JP2010202030A - 車両用運転支援装置および車両用運転支援方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】目標走行経路算出部230で目標走行経路の再計算に係る初期条件設定の根拠を初期条件設定部250より選択的に設定する。この設定は、現在状態検出値と状態予測値の二つの状態量に状況に応じて選択的に依拠して初期条件設定を行うことが可能になる。このため、現在状態の検出誤差等に起因して再計算における目標走行経路の算出値が大幅に変動する虞がある場合には、誤差要因の影響を直接的には受けない状態予測値を計算の初期条件として適用することにより算出値の変動を抑制可能である。これにより、操作支援量が変動することで運転者が感じる違和感を小さくすることができる。
【選択図】 図2
Description
しかしながら、現実に車両の走行を支援するに際しては、多くの場合、自車を取り巻く状況の時々刻々の変化に即応することが要請される。目標軌跡の再計算を短い周期で実行することが、この要請に応えるに効果的である。この場合でも、精度の良い目標軌跡が困難な局面に限り、従来技術の如く目標軌跡の再計算を停止することが考えられる。しかし、目標軌跡の再計算を停止すると、再計算を再開する時点で、それまで保持してきた目標軌跡と再計算の結果得られる目標軌跡との乖離が大きくなる蓋然性が高い。目標軌跡の大きな変化は、必然的に走行操作支援量の急激な変化を招来し、再計算の再開時に運転者に大きな違和感を与えてしまう虞がある。
本発明は上述のような状況に鑑みてなされたものであり、走行操作支援量の急激な変化を抑制して運転者に与える違和感を緩和することが可能な車両用運転支援装置および車両用運転支援方法を提供することを目的としている。
図1は本発明の第1の実施の形態としての車両用運転支援装置について説明するための模式図である。図1において、車室内前方に取り付けたカメラ1は、自車前方の道路状況を撮影し、障害物、道路境界、白線等を検出する。本例ではカメラを2台設置することにより、物体の方向だけでなく距離も検出可能にしている。一方、ホイールに取り付けたロータリーエンコーダ等による車速センサ2で、ホイールの回転に比例して発生するパルス信号を検出して車速を計測する。また、水晶振動子や半導体を用いる方式のヨーレートセンサ3を設け、車両に発生するヨーレートを検出する。更に、圧電素子等を用いた加速度センサ4により車両に発生する特定の方向の加速度を検出する。ここでは特に車両の横方向に発生する加速度を検出する構成を想定している。また、ステアリングコラム内に操舵角センサ5を設け、ステアリングホイールの回転角度を検出する。操舵トルクセンサ6を同じくステアリングコラム内に設け、運転者の操舵トルクを検出する。一方、マイクロプロセッサ70により、各種センサで検出した信号の処理と目標走行経路、すなわち目標操作量の時系列信号を算出し、モータコントローラ9を介してアシストモータ8を制御して転舵アシストトルクを操舵系に加える。
図2において、車速センサ2、操舵角センサ5、ヨーレートセンサ3、加速度センサ4、および、カメラ1といったセンサ群100を、図1を参照して既述のようにして車両に配してある。これらセンサ群により、本発明の実施の形態における構成要素たる自車状態検出部、運転者操作検出部、障害物検出部、および道路境界検出部を具現している。マイクロプロセッサ70は、上述のセンサ群による検出信号を受け、これら検出信号を統合的に処理して、自車両の運動状態、運転者の操作状態、障害物の位置および運動状態、および道路境界を表す各所定形式の情報を得る。
センサ信号処理部200は上述の各機能部として、自車状態検出部210、運転者操作状態検出部220、障害物検出部260、障害物挙動予測部270、および、道路境界検出部280を含んでいる。
目標走行経路算出部230では、初期条件設定部250で設定した自車と障害物の状態、および道路境界に関する情報に基づいて、自車が道路内で障害物を回避する目標走行経路を算出する処理を実行する。目標走行経路算出部230でのこの算出処理では、目標走行経路に沿って走行するために必要な操作を表す時系列の操作手順の情報を得る。
図3は、図2中のマイクロプロセッサ70における処理の詳細を表すフローチャートである。ここでは説明に具体性を持たせるために、本実施例では図4に示す場面を想定して処理内容の説明を行う。図4は自車が直線道路を走行している時に、自車前方左側に障害物を検出した場面を想定している。
ステップS301では、既述のセンサ群100で検出した信号をマイクロプロセッサ70のメモリ上に読み込み、車両の運動状態および障害物の状態を既定の座標系上の値に変換する。この座標系は適当に定めることができるが、本実施例では、図4に示すように、道路の進行方向に沿ってX軸を、X軸と垂直方向にY軸を設定する。更に、自車の現在位置をX座標の原点、道路の中心線付近にY座標の原点を置くものとして座標系を設定する。上述のように座標系を設定することにより、自車(中心点)の位置を(X,Y=x,y)といった形で表記することができるようになる。
また、障害物を検出している場合には、その中心点の位置座標Xp=(xp,yp)、および障害物の幅σy、奥行きσxの各値がカメラで取得した画像情報を処理することによって算出される。奥行きσxは撮影方向によっては測定が困難な場合もあるが、その場合には便宜的に幅σyと同じ値を設定しておくことにする。なお、障害物が検出されなかった場合には、障害物に関する物理量の算出は行わない。
さらに、カメラによる道路境界検出によって検出された道路の左端および右端の位置を、上記座標系上の値に変換して、それぞれY=YL、Y=YRとする。
以上のように、適当な座標系を導入し、自車、障害物および道路境界に関する情報を、導入した座標系上の値として算出することがステップS301における処理である。
ステップS302では、運転支援制御起動フラグの状態によって処理を分岐する。運転支援制御が起動している場合には(ステップS302:Yes)ステップS305に処理を進める。一方、起動していない場合には(ステップS302:No)ステップS303に進む。
(1)自車前方に自車と衝突する可能性のある障害物が検出されており、衝突するまでの余裕が所定の水準以下になっている。
(2)運転者が回避操作を開始している。
という二つの条件を設定することができる。条件(1)については、次式で定義する自車と障害物とのTTC(Time to Collision)によって障害物回避に関する時間的余裕を評価することができる。
ステップS304では、目標走行経路の算出に先立って演算に関する設定処理を行う。この処理の詳細を説明するために、まず目標走行経路演算の定式化について説明する。
ここでは、任意の走行経路に対する数値的評価を行う評価関数を障害物位置や道路状況等に基づいて定義し、評価関数の値がもっとも良くなる走行経路を目標走行経路として算出する、という枠組みで目標走行経路の演算を行うことにする。
車両の運動を記述するモデルとしては、四輪車両の運動を二輪車両の運動で近似する二輪モデルがよく知られている。車両速度が一定であると仮定すると、二輪モデルは以下の微分方程式で記述される。
(1)障害物に近付き過ぎない
(2)道路境界に近付き過ぎない
(3)操舵角速度をなるべく小さくする
(4)回避運動終端での車両ヨー角を道路進行方向に近付ける
要請項目(1)は、自車と障害物との距離が近くなれば近くなるほど値が大きくなる関数によって表現する。具体的には、例えば次式の関数を利用することができる。
要請項目(2)は、自車と道路境界との距離が近くなれば近くなるほど値が大きくなる関数によって表現する。具体的には、例えば次式の関数を利用することができる。
評価式LPとLRは道路上に障害物と道路境界との接触リスクを反映したリスクポテンシャルを定義することになる。
LPとLRを足し合わせた関数をX―Y座標上にプロットした図を図7に示す。中央の山が障害物に対応する関数LPによって形成されたポテンシャルであり、両側の山が道路境界に対応する関数LPによって形成されたポテンシャルである。回避経路は、図7に示したリスクポテンシャル場の値の低い領域に可能な限り沿うようにして生成されることになる。
要請項目(3)は、なるべく小さな操舵速度で回避操作をとることによって効率的な回避を行うことを要請するために導入した項目である。評価式としては、例えば次式の関数を利用することができる。
ステップS309では、(14)、(15)、(23)式で定義される最適制御問題を解いて、最適な操舵角速度の時系列の推移態様を算出する。最適制御問題を解く具体的なアルゴリズムについては、いくつかの公知例が知られているので、ここでは詳細な説明を省略する。
以上の書き込み処理が終了したら、ステップS310へ進む。
ステップS310では、マイクロプロセッサ内のメモリに書き込んだ制御指令値ベクトルのうち現在時刻に対応する指令値を読み出す。現在時刻との対応をとりやすくするため、例えばマイクロプロセッサ内の指令値の時系列の推移態様を保持するメモリにシフト操作を施して、常にメモリの先頭アドレスに格納されている指令値を読み出す方式をとることが考えられる。その場合、ステップS3010を実行する前のメモリ状態が、
ステップS305では、目標経路を更新するための条件が成立しているかどうかを判定する。例えば、自車が障害物の後方まで進んだ場合や障害物がセンサの検出範囲外に出た場合などは、それ以上目標経路を更新する必要性が低いと判断して、ステップS312へ進む。それ以外の場合は、ステップS306へ進む。
ステップS307では、現在マイクロプロセッサのメモリに保持されている指令値の時系列の推移態様に基づいて操作を行う場合の走行経路の予測と予測した走行経路の評価に関する処理を実行する。ステップS307は図8に示す三つの処理から構成される。
そこで、0から1までの値をとる目標経路を修正する必要性を表す指標を導入し、自車と障害物との距離の最小値dminに基づいて、αを以下のように算出する。
ステップS305において目標走行経路更新条件が成立しなかった場合(ステップS305:No)、ステップS312においてマイクロプロセッサのメモリに目標操作時系列が残っているかどうかのチェックを実行する。また、ステップS306において目標経路更新時刻でないと判定した場合にも(ステップS306:No)、ステップS312においてマイクロプロセッサのメモリに目標操作時系列が残っているかどうかのチェックを実行する。目標操作量が残っている場合にはステップS310に進み、メモリの先頭アドレスに記録されている指令値の読み出しと実行の処理が行われる。目標操作量が残っていない場合には、ステップS313に進み、運転支援制御起動フラグをクリアして処理を終了する。
(1)第1の実施の形態としての運転支援装置では、自車状態検出部210が自車両の走行状態を検出し、運転者操作状態検出部220で運転者の操作状態を検出する。また、目標走行経路算出部230が任意の自車状態および運転操作状態を初期条件として、所定時間先までの自車が走行すべき目標走行経路を該目標走行経路に沿って走行するために必要な操作を時系列の操作手順として所定の演算周期ごとに再計算を実行して算出する。一方、目標走行経路算出部230が目標走行経路の再計算を実行するに際し、自車状態検出部210および運転者操作状態検出部220で得た現在の状態を表す現在状態検出値を当該再計算の初期条件設定の一つの根拠とする。また、過去の演算周期において算出した目標走行経路から現在時刻に対応する自車状態および運転操作状態を抽出した状態予測値を当該再計算の初期条件設定の他の一つの根拠とする。そして、これら二つの状態量に選択的に基づいて、初期条件設定部250が目標走行経路算出部230で現在の目標走行経路算出に用いる初期条件を設定する。運転操作支援部240が目標走行経路算出部230で算出した時系列の操作手順に沿った操作が行われるように運転者の運転操作を支援する。
上記(2)の車両用運転支援装置では、自車前方の障害物を考慮した回避支援が可能になる。
上記(3)の車両用運転支援装置では、動きのある障害物を効果的に回避する支援が可能になる。即ち、移動することも想定して障害物の運動状態も含め目標経路算出時の初期条件の設定を行うため、障害物の運動状態の検出精度が状況によって変化する場合でも、検出精度が操作支援量に与える影響を小さくすることができる。
上記(4)の車両用運転支援装置では、検出した道路境界内に収まるように目標走行経路を算出でき、道路幅が制限されている状況でも適切な目標走行経路に基づいて運転操作を支援することができる。
上記(5)の車両用運転支援装置では、運転支援が必要とされている場面でのみ運転者の操作に対する装置からの働きかけが行われる。このため、支援が不要な場面で運転者の操作に介入して運転者に違和感を与えることを防止することができる。
上記(6)の車両用運転支援装置では、状態測定値と状態予測値をそれら両者の各成分ごとに比較して、適切な値を初期条件に設定する。このため、状態量を構成する各信号ごとに与えられた状況に適した値を選択して目標走行経路演算に適用できる。従って、各信号の性質およびその検出部の性能に合わせた最適な処理が可能になり、特定の信号の性質やその検出部の性能が、目標経路の算出結果に与える影響を適応的に低減できる。
上記(7)の車両用運転支援装置では、目標走行経路演算の初期条件を、状態測定値と状態予測値の加重平均に基づいて算出する。これにより、二つの状態量を切り替える場合に初期条件設定を連続的に変化させることが可能になり、目標走行経路や操作支援量の変化をより滑らかにすることができる。従って、運転者により違和感なく受け入れられやすい操作支援を行うことができる。
上記(9)の車両用運転支援装置では、状態測定値と状態予測値との誤差が大きくなった場合に、初期条件設定を段階的に状態測定値に切り替えていく。これにより、目標走行経路からの逸脱が大きくなった場合に本来の目標走行経路への復帰を運転者に働きかける場面において、操作支援量が急激に変化することで運転者に与える違和感を緩和できる。
上記(10)の車両用運転支援装置では、運転者の操舵操作を検出して目標走行経路の算出を行っているので、車両の横方向運動を含む走行経路の算出とそれに追従して走行するための操作の支援を行うことができる。
上記(11)の車両用運転支援装置では、運転者のアクセル操作とブレーキ操作を検出して目標走行経路の算出を行っているので、車両の加減速運動を含む走行経路の算出とそれに追従して走行するための操作の支援を行うことができる。
上記(12)の車両用運転支援装置では、目標走行経路算出部230で算出した目標操作量と運転者の実際の操作量との偏差を検出して、偏差に応じた操作補助力を作用させる。このため、操作補助力の作用する方向や大きさによって、必要な操作を運転者に効果的に伝達することができる。
上記(13)の車両用運転支援装置では、目標走行経路算出部で算出した目標操作量を自動制御によって実現する。このため、自車を目標走行経路に確実に追従させることができる。
本発明の第2の実施の形態を、図12ないし図16を参照して以下に説明する。
図12は本発明の第2の実施の形態としての車両用運転支援装置について説明するための模式図である。また、図13は、図12の装置に対応する機能ブロック図である。
図12および図13において、既述の図1および図2との対応部は同一の符号を附して示し、それら各部の説明は既述の該当部を援用する。センサ群102については、運転者のブレーキ操作によって発生するブレーキ圧を測定するブレーキ圧センサ12が追加されている点以外は図1のセンサ群100と略同様である。
図14は、図13中のマイクロプロセッサ72における処理の詳細を表すフローチャートである。処理の流れ自体は図3を参照して説明した第1の実施の形態との共通部分も多いため、以下、図3との相違点を中心に具体的な処理内容を説明する。また、第2の実施の形態でも既述の図4に示す場面を想定した説明を行うが、第1の実施の形態と異なりここでは障害物が移動することも想定した処理について説明する。
ここでは、障害物のX軸方向の速度をνp x、Y軸方向の速度をνp yと表記する。
ステップS1402およびステップS1403の処理は図3のステップS302およびステップS303の処理と同じである。
ステップS1405では、目標走行経路演算に必要な設定を行う点は既述の第1の実施の形態におけるステップS304と同じであるが、目標走行経路演算の定式化が異なるので、それに伴なって設定内容も異なる。以下に定式化の部分も含めて説明を行う。
(1)運転者によるブレーキ操作に伴う減速挙動を考慮する。
(2)転舵角サーボ系のモデルを組み込んでいる。
このうち、(1)については(9)式を以下の(33)式で置き換える。
また、(2)については(14)式を転舵角サーボ系を1次系モデルで近似した(34)式で置き換える。
ステップS1412では、転舵角サーボコントローラ10に転舵角指令値を伝達するという処理を実行する。
ステップS1406、ステップS1407については、第1の実施の形態におけるステップS305、ステップS306と同じ処理である。
ステップS1408では、センサ検出情報の評価を行う。
ステップS1413、ステップS1415における処理は、それぞれ第1の実施の形態におけるステップS312、ステップS313と同一の処理である。また、第2の実施の形態では運転支援制御の起動中は操舵系のクラッチ17を切り離し、運転者の操舵角と自車の前輪舵角が独立に動ける構成を採る。そして、運転者の操舵角と前輪舵角を本来の関係に復帰させた上でクラッチ17を締結する。この場合、通常の運転モードに復帰させる制御ルーチンを用意しておき、ステップS1414でその制御ルーチンを起動する処理を実行する。
これは、運転者に、障害物が静止しているにも関わらず車両がどんどん右方向に流れていく走行経路を辿っているに等しい感覚を覚えさせ、強い違和感を与えることになる。
第2の実施の形態としての車両用運転支援装置では、検出情報評価部320が、自車状態検出部210、運転者操作状態検出部220、および障害物検出部260において検出した情報の信頼度を評価する。そして、初期条件設定部250が、検出情報の信頼度が高いほど当該現在状態検出値を重視した初期条件を設定する。
上記の構成によって、検出情報の信頼度評価に応じて初期条件に用いる状態量の設定を変える。このため、信頼度の低い情報を用いることにより目標走行経路が乱れることを防止することができる。
本発明の第3の実施の形態を、図17ないし図21を参照して以下に説明する。
本第3の実施の形態では、既述の第1の実施の形態および第2の実施の形態におけるような障害物回避操作の支援ではなく、道路に沿って走行する操作の支援を想定した車両用運転支援装置を構成している。
図17および図18において、既述の図1および図2との対応部は同一の符号を附して示し、それら各部の説明は既述の該当部に関する言及を援用する。第3の実施の形態では、人工衛星からの測位信号を受信するGPS信号受信機13と道路情報が収録された記録媒体である地図情報データベース120が追加されている。他の点では、図1および図2の第1の実施の形態と同様である。尚、後述するように、マイクロプロセッサ73における処理は図2の第1の実施の形態におけるマイクロプロセッサ70とは異なる。例えば、センサ信号処理部200の位置・方位・道路情報取得部283が、GPS信号受信機13および地図情報データベース120から受けた情報に基づいて自車の位置および進行方向ならびに道路情報を取得する。しかし他の点では、この機能ブロック図での見掛け上の差異はない。
ステップS303では運転支援の起動判定を行う。運転支援の起動条件として、例えば道路曲線部の走行の支援を目的として、現在走行中の道路または所定領域内における前方の道路の曲率が所定の値よりも大きくなっている場合に運転支援を起動するといった条件を設定することができる。或いは、道路の直線部を含むより広い場面で支援することを目的として、自車の走行速度が所定の値よりも大きくなっている場合にはすべて支援の対象とするといった条件設定も考えられる。
(46)式のrに(45)式の変換式、r=hγ(x,y)を代入することにより、LRをx,y座標で表現した式LR(x,y)が得られるので、これを評価式として用いる。
要請項目(4)については、自車が一定速度で道路中心線に沿って走行した場合に到達するs座標値における道路進行方向を道路情報データベースから読み出してその値をθ*とすると、
図20は運転操作支援を開始した時刻t0における車両位置および目標走行経路、検出状態と予測状態との誤差が許容水準を超えた時刻tAにおける車両位置および目標走行経路を示している。ここでは、運転者は時刻t0で算出した目標走行経路よりも右側の経路を辿りながら走行している状況を考えている。その結果、時刻tAにおいて検出状態と予測状態が一致していれば目標走行経路Aが算出される状況で、実際の車両状態に対して時系列の操作手順に基づく操作を行った場合の目標走行経路は目標走行経路Bのようになる。即ち、図示のように道路の右端に近い領域を通過していく経路になる。一方、時刻tAにおいて検出状態を用いて目標走行経路を算出した場合、目標走行経路Cのように補正した目標走行経路が得られる。目標走行経路Bは評価関数の評価値を大きく悪化させるほどではないが、運転者の操作を支援する際の目標経路として用いるのに適当な走行経路であるとは言えない。しかし、直ちに目標走行経路Cに切り替えると、図21に示すように操舵角目標値に段差が生じるために、操舵補助力にも段差が生じて運転者に違和感を与えることが懸念される。そこで、(48)式、および、(49)式に示した方法によって初期状態ベクトルを段階的に検出状態に近付けるという演算方法を用いる。
以上の第3の実施の形態では、図21に示すように操舵角目標値を連続的に変えることができるので、運転者に与える違和感を抑えながら運転支援制御を継続することができる。
(1)第3の実施の形態としての車両用運転支援装置では、自車状態検出部210は、GPS信号および地図情報データベースの情報に基づいて自車両の走行状態を検出する。
上記(1)の車両用運転支援装置では、GPS信号および地図情報データベースの情報により、広範囲を俯瞰するようにして自車両の走行状態を認識可能であり、より適切な運転支援を行うことが可能になる。
上記(2)の車両用運転支援装置では、目標走行経路に不連続な変化が生じないため、運転支援における操舵角目標値を連続的に変えることができるので、運転者に与える違和感を抑えながら運転支援制御を継続することができる。
以上に説明した本発明の実施の形態における車両用運転支援装置による効果をその構成との関連において以下に列記する。
(1)本発明の一つの実施の形態では、自車状態検出部210が自車両の走行状態を検出し、運転者操作状態検出部220で運転者の操作状態を検出する。また、目標走行経路算出部230が任意の自車状態および運転操作状態を初期条件として、所定時間先までの自車が走行すべき目標走行経路を該目標走行経路に沿って走行するために必要な操作を時系列の操作手順として所定の演算周期ごとに再計算を実行して算出する。一方、目標走行経路算出部230が目標走行経路の再計算を実行するに際し、自車状態検出部210および運転者操作状態検出部220で得た現在の状態を表す現在状態検出値を当該再計算の初期条件設定の一つの根拠とする。また、過去の演算周期において算出した目標走行経路から現在時刻に対応する自車状態および運転操作状態を抽出した状態予測値を当該再計算の初期条件設定の他の一つの根拠とする。そして、これら二つの状態量に選択的に基づいて、初期条件設定部250が目標走行経路算出部230で現在の目標走行経路算出に用いる初期条件を設定する。運転操作支援部240が目標走行経路算出部230で算出した時系列の操作手順に沿った操作が行われるように運転者の運転操作を支援する。
上記(2)の車両用運転支援装置では、上記(1)の車両用運転支援装置における効果に加えて、自車前方の障害物を考慮した回避支援が可能になる。
上記(3)の車両用運転支援装置では、上記(2)の車両用運転支援装置における効果に加えて、動きのある障害物を効果的に回避する支援が可能になる。即ち、移動することも想定して障害物の運動状態も含め目標経路算出時の初期条件の設定を行うため、障害物の運動状態の検出精度が状況によって変化する場合でも、検出精度が操作支援量に与える影響を小さくすることができる。
上記(4)の車両用運転支援装置では、上記(3)の車両用運転支援装置における効果に加えて、検出した道路境界内に収まるように目標走行経路を算出でき、道路幅が制限されている状況でも適切な目標走行経路に基づいて運転操作を支援することができる。
上記(5)の車両用運転支援装置では、運転支援が必要とされている場面でのみ運転者の操作に対する装置からの働きかけが行われる。このため、支援が不要な場面で運転者の操作に介入して運転者に違和感を与えることを防止することができる。
上記(6)の車両用運転支援装置では、状態測定値と状態予測値をそれら両者の各成分ごとに比較して、適切な値を初期条件に設定する。このため、状態量を構成する各信号ごとに与えられた状況に適した値を選択して目標走行経路演算に適用できる。従って、各信号の性質およびその検出部の性能に合わせた最適な処理が可能になり、特定の信号の性質やその検出部の性能が、目標経路の算出結果に与える影響を適応的に低減できる。
上記(7)の車両用運転支援装置では、目標走行経路演算の初期条件を、状態測定値と状態予測値の加重平均に基づいて算出する。これにより、二つの状態量を切り替える場合に初期条件設定を連続的に変化させることが可能になり、目標走行経路や操作支援量の変化をより滑らかにすることができる。従って、運転者により違和感なく受け入れられやすい操作支援を行うことができる。
上記(8)の車両用運転支援装置では、検出情報の信頼度評価に応じて初期条件に用いる状態量の設定を変える。このため、信頼度の低い情報を用いることにより目標走行経路が乱れることを防止することができる。
上記(10)の車両用運転支援装置では、状態測定値と状態予測値との誤差が大きくなった場合に、初期条件設定を段階的に状態測定値に切り替えていく。これにより、目標走行経路からの逸脱が大きくなった場合に本来の目標走行経路への復帰を運転者に働きかける場面において、操作支援量が急激に変化することで運転者に与える違和感を緩和できる。
上記(11)の車両用運転支援装置では、運転者の操舵操作を検出して目標走行経路の算出を行っているので、車両の横方向運動を含む走行経路の算出とそれに追従して走行するための操作の支援を行うことができる。
上記(12)の車両用運転支援装置では、運転者のアクセル操作とブレーキ操作を検出して目標走行経路の算出を行っているので、車両の加減速運動を含む走行経路の算出とそれに追従して走行するための操作の支援を行うことができる。
上記(13)の車両用運転支援装置では、目標走行経路算出部230で算出した目標操作量と運転者の実際の操作量との偏差を検出して、偏差に応じた操作補助力を作用させる。このため、操作補助力の作用する方向や大きさによって、必要な操作を運転者に効果的に伝達することができる。
上記(14)の車両用運転支援装置では、目標走行経路算出部で算出した目標操作量を自動制御によって実現する。このため、自車を目標走行経路に確実に追従させることができる。
上記(15)の車両用運転支援装置では、GPS信号および地図情報データベースの情報により、広範囲を俯瞰するようにして自車両の走行状態を認識可能であり、より適切な運転支援を行うことが可能になる。
上記(16)の車両用運転支援装置では、目標走行経路に不連続な変化が生じないため、運転支援における操舵角目標値を連続的に変えることができるので、運転者に与える違和感を抑えながら運転支援制御を継続することができる。
2……………………………車速センサ
3……………………………ヨーレートセンサ
4……………………………加速度センサ
5……………………………操舵角センサ
6……………………………操舵トルクセンサ
8……………………………操舵アシストモータ
9……………………………モータコントローラ
10…………………………転舵角サーボコントローラ
11…………………………ブレーキ
12…………………………ブレーキ圧センサ
13…………………………GPS受信機
15…………………………転舵角センサ
17…………………………クラッチ
18…………………………転舵モータ
70,72,73…………マイクロプロセッサ
100………………………センサ群
200………………………センサ信号処理部
210………………………自車状態検出部
220………………………運転者操作状態検出部
230………………………目標走行経路算出部
240………………………運転操作支援部
250………………………初期条件設定部
260………………………障害物検出部
270………………………障害物挙動予測部
280………………………道路境界検出部
290………………………運転支援起動判定部
310………………………予測走行経路評価部
320………………………検出情報評価部
400,402,403…運転操作支援機構
Claims (17)
- 自車両の走行状態を検出する自車状態検出部と、
運転者の操作状態を検出する運転者操作状態検出部と、
自車が走行すべき目標走行経路の算出開始時または該算出開始時以降における自車状態および運転操作状態を初期条件として、前記目標走行経路を、該目標走行経路に沿って走行するために必要な時系列の操作手順として、再計算を逐次実行して算出する目標走行経路算出部と、
前記目標走行経路算出部が目標走行経路の再計算を実行するに際し、前記自車状態検出部および前記運転者操作状態検出部で得た現在の状態を表す現在状態検出値と、過去に算出した目標走行経路から現在時刻に対応する自車状態および運転操作状態を抽出した状態予測値との二つの状態量に選択的に基づいて、前記目標走行経路算出部で現在の目標走行経路算出に用いる初期条件を設定する初期条件設定部と、
前記目標走行経路算出部で算出した時系列の操作手順に沿った操作が行われるように運転者の運転操作を支援する運転操作支援部と、
を備えていることを特徴とする車両用運転支援装置。 - 自車前方の障害物を検出する障害物検出部を更に備え、
前記初期条件設定部は、前記障害物検出部から得られる障害物測定値を含んだ当該現在状態検出値、および、過去に測定した障害物位置を含んだ当該状態予測値との二つの状態量に選択的に基づいて、前記目標走行経路算出部における初期条件の設定を行うことを特徴とする請求項1に記載の車両用運転支援装置。 - 前記障害物検出部で検出した障害物の運動状態に基づいて、将来の障害物の挙動を予測する障害物挙動予測部を更に備え、
前記初期条件設定部は、前記障害物検出部から得られる障害物運動状態の測定値を含んだ当該現在状態検出値、および、前記障害物挙動予測部によって過去に算出した障害物挙動予測情報から現在時刻に対応する障害物位置および運動状態を抽出した状態量を含んだ状態予測値との二つの状態量に選択的に基づいて、前記目標走行経路算出部における初期条件の設定を行うことを特徴とする請求項2に記載の車両用運転支援装置。 - 自車が走行可能な道路の境界を検出する道路境界検出部を更に備え、
前記目標走行経路算出部は、検出した道路境界内に収まるように目標走行経路を算出することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。 - 運転支援の必要性を判断する運転支援起動判定部を更に備え、
前記運転操作支援部は、前記運転支援起動判定部において運転支援が必要であると判定した場合に運転操作の支援を実行することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。 - 前記初期条件設定部は、当該現在状態検出値と過去に算出した当該状態予測値との何れか一方を、各成分ごとに選択して初期条件設定を行うことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。
- 前記初期条件設定部は、当該現在状態検出値と過去に算出した当該状態予測値との二つの状態量に、各成分ごとに適当な重みをつけた上で平均値を算出することにより初期条件設定を行うことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。
- 前記自車状態検出部、運転者操作状態検出部、および障害物検出部において検出した情報の信頼度を評価する検出情報評価部を更に備え、
前記初期条件設定部は、検出情報の信頼度が高いほど当該現在状態検出値を重視した初期条件を設定することを特徴とする請求項6〜7の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。 - 過去に算出した目標走行経路に対応する時系列の操作手順を現在時刻以降も入力し続けた場合に予想される自車走行経路の妥当性に関する評価値を得る予想走行経路評価部を更に備え、
前記初期条件設定部は、前記予想走行経路評価部による当該評価値が低いほど現在の状態測定値を重視した初期条件を設定し、当該評価値が高いほど過去に算出した状態予測値を重視した初期条件を設定することを特徴とする請求項6〜8の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。 - 前記初期条件設定部は、現在の状態予測値と過去に算出した状態予測値との乖離が所定値以上に大きくなった場合には、初期条件設定における加重平均演算の重みを、その後の時間の経過と共に状態予測値を重視した設定から現在の状態測定値を重視した設定へと段階的に変化させることを特徴とする請求項6〜9の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。
- 前記運転者操作状態検出部は、運転者の操舵操作を検出することを特徴とする請求項1〜10の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。
- 前記運転者操作状態検出部は、運転者のアクセル操作およびブレーキ操作を検出することを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。
- 前記運転操作支援部は、前記目標走行経路算出部で算出した目標操作量と、前記運転者操作状態検出部で検出した運転者操作量との偏差に基づいて、運転者の操作に対する操作補助力を制御することを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。
- 前記運転操作支援部は、前記目標走行経路算出部で算出した操作量を自車の操作系を自動制御することによって実現することを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。
- 前記自車状態検出部は、GPS信号および地図情報データベースの情報に基づいて自車両の走行状態を検出することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。
- 前記目標走行経路算出部は、当該再計算によって得る目標走行経路に変化が生じる場合に該変化が連続的変化となる演算を行って目標走行経路に関する情報を算出することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の車両用運転支援装置。
- 自車両の走行状態を検出する自車状態検出ステップと、
運転者の操作状態を検出する運転者操作状態検出ステップと、
自車が走行すべき目標走行経路の算出開始時または該算出開始時以降における自車状態および運転操作状態を初期条件として、前記目標走行経路を、該目標走行経路に沿って走行するために必要な時系列の操作手順として、再計算を逐次実行して算出する目標走行経路算出ステップと、
目標走行経路算出ステップによって算出した時系列の操作手順に沿った操作が行われるように運転者の運転操作を支援する運転操作支援ステップと、
目標走行経路の再計算を実行するに際し、前記自車状態検出ステップおよび前記運転者操作状態検出ステップで得た現在の状態を表す現在状態検出値と、過去の演算周期において算出した目標走行経路から現在時刻に対応する自車状態および運転操作状態を抽出した状態予測値との二つの状態量に選択的に基づいて、前記目標走行経路算出ステップで現在の目標走行経路算出に用いる初期条件を設定する初期条件設定ステップと、
を含むことを特徴とする車両用運転支援方法。
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