JP2011514580A - 車両運転者の前後方向及び横方向ガイド支援方法及びその方法を実施するための運転者支援システム - Google Patents

車両運転者の前後方向及び横方向ガイド支援方法及びその方法を実施するための運転者支援システム Download PDF

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Abstract

本発明は、車両運転者の前後方向及び横方向ガイド支援方法に関し、この場合、前後方向ガイド支援は、車両(10)とこの車両の前方を走行するガイド車両(20)との間の車間距離を調整する車間距離調整として実施され、横方向ガイド支援は、前方を走行するガイド車両(20)の軌跡(33)に従って車両(10)をガイドする対象追跡支援として、又はマーキングされた車線(30)に沿って車両(10)をガイドする車線追跡支援として、又は車線/対象追跡支援の組合せとして、選択的に実施される。この場合、横方向ガイド支援は、車間距離調整が作動している場合、さらに、車両(10)とガイド車両(20)との間の距離が規定の車間距離限界値よりも小さい場合、及び/又は車両(10)からガイド車両(20)へのビューイングアングルであるけん引角(μ)が規定の角度限界値よりも小さい場合にのみ使用可能である。本発明は、さらに、本方法を実施するための運転者支援システムに関する。
【選択図】図2

Description

本方法は、請求項1の前提部分に基づく車両運転者の前後方向及び横方向ガイド支援方法、及びその方法を実施するための運転者支援システムに関する。
特許文献1から、ストップ・アンド・ゴー・モードで典型的な低速範囲において、車両の横方向及び前後方向のガイドをシステムが完全に引き受けることによって、車両運転者の負荷を軽減する業界標準の方法が知られている。車両の横方向ガイドは、この場合、道路に付けられている車線マークに従って、ビデオカメラで検知されるか、又はその車両の前方を走るガイド車両に従って選択的に行われる。この場合、不利なことは、運転者に提供される支援が、ストップ・アンド・ゴー・モードで典型的な車速範囲に限り提供されており、さらに、この車速範囲では最初に検知された車線マークが検知されなくなるとすぐに、運転者支援システムが作動解除されるため、限られた支援しか提供されないことである。しかし、ストップ・アンド・ゴー・モードでは通常、前方走行車との車間距離が短いために、車線マークが何度も隠れてしまうことから、ストップ・アンド・ゴー・モードにおいては、車線マークが検知されない状況がしばしば生じる。
特許文献2から、車両の横方向ガイドの場合に、車両運転者を支援する運転者支援システムが知られており、ここでは、前方走行車両がガイド車両として検出され、そのガイド車両までの距離及び車両の縦軸に対するガイド車両の方位角又は車両とガイド車両間の横方向の間隔が測定され、これらのデータからステアリング調整シグナルを生成し、このシグナルによって、車両ができる限り正確に車線内でガイド車両を追跡するように、車両のステアリング角が変更される。従って、この場合の支援は、車両の横方向の動きをガイド車両に合わせる対象追跡調整の意味で行われる。このような車両ガイドの方法は、車両が仮想のけん引装置によってガイド車両と連結されているかのうように、ガイド車両の後を車両が追従することから、けん引調整とも呼ばれる。この場合、不利であるのは、前方を走行するガイド車両の不安定な動きが車両に伝達されることである。このような不安定な動きは不快さを感じさせ、特に、前方走行車両の運転者が渋滞の様子を見ようとして繰り返し左又は右にはみ出る場合に生じることが多い。
独国特許出願公開第10017279A1号明細書 独国特許第19919644C2号明細書
本発明は、請求項1の前提部分に基づき、利用可能度及び使用頻度の高い確実な支援を運転者に提供し、自動化割合の高い支援によって運転者の負担を軽減できる方法を提供するという課題に基づいている。本発明は、さらに、本方法を実行するための運転者支援システムを提供するという課題にも基づいている。
この課題は、独立請求項の特徴により解決される。有利な実施形態及び発展形態は、従属請求項に示されている。
本発明に基づく、車両運転者の前後方向及び横方向ガイド支援方法の場合、前後方向ガイド支援は、車両とこの車両の前方を走行するガイド車両との間の車間距離を調整する車間距離調整として実施され、横方向ガイド支援は、マーキングされた車線に沿って車両をガイドする車線追跡支援として、又は前方を走行するガイド車両の軌跡に従って車両をガイドする対象追跡支援として、又は車線/対象追跡支援の組合せとして、選択的に実施される。この場合、横方向ガイド支援は、規定の作動条件が満たされている場合のみ利用可能であり、すなわち、運転者には横方向ガイド支援が支援措置として提供されており、その際、規定の作動条件は、車間距離調整が作動しているという条件と、さらに、車両とガイド車両間の距離が規定の車間距離限界値よりも小さいという条件及び/又はけん引角(軸角)と呼ばれる車両からガイド車両へのビューイングアングルが規定の角度限界値よりも小さいという条件と、を含んでいる。
横方向ガイド支援は、自動化割合を高くして、又は自動化割合を低くして行うことができる。自動化割合が低いことは、操縦の大部分を運転者が行わなければならないため、横方向ガイド支援による負荷の軽減は僅かであることを意味している。これに対して自動化割合が高いことは、操縦の大部分をシステムが引き受けるため、運転者は全く操縦しなくてもよいか、又は僅かな範囲のみ操縦すればよいことから、自動化割合が低い場合よりもはるかに負荷が軽減されることを意味する。従って、以下では、車線追跡支援又は対象追跡支援とは、横方向ガイド支援が高い自動化割合で実施されなければならない場合に、横方向ガイド支援の特殊なケースとしての車線追跡調整又は対象追跡調整も意味する。
以下では、対象追跡支援とは、前方を走行するガイド車両に基づいてのみ実行される純粋な対象追跡支援を意味する。これに対して以下では、車線追跡支援とは、マーキングされた車線に基づいてのみ実行される純粋な車線追跡支援を意味し、また、純粋な車線追跡支援と純粋な対象追跡支援とを結合させた、車線/対象追跡支援の組合せも意味している。
好ましいのは、車両とガイド車両間の車間距離が、規定の車間距離限界値よりも大きい値まで上昇した場合、又はけん引角が規定の角度限界値を量的に超過した場合には、横方向ガイド支援が作動解除されることである。
従って、横方向ガイド支援の提供条件は、規定の車間距離限界値又は規定の角度限界値によって決定された車両前方の近接範囲内において、車間距離調整に適合した前方走行車両がガイド車両として検知され、車両が、車間距離を調整されながらガイド車両の後を追跡することである。この条件が満たされていないか、又はもはや満たされなくなった場合、横方向ガイド支援は提供されないか、又はそれ以上提供されなくなる。
好ましいのは、車線マークが検知された場合には常に、横方向ガイド支援が車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せとして実行されることである。これによって、ガイド車両の不安定な動きは、車線マークがあって、これが検知される限り、横方向ガイドに影響しないか、又はほんの僅かしか影響を受けない。
好ましいのは、車線マークが検知されなくなった場合、車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せから対象追跡支援への切替えが行われることである。従って、車線マークが検知される状態から、車線マークが検知されなくなった状態に変化した場合でも、横方向ガイド支援は提供されることになる。ガイド車両の不安定な動きは、車両の横方向ガイドへの障害として作用する場合があるが、このような障害は、横方向ガイドの使用頻度をより高めるためには甘受される。
好ましいのは、車線マークが検知されなくなった場合、横方向ガイド支援が対象追跡支援としてのみ実行されることである。これによって、ガイド車両の不安定な動きによる障害は、車線マークが検知されなくなった場合だけ、横方向ガイドに影響することになる。
好ましいのは、車線マークが最初に又は再度検知された場合、対象追跡支援から車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せに自動的に切り替えられることである。従って、車線マークが短時間中断したり、又は車線マーク検知が短時間故障したりしても、横方向ガイド支援への影響は、運転者がそのことに全く気付かない程度の僅かなものでしかない。
本方法の有利な発展形態では、車線追跡支援が作動している場合に、ガイド車両がその横側を通過する物体(障害物)が検知され、その物体が車線内で車両の利用可能な走行範囲を狭めており、規定の安全間隔を差し引いた利用可能な走行範囲の幅が、車体幅よりも小さいことが確認されると、車線追尾支援は作動解除される。
本方法のもう1つの有利な発展形態では、対象追跡支援が作動している場合に、ガイド車両が横側を通過する物体が検出され、車両が規定の安全間隔を遵守してその物体を追い越すのに十分なスペースがないことが確認されると、対象追跡支援は作動解除される。
好ましいのは、横方向ガイド支援が作動解除される場合、横方向ガイドの引継ぎ要求が車両運転者に提示されることである。
方法にかかる請求項に記載の方法を実行するための本発明に基づく車両運転者支援システムには、車両の前方及び側方周辺の物体に関する物体データを提供するレーダー及び/又はビデオによる物体検知ユニットと、車両が走行しているマーキングされた車線の変化に関する車線データを提供するビデオによる車線検知システムと、提供される物体データと車線データに応じて、車両の前後方向の動き及び横方向の動きを制御する調整シグナルを発生させる制御装置と、が含まれている。
以下に、本発明を、実施例に基づき、図を用いて詳しく説明する。
本発明に基づく方法を実行するために車両に使用されている運転者支援システムの概略を示すブロック図。 車線制限のマーキングがある道路において、図1に基づく運転者支援システムが対応しなければならない交通状況。 車線マークのない道路において、図1に基づく運転者支援システムによって対応しなければならない交通状況。
互いに対応する部品は、全ての図の中で同一の記号が付されている。
図1に示された運転者支援システムには、車線検知システム1、物体検知システム2、制御装置3、ステアリング調整装置4、マン・マシン・インターフェース5、センサ装置6、エンジントルク調整装置7、ブレーキトルク調整装置8が含まれている。
車線検知システム1はビデオに基づいて働き、車両が走行している路面の車線制限として付けられている車線マークを用いて、現在走行中の車線の車線変化を検知し、車線及び車線変化に対する車両状態を示す車線データs1を作り、これらの車線データs1を制御装置3に送信する。代替又は追加として、車線の変化及び車線に対する車両の状態は、路面に取り付けられた、車両によって検出されるマグネットピンによっても、又はデジタルマップデータに基づく衛星による位置確定システムによっても、又は歩道縁石などの建築上の制限物を検知することによっても検出される。
物体検知ユニット2は、レーダー又はレーザー光線によって車両の前方及び側方周辺を照射して、車両前方の物体を検知し、車両に対するその位置を算出し、該当する物体データs2を制御装置3に送信する。当然ながら、物体検知は、ビデオに基づき、車線検知システム1によって行うことも考えられる。さらに、例えば、前方を走行する車両によって検知され、無線接続を介して送信される前方走行車両のポジションデータに基づき、車両‐車両間通信により物体データを算出する方法もある。
センサ装置6は、車速を含む現在の車両状態を検知し、該当する状態データs6を制御装置3に送信する。
制御装置3は、横方向ガイド支援機能と前後方向ガイド支援機能を実現するために取り付けられている。
この場合、前後方向ガイド支援機能は、車両とその前方を走る、検知されたガイド車両との間の車間距離を、車速に応じた設定距離に調整する機能と、運転者によって設定可能な希望速度に車速を調整する機能と、を含んでいる。この車間距離調整は、この場合、車速調整が結果として設定車間距離を下回ることにつながるかもしれない場合に作動し、車速調整は、ガイド車両が検知されない場合、又はガイド車両が検知されたときに車間距離調整が結果として希望速度を下回るかもしれない場合に作動する。このような調整は、オート・クルーズ・コントロール(ACC)という名称でよく知られている。
自動化割合の高い横方向ガイド支援機能は、車両をコントロールする際、車線マークによってマーキングされている車線に沿って運転者を支援する車線調整による車線追跡支援機能と、ガイド車両の動きに従って車両をコントロールする際、冒頭で言及したけん引調整に応じて運転者を支援する対象追跡支援機能と、を含んでいる。この場合、横方向ガイド支援は、車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せとして、若しくは純粋な横方向追跡支援としてのどちらかを選択して行われ、その場合、有利であるのは、これら両方の支援方法の切替えが、一方の支援方法の作用が徐々に上昇し、他方の支援方法の作用は、一方が上昇した分だけ減少するように行われることであり、それによって、一方の支援方法から他方の支援方法への移行が徐々に行われるため、移行範囲では両方の支援方法が作用することになる。
制御装置3は、横方向ガイド支援機能を実現するためにステアリング調整装置4を制御する。このステアリング調整装置は、制御装置3から操縦指示として出されたステアリング調整シグナルs4に応じて、操縦可能な車両ホイールのステアリング角を変更し、それによって、運転者の支援となる、車両の横方向ガイドが行われる。ステアリング調整シグナルs4は、この場合、ステアリングホイール操作によって運転者が設定したステアリングモーメント又はステアリング角に追加的に累積される、追加のステアリングモーメント及び/又は追加のステアリング角に相当する。有利であるのは、ステアリング調整装置4が、ステアリングモーメント調整として実施されていることであり、これにより、第1のエスカレーション段階において、ステアリングホイールの触覚フィードバックが運転者に与えられ、このフィードバックによって、運転者は、操縦の役目を引き受けるように指示される。この操縦指示は、第2のエスカレーション段階において、ステアリングモーメントに追加的に加えられる触覚フィードバックを、車両ステアリングホイールの振動という形で発生させることができる。
車間距離調整機能を実現するために、制御装置3は、エンジントルク調整シグナルs7とブレーキトルク調整シグナルs8とによって、エンジントルク調整装置7及びブレーキトルク調整装置8を制御し、駆動トルク及び/又はブレーキトルクを変化させることにより、前方を走行する検知されたガイド車両までの距離を調整する。
マン・マシン・インターフェース5は、前後方向ガイド支援及び横方向ガイド支援を、支援措置として提供すべきかどうか選択する機会を運転者に与えるという役割をもっている。マン・マシン・インターフェース5には、さらに、運転者支援システムの作動状態を運転者に報告する役割もある。このために、マン・マシン・インターフェース5は、インターフェースデータs5を介して制御装置3と通信する。
マン・マシン・インターフェース5は、前後方向ガイド支援機能を作動させるインプット手段(図に示されていない)を有している。インプット手段は、特に、前後方向ガイド支援機能を作動させるためには特定の方向に動かさなければならない多機能操作レバーとして実施することができる。低速から静止状態に至るまで、車間距離調整機能がガイド車両までの距離を調整する場合は、車間距離調整を静止状態後に中断し、運転者側で新たに作動操作した後に、再び作動させることが推奨される。この運転者側による再度の作動操作は、運転者が多機能レバーを再度操作するか、又は車両のアクセルペダルを操作することによって行うことができる。従って、アクセルペダルは、前後方向ガイド支援機能が静止状態によって中断された場合に、前後方向ガイド支援機能を作動させるインプット手段としても機能する。
マン・マシン・インターフェース5は、さらに、運転者支援システムの現在の作動状態に関する情報を運転者が受け取る表示装置(図示されていない)を有している。支援を実行する前提条件が満たされなくなった場合、運転者は、車両の操縦を完全に引き継ぐように、表示装置を介して要求される。
制御装置3は、規定の作動条件が満たされている場合にのみ、自動化割合の高い横方向ガイド支援が支援措置として提供され、作動後に、その規定された条件が満たされなくなるとすぐに作動解除されるように設けられている。この場合、規定の作動条件には、少なくとも、車間距離調整が作動している、つまり、ガイド車両が検知され、検知されたガイド車両に関して現在の車間距離調整が作動しているという条件と、ガイド車両が規定の近接範囲内にある、つまり、車両とガイド車両間の距離が規定の車間距離限界値よりも小さいという条件と、けん引角と呼ばれる、車両からガイド車両へのビューイングアングルが規定の角度限界値よりも小さいという条件と、が含まれている。近接範囲にあるガイド車両がまず前方又は横方向に近接範囲から出た場合、又は、例えば、前後方向ガイド支援機能の作動モードが車間距離調整から速度調整へと切り替えられた場合など、車間距離調整が作動しなくなると、すぐに自動化割合の高い横方向ガイド支援は作動解除になる。
自動化割合の高い横方向ガイド支援は、車線マークが検知される限りは、原則的に車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せとして実行され、車線マークが検知されない場合のみ、例外的に純粋な対象追跡支援として実施される。
車線マークが検知されている状態から車線マークが検知されなくなった状態に変化した場合には、車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せから純粋な対象追跡支援へと自動的に切替えが行われる。続いて、車線マークが再度検知された場合は、対象追跡支援から車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せに自動的に切り替えられる。
横方向ガイド支援では、車両がガイド車両を追跡している場合に、車両が側方を通過しなければならない物体も追加的に考慮される。利用可能な走行範囲を狭める物体が検知され、さらに、車両が、それぞれの物体までの設定可能な安全間隔及び必要に応じて付けられている車線マークまでの設定可能な安全間隔を保って通過するために、十分なスペースが物体の横にないことが検知されると、横方向ガイド支援及び好ましくは前後方向ガイド支援が作動解除になり、横方向ガイド支援がこれ以上使用できないこと、及び横方向ガイドを引き継ぐことを運転者に要求するために、運転者に対して引き継ぎ要求が発せられる。これによって、運転者支援システムで確実に対処できない危険な状況においては、車両操縦の責任が完全に運転者に委ねられる。
このような物体に対する対策を、以下に図2及び3を使って詳しく説明する。
図2は、車線マーク31、32によって制限されている車線30のある道路を示し、その中では、図1に基づく運転者支援システムを装備した車両10が、同じ車線30の前方を走行するガイド車両20を、規定車間距離を保ちながら追跡している。ガイド車両20は、車線30の中にはみ出している物体21を通過する。点Pmは、ガイド車両20の、例えばガイド車両20のリアの、横方向中心点である。破線33は、ガイド車両20の移動した跡、すなわち、横方向中心点Pmの軌跡である。線35及び36は、車線マーク31、32又は使用可能な走行範囲を狭めている物体21までの、安全間隔y1、y2として遵守しなければならない限界を示している。車線マーク又は物体までの安全間隔y1、y2は、様々に選択することができ、特に、遵守しなければならない車線マーク31、32までの安全間隔y1は、遵守しなければならない物体21までの安全間隔y2よりも小さくすることができる。点線で示されている線37は、車両10の前後方向軸を示し、双方向矢印μは、車両10の前後方向軸37と、車両20からガイド車両20の横方向中心点Pmへの視線との間にできるけん引角と呼ばれる角度、すなわち、車両10からガイド車両20へのビューイングアングルを示している。双方向矢印Bnは、物体21と、この反対側にある車線マーク32との間の利用可能な走行範囲幅を示している。もう1つの双方向矢印Bfは、車両10の幅を示している。
このケースでは、横方向ガイド支援のための規定の作動条件が満たされている。すなわち、車両10は、車間距離を調整されながらガイド車両20を追跡し、ガイド車両20は車両10の規定の近接範囲内にある、すなわち、規定の車間距離限界値の範囲内及び規定の角度限界値の範囲内にある。車線マーク31、32があり、検知されていることから、横方向ガイド支援は、車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せとして実行される。遵守しなければならない左右横方向への安全間隔y1、y2を差し引いた利用可能な走行範囲Bnの幅が、車体幅よりも小さいことが確認されるとすぐに、横方向ガイド支援は作動解除される、すなわち、Bf<Bn−(y1+y2)という条件が満たされると作動解除となる。運転者は、この作動解除にともない、時間的には解除より前に、該当する引継ぎ要求が出力されることにより、横方向ガイドの引継ぎを要求される。
図3は、道路上に車線マークがないケースに関する同様の状況を示している。このケースでは、横方向ガイド支援が純粋な対象追跡支援として実行される。線41、42は、この場合、車両10がガイド車両20の後を追跡する通路40の境界を示している。双方向矢印y3は、物体21までの軌跡33からの横方向の距離を示している。車両10の半分の幅Bf/2に関して、この横方向の距離y3が、遵守しなければならない物体21までの横方向の安全間隔y2よりも小さい場合、すなわち、通路40が、少なくとも横方向の安全間隔y2の分も物体21から離れていない場合は、横方向ガイドの引継ぎ要求を運転者に出力することによって、対象追跡支援が作動解除となる。

Claims (10)

  1. 前後方向ガイド支援が、車両(10)と該車両の前方を走行するガイド車両(20)との間の車間距離を調整する車間距離調整として実施され、
    横方向ガイド支援は、前方を走行する前記ガイド車両(10)の軌跡(33)に従って前記車両(10)をガイドする対象追跡支援として、又はマーキングされた車線(30)に沿って前記車両(10)をガイドする車線追跡支援として、又は車線/対象追跡支援の組合せとして、選択的に実施され、
    前記横方向ガイド支援は、規定の作動条件が満たされている場合のみ利用可能であり、
    前記規定の作動条件は、前記車間距離調整が作動しているという条件を含んでいる、
    車両(10)の運転者の前後方向及び横方向ガイド支援方法であって、
    さらに前記規定の条件には、前記車両(10)と前記ガイド車両(20)間の距離(ds)が規定の車間距離限界値よりも小さい、及び/又は、前記車両(10)から前記ガイド車両(20)へのビューイングアングルであるけん引角(μ)が規定の角度限界値よりも小さい、という条件が含まれていることを特徴とする方法。
  2. 車線マーク(31、32)が検知された場合には常に、前記横方向ガイド支援が車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せとして実行されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 車線マーク(31、32)が検知されなくなった場合には、前記車線追跡支援又は車線追跡支援と対象追跡支援の組合せから前記対象追跡支援への切替えが行われることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 車線マークが検知されない場合は、前記横方向ガイド支援が前記対象追跡支援としてのみ実行されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 車線マーク(31、32)が初めて又は再度検知された場合は、前記対象追跡支援から前記車線追跡支援又は車線/対象追跡支援の組合せへの切替えが行われることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
  6. 前記車線追跡支援又は前記車線/対象追跡支援の組合せが作動している場合、前記ガイド車両(20)がその横側を通過し、前記車線(30)内で前記車両(10)の利用可能な走行範囲(Bn)を狭めている物体(21)が検知され、規定された左右の安全間隔(y1、y2)を差し引いた利用可能な走行範囲の幅(Bn)が、前記車両(10)の車体幅(Bf)よりも小さい場合、前記車線追跡支援又は前記車線/対象追跡支援の組合せが作動解除されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記対象追跡支援が作動している場合に、前記ガイド車両(20)が横側をその通過する物体(21)が検出され、前記車両(10)が規定の安全間隔(y2)を遵守して前記物体(21)を追い越すのに十分なスペースがない場合、前記対象追跡支援が作動解除されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記車両(10)と前記ガイド車両(20)との間の車間距離(ds)が、前記規定の車間距離限界値よりも大きい値まで上昇した場合、前記横方向ガイド支援が作動解除されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記横方向ガイド支援が作動解除される場合、横方向ガイドの引継ぎ要求が前記車両の運転者に出されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 車両(10)が走行しているマーキングされた車線(30)の変化に関する車線データ(s1)を提供するビデオによる車線検知システム(1)と、前記車両(10)の前方周辺の物体(20、21)に関する物体データ(s2)を提供するレーダー及び/又はビデオによる物体検知ユニット(2)と、提供される前記物体データ(s2)と前記車線データ(s1)に応じて、前記車両(10)の前後方向の動き及び横方向の動きを制御する調整シグナル(s4、s7、s8)を発生させる制御装置(3)と、を備えた、前記請求項のいずれか1つによる方法を実行するための、車両(10)の運転者支援システム。
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