point.
  • the “constant distance” is a distance obtained by adding the detection error and the margin of the external recognition device 2 to the shortest lateral distance among a plurality of already calculated lateral distances. For example, as shown in FIG. 11, at the time when the lateral distance d6 is calculated, the shortest lateral distance (for example, d5 in FIG. 11) among d1, d2, d3, d4, and d5 is recognized as the outside world. This is the distance obtained by adding the detection error of the device 2 and the margin.
  • the control amount calculation unit 105 determines the shorter distance between the right side distance and the left side distance of the avoidance line candidate. It shall be used as
  • the control amount calculation unit 105 may change the position of the branch point to the own vehicle side as shown in FIG.
  • d is a lateral distance (for example, d5 in FIG. 11) calculated immediately before the lateral distance of the branch point is calculated, and ⁇ max is the maximum steering angle that can be controlled by the driving support system. Value.
  • the control amount calculation unit 105 selects avoidance line candidates from the plurality of secondary paths, and then selects a plurality of avoidance lines from the selected avoidance line candidates.
  • the tertiary route may be obtained. That is, the control amount calculation unit 105 repeatedly executes avoidance line candidate selection processing, branch point setting processing, and route identification processing when the amount of movement of the host vehicle is changed at the branch point until an avoidance line is found. May be.
  • control amount calculation unit 105 corresponds to support means according to the present invention.
  • driving support that guides the host vehicle to an area where the presence or absence of a three-dimensional object is unknown while suppressing an increase in the calculation load of the ECU 1 or on the course of the host vehicle. It is possible to avoid as much as possible the implementation of driving assistance that guides the host vehicle to an area that collides with a three-dimensional object different from the existing three-dimensional object.
  • FIG. 14 is a processing routine that is repeatedly executed by the ECU 1, and is stored in advance in the ROM or the like of the ECU 1.
  • step S ⁇ b> 101 the ECU 1 outputs the output signal of the external recognition device 2, the output signal of the yaw rate sensor 3 (yaw rate ⁇ ), the output signal of the wheel speed sensor 4 (vehicle speed V), and the steering angle sensor 10.
  • An output signal (steering angle ⁇ ) is read.
  • the ECU 1 In S102, the ECU 1 generates a grid map based on the output signal of the external recognition device 2. That is, in the grid map in which all cells are set in the unknown area, the ECU 1 changes the cell at the position where the three-dimensional object exists to the avoidance area and changes the cell between the three-dimensional object and the host vehicle to the safety area. To do. Further, the ECU 1 may set a movement cost for each cell.
  • the ECU 1 predicts (calculates) the course of the host vehicle based on the yaw rate ⁇ and the vehicle speed V.
  • the ECU 1 determines whether or not a three-dimensional object exists on the course of the host vehicle based on the grid map generated in S102 and the course predicted in S103. If a negative determination is made in S104, the ECU 1 once ends the execution of this routine. On the other hand, if a positive determination is made in S104, the ECU 1 proceeds to S105.
  • ECU1 calculates
  • the ECU 1 determines whether or not an avoidance line that can avoid the avoidance area and the unknown area exists in the plurality of primary routes obtained in S105. If a travel cost is set for each cell in the grid map, the ECU 1 determines in S106 whether or not there is a primary route having a total travel cost that is less than or equal to an allowable limit value among a plurality of primary routes. Is determined.
  • the “allowable limit value” here may be, for example, a primary route that does not pass through the avoidance area and that has a distance that passes through the unknown area (or the number of times that the cell passes through the unknown area) is equal to or less than the upper limit value. This is the maximum total travel cost.
  • the ECU 1 proceeds to S107, and determines whether or not it is the driving support execution timing. Specifically, the ECU 1 determines whether or not the distance between the host vehicle and the three-dimensional object is a predetermined distance or less, or whether or not the time until the host vehicle reaches the three-dimensional object is a predetermined time or less. If a negative determination is made in S107, the ECU 1 once ends the execution of this routine. On the other hand, when a positive determination is made in S107, the ECU 1 proceeds to S108.
  • the ECU 1 controls the electric power steering (EPS) 12 so that the host vehicle travels along the avoidance line. Specifically, the ECU 1 controls the electric power steering (EPS) 12 so that the steering angle ⁇ matches the steering angle corresponding to the avoidance line.
  • the ECU 1 has the smallest amount of change from the current steering angle ⁇ . The primary path is selected as an avoidance line, and the electric power steering (EPS) 12 is controlled according to the steering angle of the selected avoidance line.
  • the ECU 1 proceeds to S109.
  • the ECU 1 selects an avoidance line candidate from a plurality of primary routes. Specifically, the ECU 1 selects, from among a plurality of primary routes, a primary route whose arrival distance is equal to or greater than a threshold and longer than the arrival distance of the adjacent primary route by a predetermined amount as an avoidance line candidate.
  • the ECU 1 sets a branch point for the avoidance line candidate selected in S109. Specifically, the ECU 1 calculates the lateral distance at regular intervals from the own vehicle side in the avoidance line candidate. Next, the ECU 1 sets a position where the lateral distance is longer than a certain distance with respect to the immediately preceding lateral distance as a branch point.
  • the ECU 1 obtains a plurality of secondary paths based on the branch points set in S110. Specifically, the ECU 1 obtains a plurality of secondary routes that the host vehicle is predicted to travel when the steering angle is changed by a predetermined angle to the left and right at the branch point. In that case, ECU1 may obtain
  • ECU 2 External recognition device 3 Yaw rate sensor 4 Wheel speed sensor 5 Acceleration sensor 6 Brake sensor 7 Acceleration sensor 8 Steering angle sensor 9 Steering torque sensor 10 Buzzer 11 Display device 12 Electric power steering (EPS) 13 Electronically controlled brake (ECB) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Track recognition part 101 Course prediction part 102 Support determination part 103 Alarm determination part 104 Control determination part 105 Control amount calculating part

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Abstract

 本発明は、車両の運転支援システムにおいて、運転支援の実施により自車両が他の立体物と衝突する事態を回避することを課題とする。この課題を解決するために、本発明は、自車両の進路上に障害物になり得る立体物が存在する場合に、自車両の運動量を変更することにより走行可能となる複数の1次経路を求め、それらの1次経路の中から立体物を回避可能な回避ラインを特定するとともに、特定された回避ラインに沿って自車両が走行するように自車両の運動量を変更する車両の運転支援システムにおいて、前記複数の1次経路の中に回避ラインが存在しない場合は、それら1次経路の途中に分岐点を設定するとともに、その分岐点において自車両の運動量を再度変更することにより自車両が走行可能になる複数の2次経路を求め、それら複数の2次経路の中から回避ラインを選択するようにした。

Description

車両の運転支援システム
 本発明は、自車両の進路上に存在する立体物を回避するための運転支援を行う技術に関する。
 従来、自車両の前方に存在する立体物を検出し、検出された立体物と自車両との接触が予測される場合に、運転者に警告したり、自車両と立体物の接触を回避するための運転操作を自動的に行ったりする運転支援システムが提案されている。
 上記したような運転支援システムにおいて、カメラやレーザレーダなどを利用して自車両の周囲に存在する立体物を検出し、立体物の種類や余裕時間(TTC : Time To Collision)に応じて決定されるリスク度合いに基づいて、操舵や制動操作の支援を実施する技術が知られている(たとえば、特許文献1を参照)。
特開2007-204044号公報
 ところで、上記した従来の技術は、自車両の周囲に存在する全障害物について、車両前後方向のリスク度合いと車両左右方向のリスク度合いを演算する必要がある。そのため、自車両の進路上に存在する立体物を回避した後に他の立体物を回避するような運転支援を実施しようとした場合に、運転支援システムの演算負荷が高くなる可能性があった。
 本発明は、上記したような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自車両の進路上に存在する立体物を回避するための運転支援を実施する車両の運転支援システムにおいて、運転支援システムの負荷を抑えつつ有効な運転支援を実施することができる技術の提供にある。
 本発明は、上記した課題を解決するために、自車両の進路上に障害物になり得る立体物が存在する場合に、自車両の運動量を変更することにより走行可能となる複数の1次経路を求め、それら1次経路の中から立体物を回避可能な回避ラインを特定するとともに、特定された回避ラインに沿って自車両が走行するように自車両の運動量を変更する車両の運転支援システムにおいて、前記複数の1次経路の中に回避ラインが存在しない場合に、それら1次経路の途中に自車両の運動量を再度変更するための分岐点を設定し、該分岐点で自車両の運動量を変更することにより自車両が走行可能になる複数の2次経路を求め、それら2次経路の中から回避ラインを特定するようにした。
 詳細には、本発明の車両の運転支援システムは、
 自車両の周囲に存在する立体物を認識し、該立体物と自車両の相対位置に関する情報を生成する認識手段と、
 前記認識手段により生成された情報に基づいて、自車両の現在位置と立体物が存在する領域である回避領域と立体物が存在しない領域である安全領域と立体物の有無が不明な領域である不明領域との相対位置を示すグリッドマップを設定する設定手段と、
 前記設定手段により設定されたグリッドマップにおいて自車両の進路が前記回避領域を通過する場合に、自車両の運動量を変更することにより自車両が走行可能になる経路である1次経路を複数求めるとともに、それら複数の1次経路の中から回避領域を回避可能な経路である回避ラインを特定し、特定された回避ラインに沿って自車両が走行するように自車両の運動量を変更する支援手段と、
を備え、
 前記支援手段は、前記複数の1次経路の中に回避ラインが存在しない場合に、前記1次経路の途中に自車両の運動量を再度変更するための分岐点を設定するとともに、前記分岐点で自車量の運動量を変更することにより自車両が走行可能となる経路である2次経路を複数求め、それら複数の2次経路の中から回避ラインを特定するようにした。
 本発明の車両の運転支援システムによれば、自車両の進路上に存在する立体物(以下、「第1立体物」と称する)を回避した後に他の立体物(以下、「第2立体物」と称する)と接触する可能性がある場合のように、回避領域を避けるために自車両の運動量を複数回変更する必要がある場合であっても、回避ラインを設定することができる。たとえば、第1立体物を回避した後に自車両の運動量を再度変更可能な回避ラインを設定することができるため、第1立体物と第2立体物の双方を回避可能な回避ラインを設定することができる。
 なお、ここでいう「自車両の運動量」は、たとえば、ヨーレートや、車両の左右方向に作用する横加速度などのように、車両の旋回エネルギに相関する運動量である。また、支援手段は、複数の1次経路を求める場合や複数の2次経路を求める場合に、自車両の操舵角を左右それぞれに所定角度ずつ変化させた場合に自車両が走行すると予測される複数の経路を1次経路や2次経路として設定してもよい。ここでいう「所定角度」は、たとえば、支援手段が変更可能な操舵角の最少量である。
 次に、本発明の車両の運転支援システムは、1次経路の左右何れかに存在する回避領域と該1次経路との距離である横距離をパラメータとして、1次経路における分岐点の位置を決定するようにしてもよい。すなわち、本発明の車両の運転支援システムは、前記横距離をパラメータとして、1次経路上に設定される分岐点の位置を1箇所に絞り込むようにしてもよい。
 1次経路上に複数箇所に分岐点が設定される場合は、複数の分岐点のそれぞれについて2次経路を求める処理や回避ラインを特定する処理が必要になる。その場合、運転支援システムにかかる負荷が増加するとともに、回避ラインが特定されるまでに要する時間が長くなる可能性がある。
 これに対し、前記した横距離をパラメータとして、分岐点の位置が絞り込まれると、運転支援システムにかかる負荷を低く抑えることができるとともに、回避ラインが特定されるまでに要する時間を短くすることができる。
 なお、本発明に係わる車両の運転支援システムは、自車両の進行方向に沿って横距離の変化量を順次演算し、前記変化量が所定の基準横距離以上となる位置に分岐点を設定するようにしてもよい。
 このような方法によれば、1次経路と立体物との間隔が基準横距離以上に拡大する位置に分岐点が設定されることになる。つまり、自車両が1次経路に沿って走行した場合において、自車両の左右何れかに該自車両が移動可能な空間が存在する位置に分岐点が設定される。
 その結果、自車両の運動量が分岐点で変更されても、自車両が回避領域に進入する事態(自車両が立体物に衝突する事態)を防止することができる。また、横距離の変化量は、現在の自車両の位置から進行方向に向かって順次演算されるため、分岐点としての条件を満たす位置が1次経路上に複数存在する場合は、それら複数の位置のうち、自車両に最も近い位置に分岐点が設定される。言い換えると、前記した複数の位置のうち、回避領域から最も離間した位置に分岐点が設定される。そのような分岐点に基づいて2次経路が求められると、回避ラインとして使用することができる2次経路が増加する。
 なお、ここでいう「基準横距離」は、その位置において自車両の運動量が変更されることによって、自車両が左右何れかへ移動した場合に、該自車両が回避領域に進入しないように定められる値である。基準横距離は、たとえば、過去に算出された横距離のうち、最短の横距離に認識手段として用いられるセンサの検出誤差とマージンを加算した値に設定されてもよい。このような基準横距離を利用して分岐点が定められると、認識手段として用いられるセンサの検出誤差によって横距離の計算値と実際の横距離が相異している場合であっても、立体物を実際に回避することができる回避ラインを設定することができる。
 本発明の車両の運転支援システムは、複数の2次経路の中に回避ラインが存在しない場合に、分岐点の位置を1次経路における自車両側の位置へ補正するようにしてもよい。分岐点と回避領域との距離が短い場合は、分岐点において自車両の運動量が変更されても、自車両が回避領域を避けきれない可能性がある。つまり、分岐点において自車両の運動量が変更される場合に自車両が走行すると予測される複数の2次経路の中に、回避ラインが存在しなくなる可能性がある。これに対し、分岐点が1次経路における自車両側の位置に補正されると、補正後の分岐点に基づいて求められる複数の2次経路の中に回避ラインが含まれる確率が高くなる。
 なお、本発明の車両の運転支援システムは、分岐点の位置を補正する際に、自車両の運動量を変更することにより自車両が左右方向へ移動することができる最大の移動量と、横距離と、をパラメータとして、分岐点の位置の補正量を決定するようにしてもよい。なお、前記した最大の移動量は、運転支援システムが制御可能な操舵角の最大値に相関する。よって、前記した補正量は、補正前の分岐点の横距離が演算される直前に算出された横距離dと、運転支援システムにより制御可能な操舵角の最大値θmaxとの三角関数により求められてもよい。
 このような方法により分岐点の位置の補正量が決定されると、回避ラインを含む2次経路を求めることが可能になる。なお、補正後の分岐点に基づいて求められた2次経路の中に回避ラインが存在しない場合は、2次経路の途中に分岐点を設定し、その分岐点において自車両の運動量が変更された場合に自車両が走行し得る複数の3次経路を求め、それら3次経路の中から回避ラインを特定するようにしてもよい。
 本発明の車両の運転支援システムは、複数の1次経路の中から、回避領域へ到達する距離(以下、「到達距離」と称する)が閾値以上である1次経路を回避ライン候補として選択し、選択された回避ラインのみに分岐点を設定するようにしてもよい。ここでいう「閾値」は、たとえば、運転支援システムが制御可能な最大の変更量、又は乗員が許容することができる最大の変更量の何れか小さい方の変更量にマージンを加算した値である。
 到達距離が短い1次経路の途中から立体物を回避可能な経路へ自車両を誘導しようとすると、自車両の運動量を大幅に変更する必要がある。その結果、立体物を回避するために必要となる運動量の変更量が運転支援システムの制御範囲を超える可能性や、車両の乗員に多大なGが作用する可能性がある。
 これに対し、到達距離が長い1次経路の途中から立体物を回避可能な経路へ自車両を誘導する場合は、運転支援システムが制御可能な範囲内で自車両の運動量を変更することができるとともに、運動量が変更された際に乗員に作用するGを小さく抑えることもできる。よって、到達距離が閾値以上となる回避ライン候補に分岐点を設定すれば、乗員に作用するGを小さく抑えつつ、立体物を回避可能な回避ラインを設定することができる。さらに、複数の1次経路の全てについて分岐点が設定される場合に比べ、運転支援システムにかかる負荷を軽減することも可能になる。
 本発明の車両の運転支援システムは、到達距離が閾値以上である1次経路が複数存在する場合に、到達距離が最も長い1次経路を回避ライン候補に選択してもよい。このような方法により回避ライン候補が選択されると、乗員に作用するGを最小限に抑えつつ、立体物を回避可能な運転支援を実施することができる。
 本発明の車両の運転支援システムは、到達距離が隣接する1次経路より所定量以上長い1次経路を回避ライン候補に選択してもよい。ここでいう「所定量」は、予め実験等を利用した適合作業により求められる値である。このような方法により分岐点が設定される場合は、複数の1次経路について分岐点が設定される場合に比べ、運転支援システムにかかる負荷を低く抑えることができる。
 ところで、自車両の運動量が分岐点で変更された場合に該自車両が走行可能となる全ての2次経路を特定しようとすると、運転支援システムにかかる負荷が大きくなるとともに、回避ラインが特定されるまでに要する時間が長くなる可能性がある。
 そこで、本発明の車両の運転支援システムは、回避ライン候補の途中で自車両の操舵角を左側又は右側へ所定角度変化させることにより自車両が走行可能となる2次経路の到達距離と回避ライン候補の到達距離との差が基準値未満である場合は、前記回避ラインの左側又は右側における2次経路の探索を行わないようにしてもよい。
 本発明によれば、自車両の進路上に存在する立体物を回避するための運転支援を実施する車両の運転支援システムにおいて、運転支援システムの負荷を抑えつつ有効な運転支援を実施することができる。
本発明に係わる車両の運転支援システムの構成を示す図である。 グリッドマップの生成方法を示す図である。 回避領域と安全領域を設定する方法を示す図である。 自車両の進路上に立体物(回避領域)が存在する例を示す図である。 自車両の進路上に立体物(回避領域)が存在しない例を示す図である。 回避ラインを特定する方法を示す図である。 回避ラインの選択肢から除外する経路の一例を示す図である。 1次経路の中に回避ラインが存在しない例を示す図である。 1次経路の途中から2次経路を求める方法を示す図である。 2次経路を設定する範囲を限定する方法を示す図である。 分岐点の設定方法を示す図である。 分岐点に基づいて求められた2次経路の中に回避ラインが存在しない例を示す図である。 分岐点を自車両側へ変更した場合に求められる2次経路の例を示す図である。 運転支援の実行手順を示すフローチャートである。
 以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。ここでは、自車両の走路や障害物となりうる立体物を認識し、認識された走路からの逸脱や立体物との衝突を回避するための運転支援を行うシステムに本発明を適用する例について説明する。なお、以下の実施例において説明する構成は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明の構成を限定するものではない。
 図1は、本発明を適用する車両の運転支援システムの構成を機能別に示すブロック図である。図1に示すように、車両には、運転支援用の制御ユニット(ECU)1が搭載されている。
 ECU1は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM、I/Oインターフェイスなどを備えた電子制御ユニットである。ECU1には、外界認識装置2、ヨーレートセンサ3、車輪速センサ4、加速度センサ5、ブレーキセンサ6、アクセルセンサ7、舵角センサ8、操舵トルクセンサ9などの各種センサが電気的に接続され、それらセンサの出力信号がECU1へ入力されるようになっている。
 外界認識装置2は、たとえば、LIDAR(Laser Imaging Detection And Ranging)、LRF(Laser Range Finder)、ステレオカメラなどの測定装置のうち、少なくとも1つを含み、車両の周囲に存在する立体物と自車両との相対位置に関する情報(たとえば、相対距離や相対角度)を検出する。外界認識装置2は、本発明に係わる認識手段に相当する。
 ヨーレートセンサ3は、たとえば、自車両の車体に取り付けられ、自車両に作用しているヨーレートγと相関する電気信号を出力する。車輪速センサ4は、自車両の車輪に取り付けられ、車両の走行速度(車速V)に相関する電気信号を出力するセンサである。加速度センサ5は、自車両の前後方向に作用している加速度(前後加速度)、並びに自車両の左右方向に作用している加速度(横加速度)に相関する電気信号を出力する。
 ブレーキセンサ6は、たとえば、車室内のブレーキペダルに取り付けられ、ブレーキペダルの操作トルク(踏力)に相関する電気信号を出力する。アクセルセンサ7は、たとえば、車室内のアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作トルク(踏力)に相関する電気信号を出力する。舵角センサ8は、たとえば、車室内のステアリングホイールに接続されたステアリングロッドに取り付けられ、ステアリングホイールの中立位置からの回転角度(操舵角)に相関する電気信号を出力する。操舵トルクセンサ9は、ステアリングロッドに取り付けられ、ステアリングホイールに入力されるトルク(操舵トルク)に相関する電気信号を出力する。
 また、ECU1には、ブザー10、表示装置11、電動パワーステアリング(EPS)12、電子制御式ブレーキ(ECB)13などの各種機器が接続され、それら各種機器がECU1によって電気的に制御されるようになっている。
 ブザー10は、たとえば、車室内に取り付けられ、警告音などを出力する装置である。表示装置11は、たとえば、車室内に取り付けられ、各種メッセージや警告灯を表示する装置である。電動パワーステアリング(EPS)12は、電動モータが発生するトルクを利用して、ステアリングホイールの操舵トルクを助勢する装置である。電子制御式ブレーキ(ECB)13は、各車輪に設けられた摩擦ブレーキの作動油圧(ブレーキ油圧)を電気的に調整する装置である。
 ECU1は、上記した各種センサの出力信号を利用して各種機器を制御するために、以下のような機能を有している。すなわち、ECU1は、走路認識部100、進路予測部101、支援判定部102、警報判定部103、制御判定部104、及び制御量演算部105を備えている。
 走路認識部100は、前記外界認識装置2から出力される情報に基づいて、自車両がこれから走行する道路(走路)に関する情報を生成する。たとえば、走路認識部100は、自車両を原点とする二次元のグリッドマップにおいて、自車両の障害物となり得る立体物(たとえば、車線脇に延在する縁石、ガードレール、溝、壁、ポール、他車両など)の位置を示すグリッド座標や、それら立体物や車線境界に対する自車両の姿勢(距離やヨー角など)に関する情報を生成する。
 ここで、グリッドマップの生成方法について、図2に基づいて説明する。図2は、道路形状が右へカーブしているときのグリッドマップを示している。なお、図2中の2本の実線は道路の両端を示すものであり、グリッドマップの作成方法を説明するために追記したものである。
 走路認識部100は、グリッドマップにおいて、外界認識装置2により認識された立体物が存在する位置のセルを回避領域(図2中において濃色で塗りつぶされた領域)に設定する。次いで、走路認識部100は、外界認識装置2により検出された立体物と自車両とを結ぶ仮想直線上に位置するセルを安全領域(図2中において塗りつぶされていない領域)に設定する。また、走路認識部100は、外界認識装置2が認識可能な限界位置(たとえば、グリッドマップの枠部分)と自車両とを結ぶ仮想直線上に立体物が認識されない場合は、該仮想直線上に位置するセルを不明領域に設定する。さらに、走路認識部100は、立体物によって死角となる位置のセル(自車両から見て立体物の後方に位置するセル)を不明領域(図2中において淡色で塗りつぶされた領域)に設定する。
 なお、グリッドマップの初期状態は、全てのセルが不明領域に設定されている。走路認識部100は、図3に示すように、外界認識装置2が立体物を認識したとき(たとえば、外界認識装置2から発信されたレーダ波の反射波が該外界認識装置2に戻ってきたとき)に、立体物Bの位置に対応するセルを不明領域から回避領域に変更し、回避領域と自車両Aとを結ぶ仮想直線上に位置するセルを不明領域から安全領域に変更する。
 このような方法によりグリッドマップが作成されると、外界認識装置2が立体物の検出漏れを起こした場合や外界認識装置2により検出不能な領域が存在する場合に、立体物が存在するかもしれない領域が安全領域に設定されることがなくなる。なお、走路認識部100は、本発明に係わる設定手段に相当する。
 進路予測部101は、自車両が現在の運動量を維持したまま走行した場合に通ると予測される経路(進路)を予測する。具体的には、進路予測部101は、自車両が現在の車速Vとヨーレートγを維持したまま走行した場合の旋回半径Rを演算し、算出された旋回半径Rと自車両の幅にしたがって進路を特定する。なお、旋回半径Rは、車速Vをヨーレートγで除算することにより求めることができる(R=V/γ)。
 支援判定部102は、走路認識部100により生成されたグリッドマップと進路予測部101により予測された進路とに基づいて、運転支援を実施するか否かを判別する。具体的には、支援判定部102は、グリッドマップにおいて、自車両の進路が回避領域を通過するか否かを判別する。その際、図4に示すように、自車両Aの進路(図4中の実線矢印)が回避領域を通過する場合は、支援判定部102は、運転支援を実施する必要があると判定する。また、図5に示すように、自車両Aの進路(図5中の実線矢印)が回避領域を通過しない場合は、支援判定部102は、運転支援を実施する必要がないと判定する。
 警報判定部103は、前記支援判定部102により運転支援の実施が必要であると判定された場合に、ブザー10の鳴動や、表示装置11による警告メッセージ若しくは警告灯の表示などを行うことにより、運転者に警告を促す。たとえば、警報判定部103は、前記支援判定部102により運転支援の実施が必要であると判定されたときに直ちにブザー10を鳴動させ、又は表示装置11に警告メッセージ若しくは警告灯を表示させてもよい。また、警報判定部103は、自車両と立体物との距離が所定距離以下になった時点でブザー10を鳴動させ、又は表示装置11に警告メッセージ若しくは警告灯を表示させてもよい。さらに、警報判定部103は、自車両と立体物との距離が最も長い経路について、自車両Aが立体物Bに到達するまでの時間を演算し、その演算結果が所定時間以下となった時点でブザー10を鳴動させ、又は表示装置11に警告メッセージ若しくは警告灯を表示させるようにしてもよい。
 ここで、前記した所定距離や所定時間は、ヨーレートセンサ3の出力信号や車輪速センサ4の出力信号に応じて変更されてもよい。たとえば、車速が高いときは低いときに比べ、所定距離や所定時間が長く設定されてもよい。また、ヨーレートが大きいときは小さいときに比べ、所定距離や所定時間が長く設定されてもよい。
 なお、運転者に対する警告の方法は、ブザー10を鳴動させる方法や、表示装置11に警告メッセージ若しくは警告灯を表示させる方法に限られず、たとえば、シートベルトの締め付けトルクを断続的に変化させる方法を採用してもよい。
 制御判定部104は、前記支援判定部102により運転支援の実施が必要であると判定された場合に、自車両と立体物との衝突を回避するために必要な運転操作(以下、「回避操作」と称する)を自動的に実施するタイミングを決定する。
 具体的には、制御判定部104は、自車両と立体物との距離が所定距離以下になるタイミングを、回避操作の実施タイミングに設定してもよい。また、制御判定部104は、自車両が立体物に到達する時間を演算し、その演算結果が所定時間以下となるタイミングを、回避操作の実施タイミングとしてもよい。ここでいう「回避操作」は、電動パワーステアリング(EPS)12を利用して車輪の舵角を変更する操作を含み、電子制御式ブレーキ(ECB)13を利用して車輪に作用する制動力を変更する操作などが併用されてもよい。
 ここで、制御判定部104が使用する所定距離や所定時間は、前記警報判定部103が使用する所定距離や所定時間と同様に車速やヨーレートに応じて変更されてもよいが、前記警報判定部103が使用する所定距離や所定時間と同等以下に設定されるものとする。
 制御量演算部105は、前記制御判定部104により回避操作の実施タイミングが決定されたときに、電動パワーステアリング(EPS)12や電子制御式ブレーキ(ECB)13の制御量を演算するとともに、算出された制御量と前記制御判定部104により決定された回避操作実施タイミングとにしたがって電動パワーステアリング(EPS)12や電子制御式ブレーキ(ECB)13を制御する。
 具体的には、制御量演算部105は、自車両と立体物との衝突を回避可能な回避ラインを特定する。ここで、回避ラインの特定方法について、図6乃至図13に基づいて説明する。制御量演算部105は、自車両の操舵角を所定角度ずつ変化させた場合に自車両が走行すると予測される複数の1次経路(図6中の一点鎖線矢印)を求める。ここでいう「所定角度」は、ECU1が制御可能な操舵角の最少量に相当する。
 制御量演算部105は、前記した複数の1次経路のうち、回避領域及び不明領域を通過しない1次経路(図6中のLe1,Le2,Le3)を回避ラインとして選択する。回避領域及び不明領域を通過しない1次経路が複数存在する場合は、制御量演算部105は、現在の操舵角からの変化量が最も少ない1次経路(図6中のLe1)を選択してもよい。
 また、グリッドマップのセル毎に移動コストが設定されている場合は、制御量演算部105は、前記した複数の1次経路のそれぞれについて、各1次経路が通過する全セルの移動コストの総和(総移動コスト)を演算し、算出された総移動コストが最も小さい1次経路を選択するようにしてもよい。その際、制御量演算部105は、不明領域を通過する距離(又は不明領域のセルを通過する回数)が上限値を超える1次経路については回避ラインの選択肢から除外するものとする。たとえば、図7に示すように、道路の分岐部分に存在する立体物Bの認識漏れが発生した場合に、立体物Bと衝突するような1次経路(図7中の一点鎖線矢印)は、回避ラインの選択肢から除外される。なお、総移動コストが最小の1次経路が複数存在する場合は、制御量演算部105は、現在の操舵角からの変化量が最も少ない1次経路を選択してもよい。
 ここでいう「移動コスト」は、各セルを通過する際の危険度に応じて決定される値である。たとえば、回避領域のセルの移動コストは不明領域のセルの移動コストより大きく、且つ不明領域のセルの移動コストは安全領域のセルの移動コストより大きい値に設定される。その際、不明領域の移動コストはセルの大きさに応じて変更されてもよい。たとえば、セルの大きさが大きいときは小さいときに比べ、不明領域の移動コストが大きく設定されてもよい。これは、セルの大きさが大きいときは小さいときに比べ、1個当たりのセルの範囲内に立体物が存在する可能性が高くなるからである。このような移動コストは、走路認識部100がグリッドマップを作成する際に設定されるものとする。
 ところで、自車両の進路上に存在する立体物(第1立体物)を回避するための回避ラインとして、他の立体物(第2立体物)と衝突する可能性がある経路を選択しなければならない場合も想定される。たとえば、図8に示すように、自車両Aの進路(図8中の実線矢印)上に存在する第1立体物B1を回避可能な全ての1次経路(図8中の一点鎖線矢印L14,L15,L16)が第2立体物B2を回避しきれない場合が想定される。
 上記したような場合において、制御量演算部105は、1次経路の途中で自車両の操舵角を再度変更することにより第1及び第2立体物B1,B2を回避可能な経路(回避ライン)を特定するようにした。その際、複数の1次経路の全てについて回避ラインの探索が行われると、運転支援システムの演算負荷が過大になるとともに、回避ラインが特定されるまでに要する時間が長くなる可能性がある。
 そこで、制御量演算部105は、到達距離が閾値以上であり、且つ隣接する1次経路の到達距離に対して所定量以上長い1次経路を選択し、選択された1次経路(回避ライン候補)についてのみ回避ラインの探索を行うようにした。
 上記したような条件が設定されると、たとえば、図8中の1次経路L10,L11,L12は、隣接する1次経路との到達距離の差が所定量未満になるとともに、到達距離が閾値未満になるため、回避ライン候補の選択肢から除外される。図8中の1次経路L13は、到達距離が閾値未満になるため、回避ライン候補の選択肢から除外される。図8中の1次経路L15は、到達距離が閾値以上であるが、隣接する1次経路14より到達距離が短いため、回避ライン候補の選択肢から除外される。図8中の1次経路L16は、到達距離が閾値以上であるが、隣接する1次経路L15より到達距離が短くなるため、回避ライン候補の選択肢から除外される。よって、図8に示す例では、1次経路L14が回避ライン候補に設定される。
 次に、制御量演算部105は、図9に示すように、回避ライン候補の途中に設定される分岐点(図9中の点S)を起点として、操舵角を左右それぞれに所定角度ずつ変更した場合に自車両が走行すると予測される2次経路(図9中の実線矢印)を求める。次いで、制御量演算部105は、複数の2次経路の中から回避ラインを特定する。その際の特定方法は、複数の1次経路の中から回避ラインを特定する方法と同様である。すなわち、制御量演算部105は、複数の2次経路のうち、回避領域及び不明領域を通過しない2次経路を回避ラインとして選択する。なお、グリッドマップのセル毎に移動コストが設定されている場合は、制御量演算部105は、前記した複数の2次経路のうち、総移動コストが最も小さい2次経路を選択してもよい。その際、制御量演算部105は、不明領域を通過する距離(又は不明領域のセルを通過する回数)が上限値を超える2次経路については回避ラインの選択肢から除外するものとする。さらに、制御量演算部105は、回避領域及び不明領域を通過しない2次経路、又は総移動コストが最小の2次経路が複数存在する場合は、回避ライン候補の操舵角からの変化量が最も少ない2次経路を選択してもよい。
 ところで、複数の2次経路のそれぞれについて、回避領域を回避可能であるか否かの判別処理や総移動コストの演算処理が実施されると、運転支援システムの演算負荷が過大になる可能性があるとともに、回避ラインが特定されるまでに要する時間が長くなる可能性がある。
 これに対し、制御量演算部105は、回避ライン候補の右側又は左側の何れか一方に限定して2次経路を求めてもよい。詳細には、制御量演算部105は、図10に示すように、分岐点において操舵角を右側へ所定角度変化させた場合に自車両が走行すると予測される2次経路L20と、分岐点において操舵角を左側へ所定角度変化させた場合に自車両が走行すると予測される2次経路L21とを求める。次いで、制御量演算部105は、2次経路L20,L21のそれぞれの到達距離(自車両と分岐点との間の回避ライン候補の長さに、分岐点と立体物との間の2次経路の長さを加算した値)から回避ライン候補の到達距離(自車両から立体物に至る回避ライン候補の長さ)を減算することにより、到達距離の延長量を演算する。つまり、制御量演算部105は、回避ライン候補の到達距離に対する2次経路の到達距離の増加分(延長量)を演算する。制御量演算部105は、2次経路L20,L21の何れかの延長量が基準値未満である場合は、その2次経路と同方向については2次経路の探索を行わないようにしてもよい。
 たとえば、2次経路L20の延長量が基準値未満である場合は、制御量演算部105は、回避ライン候補より左側の範囲内で2次経路の探索を実施する。一方、2次経路L21の延長量が基準値未満である場合は、制御量演算部105は、回避ライン候補より右側の範囲内で2次経路の探索を実施する。このように、2次経路の探索範囲が絞られると、運転支援システムの演算負荷が軽減されるため、回避ラインが特定されるまでに要する時間を短縮することができる。なお、2次経路L20,L21の双方の延長量が基準値未満である場合は、制御量演算部105は、回避ライン候補の右側及び左側の双方において2次経路を探索してもよく、或いは到達距離が長い方の2次経路と同方向についてのみ2次経路の探索を実施してもよい。
 なお、上記した分岐点は、回避ライン候補において一定間隔毎に設定されてもよい。ただし、分岐点の数が多くなると、分岐点毎に2次経路を探索する必要があり、運転支援システムの演算負荷が高くなる。これに対し、制御量演算部105は、図11に示すように、回避ライン候補の横方向における立体物との距離である横距離(図11中のd1,d2,d3,d4,d5,d6)を、自車両側から一定間隔(たとえば、一定距離、又は一定時間内に自車両が走行する距離)毎に順次演算する。次いで、制御量演算部105は、直前の横距離に対して横距離が一定距離以上長くなる位置を分岐点に設定する。ここでいう「一定距離」は、既に算出された複数の横距離の中で最短の横距離に、外界認識装置2の検出誤差とマージンを加算した距離である。たとえば、図11に示すように、横距離d6の演算が行われた時点では、d1,d2,d3,d4,d5のうち、最も短い横距離(たとえば、図11中のd5)に、外界認識装置2の検出誤差とマージンを加算した距離である。また、回避ライン候補の左右に立体物が存在する場合は、制御量演算部105は、回避ライン候補の右側の横距離と左側の横距離のうち、何れか短い方の距離を前記した横距離として用いるものとする。
 ところで、上記した分岐点に基づいて複数の2次経路が求められた場合において、図12に示すように、それらの2次経路の中に第2立体物B2を回避可能な2次経路が存在しない可能性もある。そのような場合は、制御量演算部105は、図13に示すように、分岐点の位置を自車両側へ変更するようにしてもよい。その際の変更量Δlは、以下の数式により求めることができる。
 Δl=d/tanθmax
 上記した式中のdは、分岐点の横距離が演算される直前に算出された横距離(たとえば、図11中のd5)であり、θmaxは、運転支援システムにより制御可能な操舵角の最大値である。
 このような方法により分岐点の位置が自車両側へ変更されると、図13に示すように、第2立体物B2を回避可能な2次経路を求めることが可能になる。その結果、第1立体物B1及び第2立体物B2を回避可能な回避ラインを設定することが可能になる。なお、複数の2次経路の中に回避ラインが存在しない場合は、制御量演算部105は、複数の2次経路の中から回避ライン候補を選択し、選択された回避ライン候補の途中から複数の3次経路を求めるようにしてもよい。すなわち、制御量演算部105は、回避ライン候補の選択処理、分岐点の設定処理、及び分岐点で自車両の運動量が変更された場合の経路の特定処理を、回避ラインが見つかるまで繰り返し実行してもよい。
 ここで、前記した制御量演算部105は、本発明に係わる支援手段に相当する。
 上記したように構成されたECU1によれば、ECU1の演算負荷の増加を抑えつつ、立体物の有無が不明な領域に自車両を誘導するような運転支援の実施や、自車両の進路上に存在する立体物とは別の立体物と衝突するような領域へ自車両を誘導するような運転支援の実施を可及的に回避することができる。
 以下、本実施例における運転支援の実行手順について図14に沿って説明する。図14は、ECU1によって繰り返し実行される処理ルーチンであり、ECU1のROMなどに予め記憶されている。
 図14の処理ルーチンでは、ECU1は、先ずS101において、外界認識装置2の出力信号、ヨーレートセンサ3の出力信号(ヨーレートγ)、車輪速センサ4の出力信号(車速V)、舵角センサ10の出力信号(操舵角θ)などを読み込む。
 S102では、ECU1は、外界認識装置2の出力信号に基づいて、グリッドマップを生成する。すなわち、ECU1は、全セルが不明領域に設定されているグリッドマップにおいて、立体物が存在する位置のセルを回避領域に変更するとともに、立体物と自車両との間のセルを安全領域に変更する。さらに、ECU1は、各セルに移動コストを設定してもよい。
 S103では、ECU1は、ヨーレートγと車速Vに基づいて自車両の進路を予測(演算する)。
 S104では、ECU1は、前記S102で生成されたグリッドマップと前記S103で予測された進路とに基づいて、自車両の進路上に立体物が存在するか否かを判別する。S104において否定判定された場合は、ECU1は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、S104において肯定判定された場合は、ECU1は、S105へ進む。
 S105では、ECU1は、1次経路を求める。詳細には、ECU1は、先ず前記S101で読み込まれた操舵角θを左右それぞれに所定角度ずつ変化させた場合に自車両が通過すると予測される複数の1次経路を演算する。さらに、ECU1は、複数の1次経路のそれぞれについて総移動コストを演算してもよい。
 S106では、ECU1は、前記S105で求められた複数の1次経路の中に、回避領域及び不明領域を回避可能な回避ラインが存在するか否かを判別する。なお、グリッドマップの各セルに移動コストが設定されている場合は、ECU1は、S106において、複数の1次経路のうち、総移動コストが許容限界値以下の1次経路が存在するか否かを判別する。ここでいう「許容限界値」は、たとえば、回避領域を通過せず、且つ、不明領域を通過する距離(又は不明領域のセルを通過する回数)が上限値以下となる1次経路が取り得る最大の総移動コストである。
 前記S106において肯定判定された場合は、ECU1は、S107へ進み、運転支援の実施タイミングであるか否かを判別する。詳細には、ECU1は、自車両と立体物との距離が所定距離以下であるか否か、若しくは自車両が立体物に到達するまでの時間が所定時間以下であるか否かを判別する。S107において否定判定された場合は、ECU1は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、S107において肯定判定された場合は、ECU1は、S108へ進む。
 S108では、ECU1は、回避ラインに沿って自車両が走行するように電動パワーステアリング(EPS)12を制御する。詳細には、ECU1は、操舵角θが回避ラインに対応した操舵角と一致するように、電動パワーステアリング(EPS)12を制御する。なお、回避領域及び不明領域を通過しない1次経路、又は、総移動コストが許容限界値以下の1次経路が複数存在する場合は、ECU1は、現在の操舵角θからの変化量が最も小さい1次経路を回避ラインとして選択し、選択された回避ラインの操舵角にしたがって電動パワーステアリング(EPS)12を制御する。
 前記S106において否定判定された場合は、ECU1は、S109へ進む。S109では、ECU1は、複数の1次経路の中から回避ライン候補を選択する。詳細には、ECU1は、複数の1次経路のうち、到達距離が閾値以上であり、且つ隣接する1次経路の到達距離に対して所定量以上長い1次経路を回避ライン候補に選択する。
 S110では、ECU1は、前記S109で選択された回避ライン候補に分岐点を設定する。詳細には、ECU1は、回避ライン候補において、自車両側から一定間隔毎に横距離を演算する。次いで、ECU1は、直前の横距離に対して横距離が一定距離以上長くなる位置を分岐点に設定する。
 S111では、ECU1は、前記S110で設定された分岐点に基づいて複数の2次経路を求める。詳細には、ECU1は、前記分岐点において操舵角を左右それぞれに所定角度ずつ変更した場合に自車両が走行すると予測される複数の2次経路を求める。その際、ECU1は、回避ライン候補の右側又は左側の何れか一方に限定して2次経路を求めてもよい。ECU1は、S111の処理を実行した後にS106以降の処理を再度実行する。
 以上述べたような方法により運転支援が実施されると、外界認識装置2の認識漏れが発生した場合に、運転支援の実施によって自車両が他の立体物に衝突する事態を回避することができる。さらに、自車両の進路上に存在する立体物を回避した後に他の立体物と衝突する可能性がある場合のように、自車両の周囲に複数の立体物が存在する場合に、ECU1の演算負荷の増加を抑えつつ、それらの立体物を回避可能な複雑な回避ラインを設定することも可能になる。その結果、運転支援の実施による安全性の向上を図ることが可能となる。
1     ECU
2     外界認識装置
3     ヨーレートセンサ
4     車輪速センサ
5     加速度センサ
6     ブレーキセンサ
7     アクセルセンサ
8     舵角センサ
9     操舵トルクセンサ
10   ブザー
11   表示装置
12   電動パワーステアリング(EPS)
13   電子制御式ブレーキ(ECB)
100 走路認識部
101 進路予測部
102 支援判定部
103 警報判定部
104 制御判定部
105 制御量演算部

Claims (5)

  1.  自車両の周囲に存在する立体物を認識し、該立体物と自車両の相対位置に関する情報を生成する認識手段と、
     前記認識手段により生成された情報に基づいて、自車両の現在位置と立体物が存在する領域である回避領域と立体物が存在しない領域である安全領域と立体物の有無が不明な領域である不明領域との相対位置を示すグリッドマップを設定する設定手段と、
     前記設定手段により設定されたグリッドマップにおいて自車両の進路が前記回避領域を通過する場合に、自車両の運動量を変更することにより自車両が走行可能になる経路である1次経路を複数求めるとともに、それら複数の1次経路の中から回避領域を回避可能な経路である回避ラインを特定し、特定された回避ラインに沿って自車両が走行するように自車両の運動量を変更する支援手段と、
    を備え、
     前記支援手段は、前記複数の1次経路の中に回避ラインが存在しない場合に、前記1次経路の途中に自車両の運動量を再度変更するための分岐点を設定するとともに、前記分岐点で自車量の運動量を変更することにより自車両が走行可能となる経路である2次経路を複数求め、それら複数の2次経路の中から回避ラインを特定する車両の運転支援システム。
  2.  請求項1において、前記支援手段は、前記1次経路の左右何れかに存在する回避領域と前記1次経路との距離である横距離をパラメータとして、前記1次経路における分岐点の位置を決定する車両の運転支援システム。
  3.  請求項2において、前記支援手段は、自車両の進行方向に沿って横距離の変化量を順次演算し、前記変化量が所定の基準横距離以上となる位置に分岐点を設定する車両の運転支援システム。
  4.  請求項3において、前記支援手段は、前記複数の2次経路の中に回避ラインが存在しない場合に、前記分岐点の位置を前記1次経路における自車両側の位置へ補正する車両の運転支援システム。
  5.  請求項4において、前記支援手段は、自車両の運動量を変更することにより自車両が左右方向へ移動することができる最大の移動量と前記横距離とをパラメータとして、前記分岐点の位置の補正量を決定する車両の運転支援システム。
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