JP3900162B2 - 車両用運転操作補助装置および車両用運転操作補助装置を備えた車両 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態による車両用運転操作補助装置1の構成を示すシステム図であり、図2は、車両用運転操作補助装置1を搭載した車両の構成図である。
前方カメラ20は、フロントウィンドウ上部に取り付けられた小型のCCDカメラ、またはCMOSカメラ等であり、前方道路の状況を画像として検出し、コントローラ50へと出力する。前方カメラ20による検知領域は車両の前後方向中心線に対して水平方向に±30deg程度であり、この領域に含まれる前方道路風景が画像として取り込まれる。
図4(a)〜(c)に示すように直線路において自車両がレーン中央付近を走行している場合は、シート形状を変更することによって自車両からレーンマーカまでの距離を伝える。図4(b)(c)に示すように自車両がレーンに対して傾いている場合でも、レーンマーカに対する自車両の接近角度に関しては強調しない。
sinθ={L22・x1−L12・x2−(L22−L12)・x0}/{L1・L2・(L2−L1)} ・・・(式1)
ρ=2・{L2・x1−L1・x2−(L2−L1)・x0}/{L1・L2・(L2−L1)} ・・・(式2)
なお、角度θは(式1)で得られたsinθから算出することができる。
δ・ρ<0のとき(自車両がコーナの外側にいるとき、図7参照)
kδ(δ,ρ)=k1・(1+a1・|ρ|) ・・・(式3)
δ・ρ≧0のとき(自車両がコーナの内側か車線内中央にいるとき、または直線路のとき、図4〜図6,8参照)
kδ(δ,ρ)=k1 ・・・(式4)
δ・θ≧0のとき(自車両が自車線から逸脱する方向を向いているとき、図5(b),図7(c)参照)
kθ(δ,θ,ρ)=k21・(1+a2・|ρ|)・|δ| ・・・(式5)
δ・θ<0のとき(自車両が自車線を逸脱する方向を向いていないとき、図5(c),図7(b)参照)
kθ(δ,θ,ρ)=k22・(1+a2・|ρ|)・|δ| ・・・(式6)
ただし、k22≦k21 である。
RP=kδ(δ,ρ)・δ+kθ(δ,θ,ρ)・sinθ ・・・(式7)
Sr=α・|RP| ・・・(式8)
(式8)において、αは定数であり、シート制御量SrはリスクポテンシャルRPの大きさに応じて増加する。定数αは、リスクポテンシャルRPに応じた押圧力をシート71の形状変化によって運転者に与えるように適切に設定される。なお、この場合のシート71の左側制御量Slは、Sl=0である。
Sl=α・|RP| ・・・(式9)
この場合のシート71の右側制御量Srは、Sr=0である。
例えば図5(b)に示すように自車両がレーン内右側を右方向を向いて走行している場合、または図7(c)に示すようにレーン内左側を左方向を向いて走行している場合(δ・θ>0)、(式5)に示すように自車両の角度θにかかる重みkθは|δ|倍される。自車両がレーンマーカに近いほどリスクポテンシャルRPは自車両の角度θの影響を強く受け、レーンマーカに対する自車両の向きが強調して運転者に伝えられる。シート形状の変化から、レーンマーカへ接近していることを運転者に強く感じさせることによって、進行方向の修正を運転者に促すことができる。
(1)コントローラ50は、前方カメラ20から検出される自車線に対する自車両のレーン内横位置δおよび自車角度θを、シート71からの押圧力として運転者に伝達するようシートサイド形状変更機構70を制御する。シートサイド形状変更機構70は、コントローラ50からの指令信号に応じてシート形状を変化させる。シート71の形状変化、すなわち押圧力により運転者に自車両が自車線のどの位置をどの方向に向かって走行しているかを認識させ、適切な運転動作を促すことができる。
(2)コントローラ50は、自車線に対する自車両のレーン内横位置δ、自車角度θおよび道路曲率ρを含む自車両の走行状態に基づいて、レーン内横位置δに対する重みkδおよび自車角度θに対する重みkθをそれぞれ算出する。そして、重みkδにより重み付けしたレーン内横位置δと、重みkθにより重み付けした自車角度θとの和から、自車線に関する自車両のリスクポテンシャルRPを算出する。コントローラ50は、リスクポテンシャルRPに基づいてシート71の形状を変更するようにシートサイド形状変更機構70を制御する。これにより、自車両の走行状態に基づいてそれぞれ重み付けしたレーン内横位置δおよび自車角度θを表すリスクポテンシャルRPを、シート71の形状変化、すなわち押圧力(刺激)として運転者に伝達することができる。運転者はシート71からの刺激を感じることによって、自車線に対する横位置δおよび角度θを知覚し、自車両の潜在的なリスクを早い段階から認識することができる。
(3)コントローラ50は、自車両のレーン内横位置δ、自車角度θおよび道路曲率ρに基づいて、レーン内横位置δにかかる重みkδおよび自車角度θにかかる重みkθを算出する。これにより、走行状態に応じて重みkδ、kθが変化し、必要な情報を強調して運転者に知らせることができる。
(4)(式5)および(式6)に示すように、自車角度θの重みkθは、レーン内横位置|δ|が大きくなるほど、すなわち自車両がレーンマーカに近づくほど大きくなる。これにより、自車両がレーン端を走行する場合に自車両の角度θを強調して運転者に知らせることができる。
(5)(式5)に示すように、自車角度θが自車線を逸脱する方向であるときは、レーン内横位置|δ|が大きくなるほど、すなわち自車両がレーンマーカに近づくほど自車角度θの重みkθが大きくなる。これにより、自車両がレーンマーカに接近している場合にその情報を強調して運転者に知らせることができる。
(6)(式3)に示すように、自車線が曲線路の場合には道路曲率|ρ|が大きくなるほどレーン内横位置δの重みkδが大きくなる。これにより、曲線路を走行する際に自車両の横位置δの変化を強調して運転者に伝えることができる。
(7)コントローラ50は、図11に示すようにレーン内横位置δを自車線の中央で0,自車角度θを自車線の接線方向で0としてリスクポテンシャルRPを算出する。シートサイド形状変更機構70は、コントローラ50によって算出されるリスクポテンシャルRPの正負の符号に応じて、シート71の右サイド部72i、73i、および左サイド部72j、73jのいずれかの形状を変更する。これにより、自車線における自車両の横位置δおよび角度θを、運転者に直感的に知らせることができる。
以下に、本発明の第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第2の実施の形態による車両用運転操作補助装置の構成は、図1および図2に示した第1の実施の形態と同様である。ここでは、第1の実施の形態との相違点を主に説明する。
まず、自車両のレーン内横位置δおよび角度θにかかる重みkδ、kθをそれぞれ予め適切に設定したマップを用いて算出する。図12に、自車両のレーン内横位置δとコーナ曲率ρに基づいて設定される重みkδのマップを示す。図13(a)〜(c)に、自車両のレーン内横位置δ、レーンに対する自車両の角度θおよびコーナ曲率ρに基づいて設定される重みkθのマップを示す。図12および図13(a)〜(c)に示すマップ上のラインは、重みkδあるいはkθの等高線を示している。
RP=kδ・δ+kθ・sinθ ・・・(式10)
(式10)で算出したリスクポテンシャルRPを用いて、上述した第1の実施の形態と同様にシート71の制御量Sを算出する。
(1)図13(a)〜(c)に示すように、自車角度θの重みkθは、レーン内横位置|δ|が大きくなるほど、すなわち自車両がレーンマーカに近づくほど大きくなる。これにより、自車両がレーン端を走行する場合に自車両の角度θを強調して運転者に知らせることができる。
(2)図13(a)〜(c)に示すように、自車角度θが自車線を逸脱する方向であるときは、レーン内横位置|δ|が大きくなるほど、すなわち自車両がレーンマーカに近づくほど自車角度θの重みkθが大きくなる。これにより、自車両がレーンマーカに接近している場合にその情報を強調して運転者に知らせることができる。
(3)図13(a)(c)に示すように、自車線が曲線路の場合は、自車角度θがコーナ外側を向いている場合の重みkθを、自車角度θがコーナ内側を向いている場合の重みkθよりも大きくする。これにより、自車両がコーナ外側を向いている場合の自車両の角度θを一層強調して運転者に知らせることができる。
(4)図12に示すように、自車線が曲線路の場合に、レーン内横位置δがコーナ外側のレーンマーカに近づくほど重みkδが大きくなる。これにより、コーナ外側での自車両の横位置δを強調して運転者に知らせることができる。
(5)図12に示すように、自車線が曲線路の場合には道路曲率|ρ|が大きくなるほどレーン内横位置δの重みkδが大きくなる。これにより、曲線路を走行する際に自車両の横位置δの変化を強調して運転者に伝えることができる。
以下に、本発明の第3の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。第3の実施の形態においては、上述した第2の実施の形態と同様に予め設定したマップを用いて重みkδ、kθを算出する。レーン内横位置δにかかる重みkδは、上述した図12のマップを用いて算出する。ただし、角度θにかかる重みkθは、図15(a)〜(c)のマップを用いて算出する。図15(a)〜(c)のマップを用いて重みkθを算出することにより、曲線路において自車両の角度θがコーナ内側を向いている場合に角度θにかかる重みkθの増加を抑制する。
以下に、本発明の第4の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。
第4の実施の形態においては、上述した第2の実施の形態と同様に予め設定したマップから算出した重みkδ、kθを用いて、レーンマーカに対するリスクポテンシャルRPを算出する。ただし、リスクポテンシャルRPの算出に自車速Vを組み込んでいる。具体的には、マップから重みkδ、kθを算出する際に、コーナ曲率ρの代わりにρ・V2を用いる。さらに自車速Vに基づいて重みkδ、kθをそれぞれ補正する。
図16に、自車両のレーン内横位置δとρ・V2に基づいて設定される重みkδのマップを示す。図17(a)〜(c)に、自車両のレーン内横位置δ、レーンに対する自車両の角度θおよびρ・V2に基づいて設定される重みkθのマップを示す。図16および図17(a)〜(c)に示すマップ上のラインは、重みkδあるいはkθの等高線を示している。
RP=kδv・kδ・δ+kθv・kθ・sinθ ・・・(式11)
(式11)で算出したリスクポテンシャルRPを用いて、上述した第1の実施の形態と同様にシート71の制御量Sを算出する。
コントローラ50は、自車線に対する自車両のレーン内横位置δ、自車角度θ、自車速Vおよび道路曲率ρに基づいて、レーン内横位置δの重みkδおよび角度θの重みkθを算出する。自車速Vを組み込んでリスクポテンシャルRPを算出することにより、自車両がコーナを逸脱する方向へ走行している場合にその情報を一層強調して運転者に知らせることができる。
以下に、本発明の第5の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。
第5の実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同様に、(式7)を用いてレーンマーカに対するリスクポテンシャルRPを算出する。ただし、自車両のレーン内横位置δおよび角度θにそれぞれかかる重みkδ、kθを算出する際に、コーナ曲率ρの代わりにρ・V2を用いる。以下に、重みkδ、kθの算出方法を説明する。
δ・ρ<0のとき
kδ(δ,ρ)=k1・(1+a1・|ρ・V2|) ・・・(式12)
δ・ρ≧0のとき
kδ(δ,ρ)=k1 ・・・(式13)
δ・θ≧0のとき
kθ(δ,θ,ρ)=k21・(1+a2・|ρ・V2|)・|δ| ・・・(式14)
δ・θ<0のとき
kθ(δ,θ,ρ)=k22・(1+a2・|ρ・V2|)・|δ| ・・・(式15)
ただし、k22≦k21 である。
重みkδ、kθを用いて(式7)からリスクポテンシャルRPを算出し、上述した第1の実施の形態と同様にシート71の制御量Sを算出する。
コントローラ50は、自車線に対する自車両のレーン内横位置δ、自車角度θ、自車速Vおよび道路曲率ρに基づいて、レーン内横位置δの重みkδおよび角度θの重みkθを算出する。自車速Vを組み込んでリスクポテンシャルRPを算出することにより、自車両がコーナを逸脱する方向へ走行している場合にその情報を一層強調して運転者に知らせることができる。
以下に、本発明の第6の実施の形態による車両用運転操作補助装置について説明する。
第6の実施の形態においては、上述した第2の実施の形態と同様に予め設定したマップから算出した重みkδ、kθを用いて、レーンマーカに対するリスクポテンシャルRPを算出する。ただし、自車両が走行する道路の曲率が変化する場合には、リスクポテンシャルRPの算出に用いる重みkδ、kθを前もって徐々に変化させる。
ρc←ρc_z+a・(ρΔt−ρc_z)・・・(式16)
(式16)において、ρc_zは前回周期において算出された曲率計算値であり、aは定数である。
ステップS207〜S210における処理は、図9のステップS104〜S107での処理と同様であるので説明を省略する。
図20は、コーナおよびその前後の領域における重みkδ(横位置ゲイン)の変化を説明するための図である。コーナ前の直線路(領域A、B)およびコーナ後の直線路(領域E)は曲率ρ=0、コーナ(領域C、D)の曲率ρは一定(ρ=ρ1)である。従って、自車両が領域Bから領域Cに進入するとき、図21に示すように実際のコーナ曲率ρはρ=0からρ=ρ1に変化する。一方、上述したように現在の自車位置から距離(V・Δt)前方のコーナ曲率ρΔtを用いて算出される曲率計算値ρcは、領域Cの手前の領域Bから、領域Cの実際のコーナ曲率ρ=ρ1まで徐々に変化する。また、領域Cの後の領域Dでは、曲率計算値ρcがρ1から0まで徐々に変化する。
コントローラ50は、自車線の道路曲率ρが変化するときは、道路曲率ρが変化する所定距離(Δt・V)前から、レーン内横位置δの重みkδおよび角度θの重みkθを徐々に変化させる。すなわち、変化前の道路曲率ρに対応する値から変化後の道路曲率ρに対応する値まで、重みkδ、kθを徐々に変化させる。これにより、例えば曲線路ではコーナの所定距離(Δt・V)手前から重みkδ、kθが増加し、コーナに接近していることをシート71の押圧力として運転者に知らせることができる。運転者はコーナへ接近していることを意識してより慎重な運転を行うことができる。また、コーナ出口においては重みkδ、kθが速やかに低下するので、運転者はより自由な運転操作を行うことができる。
30:車速センサ
50:コントローラ
70:シートサイド形状変更機構
Claims (11)
- 自車線に対する自車両の横位置、自車角度および道路曲率を含む、前記自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段によって検出される前記自車線に対する前記自車両の横位置、前記自車角度および前記道路曲率に基づいて、前記自車線に関する前記自車両のリスクポテンシャルを算出するリスクポテンシャル算出手段と、
前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルに基づいて、前記リスクポテンシャルをシート左右方向からの押圧力の大きさとして運転者に伝達するように運転席のシート形状を変更するシート形状変更手段と、
前記走行状態検出手段によって検出される前記自車両の横位置に対する重みを算出する横位置重み算出手段と、
前記走行状態検出手段によって検出される前記自車角度に対する重みを算出する角度重み算出手段とを備え、
前記リスクポテンシャル算出手段は、前記横位置重み算出手段の算出結果により重み付けした前記自車両の横位置と、前記角度重み算出手段の算出結果により重み付けした前記自車角度との和から、前記自車線に関する前記自車両のリスクポテンシャルを算出し、
前記シート形状変更手段は、前記リスクポテンシャルに基づいて、前記自車両の横位置および前記自車角度を前記シート左右方向からの押圧力の大きさとして前記運転者に伝達することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記横位置重み算出手段は、前記自車両の横位置、および前記道路曲率に基づいて、前記重みを算出し、
前記角度重み算出手段は、前記自車両の横位置、前記自車角度および前記道路曲率に基づいて、前記重みを算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記角度重み算出手段は、前記自車両の横位置が前記自車線のレーンマーカに近づくほど前記重みを大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記角度重み算出手段は、前記自車角度が前記自車線を逸脱する方向であるときに、前記自車両の横位置が前記自車線のレーンマーカに近づくほど前記重みを大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記角度重み算出手段は、前記自車線が曲線路であるとき、前記自車角度が前記曲線路外側を向いている場合の前記重みを、前記自車角度が前記曲線路の内側を向いている場合の前記重みよりも大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記横位置重み算出手段は、前記自車線が曲線路である場合に、前記自車両の横位置が前記曲線路の外側のレーンマーカに近づくほど前記重みを大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記横位置重み算出手段は、前記曲線路の前記道路曲率が大きくなるほど、前記重みを大きくすることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置において、
前記リスクポテンシャル算出手段は、前記自車両の横位置を前記自車線の中央で0、前記自車角度を前記自車線の接線方向で0として前記リスクポテンシャルを算出し、
前記シート形状変更手段は、前記リスクポテンシャル算出手段によって算出される前記リスクポテンシャルの正負の符号に応じて、前記シートの左右端部のいずれかの形状を変更することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記走行状態検出手段は、自車速をさらに検出し、
前記横位置重み算出手段は、前記自車両の横位置、前記自車速および前記道路曲率に基づいて、前記重みを算出し、
前記角度重み算出手段は、前記自車両の横位置、前記自車角度、前記自車速および前記道路曲率に基づいて、前記重みを算出することを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項2に記載の車両用運転操作補助装置において、
前記横位置重み算出手段および前記角度重み算出手段は、前記自車線の前記道路曲率が変化するときは、前記道路曲率が変化する所定時間前あるいは所定距離前から、前記重みを徐々に変化させることを特徴とする車両用運転操作補助装置。 - 請求項1から請求項10のいずれかに記載の車両用運転操作補助装置を備えることを特徴とする車両。
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