JP3805832B2

JP3805832B2 - 車両用運転支援装置

Info

Publication number: JP3805832B2
Application number: JP18067796A
Authority: JP
Inventors: 昌裕木下; 敦池田
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2016-07-10
Also published as: JPH1027300A; GB2315179B; GB2315179A; US5850176A; DE19729613B4; DE19729613A1; GB9714370D0

Description

【０００１】
【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や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、ドライバに対して告知、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、最近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可能になってきている。
【０００３】
上記ＡＤＡシステムの機能の一つとして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安全車間距離等を算出して、先行車両が減速或いは停車し、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。この従来技術では、警報は二段に設定され、ドライバは一次警報で車間距離調整を行ない、二次警報で制動又は進路方向変更を行なえるようになっている。
【０００４】
また、警報は一度発生すると注意力を喚起する効果がある一方で度重なると、うるさく感じるか或いは慢性化、慣れの心配があるため、一次警報を発する安全車間距離は手動で三段階に切り換えることができ、混雑路では警報を抑制して走行できるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来技術のように、警報のタイミングを手動で切り換えられるようにした場合、交通環境が頻繁に変化する際には、切り換え操作が煩わしく使いづらいばかりか、結果的に常に警報を抑制する位置に設定されて、その効果を十分に発揮できなくなる可能性がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバが操作することなく交通環境に応じて警報のタイミングが最適に設定され、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有効に支援する車両用運転支援装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【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、車両の交通状態を判定する交通状態判定手段と、上記車両の交通状態に応じ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、この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、上記交通状態判定手段は、上記応動部作動後に先行車両が前方設定距離の範囲内に存在する間を混雑状態として判定し、上記安全車間距離設定手段は、混雑状態と他の交通状態とで異なる安全車間距離を設定するものである。
【０００８】
また、請求項２記載の本発明による車両用運転支援装置は、請求項１記載の車両用運転支援装置において、上記安全車間距離設定手段は、混雑状態と判定された場合は、他の交通状態で設定する安全車間距離よりも短い安全車間距離を設定するものである。
【０００９】
さらに、請求項３記載の本発明による車両用運転支援装置は、請求項２記載の車両用運転支援装置において、上記交通状態判定手段は、上記応動部作動後に、上記先行車両が上記前方設定距離の範囲外となって設定時間経過するまでの間を混雑状態として判定するものである。
【００１１】
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、交通状態判定手段で車両の交通状態を判定し、安全車間距離設定手段で上記車両の交通状態に応じて安全車間距離を設定する。そして、車間距離比較手段で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し、この車間距離比較手段からの信号に基づき作動信号出力手段は所定の応動部に作動信号を出力する。この際、上記交通状態判定手段は、上記応動部作動後に先行車両が前方設定距離の範囲内に存在する間を混雑状態として判定し、上記安全車間距離設定手段は、混雑状態と他の交通状態とで異なる安全車間距離を設定する。
【００１２】
この場合、請求項２記載の発明では、上記安全車間距離設定手段は、混雑状態と判定された場合は、他の交通状態で設定する安全車間距離よりも短い安全車間距離を設定する。
【００１３】
また、請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明において、上記交通状態判定手段は、上記応動部作動後に、上記先行車両が上記前方設定距離の範囲外となって設定時間経過するまでの間を混雑状態として判定する。
【００１５】
【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４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、図４は設定される安全車間距離の説明図である。
【００１６】
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。
【００１７】
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Ｖ2 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およびブレーキ制御装置８に制御出力するように構成されている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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Ｖ2 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およびブレーキ制御装置８に制御出力する。
【００２１】
上記ブレーキ制御装置８は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで構成されたブレーキ駆動部９に接続され、このブレーキ駆動部９は上記ブレーキ制御装置８からの入力信号に応じて、タイヤのホイールシリンダ（図示せず）にブレーキ圧を導入するようになっている。
【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、先行車有無判定部１３、交通状態判定部１４、一次安全車間距離設定部１５、一次車間距離比較部１６、一次出力部１７、二次安全車間距離設定部１８、二次車間距離比較部１９、二次出力部２０で主に構成されている。
【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Ｌs ）を上記先行車有無判定部１３、一次車間距離比較部１６、二次車間距離比較部１９に出力する。尚、検出可能範囲内に先行車両が存在しない場合には、車間距離Ｌs は例えば９９９ｍのように大きな数値に設定され出力される。また、この先行車情報抽出部１１では、上記車間距離Ｌs の時間的な変化から相対速度が算出され、上記先行車速度算出部１２に出力される。
【００２４】
上記先行車速度算出部１２は、上記先行車情報抽出部１１からの相対速度と上記車速センサ５で検出した自車両速度Ｖ2 とから先行車両の車両速度（先行車速度Ｖ1 ）を算出し、上記一次安全車間距離設定部１５と二次安全車間距離設定部１８に出力するように形成されている。
【００２５】
上記先行車有無判定部１３は、上記先行車情報抽出部１１からの車間距離Ｌs の値に基づき、先行車両があるか否かの判定を行ない、判定結果を上記交通状態判定部１４と上記二次安全車間距離設定部１８に出力するように形成されている。
【００２６】
上記交通状態判定部１４は、交通状態判定手段として形成されており、車両の交通状態を混雑状態と単独走行状態とに判定し、判定結果を上記一次安全車間距離設定部１５に出力する。この交通状態判定部１４では、上記一次出力部１７から上記ブザー７に信号出力して警報後、あるいは、上記二次出力部２０から上記ブザー７に信号出力して警報するとともに上記ブレーキ制御装置８に信号出力してブレーキ作動させた後、先行車両が設定範囲（距離Ｌ0 ）内に存在する間と、先行車両が上記範囲外となって設定時間ｔj 経過するまでの間を混雑状態として判定し、他の交通状態を単独走行状態として判定するようになっている。
【００２７】
上記一次安全車間距離設定部１５は、安全車間距離設定手段として形成されており、上記交通状態判定部１４からの交通状態の判定結果（混雑状態あるいは単独走行状態）に基づき、ドライバに先行車両に対する注意を促す一次支援出力の基準となる安全車間距離（一次安全車間距離ＬC1）を可変して算出し、上記一次車間距離比較部１６に出力する。ここで、単独走行状態における一次安全車間距離Ｌ11は、先行車両の設定減速加速度をα11、自車両の設定減速加速度をα2 、自車両の操作遅れ時間をＴα、停車後の余裕距離をＬαとして、次式により算出する。

尚、上記（１）式中、Ｖ1 ²／（２．０・α11）の項は先行車両の停車距離、Ｖ2 ²／（２．０・α2 ）の項は自車両の停車距離、Ｔα・Ｖ2 の項は空走距離を示す項となっている。
【００２８】
また、混雑状態における一次安全車間距離Ｌ12は、次式により算出する。

上記（２）式中、Ｔβは、車間をつめて走行している状況のドライバは意識のレベルが通常より高まっていることを考慮して予め実験等により設定した時間でＴβ＜Ｔαに設定されている。このため、混雑状態における一次安全車間距離Ｌ12は、単独走行状態における一次安全車間距離Ｌ11よりも、空走距離の減少する分だけ短く設定されることになる。
【００２９】
このように、上記一次安全車間距離設定部１５は、上記交通状態判定部１４で判定した単独走行状態か混雑状態かの交通状態に応じて、適切な一次安全車間距離ＬC1を設定するので、ドライバが交通状態に応じて切り換え操作する必要がない。
【００３０】
上記一次車間距離比較部１６は、車間距離比較手段として形成され、上記一次安全車間距離設定部１５によって設定された一次安全車間距離ＬC1（ＬC1は、Ｌ11かＬ12のどちらか）と、現在の車間距離ＬS とを比較し、上記一次出力部１７に信号出力するようになっている。
【００３１】
上記一次出力部１７は、作動信号出力手段として形成され、上記一次車間距離比較部１６からの信号に基づき、車間距離ＬS が一次安全車間距離ＬC1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とともに上記交通状態判定部１４に信号出力する。
【００３２】
上記二次安全車間距離設定部１８は、ドライバに対して直ちに先行車両を回避するよう促すとともにブレーキをかける二次支援出力の基準となる安全車間距離（二次安全車間距離ＬC2）を算出し設定して、上記二次車間距離比較部１９に出力するようになっている。ここで、ＬC2に設定される二次安全車間距離Ｌ2 は、次式によって算出する。

上記（３）式中、α12は先行車両に急ブレーキをかけられても衝突しないように設定した設定減速加速度で、上記（１）式中の設定減速加速度α11と上記（３）式中の設定減速加速度α12は、例えば、α11＝０．３ｇ，α12＝０．５ｇに設定されている。図４に、上記一次安全車間距離設定部１５で設定される一次安全車間距離ＬC1（Ｌ11かＬ12）と、上記二次安全車間距離設定部１８で設定される二次安全車間距離ＬC2（Ｌ2 ）の関係を示す。
【００３３】
上記二次車間距離比較部１９は、上記二次安全車間距離設定部１８によって設定された二次安全車間距離ＬC2（Ｌ2 ）と、現在の車間距離ＬS とを比較し、上記二次出力部２０に信号出力するとともに、上記交通状態判定部１４に信号出力するようになっている。
【００３４】
上記二次出力部２０は、上記二次車間距離比較部１９からの信号に基づき、車間距離ＬS が二次安全車間距離ＬC2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とともにブレーキを作動させるべく上記ブレーキ制御装置８に信号出力する一方、上記交通状態判定部１４に信号出力するようになっている。
【００３５】
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、交通状態判別フラグＰ，支援出力判定フラグＷの各フラグとタイマカウントｔcoをクリア（Ｐ＝０，Ｗ＝０，ｔco＝０）し、Ｓ１０２で、車速センサ５から自車両速度Ｖ2 を読み込み、また、先行車情報抽出部１１で車間距離Ｌs を、先行車速度算出部１２で先行車速度Ｖ1 を算出する。
【００３６】
上記交通状態判別フラグＰは、単独走行状態か混雑状態かを示すフラグで、単独走行状態の場合は“０”に、混雑状態の場合は“１”にセットされる。また、上記支援出力判定フラグＷは、一次支援出力あるいは二次支援出力があったか否かを示すフラグで、どちらの出力も行なっていない場合には“０”に、どちらかの出力を行なった場合には“１”にセットされる。さらに、上記タイマカウントｔcoは、先行車両が設定範囲（距離Ｌ0 ）内から居なくなってからの累積時間のカウント値を示す。
【００３７】
上記Ｓ１０２の後、Ｓ１０３に進むと、先行車両の有無の判定、すなわち、先行車両が設定範囲（距離Ｌ0 ）内に居るか否かの判定が行なわれる。この判定は、設定範囲（距離Ｌ0 ）と車間距離Ｌs との比較により行なわれ、車間距離Ｌs が設定範囲（距離Ｌ0 ）以下の場合（Ｌs ≦Ｌ0 ）に先行車両が居ると判定してＳ１０３' を経てＳ１０４に進み、車間距離Ｌs が設定範囲（距離Ｌ0 ）より大きい場合（Ｌs ＞Ｌ0 ）は先行車両が居ないと判定してＳ１１５に進む。尚、このＳ１０３は、先行車有無判定部１３で行なわれる処理を示す。
【００３８】
上記Ｓ１０３' においては後述の混雑走行時に先行車が居なくなった後の累積時間ｔcoのクリア（ｔco←０）が行われる。
【００３９】
上記Ｓ１０３の判定の結果、先行車両が居ると判定してＳ１０４に進むと、二次安全車間距離設定部１８で、二次支援出力の基準となる安全車間距離（二次安全車間距離ＬC2）に二次安全車間距離Ｌ2 が前記（３）式により算出設定され、Ｓ１０５に進んで、二次車間距離比較部１９で、設定された二次安全車間距離ＬC2と、現在の車間距離ＬS との比較が行なわれ、車間距離ＬS が二次安全車間距離ＬC2より大きい場合（ＬS ＞ＬC2）は、二次支援の段階ではないと判断してＳ１０６に進み、車間距離ＬS が二次安全車間距離ＬC2以下の場合（ＬS ≦ＬC2）は、二次支援が必要と判断してＳ１０７に進み、二次出力部２０がブザー７を作動させるべく信号出力するとともにブレーキを作動させるべくブレーキ制御装置８に信号出力した後、Ｓ１１４に進んで支援出力判定フラグＷを“１”にセット（Ｗ＝１）し、前記Ｓ１０２に戻る。
【００４０】
上記Ｓ１０５で、二次支援の段階ではないと判断してＳ１０６に進むと、交通状態判別フラグＰがセットされているか否かの判定が行なわれ、交通状態判別フラグＰがセットされている場合（Ｐ＝１）は、混雑時のままであると判定してＳ１１０にジャンプし、交通状態判別フラグＰがクリアされている場合（Ｐ＝０）はＳ１０８に進み、支援出力判定フラグＷがセットされているか否かの判定を行なう。
【００４１】
上記Ｓ１０８で、支援出力判定フラグＷがセットされている場合（Ｗ＝１）は、混雑時に移行したと判定してＳ１０９に進み、交通状態判別フラグＰをセット（Ｐ＝１）して、Ｓ１１０に進む。また、上記Ｓ１０８で、支援出力判定フラグＷがクリアされている場合（Ｗ＝０）は、単独走行時のままであると判定してＳ１１１に進む。
【００４２】
上記Ｓ１０６、Ｓ１０９からＳ１１０に進むと、一次安全車間距離設定部１５で、一次安全車間距離ＬC1に混雑状態における一次安全車間距離Ｌ12が前記（２）式により算出設定され、上記Ｓ１０８からＳ１１１に進むと、一次安全車間距離ＬC1に単独走行状態における一次安全車間距離Ｌ11が前記（１）式により算出設定される。
【００４３】
上記Ｓ１１０あるいは上記Ｓ１１１で一次安全車間距離ＬC1の設定をした後は、Ｓ１１２に進み、一次安全車間距離ＬC1と、現在の車間距離ＬS との比較が行なわれ、車間距離ＬS が一次安全車間距離ＬC1より大きい場合（ＬS ＞ＬC1）は、車間距離ＬS は十分適切であると判定して前記Ｓ１０２に戻り、車間距離ＬS が一次安全車間距離ＬC1以下の場合（ＬS ≦ＬC1）は、ドライバに注意を促すため一次支援が必要と判断してＳ１１３に進み、一次出力部１７がブザー７を作動させるべく信号出力した後、Ｓ１１４に進んで支援出力判定フラグＷを“１”にセット（Ｗ＝１）し、前記Ｓ１０２に戻る。
【００４４】
一方、前記Ｓ１０３で、先行車両が居ないと判定してＳ１１５に進むと、交通状態判別フラグＰがクリアされているか否かの判定が行なわれ、交通状態判別フラグＰがクリアされている場合（Ｐ＝０）は、単独走行時のままであると判定してＳ１０２に戻り、交通状態判別フラグＰがセットされている場合（Ｐ＝１）は、Ｓ１１６に進み、１ステップの演算に要する時間Δｔだけタイマカウントｔcoをカウントアップする。
【００４５】
その後、Ｓ１１７に進み、タイマカウントｔcoが設定時間ｔj 以上になったか否か判定し、設定時間ｔj に満たない場合（ｔco＜ｔj ）は混雑時とみなしてＳ１０２に戻り、設定時間ｔj 以上になった場合（ｔco≧ｔj ）は単独走行時に移行したと判定してＳ１１８に進んで、各フラグとタイマカウントｔcoをクリア（Ｐ＝０，Ｗ＝０，ｔco＝０）し、Ｓ１０２に戻る。
【００４６】
すなわち、上記Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１５〜Ｓ１１８で行なわれる処理が、交通状態判定部１４で行なわれる処理であり、この処理によって、一次出力部１７からブザー７に信号出力して警報後、あるいは、二次出力部２０からブザー７に信号出力して警報するとともにブレーキ制御装置８に信号出力してブレーキ作動させた後、先行車両が設定範囲（距離Ｌ0 ）内に存在する間と、先行車両が上記範囲外となって設定時間ｔj 経過するまでの間が混雑状態として判定され、他の交通状態が単独走行状態として判定されるのである。
【００４７】
尚、本発明の実施の形態は、一次支援出力と二次支援出力とを有する二段階の装置の一次支援出力を、交通状態に応じて安全車間距離を設定することで可変にするように形成した例であるが、これに限ることなく一段階出力のみの装置にも本発明は適用できる。
【００４８】
また、本発明の実施の形態で示したブザーは、警報ランプ、アナウンス等の他の手段であっても良い。
【００４９】
さらに、本発明の実施の形態の二次支援出力は、ブザーへの信号出力とブレーキ制御装置への信号出力とで行なわれるように説明したが、これに限ることなく、ブザーへの信号出力のみ、ブレーキ制御装置への信号出力のみであっても良く、その他の手段、あるいはそれらの組み合わせであっても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ドライバが操作することなく交通環境に応じて警報のタイミングが最適に設定され、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有効に支援することができる。
【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
【図４】設定される安全車間距離の説明図
【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
８ブレーキ制御装置
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先行車有無判定部
１４交通状態判定部（交通状態判定手段）
１５一次安全車間距離設定部（安全車間距離設定手段）
１６一次車間距離比較部（車間距離比較手段）
１７一次出力部（作動信号出力手段）
１８二次安全車間距離設定部
１９二次車間距離比較部
２０二次出力部

Claims

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、車両の交通状態を判定する交通状態判定手段と、上記車両の交通状態に応じ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、この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、
上記交通状態判定手段は、上記応動部作動後に先行車両が前方設定距離の範囲内に存在する間を混雑状態として判定し、
上記安全車間距離設定手段は、混雑状態と他の交通状態とで異なる安全車間距離を設定することを特徴とする車両用運転支援装置。
上記安全車間距離設定手段は、混雑状態と判定された場合は、他の交通状態で設定する安全車間距離よりも短い安全車間距離を設定することを特徴とする請求項１記載の車両用運転支援装置。
上記交通状態判定手段は、上記応動部作動後に、上記先行車両が上記前方設定距離の範囲外となって設定時間経過するまでの間を混雑状態として判定することを特徴とする請求項１記載の車両用運転支援装置。