JP2006142934A - 車両用運転操作補助装置および車両用運転操作補助装置を備えた車両 - Google Patents
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Abstract
運転者が自車両周囲の状況をどれだけ把握しているかを考慮して、自車両周囲のレーンマーカに関する情報を運転者にわかりやすく伝達する車両用運転操作補助装置を提供する。
【解決手段】
車両用運転操作補助装置のコントローラは、自車両のレーン内横位置に基づいて運転者用シートの左右サイド部の形状をそれぞれ独立に変化させる。自車両がレーンマーカに接近する場合は、接近しているレーンマーカ側のシートサイド部の回転角を増加して運転者への押圧力を増加するとともに、反対側のシートサイド部の回転角を低下して押圧力を減少させる。自車両周囲の状況に対する運転者の認知度が高いほど、左右両側のシートサイド部が同時に作動する領域を限定し、過剰な情報提供を防止する。
【選択図】 図1
Description
本発明による車両は、自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、走行環境検出手段による検出結果に基づいて、自車両周囲のリスク度を算出するリスク度算出手段と、リスク度算出手段によって算出されるリスク度を運転者に伝えるための情報伝達量を算出する情報伝達量算出手段と、情報伝達量算出手段で算出された情報伝達量を触覚情報として運転者に伝達する情報伝達手段と、自車両周囲の走行環境に対する運転者の認知度を算出する認知度算出手段と、情報伝達量算出手段で算出される情報伝達量を、認知度算出手段で算出される認知度に応じて補正する情報伝達量補正手段とを有する車両用運転操作補助装置を備える。
本発明による車両用運転操作補助方法は、自車両周囲の走行環境を検出し、走行環境の検出結果に基づいて、自車両周囲のリスク度を算出し、リスク度を運転者に伝えるための情報伝達量を算出し、情報伝達量を触覚情報として運転者に伝達し、自車両周囲の走行環境に対する運転者の認知度を算出し、情報伝達量を認知度に応じて補正する。
本発明の第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置1の構成を示すシステム図であり、図2は、車両用運転操作補助装置1を搭載した車両の構成図である。
前方カメラ20は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のCCDカメラ、またはCMOSカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、コントローラ50へと出力する。前方カメラ20による検知領域は車両の前後方向中心線に対して水平方向に±30deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が画像として取り込まれる。
コントローラ50は、自車両がレーンマーカに接近して自車線から逸脱するリスクが高くなると、シート71の右サイド部73iまたは左サイド部73jから押圧力を発生し、運転者にリスク情報を伝達する。一般的に、図4(a)に示すようにリスクが高くなるほど情報伝達の必要度(必要性)は高くなる。しかし、認知度が高く、運転者が周囲の状況を充分に把握している場合は、図4(b)に示すように情報伝達の必要度が低くなる。認知度を考慮しないで不必要な情報伝達を行うと、運転者にわずらわしさを与えてしまう可能性がある。
P=P1
・W_ST0≦W_ST≦W_ST1
P=((P0-P1)・W_ST+(P1・W_ST1-P0・W_ST0))/(W_ST1-W_ST0)
・W_ST1<W_ST
P=P0 ・・・(式2)
ここで、P1は、運転者の認知度Pが高レベルであるか否かを判定するためのしきい値、P0は運転者の認知度Pの下限を規定する所定値であり、それぞれ適切な値を設定しておく。W_ST0,W_ST1は、所定値P1,P0に対応するように予め設定しておく。
Xa=-WL/2
・P0<P<P1
Xa=((Wa_max+WL/2)・P-(P0・Wa_max+P1・WL/2))/(P1-P0)
・P1≦P
Xa=Wa_max ・・・(式3)
ここで、Wa_maxは補正量Xaの最大値であり、認知度Pが高レベルの場合にレーン中央付近で不必要な情報伝達を行って運転者にわずらわしさを与えないように予め適切な値を設定しておく。なお、左サイド部73jの回転角θLについての補正量Xbは、Xb=-Xaとする。
θRc=2θmax/(WL-2Xa)・(X-Xa)
θLc=2θmax/(WL+2Xb)・(-X+Xb) ・・・(式4)
図10に示すように運転者の認知度PがP0よりも小さい領域Aでは補正量Xa=−WL/2,Xb=WL/2であるので、回転角補正値θRc,θLcは図9と同様に変化する。すなわち、自車両がレーン右端に接近するときは、回転角補正値θRcが増加して右サイド部73iからの押圧力が増加するとともに、回転角補正値θLcが低下して左サイド部73jからの押圧力が減少する。
(1)車両用運転操作補助装置1は、自車両周囲の走行環境に関するリスク度を算出し、リスク度を触覚情報として運転者に伝える。さらに、自車両周囲の走行環境に対する運転者の認知度Pを算出し、リスク度を運転者に伝えるための情報伝達量を、運転者の認知度Pに応じて補正する。リスク度が高いときに、その情報を運転者に確実に伝えるために情報伝達量を不必要に大きくすると、運転者が状況を認知している場合には運転者にわずらわしさを与えてしまう。運転者に認知度Pに応じて情報伝達量を補正することにより、運転者にわずらわしさを与えることなく適切な情報伝達を行うことができる。また、リスク度として自車両のレーン内横位置Xを算出し、レーン内横位置をシート71の左右サイド部73i,73jからの押圧力として運転者に伝達することにより、運転者にわかりやすい情報伝達を行うことができる。
(2)コントローラ50は、リスク度が高レベルの場合は、認知度Pが高くなるほど情報伝達量の変化率を大きくする。具体的には、図13に示すようにレーン内横位置Xがレーン端に接近している場合に、認知度Pが高くなるほどレーン内横位置Xの変化に対する回転角補正値θRc,θLcの変化率を大きくする。これにより、認知度Pが高い場合は、リスク度が低レベルのレーン中央付近では押圧力が発生しないが、リスク度が高くなると認知度Pが低い場合に比べて押圧力が急に増加する。これにより、運転者にわずらわしさを与えることを防止しながら、リスクが高まった場合には確実に情報伝達を行うことができる。また、コントローラ50は、認知度Pが高いほど情報伝達量が小さくなるように補正する。具体的には、図10に示すように認知度Pが高いほど補正量Xa,Xbを大きくして左右両側のサイド部73i,73jから同時に押圧力が発生する領域を小さくすることにより、運転者に伝えられる情報伝達量を低減する。これにより、運転者が車両周囲の状況を認識している場合に、運転者にわずらわしさを与えることなく適切な情報伝達を行うことができる。
(3)認知度算出部54は、自車線における自車両の横位置Xの標準偏差W_STに基づいて運転者の認知度Pを算出する。具体的には、図8に示すように標準偏差W_STが大きいほど認知度Pを小さくする。これにより、運転者の運転操作、および運転操作の結果がどれほど安定しているかに基づいて、走行環境についての運転者の認知度Pを正確に算出することができる。
(4)コントローラ50は、自車両のレーン内横位置Xに応じた触覚情報を運転者に伝達し始めるときのレーン内横位置X、すなわち回転角θR,θLを増加し始めるときのレーン内横位置Xを、認知度Pに応じて調整する。具体的には、図10に示すように認知度Pが高いほど回転角補正量Xa,Xbを大きくして、回転角θR,θLが増加し始めるときのレーン内横位置Xを自車両が接近する方向のレーンマーカ側にずらす。これにより、認知度Pが高くなるほど左右両側のサイド部73i,73jから同時に押圧力が発生する範囲が小さくなり、運転者にわずらわしさを与えることなく適切な情報伝達を行うことができる。
(5)シート71の左右サイド部73i,73jは、レーン内横位置Xおよび認知度Pに応じて設定される回転角補正値θRc,θLcに応じてそれぞれ独立して駆動するように構成されているので、自車両の左右方向に存在するレーン端に対する接近状態を運転者にわかりやすく伝達することができる。
以下に、本発明の第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、図1および図2に示した第1の実施の形態と同様である。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
P=P1
・Tk0≦Tk<Tk1
P=((P2-P1)・Tk+(P1・Tk1-P2・Tk0))/(Tk1-Tk0)
・Tk1≦Tk
P=P2 ・・・(式5)
ここで、P2は、運転者の認知度Pの上限を規定する所定値である。Tk0,Tk1は、所定値P1,P2に対応するように予め設定しておく。
Xa=-WL/2
・P0<P≦P1(領域B+点C)
Xa=(WL/2・P-WL/2・P1)/(P1-P0)
・P1<P<P2
Xa=(Wa_max・P-Wa_max・P1)/(P2-P1)
・P2≦P
Xa=Wa_max ・・・(式6)
図18に示したように、認知度P=P1のときに補正量Xa=0,Xb=0となる。このときのレーン内横位置Xに対する回転角補正値θRc,θLcを図19に示す。図19に示すように、自車両が車線右側領域(レーン内横位置X>0)でレーン右端に接近していくにつれて、右サイド部73iからの押圧力が大きくなる。一方、自車両が車線左側領域(レーン内横位置X<0)でレーン左端に接近していくにつれて、左サイド部73jからの押圧力が大きくなる。左右サイド部73i,73jが同時に作動する領域がないので、過剰な情報の提供を防止することができる。
コントローラ50は、認知度Pが所定値P1以上の高レベルの場合に、その持続時間Tkに応じて認知度Pを補正する。具体的には、所定値P1以上の高レベルの持続時間Tkが長いほど、認知度Pがさらに高くなるように設定する。したがって、所定値P1未満の中レベルおよび低レベルの場合はレーン内横位置Xの標準偏差W_STの関数として認知度Pが定義され、所定値P1以上の高レベルでは持続時間Tkの関数として認知度Pが定義される。認知度Pが高レベルの場合に持続時間Tkの関数として定義することにより、高レベルの認知度Pをより詳細に算出し、不必要な情報伝達を防止することができる。
以下に、本発明の第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。図21に、第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置2の構成を示すシステム図を示す。図21において、図1および図2に示した第1の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
以下に、本発明の第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。図25に、第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置3の構成を示すシステム図を示す。図25において、図1および図2に示した第1の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
ステップS405では、ステップS403で算出される道路曲率ρと、レーンマーカを検出するセンサである前方カメラ20の確信度に基づいて、将来の環境変化の度合いを表す将来の環境変化度Pbを算出する。ここでの処理を、図33のフローチャートを用いて説明する。
L=Vs・T2 ・・・(式8)
δρ=|ρ2−ρ0| ・・・(式9)
ステップS406では、ステップS404で算出した現在の認知度Paと、ステップS405で算出した将来の環境変化度Pbとに基づいて、運転者の将来の認知度Pfを予測する。図36に、現在の認知度Paと将来の環境変化度Pbに基づく将来の認知度Pfの推定マップを示す。図36に示すように、現在の認知度Paおよび将来の環境変化度Pbが大きくなるほど、将来の認知度Pfが大きくなると予測する。
運転者の将来の認知度Pfが所定値Pf1以下の領域Aでは補正量Xa=−WL/2,Xb=WL/2であるので、レーン内横位置Xに対して回転角補正値θRc,θLcは図38に示すように変化する。すなわち、自車両がレーン右端に接近するときは、レーン内横位置X=-WL/2から右サイド部73iの押圧力を増加し始めるとともに、左サイド部73jの押圧力を減少し始める。自車両のレーン内横位置Xがレーン右端WL/2に達すると、右サイド部73iからの押圧力を最大、左サイド部73jからの押圧力を最小にする。同様に、自車両がレーン左端に接近するときは、レーン内横位置X=WL/2から左サイド部73jの押圧力を増加し始めるとともに、右サイド部73iの押圧力を減少し始める。自車両のレーン内横位置Xがレーン左端−WL/2に達すると、左サイド部73jからの押圧力を最大、右サイド部73iからの押圧力を最小にする。
コントローラ50Bは、運転者の現在の認知度Paと自車両周囲の将来の環境変化度Pbとに基づいて、運転者の将来の認知度Pfを算出する。そして、レーン内横位置Xに応じた情報伝達量を、将来の認知度Pfに応じて補正する。すなわち、現在のリスク度と将来の認知度Pfに基づいて情報伝達を行う。これにより、運転者が将来的に自車両周囲の状況をどれほど認識しているかという観点に基づいて、適切な情報伝達を行うことができる。また、将来の認知度Pfを現在の認知度Paと将来の環境変化度Pbとに基づいて算出するので、将来、自車両周囲の環境が変化する場合でも運転者の認知度Pfを正確に算出することができる。
以下に、本発明の第5の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第5の実施の形態による車両用運転操作補助装置の基本構成は、図25に示した第4の実施の形態と同様である。ここでは、第4の実施の形態との相違点を主に説明する。
ここでは、レーン内横位置Xの標準偏差W_STに基づいて算出される現在の認知度Paが高レベルの場合に、高レベルの持続時間Tkに応じて認知度Paを再度判定する。
以下に、本発明の第6の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。図45に、第6の実施の形態による車両用運転操作補助装置4の構成を示すシステム図を示す。図45において、図25に示した第4の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第4の実施の形態との相違点を主に説明する。
走行環境を検出するセンサの確信度Sは、将来の走行環境変化に影響を与えるファクターであるが、直接的にはシステム情報である。したがって、レーン内横位置Xおよび将来の認知度Pfに基づく情報伝達からは分離して運転者に伝えることにより、運転者のシステムの作動状態をわかりやすく認識させることができる。すなわち、運転者はシート71の左右両側のサイド部73i,73jから振動が発生するとセンサ確信度Sが低下していると認識することができるので、運転者はシステムを信頼し、安心して運転操作を行うことができる。
以下に、本発明の第7の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。図50に、第7の実施の形態による車両用運転操作補助装置5の構成を示すシステム図を示す。図50において、図25に示した第4の実施の形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付している。ここでは、第4の実施の形態との相違点を主に説明する。
TTC=−D/Vr ・・・(式10)
THW=D/Vs ・・・(式11)
RP=a/THW+b/TTC ・・・(式12)
ここで、a、bは、車間時間THWおよび余裕時間TTCにそれぞれ適切な重み付けをするための定数であり、予め適切な値を設定しておく。定数a、bは、例えばa=1,b=8(a<b)に設定する。
L=Vs・T3 ・・・(式13)
W3=Σ(1/L1+1/L2+・・・+1/Ln)・・・ (式14)
(式14)から算出した将来の環境安定度W3と、検出される先行車がどれほど先行車らしいかに基づいて算出されるレーザレーダ10の確信度Sとに基づいて、図35に示すマップに従って将来の環境変化度Pbを推定する。
FAc=FA−Xc ・・・(式15)
車両用運転操作補助装置5は、自車両の前後方向のリスクである先行車に対するリスクポテンシャルRPを算出し、リスクポテンシャルRPに応じてアクセルペダル操作反力を制御する。これにより、リスク情報を触覚情報として運転者にわかりやすく伝達することができる。さらに、運転者の将来の認知度Pfに基づいてアクセルペダル反力指令値FAを補正することにより、運転者が周囲の状況を認識しながら運転操作を行っている場合に過剰な情報伝達を行って運転者にわずらわしさを与えてしまうことを防止できる。
30:車速センサ
40:ナビゲーションシステム
50,50A,50B,50C、50D:コントローラ
70:シートサイド駆動機構
80:シートサイド振動機構
90:アクセルペダル反力制御装置
Claims (12)
- 自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両周囲のリスク度を算出するリスク度算出手段と、
前記リスク度算出手段によって算出される前記リスク度を運転者に伝えるための情報伝達量を算出する情報伝達量算出手段と、
前記情報伝達量算出手段で算出された前記情報伝達量を触覚情報として運転者に伝達する情報伝達手段と、
前記自車両周囲の前記走行環境に対する運転者の認知度を算出する認知度算出手段と、
前記情報伝達量算出手段で算出される前記情報伝達量を、前記認知度算出手段で算出される前記認知度に応じて補正する情報伝達量補正手段とを備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記情報伝達量補正手段は、前記認知度が高くなるほど前記リスク度に対する前記情報伝達量の変化率が大きくなり、かつ前記リスク度算出手段によって算出される前記リスク度が大きくなるほど前記情報伝達量が大きくなるように補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記認知度算出手段は、自車線における前記自車両の横位置の標準偏差に基づいて前記認知度を算出し、前記標準偏差が大きいほど前記認知度を小さくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項3に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記認知度算出手段によって算出される前記認知度が所定値を上回る場合に、前記所定値を上回る持続時間に応じて前記認知度を補正する認知度補正手段をさらに備えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項4に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記自車両が走行する道路の道路曲率を検出する道路曲率検出手段をさらに備え、
前記認知度補正手段は、前記道路曲率検出手段によって検出される前記道路曲率が所定値以上の場合は、前記持続時間に応じた前記認知度の補正をキャンセルすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記自車両周囲の将来の環境変化度を推定する環境変化度推定手段をさらに備え、
前記認知度算出手段は、前記運転者の現在の認知度を算出し、前記現在の認知度と前記環境変化度推定手段によって推定される前記将来の環境変化度とに基づいて、前記運転者の将来の認知度を算出し、
前記情報伝達量補正手段は、前記認知度算出手段で算出される前記将来の認知度に基づいて前記情報伝達量を補正することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記走行環境検出手段は、前記走行環境として、前記自車両が走行する自車線を検出し、
前記リスク度算出手段は、前記リスク度として、前記自車線における前記自車両の横位置を算出し、
前記情報伝達手段は、前記自車両の横位置を前記触覚情報として運転者に伝えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項7に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記情報伝達量補正手段は、前記自車両の横位置に応じた前記触覚情報を伝達し始めるときの前記自車両の横位置を、前記認知度算出手段によって算出される前記認知度に応じて調整することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項7または請求項8に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記情報伝達手段は、前記触覚情報として運転者に押圧力を与えるように運転席の右サイド部および左サイド部をそれぞれ独立して駆動することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項6に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記リスク度算出手段は、前記リスク度として先行車に対する自車両の接近度合を算出し、
前記情報伝達手段は、前記先行車に対する接近度合いを前記触覚情報として運転者に伝えることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 自車両周囲の走行環境を検出する走行環境検出手段と、
前記走行環境検出手段による検出結果に基づいて、前記自車両周囲のリスク度を算出するリスク度算出手段と、
前記リスク度算出手段によって算出される前記リスク度を運転者に伝えるための情報伝達量を算出する情報伝達量算出手段と、
前記情報伝達量算出手段で算出された前記情報伝達量を触覚情報として運転者に伝達する情報伝達手段と、
前記自車両周囲の前記走行環境に対する運転者の認知度を算出する認知度算出手段と、
前記情報伝達量算出手段で算出される前記情報伝達量を、前記認知度算出手段で算出される前記認知度に応じて補正する情報伝達量補正手段とを有する車両用運転操作補助装置を備えることを特徴とする車両。 - 自車両周囲の走行環境を検出し、
前記走行環境の検出結果に基づいて、前記自車両周囲のリスク度を算出し、
前記リスク度を運転者に伝えるための情報伝達量を算出し、
前記情報伝達量を触覚情報として運転者に伝達し、
前記自車両周囲の前記走行環境に対する運転者の認知度を算出し、
前記情報伝達量を前記認知度に応じて補正することを特徴とする車両用運転操作補助方法。
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