JP6975856B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転支援装置に関する。

近年、運転者の操作の軽減や事故防止を目的として、車両の駐車を自動化した駐車支援装置が実用化されつつある。具体的には、駐車支援装置が現在位置から目標駐車位置までの経路を算出し、運転者に代わり操舵および加減速を行って、経路上を自動走行して駐車する。これに加えて、駐車支援装置は、車両周辺の障害物を検出し、駐車中に車両が障害物に衝突する可能性があると判断した場合に、自動的に車両を停止もしくは減速させる衝突回避機能を備える。

一方、駐車場などからの出庫においては、他の駐車車両や建物の構造物などの障害物が自車両の側方に接近した状態で、運転者自身の操舵により旋回しながら出庫する場合に、舵角や操舵開始位置が適切でないと、車両の内輪差や外輪差により、自車両の車体側面が障害物に接触もしくは衝突する可能性がある。車両の旋回走行における車両側面への衝突の回避を支援する運転支援装置の一例が特許文献１に開示されている。
特許文献１によれば、運転支援装置は、車両の複数の位置に設置されたカメラで撮影した映像から俯瞰映像を合成し、さらに操舵角に応じた車両隅部の軌跡を算出して、これを俯瞰映像に重畳表示する。

特開２０１２−６６６１６号公報

特許文献１に記載の装置では、車両の出庫の際に車両が障害物に衝突するか否かの判定は行っておらず、運転支援が不十分であった。

本発明による運転支援装置は、運転者による車両の出庫操作を支援する運転支援装置であって、前記車両の外界の障害物を検知する外界センサからの入力情報に基づいて、前記車両の周囲に存在する前記障害物を認識する外界認識部と、前記車両の現在の舵角に基づき走行経路を算出する経路算出部と、前記経路算出部で算出した前記走行経路を走行した場合に、前記外界認識部で認識された前記障害物に衝突するか否かを判定する判定部と、前記判定部で前記障害物に衝突すると判定された場合、前記運転者に報知する報知部とを備え、前記判定部は、前記車両が前進方向にある場合は、前記走行経路に沿った将来位置における前記車両の内輪側の側方に、前記車両が後退方向にある場合は、前記走行経路に沿った将来位置における前記車両の外輪側の側方に、前記舵角の大きさに応じた大きさの探索領域を設定し、前記探索領域に前記障害物が存在する場合に衝突すると判定する。

本発明によれば、車両の出庫の際の運転支援を適確に行うことができる。

第１の実施形態における運転支援装置のシステム構成図である。 車両の内輪側に探索領域を設けた図である。 車両の外輪側に探索領域を設けた図である。 衝突判定部における衝突判定動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態における運転支援装置のシステム構成図である。 第３の実施形態における運転支援装置のシステム構成図である。

［第１の実施形態]
図１は本発明の第１の実施形態における運転支援装置１のシステム構成図である。
運転支援装置１は、運転支援制御部１００、外界センサ２００、車両センサ３００、車載ネットワーク４００、４０１、ヒューマンマシンインタフェース（以下、ＨＭＩと表記）５００、パワーステアリング６０１、変速機６０２、エンジン６０３、ブレーキ６０４を備える。

運転支援制御部１００は、外界認識部１１０、経路算出部１２０、衝突判定部１３０、自車位置推定部１４０を備える。
外界認識部１１０は、後述する外界センサ２００から入力される情報を用いて、車両が駐車可能な空間や、車両周囲の障害物を認識する。また外界認識部１１０は、外界センサ２００から入力される情報を、外界認識部１１０内のメモリである障害物マップ１１１に蓄積する。

経路算出部１２０は、車両センサ３００の操舵角センサ３０２から入力される現在の舵角値に対応する旋回半径を有する円軌道を算出する。
衝突判定部１３０は、外界認識部１１０から入力される車両周囲の障害物の情報と、経路算出部１２０から入力される円軌道の情報を用いて、車両が円軌道上を走行したと仮定した場合に障害物と衝突するか否かを判定する。

自車位置推定部１４０は、車両センサ３００の車輪速センサ３０１から入力される車輪速、および操舵角センサ３０２から入力される操舵角を用いて、自車の位置座標とヨー角からなる自車位置情報を算出する。
外界センサ２００は、車両の外界の空間や障害物、路面の標示を検知し、検知した情報を外界認識部１１０へ出力する。具体的にはカメラ、ソナー、レーダなど、もしくはこれらの組合せより成るが、本実施形態ではその種類を限定しない。

外界センサ２００と外界認識部１１０とは、外界センサ２００の種類によって、後述の車載ネットワーク４００を介して接続される場合や、専用のインタフェースを経由して直接接続される場合があるが、本実施形態ではその接続形態を限定しない。
車両センサ３００は、車両の状態を検知する各種センサの総称であり、本実施形態の構成においては、少なくとも、車両の車輪速を検知する車輪速センサ３０１、車両の操舵角を検知する操舵角センサ３０２を含む。

車載ネットワーク４００は、運転支援制御部１００と、車両センサ３００、外界センサ２００とを接続するネットワークである。車載ネットワーク４０１は、運転支援制御部１００と、パワーステアリング６０１、変速機６０２、エンジン６０３、ブレーキ６０４などを制御する図示省略した制御部とを接続するネットワークである。各車載ネットワーク４００、４０１に接続される各構成要素の間では、相互に通信が可能である。車載ネットワーク４００および４０１はＣＡＮ(Controller Area Network)規格に準拠するが、必ずしも同規格に準拠するものでなくても良い。

ＨＭＩ５００は、操作部５０１、表示部５０２、スピーカ５０３を具備し、運転者もしくは同乗者が、操作部５０１を介して、運転支援に関する設定や、運転支援の開始および終了の指示を行う。また、他の構成要素から運転者への通知情報を受信し、その内容を表示部５０２に文字もしくは絵記号などで表示したり、スピーカ５０３から警報音や音声案内などの報知を行う。
操作部５０１は、運転席付近に配置される物理的なスイッチを用いる形態や、表示部５０２に重畳されるタッチパネルを指で触れることで操作を行う形態などが考えられるが、本実施形態ではその形態を限定しない。

図２は、車両７００の内輪側に探索領域を設けた図である。運転支援装置１の出庫支援動作の説明に先立って、本実施形態における出庫支援の概要を説明する。
図２に示すように、車両７００は、出庫を開始する直前に現在位置７０１に位置している。そして、現在の舵角から生成した走行経路７０２に沿って、車両７００を前進しながら左側に旋回したと仮定すると、車両７００は、将来位置７０３に位置すると予測される。この将来位置７０３における車両７００’の内輪側の側方に探索領域７０４を設定する。探索領域７０４は、走行経路７０２からの距離ｄと車長ｐで規定される矩形の領域である。本実施形態では、車両７００’の外輪側の近傍に障害物７０５があった場合、車両７００’はこの障害物７０５と衝突すると判定されない。一方、障害物７０６が探索領域７０４内にあった場合は、車両７００’はこの障害物７０６と衝突すると判定される。すなわち、障害物７０６が経路算出部１２０で算出した走行経路７０２から所定距離ｄ以内にある場合に障害物７０６に衝突すると判定される。

図２では、車両７００’の内輪側の側方に探索領域７０４を設定する場合について説明したが、車両７００の後退時には、車両７００’の外輪側の側方に探索領域７０４を設定する。この場合について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、車両７００は、出庫を開始する直前に現在位置７０１に位置している。そして、現在の舵角から生成した走行経路７０２に沿って、車両７００を後退しながら旋回したと仮定すると、車両７００は、将来位置７０３に位置すると予測される。この将来位置７０３における車両７００’の外輪側の側方に探索領域７０４を設定する。探索領域７０４は、走行経路７０２からの距離ｄと車長ｐで規定される矩形の領域である。本実施形態では、車両７００’の内輪側の近傍に障害物７０７があった場合、車両７００’はこの障害物７０７と衝突すると判定されない。一方、障害物７０８が探索領域７０４内にあった場合は、車両７００’はこの障害物７０８と衝突すると判定される。すなわち、障害物７０８が経路算出部１２０で算出した走行経路７０２から所定距離ｄ以内にある場合に障害物７０８に衝突すると判定される。

次に、第１の実施形態における運転支援装置１の出庫支援動作について説明する。
運転者がＨＭＩ５００を用いて、出庫支援の開始を指示すると、外界認識部１１０は、外界センサ２００を動作させ、車両周囲の障害物を探索する。外界センサ２００は、障害物を検知すると、障害物の座標値を外界認識部１１０に出力する。ここで、座標値は、自車位置を基準とする相対座標系における値である。

外界認識部１１０は、自車位置推定部１４０から現在の自車位置を取得して、障害物の座標値を、例えばエンジン始動時の自車位置を基準とする絶対座標系における値に変換し、障害物マップ１１１に登録する。このような外界認識部１１０の動作は、周期的に実行される。

外界認識部１１０の動作と並行して、経路算出部１２０は、操舵角センサ３０２が出力する現在の操舵角値を、車載ネットワーク４００を介して取得し、その操舵角値から車両の旋回半径を算出する。次いで、経路算出部１２０は、算出された旋回半径を有する円軌道を経路情報として算出し、衝突判定部１３０に出力する。なお、操舵角が0の場合は、経路算出部１２０は、直進軌道を経路情報として衝突判定部１３０に出力する。このような経路算出部１２０の動作は、周期的に実行される。

衝突判定部１３０は、経路算出部１２０からの経路情報の入力が発生すると、その都度、衝突判定動作を行う。図４は、衝突判定部１３０における衝突判定動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートで示したプログラムを、ＣＰＵ、メモリなどを備えたコンピュータにより実行することができる。全部の処理、または一部の処理をハードロジック回路により実現してもよい。更に、このプログラムは、予め運転支援装置１の記憶媒体に格納して提供することができる。あるいは、独立した記憶媒体にプログラムを格納して提供したり、ネットワーク回線によりプログラムを運転支援装置１の記憶媒体に記録して格納することもできる。データ信号（搬送波）などの種々の形態のコンピュータ読み込み可能なコンピュータプログラム製品として供給してもよい。

以下、図４に示すフローチャートを参照して、衝突判定部１３０の動作を説明する。
図４の処理８００において、衝突判定部１３０は、経路算出部１２０からの入力が円軌道であるか直進軌道であるかを判定する。円軌道であると判定された場合は、処理８０１へ進む。
処理８０１では、後述する変数Ｎを初期値の１に設定する。ここで変数Ｎは１から所定の上限値までの整数である。その後、処理８０２へ進む。

処理８０２では、Ｎ×サンプル間隔で算出される走行距離を求める。サンプル間隔は、走行距離を算出する間隔である。その後、処理８０３へ進む。
処理８０３では、衝突判定部１３０は、経路算出部１２０から入力された経路が円軌道である場合、円軌道の情報を用いて、自車両が将来到達すると予測される位置（以下、将来位置とする）を算出する。将来位置は、円軌道に沿って、Ｎ×サンプル間隔で算出される走行距離を走行したときの位置である。その後、処理８０４へ進む。

処理８０４で、衝突判定部１３０は、将来位置において自車両の側方に探索領域７０４を設定する。探索領域７０４は、衝突判定部１３０が変速機６０２から車載ネットワーク４０１を介して取得した現在の進行方向が前進であれば、図２に示したように、内輪側の側方に設定される。一方、現在の進行方向が後退であれば、図３に示したように、外輪側の側方に設定される。これは、前進しながら旋回した場合には内輪側の車体側面が円軌道からはみ出し、後退しながら旋回した場合には外輪側の車体側面が円軌道からはみ出すためである。

また、探索領域７０４の大きさは、舵角が大きいほど大きくすることが望ましい。これは、舵角が大きいと、より遠方にある自車両の側方の障害物を検知する必要があるが、距離が遠いほど、外界センサ２００の測定誤差が大きくなり、例えば、障害物が実際より遠方にあると認識して、衝突すると判定すべきところを衝突しないと誤判定する可能性が高くなるためである。

探索領域の一例として、車両が前進して左方向へ旋回するとき、図２に示すように、車両の内輪側の側面の距離d以内の探索領域７０４を考える。距離dは、前進して旋回したときの内輪側前端の移動距離に対し、外界センサ２００の誤差特性から定める係数を乗じた値とする。以下、距離dの算出方法について述べる。

車両のホイールベースをLwとすると、実舵角ψで旋回したときに、後輪車軸中心の軌跡となる円軌道の半径Rは、次式（１）で近似される。
R=Lw/tanψ （１）
また、半径Rの円軌道に沿って距離Lだけ旋回走行したときの旋回角θは、次式（２）で求められる。
θ=L/R （２）

さらに、車両のフロントオーバハングをLf、全幅をWvとすると、車両の内輪側の前端の移動距離Dは、次式（３）で求められる。
D=sqrt[{(R-Wv/2)cosθ-(Lf+Lw)sinθ-(R-Wv/2)}^2+{(R-Wv/2)sinθ+(Lf+Lw)cosθ-(Lf+Lw)}^2] （３）

外界センサ２００の誤差特性から定める係数をrとすると、距離dは次式（４）で求められる。
d=r*D （４）

次に、処理８０５へ進む。処理８０５では、衝突判定部１３０は、障害物マップ１１１を参照して、探索領域７０４内に存在する障害物を探索する。次に、処理８０６へ進む。
処理８０６では、探索領域７０４内に障害物が存在するか否かを判定する。障害物が存在する場合は、将来位置において自車両の側面が障害物に衝突する可能性がある。このように将来位置で衝突する位置を衝突位置とする。探索領域７０４内に障害物が存在しない場合は、処理８０７へ進む。

処理８０７では、変数Ｎに１を加算する。そして、次の処理８０８で、変数Ｎが所定の上限値になったかを判定し、変数Ｎが上限値でなければ、処理８０２へ戻る。このように、衝突判定部１３０は、処理８０２から処理８０５までの動作を、変数Ｎに１ずつ加算しながら、衝突位置が求まるか、変数Ｎが上限値となるまで、繰り返し実行する。

処理８０６で、探索領域７０４内に障害物が存在すると判定された場合は、処理８０９へ進む。処理８０９では、自車両が走行中であるか否かを車輪速センサ３０１から入力される車輪速に基づいて判定する。走行中であれば処理８１０へ進む。
処理８１０では、衝突判定部１３０は、衝突判定結果として、車輪速センサ３０１から入力される現在の車速のまま走行したときに衝突位置に到達するまでの時間を求め、これをＨＭＩ５００へ出力する。

処理８０９の判定で、走行中でなければ、すなわち停車中であれば処理８１１へ進む。
処理８１１では、衝突判定部１３０は、衝突判定結果として、現在位置から衝突位置までの距離を求め、これをＨＭＩ５００へ出力する。

また、処理８００で、直進軌道と判定された場合や、処理８０８で、変数Ｎが上限値を超えたと判定された場合は、衝突位置が存在しない場合であり、衝突する可能性がないことを示す識別情報を、ＨＭＩ５００へ出力する。
衝突判定部１３０は、経路算出部１２０からの経路情報の入力の発生の都度、図４に示す衝突判定動作を実行する。ただし、衝突判定結果をＨＭＩ５００に出力する動作については、衝突判定結果が前回にＨＭＩ５００に出力した値と同じであれば、今回の動作を省略しても良い。

ＨＭＩ５００は、衝突判定部１３０から、衝突位置までの走行距離、もしくは衝突位置に到達するまでの時間を受信すると、それらの値が、予め定義された報知レベルのどれに該当するかを判定し、該当する報知レベルに応じた報知を運転者に対して行う。例えば、表示部５０２に文言や絵記号を表示する場合は、報知レベルが高くなるほど、運転者への刺激が強い色や明るさで表示する方法が考えられる。また、スピーカ５０３から報知音を発する場合は、報知レベルが高くなるほど、音量を大きくしたり、鳴動間隔を短くしたりすることが考えられる。さらに、受信した走行距離や時間の値が十分に大きい場合には、ＨＭＩ５００による運転者への報知を停止してもよい。このように、衝突判定部１３０により、障害物に衝突すると判定された場合に、衝突するまでの残距離や時間を算出し、ＨＭＩ５００は、衝突するまでの残距離や時間の長さに応じて、報知の有無および報知レベルの少なくとも一方を変える。

ＨＭＩ５００は、報知を行っているときに、異なる報知レベルに該当する衝突判定結果を受信すると、報知レベルを変更する。また、ＨＭＩ５００は、報知を行っているときに、衝突する可能性がないことを示す識別情報を受信すると、その報知を停止する。

以上述べた第１の実施形態によれば、運転者自身による出庫操作の際に、旋回に伴って自車両の側方の障害物に衝突する可能性がある場合は、運転支援装置が運転者に報知するため、運転者にとっては衝突の可能性の有無が直感的にわかりやすくなり、迅速な回避動作が可能になる。また、運転者が停車中にハンドルを操作した場合、運転支援装置は操舵角に応じて衝突判定を行い、その結果に応じて報知の発動、停止を行うため、運転者にとっては、側方障害物に衝突することなく発進するためにどこまでハンドルを切って良いかを把握しやすくなる。

［第２の実施形態]
図５は本発明の第２の実施形態における運転支援装置１のシステム構成図である。図１で示した第１の実施形態と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。運転支援制御部１００の中に衝突回避判定部１５０が追加されている点が第１の実施形態と異なる。

本実施形態では、衝突判定部１３０は、自車両が走行中である場合と停車中である場合のいずれにおいても、現在位置から衝突位置までの距離を衝突回避判定部１５０へ出力する。衝突回避判定部１５０は、衝突判定部１３０から衝突位置までの走行距離が入力されると、車輪速センサ３０１から車載ネットワーク４００を通じて取得した現在車速を用いて、現在車速から所定の減速度で停車するまでの残距離を計算する。

そして、衝突回避判定部１５０は、衝突位置までの走行距離が残距離より長ければ、ブレーキによる停車のみで障害物との衝突の回避が可能と判定し、低い報知レベルで報知を行うよう、ＨＭＩ５００に指示する。
一方、衝突位置までの走行距離が残距離より短ければ、衝突回避判定部１５０は、ブレーキによる停車のみでは衝突の回避は不可能と判定し、回避のためにはハンドルを中立に戻す操作が必要であるので、高い報知レベルで報知を行うよう、ＨＭＩ５００に指示する。報知レベルを変える基準は、残距離が停車のみで舵角を戻さずに衝突回避可能な距離か否かとする。

第２の実施形態によれば、運転者自身による出庫操作の際に、旋回に伴って自車両付近の障害物に衝突する可能性がある場合は、回避に必要な操作に応じて報知レベルを変えて報知を行うため、運転者が適切な回避動作を確実にとることができる。

［第３の実施形態]
図６は本発明の第３の実施形態における運転支援装置１のシステム構成図である。図１で示した第１の実施形態と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。運転支援制御部１００の中に操舵制御部１６０が追加されている点が第１の実施形態と異なる。

操舵制御部１６０は、衝突判定部１３０から、衝突位置までの走行距離、もしくは衝突位置に到達するまでの時間が入力されると、舵角が現在の値もしくはそれ以上の大きさでは将来自車側方に障害物が衝突すると判定し、ハンドルの切り増しを抑止するようにハンドルの操舵力を制御する。このとき操舵制御部１６０は、パワーステアリング６０１に所定の指示を出力することで、ハンドルの操舵力に対する制御を行う。

操舵制御部１６０からの指示を受信したパワーステアリング６０１は、運転者がハンドルを切り増そうとすると、その方向のトルクを検知し、それと反対方向のトルクをハンドルに加える。これにより、運転者がハンドルを切り増そうとしても、大きな力を加えなければ回らない状態になり、ハンドルの切り増しが抑止される。

衝突判定部１３０は、ＨＭＩ５００が運転者に障害物への衝突を報知した後に、運転者が舵角を戻したとき、再度障害物に衝突するか否かを判定し、衝突しないと判定された場合、ＨＭＩ５００は報知を停止する。

第３の実施形態によれば、運転者自身による出庫操作の際に、旋回に伴って自車両付近の障害物に衝突する可能性がある場合は、旋回方向にハンドルが回らなくなるため、運転者が衝突の可能性に気付きやすくなり、また誤って障害物により近づく方向にハンドルを切る操作を防止することができる。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）運転者による車両の出庫操作を支援する運転支援装置１であって、運転支援装置１は、車両の外界の障害物を検知する外界センサからの入力情報に基づいて、車両の周囲に存在する障害物を認識する外界認識部１１０と、車両の現在の舵角に基づき走行経路を算出する経路算出部１２０と、経路算出部１２０で算出した走行経路を走行した場合に、外界認識部１１０で認識された障害物に衝突するか否かを判定する衝突判定部１３０とを備える。これにより、車両の出庫の際の運転支援を適確に行うことができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１ 運転支援装置
１００ 運転支援制御部
１１０ 外界認識部
１２０ 経路算出部
１３０ 衝突判定部
１４０ 自車位置推定部
１５０ 衝突回避判定部
１６０ 操舵制御部
２００ 外界センサ
３００ 車両センサ
３０１ 車輪速センサ
３０２ 操舵角センサ
４００、４０１ 車載ネットワーク
５００ ＨＭＩ
５０１ 操作部
５０２ 表示部
５０３ スピーカ
６０１ パワーステアリング
６０２ 変速機
６０３ エンジン
６０４ ブレーキ

Claims (9)

1. 運転者による車両の出庫操作を支援する運転支援装置であって、
   前記車両の外界の障害物を検知する外界センサからの入力情報に基づいて、前記車両の周囲に存在する前記障害物を認識する外界認識部と、
   前記車両の現在の舵角に基づき走行経路を算出する経路算出部と、
   前記経路算出部で算出した前記走行経路を走行した場合に、前記外界認識部で認識された前記障害物に衝突するか否かを判定する判定部と、
   前記判定部で前記障害物に衝突すると判定された場合、前記運転者に報知する報知部とを備え、
   前記判定部は、前記車両が前進方向にある場合は、前記走行経路に沿った将来位置における前記車両の内輪側の側方に、前記車両が後退方向にある場合は、前記走行経路に沿った将来位置における前記車両の外輪側の側方に、前記舵角の大きさに応じた大きさの探索領域を設定し、前記探索領域に前記障害物が存在する場合に衝突すると判定する運転支援装置。
2. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記探索領域は、前記走行経路からの距離と前記車両の車長で規定される矩形の領域である運転支援装置。
3. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記走行経路は、現在の舵角から計算される旋回半径を有する円軌道である運転支援装置。
4. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記判定部は、前記障害物に衝突すると判定した場合に、衝突するまでの残距離を算出し、前記報知部は、前記残距離の長さに応じて、報知の有無および報知レベルの少なくとも一方を変える運転支援装置。
5. 請求項４に記載の運転支援装置において、
   前記報知部は、前記報知レベルを変える基準を、前記残距離が停車のみで前記舵角を戻さずに衝突回避可能な距離か否かとする運転支援装置。
6. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記判定部は、前記障害物に衝突すると判定した場合に、衝突するまでの時間を算出し、前記報知部は、前記衝突するまでの時間に応じて、報知の有無および報知レベルの少なくとも一方を変える運転支援装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の運転支援装置において、
   前記判定部は、前記報知部が前記運転者に前記障害物への衝突を報知した後に、前記運転者が前記舵角を戻したとき、再度前記障害物に衝突するか否かを判定し、衝突しないと判定された場合、前記報知部は前記報知を停止する運転支援装置。
8. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の運転支援装置において、
   ハンドルの操舵力を制御する操舵力制御部を備え、
   前記操舵力制御部は、前記判定部が前記障害物に衝突すると判定した場合に、前記ハンドルの切り増しを抑止するように前記操舵力を制御する運転支援装置。
9. 請求項４から請求項６までのいずれか一項に記載の運転支援装置において、
   前記報知部は、前記報知レベルに応じて表示色もしくは警告音を変える運転支援装置。

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