JP2017117191A - 運転支援装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】障害物への衝突を回避するために車両を被害の少ない最善の方向へ導く運転支援装置を提供する。【解決手段】運転支援装置30は、自車の周囲の障害物の有無を検出する障害物検出手段21と、検出された障害物の種別を判別する種別判別手段22と、走行中の自車がその進行方向の延長線上に位置する一の障害物Mに衝突するか否かを判別する衝突判別手段23と、自車が一の障害物へ衝突すると判別された場合に進行方向に沿って無障害進路がある場合はその無障害進路を回避進路として、無障害進路がない場合は一の障害物と他の障害物とを比較して自車が衝突した場合に事故の重大性が最も低い障害物を低影響障害物と認定してその方向を回避進路として選択する進路選択手段24と、選択された回避進路に向かって自動的に自車の進行方向を修正する進路制御手段25とを備える。【選択図】図1

Description

この発明は、障害物への衝突を回避する車両の運転支援装置に関する。
従来から、走行中の車両の前方に、歩行者等が飛び出してきた場合等において、その衝突の可能性を判定し、衝突可能性のある場合には、それを運転者に報知する運転支援装置が提案されている(例えば、特許文献1)。
また、運転者の衝突回避操作が遅れた場合などに備え、衝突が避けられないと判定された場合に、車両の乗員が負傷しにくい所定の向きまで車両を回転させる運転支援装置も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2002−342899号公報 特開2006−273266号公報
上記特許文献1の運転支援装置では、仮に、走行中の車両の前方に歩行者等が飛び出してきたとしても、その飛び出しの認識が遅れれば回避が間に合わず、また、それを回避するステアリング操作等は運転者の技能に委ねられる。このため、運転者の認識や技能にかかわらず、確実に衝突を避けることができる運転支援装置が望まれる。
また、上記特許文献2の運転支援装置では、衝突が避けられないと判定された場合に、運転者の意志にかかわらず車両の向きを回転させ、衝突する側から遠い側に乗員が位置するようにするに留まる。このため、衝突を回避するために回転した方向に、別の歩行者や車両、あるいは、電柱や家屋等の固定物がある場合には、適切な回避が困難である場合もある。
そこで、この発明の課題は、走行中の車両の前方に、歩行者等の障害物が存在する場合、その障害物への衝突を回避して、車両を被害の少ない最善の方向へ導くことである。
上記の課題を解決するために、この発明は、自車の周囲の障害物の有無を検出する障害物検出手段と、検出された前記障害物の種別を判別する種別判別手段と、走行中の自車がその進行方向の延長線上に位置する前記障害物である一の障害物に衝突するか否かを判別する衝突判別手段と、自車が前記一の障害物へ衝突すると判別された場合に進行方向に沿って前記障害物がない無障害進路がある場合はその無障害進路を回避進路として選択し、前記無障害進路がない場合は前記一の障害物の種別と前記一の障害物とは別の前記障害物である他の障害物の種別とを比較して自車が衝突した場合に事故の重大性が最も低い前記障害物を低影響障害物と認定してその低影響障害物の方向を回避進路として選択する進路選択手段と、選択された前記回避進路に向かって自動的に自車の進行方向を修正する進路制御手段と、を備える運転支援装置を採用した。
前記他の障害物は、前記一の障害物に対して自車の進行方向に向かって右側又は左側、あるいはその両方に位置する構成を採用することができる。
また、前記種別判別手段は、少なくとも人、走行自動車及び走行自動車以外の物の各種別からなる前記障害物の種別を判別し、前記進路制御手段は、前記障害物として前記人が検出された場合に前記人を除く前記障害物のいずれかを前記低影響障害物と認定する構成を採用することができる。
前記人には、自転車、原付、自動二輪車等の乗員を保護する車体を有さない車両が含まれる構成を採用することができる。
前記進路選択手段は、前記障害物に走行自動車を含んでいる場合に、前記走行自動車が自車と同方向に進行している場合はその走行自動車と前記人以外の障害物とを比較して前記低影響障害物を認定する構成を採用することができる。
前記進路選択手段は、前記障害物に走行自動車を含んでいる場合に、前記走行自動車が自車と逆方向に進行している場合はその走行自動車を除く前記人以外の障害物同士を比較して前記低影響障害物を認定する構成を採用することができる。
自車の速度を検出する自車速度検出手段と、自車に対する前記走行自動車の相対速度を検出する相対速度検出手段と、を備え、前記進路選択手段は、前記相対速度と前記自車の速度とによって前記走行自動車が自車と同方向に進行しているか逆方向に進行しているかを判別する構成を採用することができる。
この発明は、走行中の車両の前方に、歩行者等の障害物が存在する場合に、その障害物への衝突を回避して、車両を被害の少ない最善の方向へ導くことができる。
この発明の一実施形態を示す運転支援装置の構成図である。 (a)〜(c)は、それぞれこの発明の運転制御を示す模式図である。 この発明の運転制御を示す模式図である。 (a)(b)は、自車の操舵を示す模式図である。
この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、走行中の車両(以下、「自車1」と称する)の進行方向前方の延長線上に、歩行者等の物標が存在する場合等において、その衝突の可能性を判定し、衝突の可能性がある場合にはその衝突を回避する操舵を、運転者の意志にかかわらず自動的に行う運転支援装置30である。
例えば、人や自転車等の物標からなる障害物(以下、「一の障害物M」と称する)が、自車1の進行方向前方に飛び出してきた場合に、仮に、自車1が備える自動制御ブレーキによって自動的に緊急ブレーキを作動させたとしても、その衝突を免れないと判断した場合に、衝突した場合の被害が多い一の障害物M(人や自転車等)を避けて、相対的に被害の少ない、あるいは、被害がない他の進路へ、自動的に自車1を導く運転制御を行うものである。
運転支援装置30の構成は、図1に示すように、自車1の周囲の障害物の有無を検出する障害物検出手段21と、検出された障害物の種別を判別する種別判別手段22と、走行中の自車1がその進行方向の延長線上に位置する障害物である一の障害物Mに衝突するか否かを判別する衝突判別手段23とを備える。これらの障害物検出手段21、種別判別手段22、衝突判別手段23は、自車1が搭載する電子制御ユニット(Electronic Control Unit)20内に備えられている。
障害物検出手段21は、自車1の車体に取り付けられる撮像装置4からの情報を取得し、その情報に基づいて、画像処理等を行うことにより自車1周囲の障害物の有無を検出する。
障害物の検出は、自車1の進行方向前方、その進行方向に向かって前方よりもやや左右斜め方向、自車1の左右側方方向、自車1の後方(後続車等)、自車1の後方よりもやや左右斜め方向(隣接する車線で自車1を追い越す車等)等を対象とする。
撮像装置4は、図1及び図4(a)(b)に示すように、車体1eの前方に取り付けられる前方監視カメラ4a、車体1eの右前方に取り付けられる右前側方監視カメラ4b、車体1eの左前方に取り付けられる左前側方監視カメラ4c、車体1eの右後方に取り付けられる右後側方監視カメラ4d、車体1eの左後方に取り付けられる左後側方監視カメラ4e、車体1eの後方に取り付けられる後方監視カメラ4f等を備える。これらの撮像装置4は、撮像装置制御手段18によって制御される。
また、種別判別手段22は、障害物検出手段21によって検出された障害物を、少なくとも人、走行自動車、走行自動車以外の物の各種別に判別する。ここでは、人には、自転車、原付、自動二輪車等の乗員を保護する車体を有さない車両を含むものとしている。自転車等の軽車両やバイク等は、乗員が箱状の車体で保護されていないので、仮に衝突した際の被害が大きいと考えられることから、このように人と同じ種別に分類している。
衝突判別手段23は、自車1の進行方向前方の一の障害物Mに対して、自車1が、仮に自動の緊急ブレーキを作動させた場合に、一の障害物Mまでに停止できるか否かを判別する。自車1が一の障害物Mまでに停止できるか否かの判別は、自車1の走行速度から停止するまでの制動距離を算出し、自車1と一の障害物Mとの距離が制動距離以上であるかどうかで行うことができる。自車1の走行速度は、自車1が備える速度計5からの情報に基づいて、自車速度検出手段15が検出することができる。
なお、衝突判別手段23が、自動の緊急ブレーキを作動させることにより、自車1が一の障害物Mの手前で停止できると判別した場合は、自車1が備えるブレーキアクチュエータ8をブレーキ制御手段13が制御することにより、自動の緊急ブレーキを作動させる。このとき、エンジンの燃焼室への吸気量を調整するスロットルアクチュエータ9をスロットル制御手段14が制御することにより、自動的にアクセルオフの制御が合わせて行われる。
また、運転支援装置30は、障害物検出手段21によって検出された障害物の有無の情報、及び、種別判別手段22による障害物の判別結果に基づいて、自車1が進行するべき最善の方向を選択する進路選択手段24を備える。
進路選択手段24は、自車1が、仮に自動の緊急ブレーキを作動させたとしても一の障害物Mまでに停止できず、その一の障害物Mへの衝突は免れないと判別された場合に、進行方向に沿って進路変更が可能な領域に他の障害物がない無障害進路がある場合は、その無障害進路を回避進路として選択する。また、進路選択手段24は、進路変更が可能な領域に無障害進路がない場合は、一の障害物Mの種別と、一の障害物Mとは別の障害物である他の障害物2,Xの種別とを比較して、仮に自車1が衝突した場合に事故の重大性が最も低い他の障害物2,Xを低影響障害物と認定して、その低影響障害物の方向を回避進路として選択する。
このとき、進路選択手段24は、一の障害物Mと他の障害物2,Xの中に人が含まれている場合は、人を除く障害物のいずれかを低影響障害物と認定する。また、他の障害物Xの中に走行自動車が含まれている場合は、その走行自動車の進行方向を加味して低影響障害物を認定する。走行自動車の進行方向の判別は、後述のように自車1と他の走行自動車との相対速度に基づいて行われる。
ここで、他の障害物2,Xは、一の障害物Mに対して自車1の進行方向に向かって右側又は左側、あるいはその両方に位置する場合が考えられる。また、自車1に隣接する車線で、自車1と同方向に進行する後続車がある場合は、他の障害物2は、自車1の左側方、右側方、左斜め後方、右斜め後方である場合も考えられる。
また、運転支援装置30は、進路選択手段24によって選択された回避進路に向かって自動的に自車の進行方向を修正する進路制御手段25を備える。
進路制御手段25は、進路選択手段24によって回避進路が選択された場合には、自車1が備えるステアリングアクチュエータ7やヨーコントロールアクチュエータ10を操舵制御手段12が制御することにより、その回避進路へ向かって操舵する制御を行う。
進路選択手段24によって回避進路が選択された場合に、どの程度の操舵を行うかについては、自車1の現在の進行方向、自車速度、回避進路の方向等の情報に基づき、予め電子制御ユニット20内の記憶手段18に格納された情報に基づき決定される。記憶手段18には、自車1の現在の進行方向、自車速度、回避進路の方向等の情報に基づき、ステアリングアクチュエータ7やヨーコントロールアクチュエータ10をどの程度動作させればよいかが記憶されている。操舵制御手段12は、これらの情報に基づき操舵の制御を行う。
これらの進路選択手段24、進路制御手段25、操舵制御手段12、ブレーキ制御手段13、スロットル制御手段14、自車速度検出手段15、撮像装置制御手段17等も、自車1が搭載する電子制御ユニット20内に備えられている。
また、自車1は、もう一つの自車速度検出手段15として機能するナビゲーション装置11を備える。ナビゲーション装置11はアンテナ11aを備え、グローバル・ポジショニング・システム(Global Positioning System)によって、自車1の位置や走行速度を認識することができ、また、目的地への経路案内等を行うこともできる。自車速度の情報は、速度計5による情報を採用してもよいし、ナビゲーション装置11による情報を採用してもよい。
ナビゲーション装置11は、電子制御ユニット20に接続されており、ナビゲーション
装置11で検出された自車1の位置情報や自車速度の情報は、適宜、電子制御ユニット20に送信される。
さらに、自車1は、自車1の走行方向前方及び後方に位置する他の走行自動車(以下、「他車2」と称する。)の自車1に対する相対速度を検出する相対速度検出手段16を備えている。
相対速度検出手段16は、自車1の車体に備えられたレーダ装置6からの情報を取得し、その情報に基づいて、他車2の自車1に対する相対速度を算出している。相対速度検出手段16は、電子制御ユニット20に備えられる。
相対速度検出手段16が制御するレーダ装置6として、例えば、アンテナから電波を送信し対象物に反射した電波を受信することにより、その対象物との相対距離や相対速度等を検出できるミリ波レーダ装置を用いることができる。レーダ装置6としては、それ以外にも、レーザ波を送信しその反射波を受信することにより、対象物との相対距離や相対速度等を検出できる赤外線レーザ装置や、あるいは、ステレオカメラによって取得された時系列画像から、対象物との相対距離や相対速度等を検出できるカメラ装置等を採用することができる。
相対速度検出手段16は、自車1の速度である自車速度の情報と自車1に対する他車2の相対速度とに基づいて、前方や後方の他車2が自車1と逆方向に走行しているか、同方向に走行しているかを判別することができる。
以下、具体的な事例に基づいて、運転制御について説明する。
図2(a)は、自車1が走行する車線に隣接する車線に先行車、後続車、対向車がない場合を想定している。この状態で、自車1の進行方向前方に一の障害物Mとして人が飛び出してきたとする。自車1が、このまま図中のb方向へ進行しながら緊急ブレーキを作動させても、一の障害物Mまでに停止できない場合は、自車1は、図中のc方向への回避進路を選択し、自動的に操舵の制御が行われる。このとき、ブレーキの作動やアクセルオフが自動的に行われるように制御してもよい。
このとき、自車1は、少なくとも人を避けて、図中のa方向とc方向のどちらかの回避進路を選択する余地があるが、道路外のA領域へ侵入すると、自車1の破損が想定される。このため、対向車がない図中のc方向への回避進路を選択したものである。
図2(b)は、自車1が走行する車線に隣接する車線に対向車がある場合を想定している。この状態で、自車1の進行方向前方に一の障害物Mとして人が飛び出してきたとする。自車1が、このまま図中のb方向へ進行しながら緊急ブレーキを作動させても、一の障害物Mまでに停止できない場合は、自車1は、図中のa方向への回避進路を選択し、自動的に操舵の制御が行われる。このとき、ブレーキの作動やアクセルオフが自動的に行われるように制御してもよい。
このとき、自車1は、少なくとも人を避けて、図中のa方向とc方向のどちらかの回避進路を選択する余地があるが、仮に自車1が反対車線の対向車である他車2に衝突すると、自車1及び他社2に多大な物的、人的被害が想定される。このため、対向車を避けて、図中のa方向への回避進路を選択したものである。A領域には、構造物等は存在していないので、自車1への物的、人的被害もそれほど大きくないと考えられる。
図2(c)は、自車1が走行する車線に隣接する車線に対向車がある場合を想定している。また、道路外のB領域には、電柱や家屋等の構造物Xが存在している。この状態で、自車1の進行方向前方に一の障害物Mとして人が飛び出してきたとする。自車1が、このまま図中のb方向へ進行しながら緊急ブレーキを作動させても、一の障害物Mまでに停止できない場合は、自車1は、図中のa方向への回避進路を選択し、自動的に操舵の制御が行われる。このとき、ブレーキの作動やアクセルオフが自動的に行われるように制御してもよい。
このとき、自車1は、少なくとも人を避けて、図中のa方向とc方向のどちらかの回避進路を選択する余地があるが、仮に自車1が反対車線の対向車である他車2に衝突すると、自車1及び他社2に多大な物的、人的被害が想定される。このため、対向車を避けて、図中のa方向への回避進路を選択したものである。B領域には、構造物が存在しているが、自車1に接近してくる対向車に衝突するよりは、固定物である構造物Xに衝突する方が、自車1への物的、人的被害も相対的に小さいと考えられる。
図3は、自車1が走行する車線に隣接する車線に、自車1と同方向へ進行する先行車がある場合を想定している。また、道路外のB領域には、電柱や家屋等の構造物Xが存在している。この状態で、自車1の進行方向前方に一の障害物Mとして人が飛び出してきたとする。自車1が、このまま図中のb方向へ進行しながら緊急ブレーキを作動させても、一の障害物Mまでに停止できない場合は、自車1は、図中のca方向への回避進路を選択し、自動的に操舵の制御が行われる。このとき、ブレーキの作動やアクセルオフが自動的に行われるように制御してもよい。
このとき、自車1は、少なくとも人を避けて、図中のa方向とc方向のどちらかの回避進路を選択する余地があるが、仮に自車1が道路外のB領域の構造物Xに衝突すると、自車1や構造物Xに物的、人的被害が想定される。このため、構造物Xを避けて、図中のc方向への回避進路を選択したものである。c方向の隣接車線には、自車1と同方向に進行する先行車である他車2が存在しているが、自車1と他車2とは相対速度が小さいことから、構造物Xを避けて操舵する方が、総合的に物的、人的被害も相対的に小さいと考えられる。
ただし、自車1が他車2に衝突することが、大きな被害に繋がると考えられるような状況、例えば、自車1と他車2とが高速で走行しており、その他車2周囲にも他の走行自動車が存在している場合等は、自車1の回避進路として、それらの走行自動車群を避けて、矢印a方向を選択する場合も想定される。
図4(a)(b)は、それぞれ、進路制御手段25の制御に基づく自車1の操舵を示す模式図である。
図4(a)は、ヨーコントロールによって、自車1の進路変更を行うものである。選択された回避進路へ自車1を進路変更するために、駆動輪である前輪、又は後輪、あるいは前後輪の左右のトルク配分比率を調整している。例えば、進行方向左側の駆動輪のトルクを右側の駆動輪のトルクよりも少なくすれば、自車1は進行方向左側へ進路を変える。また、例えば、進行方向右側の駆動輪のトルクを左側の駆動輪のトルクよりも少なくすれば、自車1は進行方向右側へ進路を変える。
このヨーコントロールによる操舵は、電子制御ユニット20の操舵制御手段12が、記憶手段18の情報に基づいて、ヨーコントロールアクチュエータ10を制御することにより行っている。
図4(b)は、ステアリングコントロールによって、自車1の進路変更を行うものである。選択された回避進路へ自車1を進路変更するために、駆動輪である前輪の向きをステアリングアクチュエータ7の動作によって調整している。例えば、左右の前輪を左側に向ければ自車1は進行方向左側へ進路を変える。また、左右の前輪を右側へ向ければ、自車1は進行方向右側へ進路を変える。
このステアリングコントロールによる操舵は、ヨーコントロールによる操舵よりも、進路変更のレスポンスが遅くなる傾向がある。このため、緊急時の進路変更の制御には、よーこんとルーツを採用することが有利である。進路変更のレスポンスが早ければ、種々の回避運動を取るための時間的余裕度が高まるからである。
以上のように、この発明では、自車1が一の障害物Mへ衝突すると判別された場合に、進行方向に沿って障害物がない無障害進路がある場合は、その無障害進路を回避進路として選択する。また、無障害進路がない場合は、一の障害物Mの種別と一の障害物Mとは別の障害物である他の障害物2,Xの種別とを比較して、自車1が衝突した場合に事故の重大性が最も低い障害物を低影響障害物と認定し、その低影響障害物の方向を回避進路として選択する。検出された障害物に人が含まれる場合には、低影響障害物の選択には人は必ず除かれる。
また、検出された障害物に走行中の自動車である他車2を含んでいる場合に、その他車2が自車1と同方向に進行している場合は、その他車2と人以外の障害物とを比較して低影響障害物を認定する。さらに、検出された障害物に走行中の自動車である他車2を含んでいる場合に、他車2が自車1と逆方向に進行する対向車である場合は、その対向車である他車2を除く人以外の障害物同士を比較して低影響障害物を認定する。
これらの構成により、走行中の自車1の前方に、歩行者や車両等の障害物が飛び出してきた場合に、その障害物への衝突を回避するために、自車1を被害の少ない最善の方向へ導くことができる。
これらの実施形態では、種別判別手段22は、障害物検出手段21によって検出された障害物を、少なくとも人、走行自動車、走行自動車以外の物の3つの種別に判別する構成としたが、障害物の判別の分類数はこの実施形態には限定されず、2つ、あるいは、4つ、5つ以上の分類としてもよい。
例えば、走行自動車以外の物からなる障害物を画像処理によって、電柱や家屋等の固定物、ガードレール等の消耗固定物、仮柵やその他自重の小さい載置物等に分類し、固定物、消耗固定物、載置物の順に、衝突時の被害度合いが徐々に小さくなる設定をしてもよい。このとき、障害物として、固定物、消耗固定物のどちらかを選択する場合は、相対的に物的、人的被害の少ない消耗固定物を選択し、消耗固定物と載置物のどちらかを選択する場合は、相対的に物的、人的被害の少ない載置物を選択する。
1 自車
2 走行自動車(他車)
4 撮像装置
4a 前方監視カメラ
4b 右前側方監視カメラ
4c 左前側方監視カメラ
4d 右後側方監視カメラ
4e 左後側方監視カメラ
4f 後方監視カメラ
5 速度計
6 レーダ装置
7 ステアリングアクチュエータ
8 ブレーキアクチュエータ
9 スロットルアクチュエータ
10 ヨーコントロールアクチュエータ
11 ナビゲーション装置
12 操舵制御手段
13 ブレーキ制御手段
14 スロットル制御手段
15 自車速度検出手段
16 相対速度検出手段
17 撮像装置制御手段
19 記憶手段
20 電子制御ユニット
21 障害物検出手段
22 種別判別手段
23 衝突判別手段
24 進路選択手段
25 進路制御手段
30 運転支援装置
M 一の障害物(人)
X 走行自動車以外の物(構造物)

Claims (7)

  1. 自車の周囲の障害物の有無を検出する障害物検出手段と、
    検出された前記障害物の種別を判別する種別判別手段と、
    走行中の自車がその進行方向の延長線上に位置する前記障害物である一の障害物に衝突するか否かを判別する衝突判別手段と、
    自車が前記一の障害物へ衝突すると判別された場合に進行方向に沿って前記障害物がない無障害進路がある場合はその無障害進路を回避進路として選択し、前記無障害進路がない場合は前記一の障害物の種別と前記一の障害物とは別の前記障害物である他の障害物の種別とを比較して自車が衝突した場合に事故の重大性が最も低い前記障害物を低影響障害物と認定してその低影響障害物の方向を回避進路として選択する進路選択手段と、
    選択された前記回避進路に向かって自動的に自車の進行方向を修正する進路制御手段と、
    を備える運転支援装置。
  2. 前記他の障害物は、前記一の障害物に対して自車の進行方向に向かって右側又は左側、あるいはその両方に位置する
    請求項1に記載の運転支援装置。
  3. 前記種別判別手段は、少なくとも人、走行自動車及び走行自動車以外の物の各種別からなる前記障害物の種別を判別し、
    前記進路制御手段は、前記障害物として前記人が検出された場合に前記人を除く前記障害物のいずれかを前記低影響障害物と認定する
    請求項1又は2に記載の運転支援装置。
  4. 前記人には、自転車、原付、自動二輪車等の乗員を保護する車体を有さない車両が含まれる
    請求項3に記載の運転支援装置。
  5. 前記進路選択手段は、前記障害物に走行自動車を含んでいる場合に、前記走行自動車が自車と同方向に進行している場合はその走行自動車と前記人以外の障害物とを比較して前記低影響障害物を認定する
    請求項3又は4に記載の運転支援装置。
  6. 前記進路選択手段は、前記障害物に走行自動車を含んでいる場合に、前記走行自動車が自車と逆方向に進行している場合はその走行自動車を除く前記人以外の障害物同士を比較して前記低影響障害物を認定する
    請求項3又は4に記載の運転支援装置。
  7. 自車の速度を検出する自車速度検出手段と、
    自車に対する前記走行自動車の相対速度を検出する相対速度検出手段と、
    を備え、
    前記進路選択手段は、前記相対速度と前記自車の速度とによって前記走行自動車が自車と同方向に進行しているか逆方向に進行しているかを判別する
    請求項5又は6に記載の運転支援装置。
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