JP3726923B2 - 車両用運転支援装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車両との車両間隔を適切に維持できるようにドライバの運転を支援する車両用運転支援装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、車両の安全性の向上を図るため、積極的にドライバの運転操作を支援する総合的な運転支援システム(ADA;Active Drive Assist system)が開発されている。このADAシステムは、車両の走行環境情報や自車両の走行状態から先行車両との衝突、物体との接触、車線逸脱等の様々な可能性を推定して、安全を維持できないと予測される場合に、ドライバに対して報知、その他制御等を行なうものである。上記車両の走行環境情報を得るための装置としては、レーザ・レーダ装置等が従来より公知であるが、本願出願人による特開平5−265547号公報では、車両に搭載した複数のカメラにより捉えた車両前方の風景や物体の画像情報を処理して、道路、交通環境を実用上十分な精度と時間で三次元的に認識することが提案されている。
【0003】
上記ADAシステムの機能の一つとしては先行車両との車両間隔を適切に維持できるようにドライバの運転を支援し、先行車両との衝突を防ぐ機能がある。この衝突防止装置の例として、自動車技術Vol.43,No.2,1989.P.65 〜P.73「大型トラック用追突防止警報装置」において、自車両の車速と、レーザ・レーダ装置により検出した自車両と先行車両との車間距離を基に、先行車速度、自車両と先行車両との相対速度等を算出し、この相対速度によって自車両速度を基にして算出する安全車間距離を切り換え、上記車間距離が上記安全車間距離を割り込んだ時に追突の危険性があるとして警報を発するものが示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術では、先行車両と自車両との相対速度で安全車間距離を切り換えるようになっているので、先行車両の挙動により車間距離が変化したのか、あるいは、自車両の挙動により車間距離が変化したのかが考慮されていない。このため、ドライバの意志が反映されず、例えば、先行車両を追い抜くため故意に車間距離を縮めている場合であっても警報が発せられて、ドライバに対して違和感を与え、使いにくいといった問題がある。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車両の挙動による先行車両と自車両との車間距離の減少を確実に検出し、ドライバが故意に車間距離を変化させた場合と区別して制御可能にし、ドライバの意志が反映され自然で使いやすい車両用運転支援装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項1記載の本発明による車両用運転支援装置は、自車両と先行車両との車間距離を算出する車間距離算出手段と、自車両の車速を検出する自車両速度検出手段と、先行車両の速度を検出する先行車速度検出手段と、先行車両の減速度を演算する先行車減速度演算手段と、上記先行車減速度と予め設定しておいた基準減速度とを比較して上記先行車減速度が上記予め設定しておいた基準減速度以上で、上記先行車両が大きな減速をしている場合には、通常の猶予時間を増加補正して猶予時間を設定する猶予時間設定手段と、上記自車両速度と上記先行車速度と予め定める自車両の設定最大減速度と予め定める先行車両の設定最大減速度とにより求めた値に対し、上記自車両速度と上記猶予時間とを乗算した値を加算して安全車間距離を設定する安全車間距離設定手段と、上記車間距離と上記安全車間距離とを比較して信号出力する車間距離比較手段と、上記車間距離比較手段からの信号に基づき所定の応動部に作動信号を出力する作動信号出力手段とを備えたものである。
【0007】
すなわち、請求項1記載の発明では、車間距離算出手段で自車両と先行車両との車間距離を算出し、自車両速度検出手段で自車両の車速を検出し、先行車速度検出手段で先行車両の速度を検出し、先行車減速度演算手段で先行車両の減速度を演算する。そして、猶予時間設定手段で先行車減速度と予め設定しておいた基準減速度とを比較して先行車減速度が予め設定しておいた基準減速度以上で、先行車両が大きな減速をしている場合には、通常の猶予時間を増加補正して猶予時間を設定し、安全車間距離設定手段で自車両速度と先行車速度と予め定める自車両の設定最大減速度と予め定める先行車両の設定最大減速度とにより求めた値に対し、自車両速度と猶予時間とを乗算した値を加算して安全車間距離を設定し、車間距離比較手段は車間距離と安全車間距離とを比較して信号出力し、作動信号出力手段は車間距離比較手段からの信号に基づき所定の応動部に作動信号を出力する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1〜図3は本発明の実施の形態を示し、図1は車両用運転支援装置の機能ブロック図、図2は車両用運転支援装置の概略構成図、図3は運転支援制御のフローチャートである。
【0017】
図2において、符号1は自動車等の車両であり、この車両に、先行車両との車両間隔を適切に維持できるようにドライバの運転を支援し、先行車両との衝突を防ぐ、いわゆる衝突防止機能を一つの機能として有する車両用運転支援装置2が搭載されている。以下、本発明の実施の形態では、車両用運転支援装置2の衝突防止機能の部分についてのみ説明し、他の機能の部分については説明を省略する。
【0018】
上記車両用運転支援装置2は、ステレオ光学系3で撮像した自車両の走行方向の画像から距離画像生成装置4で距離画像を生成し、この距離画像と車速センサ5で検出した自車両速度vを制御装置6に入力して、この制御装置6が衝突防止機能を達成すべくブザー7に制御出力するように主に構成されている。
【0019】
上記ステレオ光学系3は、例えば電荷結合素子(CCD)等の固体撮像素子を用いた1組のCCDカメラからなり、左右のCCDカメラが、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像するようになっている。
【0020】
また、上記距離画像生成装置4は、主にイメージプロセッサで形成され、上記ステレオ光学系3で撮像した1組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成し上記制御装置6に入力するものである。
【0021】
上記制御装置6は、マルチマイクロプロセッサのシステムで形成され、上記距離画像生成装置4からの距離画像を処理して必要な情報を抽出するとともに、上記車速センサ5で検出した自車両速度vを基に、後述する運転支援制御の衝突防止制御を行ない上記ブザー7に制御出力する。
【0022】
上記制御装置6は、図1に示すように、先行車情報抽出部11、先行車速度算出部12、先行車減速度算出部13、先行車減速度判定部14、安全車間距離設定部15、車間距離比較部16、出力部17で構成されている。
【0023】
上記先行車情報抽出部11は、車間距離算出手段としての機能を有し、上記距離画像生成装置4から入力された距離画像に対して箱形パターンの特徴を抽出する等の画像処理を行ない、立体物の中から先行車両を特定し、この先行車両との距離(車間距離x)を上記先行車速度算出部12と上記車間距離比較部16に出力するようになっている。
【0024】
上記先行車速度算出部12は、車間距離xの時間による変化と自車両速度vとを基に先行車速度vt を算出し、上記先行車減速度算出部13、上記安全車間距離設定部15に出力するように形成されている。ここで、前回求めた値に添字(n−1)、今回求めた値に添字(n)を記し、今回の先行車速度vt(n)は、以下の式で算出する。尚、Δtは、計測、演算周期を示す。
vt(n)=(x(n) −x(n-1) )/Δt+v(n) …(1)
上記先行車減速度算出部13は、先行車減速度演算手段として形成され、上記先行車速度算出部12から入力される先行車速度vt を基に先行車の減速度αt を算出し、上記先行車減速度判定部14に出力するように形成されている。今回算出する先行車減速度αt(n)は、
αt(n)=(vt(n-1)−vt(n))/Δt …(2)
で算出される。
【0025】
上記先行車減速度判定部14は、上記先行車減速度算出部13から入力された先行車減速度αt を、予め実験等により設定しておいた基準減速度αk と比較し、この基準減速度αk 以上か否かを上記安全車間距離設定部15に出力するようになっている。
【0026】
上記安全車間距離設定部15は、上記先行車減速度判定部14の比較結果に応じて上記車間距離比較部16に出力する安全車間距離xk を算出するように形成されている。この安全車間距離xk は、今回求めた自車両速度v(n) 、先行車速度vt(n)を基に、以下の式で算出される。
ここで、αmax は自車両の設定最大減速度、αtmaxは先行車両の設定最大減速度、T' は猶予時間である。そして、この猶予時間T' は、先行車減速度αt が大きい場合には、通常の猶予時間Tに時間増分ΔT(いづれも予め設定しておいた時間)を加えた値(T' ←T+ΔT)に設定され、先行車減速度αt が小さい場合には、通常の猶予時間T(T' ←T)に設定される。換言すると、先行車減速度αt が大きい場合には、猶予時間T' が大きく設定されて安全車間距離xk が大きくなり、先行車減速度αt が小さい場合には、猶予時間T' が小さく設定されて安全車間距離xk が小さくなるようになっている。尚、上記時間増分ΔTは車両速度に応じて可変に設定できるようにしても良い。
【0027】
このように、本発明の実施の形態では、上記先行車減速度判定部14と上記安全車間距離設定部15とで安全車間距離設定手段が形成されている。
【0028】
上記車間距離比較部16は、車間距離比較手段として形成され、上記安全車間距離設定部15によって設定された安全車間距離xk と上記先行車情報抽出部11からの車間距離x(現在の車間距離x(n) )とを比較し、上記出力部17に信号出力するようになっている。
【0029】
上記出力部17は、作動信号出力手段として形成され、上記車間距離比較部16からの信号に基づき、車間距離x(n) が安全車間距離xk を割り込んだ場合に、上記ブザー7を作動させるべく信号出力するようになっている。
【0030】
次に、上記構成によって行なわれる運転支援制御を、図3のフローチャートにより説明する。このプログラムがスタートすると、まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で、ステレオ光学系3により自車両の走行方向の画像を撮像し、距離画像生成装置4で距離画像を生成し、制御装置6の先行車情報抽出部11で、入力された距離画像に対して箱形パターンの特徴を抽出する等の画像処理を行ない、立体物の中から先行車両を特定する。
【0031】
次いで、S102に進んで、上記先行車両の特定の結果、走行車線上に先行車両が有る場合にはS103に進み、先行車両が無い場合には上記S101に戻る。
【0032】
上記S102の判定の結果、走行車線上に先行車両が有り、S103に進むと、先行車両と自車両との車間距離xが求められ、この求めた車間距離xを現在の車間距離x(n) として記憶更新する。また、今まで記憶していた値は前回の車間距離x(n-1) として記憶更新する。
【0033】
次に、S104に進み、車速センサ5から自車両速度vを読み込み、この読み込んだ自車両速度vを現在の自車両速度v(n) として記憶更新する。また、今まで記憶していた値は前回の自車両速度v(n-1) として記憶更新する。
【0034】
次いで、S105に進み、先行車速度算出部12で、前記(1)式に基づき先行車速度vt の算出が行なわれる。この算出した先行車速度vt を現在の先行車速度vt (n) として記憶更新する。また、今まで記憶していた値は前回の先行車速度vt (n-1) として記憶更新する。
【0035】
次に、S106に進んで、先行車減速度算出部13で、前記(2)式に基づき先行車減速度αt(n)の算出が行なわれる。
【0036】
その後、S107に進み、先行車減速度判定部14で、上記S106において今回算出した先行車減速度αt(n)を、予め実験等により設定しておいた基準減速度αk と比較する。この結果、先行車減速度αt(n)が基準減速度αk 以上(先行車が大きな減速)の場合は、S108に進み、安全車間距離xk に用いる猶予時間T' を、通常の猶予時間Tに時間増分ΔT(いづれも予め設定しておいた時間)を加えた値(T' ←T+ΔT)に設定する一方、先行車減速度αt(n)が基準減速度αk に満たない(先行車が大きな減速をしていない)場合は、S109に進んで、猶予時間T' を通常の猶予時間T(T' ←T)に設定する。
【0037】
上記S108あるいは上記S109で猶予時間Tの設定を終えると、S110に進み、前記(3)式に基づき安全車間距離xk の算出を行なう。すなわち、上記S108,S109,S110が、安全車間距離設定部15で行なわれる処理になっている。
【0038】
そして、S111に進み、車間距離比較部16で、現在の車間距離x(n) と安全車間距離xk とを比較して、現在の車間距離x(n) が安全車間距離xk 以下になる(x(n) ≦xk )とS112に進み、出力部17がブザー7を作動させるべく信号出力する。一方、現在の車間距離x(n) が安全車間距離xk より大きな場合(x(n) >xk )はS101に戻る。
【0039】
このように、本発明の実施の形態によれば、先行車両の減速に応じて安全車間距離が設定され、例えば、先行車が所定の値より大きな減速度で減速した場合、すなわち急減速した場合は安全車間距離が長く設定され、警報の作動が早められるので安全が確保される。一方、先行車を追い越すため自車両を加速させ先行車との相対速度に変化が生じるような場合は、警報の作動が早められることがないので、ドライバの意志が反映され自然で使いやすいものとなる。
【0040】
尚、本発明の実施の形態は、他の複数の支援形態(例えば、準備警報と危険警報の2段警報)を有する車両用運転支援装置においても適応できるものである。
【0041】
また、本発明の実施の形態で示したブザーは、警報ランプ、表示案内、アナウンス等の他の報知手段や自動ブレーキ装置、あるいはそれらの組み合わせであっても良い。
【0042】
さらに、本発明の実施の形態では、先行車両の減速に応じてブザーのタイミングを変える例について説明したが、その他、音量、音質等を変えるものであっても良い。
【0043】
また、先行車の減速度の算出は、本発明の実施の形態に限ることなく、他の方法、例えば、自車両に前後加速度を検出する加速度センサを設け、相対速度の微分値との差で求めるようにしても良い。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、先行車両の挙動による先行車両と自車両との車間距離の減少を、先行車両の減速度で確実に検出し、この先行車減速度を制御に用いることでドライバが故意に車間距離を変化させた場合と区別して制御可能であり、ドライバの意志が反映され自然で使いやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両用運転支援装置の機能ブロック図
【図2】車両用運転支援装置の概略構成図
【図3】運転支援制御のフローチャート
【符号の説明】
1 車両
2 車両用運転支援装置
3 ステレオ光学系
4 距離画像生成装置
5 車速センサ
6 制御装置
7 ブザー
11 先行車情報抽出部(車間距離算出手段)
12 先行車速度算出部
13 先行車減速度算出部(先行車減速度演算手段)
14 先行車減速度判定部(安全車間距離設定手段)
15 安全車間距離設定部(安全車間距離設定手段)
16 車間距離比較部(車間距離比較手段)
17 出力部(作動信号出力手段)
Claims (1)
- 自車両と先行車両との車間距離を算出する車間距離算出手段と、
自車両の車速を検出する自車両速度検出手段と、
先行車両の速度を検出する先行車速度検出手段と、
先行車両の減速度を演算する先行車減速度演算手段と、
上記先行車減速度と予め設定しておいた基準減速度とを比較して上記先行車減速度が上記予め設定しておいた基準減速度以上で、上記先行車両が大きな減速をしている場合には、通常の猶予時間を増加補正して猶予時間を設定する猶予時間設定手段と、
上記自車両速度と上記先行車速度と予め定める自車両の設定最大減速度と予め定める先行車両の設定最大減速度とにより求めた値に対し、上記自車両速度と上記猶予時間とを乗算した値を加算して安全車間距離を設定する安全車間距離設定手段と、
上記車間距離と上記安全車間距離とを比較して信号出力する車間距離比較手段と、
上記車間距離比較手段からの信号に基づき所定の応動部に作動信号を出力する作動信号出力手段とを備えたことを特徴とする車両用運転支援装置。
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