JP5195295B2 - 運転操作支援装置及び運転操作支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、自車両の走行時に障害物との接触を回避すべく運転者が障害物に対し行う回避操作を支援する運転操作支援装置及び運転操作支援方法に関する。

従来より、障害物との接触を回避するために必要な自車両のヨーレートと自車両の実際のヨーレートの偏差を算出し、算出された偏差に基づいて操舵アシストトルクを制御することにより運転者の操舵操作を支援する運転操作支援装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２００７−８４０２号公報

従来の運転操作支援装置は、運転者の運転操作の意図や自車両の周囲環境を考慮せずに算出された偏差に基づいて操舵アシストトルクを制御する構成になっているために、運転者の運転操作の意図や自車両の周囲環境に適していない制御介入がなされることによって、運転者が制御介入に対し違和感を感じることがある。

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、その目的は、運転者の運転操作の意図や自車両の周囲環境に適していない制御介入がなされることによって制御介入に対し運転者が違和感を感じることを防止可能な運転操作支援装置及び運転操作支援方法を提供することにある。

本発明に係る運転操作支援装置及び運転操作支援方法は、障害物に自車両が接触することを回避するための自車両の走行経路を回避経路として算出し、自車両の現在位置と回避経路との偏差と自車両の走行環境の危険度とに基づいて算出された回避経路を自車両が走行するために必要な自車両の制御量を補正し、補正された制御量に従って自車両の走行状態を制御する。

本発明に係る運転操作支援装置及び運転操作支援方法によれば、運転者の運転状態の危険度と自車両の走行環境の危険度を考慮して運転者の運転操作を支援するので、制御介入に対し運転者が違和感を感じることを防止できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる運転操作支援装置及びその動作（運転操作支援方法）について説明する。

〔運転操作支援装置の構成〕
始めに、図１，図２を参照して、本発明の実施形態となる運転操作支援装置の構成について説明する。

本発明の実施形態となる運転操作支援装置は、図１に示すように、車両１に搭載され、レーダ２，撮像装置３，画像処理装置４，ヨーレートセンサ５，横Ｇ・前後Ｇセンサ６，車輪速センサ７，操舵角センサ８，ブレーキペダルセンサ９，ブレーキアクチュエータ１０，操舵アクチュエータ１１，及び車両制御コントローラ１２を主な構成要素として備える。

レーダ２は、車両１の前方にレーザ光を照射し、レーザ光が照射された物体からの反射光を受光系で受光し、レーザ発射時点と反射光の受光時点との間の時間差を検出することにより、障害物の有無，車両１と障害物との間の距離や障害物の位置を測定する。レーダ２は、測定結果を車両制御コントローラ１２に入力する。撮像装置３は、車両１の前部に設けられ、車両１前方の画像を撮像して画像処理装置４に出力する。画像処理装置４は、撮像装置３により撮像された画像に対し画像処理を施すことにより周囲車両や道路環境等の車両１の走行環境情報を検出し、検出結果を車両制御コントローラ１２に入力する。レーザ２，撮像装置３，及び画像処理装置４は、図２に示す本発明に係る走行環境認識手段２１として機能する。

ヨーレートセンサ５は、車両１に発生するヨーレートを検出し、検出値を車両制御コントローラ１２に入力する。横Ｇ・前後Ｇセンサ６は、車両１に発生する横加速度Ｇ（横Ｇ）と前後加速度Ｇ（前後Ｇ）を検出し、検出値を車両制御コントローラ１２に入力する。車輪速センサ７は、車両１の各車輪の回転速度（車輪速度）を検出し、検出値を車両制御コントローラ１２に入力する。ヨーレートセンサ５，横Ｇ・前後Ｇセンサ６，及び車輪速センサ７は、図２に示す本発明に係る車両運動状態検出手段２２として機能する。

操舵角センサ８は、車両１のステアリングの操舵角を検出し、検出値を車両制御コントローラ１２に入力する。ブレーキペダルセンサ９は、車両１のブレーキペダルの踏み込み量を検出し、検出値を車両制御コントローラ１２に入力する。操舵角センサ８とブレーキペダルセンサ９は、図２に示す本発明に係る運転者操作量検出手段２３として機能する。ブレーキアクチュエータ１０は、車両１のホイールシリンダに供給される制動液圧を制御することにより、車両１に制動力を発生させて車両１の制動動作を行う。操舵アクチュエータ１１は、車両１のステアリングの操舵角を制御することにより、車両１に横力を発生させて車両１の操舵動作を行う。ブレーキアクチュエータ１０及び操舵アクチュエータ１１は、図２に示す本発明に係る車両運動制御手段２４として機能する。

車両制御コントローラ１２は、マイクロコンピュータにより構成され、レーダ２，画像処理装置４，ヨーレートセンサ５，横Ｇ・前後Ｇセンサ６，車輪速センサ７，操舵角センサ８，及びブレーキペダルセンサ９から入力された情報に基づきブレーキアクチュエータ１０及び操舵アクチュエータ１１の動作を制御する。車両制御コントローラ１２は、内部のＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、図２に示す本発明に係る回避経路生成手段２５，車両制御量算出手段２６，車両制御量補正手段２７，運転者危険度算出手段２８，及び環境危険度算出手段２９として機能する。

〔運転操作支援処理〕
このような構成を有する運転操作支援装置では、車両制御コントローラ１２が以下に示す運転操作支援処理を実行することにより、車両１の走行時に障害物との接触を回避すべく運転者が障害物に対し行う回避操作を支援する。以下、図３に示すフローチャートを参照して、この運転操作支援処理を実行する際の車両制御コントローラ１２の動作について説明する。図３に示すフローチャートは、車両１のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わったタイミングで開始となり、運転操作支援処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、車両制御コントローラ１２が、レーダ２と画像処理装置３４からの入力情報を利用して車両１が走行可能な領域（以下“走行路”と表記）と走行路内に存在する物体を検出する。なお、走行路の検出方法は本願発明の出願時点で既に公知であるので詳細な説明を省略する。走行路の検出方法の詳細については例えば特許第３５２１８６０号公報を参照されたい。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、運転操作支援処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、車両制御コントローラ１２が、ステップＳ１の処理結果を利用して、車両１と接触する可能性がある物体（以下“障害物”と表記）が走行路内に存在するか否かを判別する。なお、障害物の検出方法は本願発明の出願時点で既に公知であるので詳細な説明を省略する。障害物の検出方法の詳細については例えば特開２０００−２０７６９３号公報を参照されたい。判別の結果、障害物が走行路内に存在しないと判定された場合、車両制御コントローラ１２は運転操作支援処理をステップＳ１の処理に戻す。一方、障害物が走行路内に存在すると判定された場合には、車両制御コントローラ１２は運転操作支援処理をステップＳ３の処理に進める。

ステップＳ３の処理では、車両制御コントローラ１２が、ステップＳ１の処理により検出された走行路の情報とヨーレートセンサ５，横Ｇ・前後Ｇセンサ６，及び車輪速センサ７からの入力情報とを利用して、車両１の走行路及び運動状態を考慮した障害物との接触を回避するための車両１の走行経路を回避経路として生成（算出）する。なお走行制御コントローラ１２は、図４に示すように、運転者が車両１のブレーキペダルを踏み込んで制動操作を開始した場合、右方向への操舵操作を開始した場合、及び左方向に操舵操作を開始した場合、それぞれの場合に適合する複数の回避経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を生成するようにしてもよい。またこの時、走行制御コントローラ１２は、走行路の範囲内から外れる回避経路や運転者による車両１の操作では障害物との接触を回避できない回避経路は生成しない。

具体的には、運転者が制動操作を開始した場合に適合する回避経路Ｒ１を生成する場合、車両制御コントローラ１２は、始めに、ヨーレートセンサ５，横Ｇ・前後Ｇセンサ６，及び車輪速センサ７からの入力情報と車両１のタイヤ特性を考慮して障害物との接触を回避するための車両１の減速度を設定し、設定された減速度によって車両１が障害物との接触を回避できるか否かを判別する。回避可能と判定された場合、次に、車両制御コントローラ１２は減速度のみの車両制御による回避経路を走行路の範囲内で算出し、逆に回避不可能と判定された場合には、必要最低限の横力を発生させることで障害物との接触を回避する回避経路を走行路の範囲内で算出する。但し、横力に関しては、車両１のタイヤ特性を考慮した上限値を設定しておき、この上限値を超える横力が必要となる場合、走行制御コントローラ１２は回避経路を算出しない。

同様に運転者が操舵操作（右方向への操舵操作，左方向への操舵操作）を開始した場合に適合する回避経路Ｒ２，Ｒ３を生成する場合、車両制御コントローラ１２は、始めに、ヨーレートセンサ５，横Ｇ・前後Ｇセンサ６，及び車輪速センサ７からの入力情報と車両１のタイヤ特性を考慮して障害物との接触を回避するための車両１の横加速度を設定し、設定された横加速度によって障害物との接触を回避できるか否かを判別する。回避可能と判定された場合、次に、車両制御コントローラ１２は横加速度のみの車両制御による回避経路を走行路の範囲内で算出し、逆に回避不可能と判定された場合には、必要最低限の制動力を発生させることで障害物との接触を回避する回避経路を走行路の範囲内で算出する。但し、制動力に関しても車両１のタイヤ特性を考慮した上限値を設定しておき、この上限値を超える制動力が必要となる場合には、走行制御コントローラ１２は回避経路を算出しない。また横加速度のみの車両制御による回避経路を算出した場合であっても、車両１が障害物の近くを算出する際にはできるだけ車速を落として通過した方が一般的に安全であるので、上述の上限値を超えない範囲の制動力を付加した回避経路を算出してもよい。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、運転操作支援処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、車両制御コントローラ１２が、操舵角センサ８及びブレーキペダルセンサ９からの入力情報に基づいて、ステップＳ３の処理により算出された回避経路に沿って車両１が走行するために必要なブレーキアクチュエータ１０及び操舵アクチュエータ１１の制御量を算出する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、運転操作支援処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、車両制御コントローラ１２が、運転者の運転状態の危険度を算出する。本実施形態では、車両制御コントローラ１２はＧＰＳ等の位置検出装置により検出された車両の現在位置と回避経路との偏差を算出する。そして車両制御コントローラ１２は、算出された偏差が所定値未満である場合、運転者の運転状態の危険度は低いと判定し、算出された偏差が所定値以上である場合には、運転者の運転状態の危険度は高いと判定する。なお車両制御コントローラ１２は、運転者の覚醒度や運転操作への集中度を運転者の運転状態の危険度として計測，推定するようにしてもよい。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、運転操作支援処理はステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ６の処理では、車両制御コントローラ１２が、車両１の走行環境の危険度を算出する。本実施形態では、車両制御コントローラ１２は、障害物と車両１との間の距離及び障害物と車両１の相対速度の情報を利用して、障害物に車両１が接触するまでの予測時間ＴＴＣを算出する。なお、障害物と車両１との間の距離はレーダ２からの入力情報により算出でき、車両１と障害物の相対速度は例えば算出された距離を微分することによって算出できる。そして車両制御コントローラ１２は、算出された予測時間ＴＴＣが所定値Ｔ_TTC以上である場合、車両１の走行環境の危険度は低いと判定し、算出された予測時間ＴＴＣが所定値Ｔ_TTC未満である場合には、車両１の走行環境の危険度は高いと判定する。なお車両制御コントローラ１２は、障害物に車両１が接触するまでの予測時間ＴＴＣと合わせて、車両１が走行路を逸脱するまでの予測時間ＴＬＣ，障害物の移動速度，車両１の車輪速度等を考慮した危険度評価関数を設定することにより、複数のパラメータを用いて車両１の走行環境の危険度を算出するようにしてもよい。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、運転操作支援処理はステップＳ７の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、車両制御コントローラ１２が、ステップＳ５の処理により算出された運転者の運転状態の危険度とステップＳ６の処理により算出された車両１の走行環境の危険度とに基づいて、ステップＳ４の処理より算出されたブレーキアクチュエータ１０及び操舵アクチュエータ１１の制御量を補正する。具体的には、車両制御コントローラ１２は、運転者の運転状態の危険度と車両１の走行環境の危険度の双方が低い場合、図５に示すように、ブレーキアクチュエータ１０及び操舵アクチュエータ１１の制御量を小さくすることにより運転者による操作主導の制御量とする。一方、運転者の運転状態の危険度と車両１の走行環境の危険度の双方が高い場合には、車両制御コントローラ１２はブレーキアクチュエータ１０及び操舵アクチュエータ１１の制御量を補正しないことにより装置主導の制御量とする。

なお図５中の濃淡は制御ゲインを示し、黒色に近い程、制御ゲインは０に近くなり、逆に白色に近い程、制御ゲインは１に近くなる。また車両制御コントローラ１２は、図６に示すように、車両１の走行環境の危険度が高い場合には、運転者の運転状態の危険度に関係なく装置主導の制御量となるようにブレーキアクチュエータ１０及び操舵アクチュエータ１１の制御量を補正するようにしてもよい。これは、障害物に車両１が接触するまでの予測時間ＴＴＣや車両１が走行路を逸脱するまでの予測時間ＴＬＣが短くなることにより車両１の走行環境の危険度が高くなった場合、車両１と障害物や走行路境界との間の距離が短くなるために、走行環境認識手段２１として機能するレーザ２，撮像装置３，及び画像処理装置４に高い検出精度が求められ、また障害物との接触を回避するために素早い運転操作が必要になるためである。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、運転操作支援処理はステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ８の処理では、車両制御コントローラ１２が、ステップＳ７の処理後の制御量によりブレーキアクチュエータ１０及び操舵アクチュエータ１１を制御することにより、ステップＳ３の処理により生成された回避経路に沿って車両１が走行するようにブレーキアクチュエータ１０及び操舵アクチュエータ１１を制御する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、運転操作支援処理はステップＳ９の処理に進む。

ステップＳ９の処理では、車両制御コントローラ１２が、車両１と障害物の接触の可能性がなくなったか否かを判別する。判別の結果、接触の可能性がなくなっていない場合、車両制御コントローラ１２は、現在の制御状態を維持し、接触の可能性がなくなったタイミングで運転操作支援処理をステップＳ１の処理に戻して他の障害物に対する運転操作支援処理を実行する。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる運転操作支援装置では、車両制御コントローラ１２が、障害物に車両１が接触することを回避するための車両１の走行経路を回避経路として算出し、運転者の運転状態の危険度と車両１の走行環境の危険度とに基づいて算出された回避経路を自車両が走行するために必要な自車両の制御量を補正し、補正された制御量に従って車両１の走行状態を制御する。このような構成によれば、運転者の状態と車両１の周囲環境の危険度の両方を考慮して運転者の運転操作を支援することができるので、制御介入に対し運転者が違和感を感じることを防止できる。

また本発明の実施形態となる運転操作支援装置では、車両制御コントローラ１２は、運転者の運転状態の危険度及び車両１の走行環境の危険度が低い場合、車両１の制御量を小さくし、運転者の運転状態の危険度又は車両１の走行環境の危険度が高い場合には、車両１の制御量を補正しない。このような構成によれば、運転者が障害物との接触を回避するための正しい判断と操作をしていれば、算出された回避経路と車両１の実際の走行経路とが異なっていても車両１の制御量が弱くなるので、制御介入に対する運転者の違和感を軽減できると共に車両１が障害物と接触する可能性がある時には運転者の運転操作を支援することができいる。

また本発明の実施形態となる運転操作支援装置では、車両制御コントローラ１２は、車両１の走行環境の危険度が高い場合、運転者の運転状態の危険度と関係なく自車両の制御量を補正しない。このような構成によれば、障害物と車両１との間の距離が短い場合等、車両１が障害物と接触する可能性が極めて高い場合には、運転者の状態に関係なく運転者の運転操作を支援することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば車両制御コントローラ１２は、走行路及び障害物の検出結果の信頼度を算出し、算出された信頼度に従って図４や図５に示す制御ゲインを変更するようにしてもよい。なお信頼度の指標としては、レーダ２の反射光強度，画像処理装置４により検出された画像の濃度等を用いことができる。また制御ゲインの変更方法としては、図７に示すように、信頼度が低い場合は運転者による操作主導の制御ゲインとなる領域Ｒ１を領域Ｒ１’へと広げ、装置主導の制御ゲインとなる領域Ｒ２を領域Ｒ２’に狭める。このような処理によれば、走行路及び障害物の検出結果の信頼度が低い場合は運転者が制御介入に対し違和感を感じることを防止し、逆に信頼度が高い場合には運転者自身による回避操作を確実に支援することにより、走行路及び障害物の検出結果の信頼度を運転操作支援処理に反映させることができる。このように、この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となる運転操作支援装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す運転操作支援装置の機能ブロック図である。 本発明の実施形態となる運転操作支援処理の流れを示すフローチャート図である。 図３に示す運転操作支援処理より生成される回避経路の一例を示す図である。 運転者及び環境の危険度と制御ゲインの関係を示す図である。 運転者及び環境の危険度と制御ゲインの他の関係を示す図である。 走行路及び障害物の検出結果の信頼度に応じて運転者及び環境の危険度と制御ゲインの関係を変更する方法を説明するための図である。

符号の説明

１：車両
２：レーダ
３：撮像装置
４：画像処理装置
５：ヨーレートセンサ
６：横Ｇ・前後Ｇセンサ
７：車輪速センサ
８：操舵角センサ
９：ブレーキペダルセンサ
１０：ブレーキアクチュエータ
１１：操舵アクチュエータ
１２：車両制御コントローラ
２１：走行環境認識手段
２２：車両運動状態検出手段
２３：運転者操作量検出手段
２４：車両運動制御手段
２５：回避経路生成手段
２６：車両制御量算出手段
２７：車両制御量補正手段
２８：運転者危険度算出手段
２９：環境危険度算出手段

Claims (5)

1. 自車両の走行路と当該走行路内に存在する障害物を認識する走行環境認識手段と、
   自車両の走行状態を検出する車両運動状態検出手段と、
   前記走行環境認識手段により認識された自車両の走行路と前記車両運動状態検出手段により検出された自車両の走行状態に基づいて、前記走行環境認識手段により認識された障害物に自車両が接触することを回避するための自車両の走行経路を回避経路として算出する回避経路算出手段と、
   自車両の運転者の運転操作量を検出する運転者操作量検出手段と、
   前記運転者操作量検出手段により検出された運転操作量に基づいて、前記回避経路算出手段により算出された回避経路を自車両が走行するために必要な自車両の制御量を算出する車両制御量算出手段と、
   自車両の現在位置と前記回避経路との偏差を算出する運転者危険度算出手段と、
   自車両の走行環境の危険度を算出する環境危険度算出手段と、
   前記運転者危険度算出手段により算出された前記偏差と前記環境危険度算出手段により算出された自車両の走行環境の危険度とに基づいて、前記車両制御量算出手段により算出された自車両の制御量を補正する制御量補正手段と、
   前記制御量補正手段により補正された制御量に従って自車両の走行状態を制御する車両運動制御手段と
   を備えることを特徴とする運転操作支援装置。
2. 請求項１に記載の運転操作支援装置において、
   前記制御量補正手段は、前記運転者危険度算出手段により算出された運転者の運転状態の危険度及び前記環境危険度算出手段により算出された自車両の走行環境の危険度が低い場合、前記車両制御量算出手段により算出された自車両の制御量を小さくし、前記運転者危険度算出手段により算出された運転者の運転状態の危険度又は前記環境危険度算出手段により算出された自車両の走行環境の危険度が高い場合には、前記車両制御量算出手段により算出された自車両の制御量を補正しないことを特徴とする運転操作支援装置。
3. 請求項２に記載の運転操作支援装置において、
   前記制御量補正手段は、前記環境危険度算出手段により算出された自車両の走行環境の危険度が高い場合、前記運転者危険度算出手段により算出された運転者の運転状態の危険度と関係なく、前記車両制御量算出手段により算出された自車両の制御量を補正しないことを特徴とする運転操作支援装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の運転操作支援装置において、
   前記走行環境認識手段は、認識結果の信頼度を算出する信頼度算出手段を備え、前記制御量補正手段は、前記信頼度算出手段により算出された信頼度が低い場合、前記運転者危険度算出手段により算出された運転者の運転状態の危険度及び前記環境危険度算出手段により算出された自車両の走行環境の危険度が低い際にする自車両の制御量の補正量を信頼度が高い場合よりも小さくすることを特徴とする運転操作支援装置。
5. 自車両の走行路と当該走行路内に存在する障害物を認識する第１処理と、
   自車両の走行状態を検出する第２処理と、
   前記第１処理により認識された自車両の走行路と第２処理により検出された自車両の走行状態に基づいて、前記第１処理により認識された障害物に自車両が接触することを回避するための自車両の走行経路を回避経路として算出する第３処理と、
   自車両の運転者の運転操作量を検出する第４処理と、
   前記第４処理により検出された運転操作量に基づいて、前記第３処理により算出された回避経路を自車両が走行するために必要な自車両の制御量を算出する第５処理と、
   自車両の現在位置と前記回避経路との偏差を算出する第６処理と、
   自車両の走行環境の危険度を算出する第７処理と、
   前記第６処理により算出された前記偏差と前記第７処理により算出された自車両の走行環境の危険度とに基づいて、前記第５処理により算出された自車両の制御量を補正する第８処理と、
   前記第８処理により補正された制御量に従って自車両の走行状態を制御する第９処理と
   を有することを特徴とする運転操作支援方法。