JP4588311B2 - 運転支援装置 - Google Patents

Description

車両の走行にかかる情報を収集し、該収集した情報をもとに運転者に対する通知処理および／または車両の動作制御処理を実行する運転支援装置および信号機に関し、特に信号の状態および変化タイミングの予測を可能にする運転支援装置に関するものである。

従来、交差点などでの事故防止に信号機が利用されており、信号機の状態に従って走行することが車両事故防止の前提条件となっている。一方で、近年、車両に各種電子機器を搭載し、電子機器に各種情報を取得させて運転者に通知し、もしくは車両操作への補助・介入を行うことが考案されている。

しかしながら、車両の安全な走行に不可欠な信号機の状態に関する情報取得は、運転者による視覚的な認識に依存していた。

この問題を解決するため、特許文献１では、信号機から信号状態と切り替え周期とを受信することで、電子装置側での信号状態取得を実現する技術を開示している。

特開平１１−５３６８８号公報

しかしながら、上述した従来技術では、信号機から各車両に信号状態や切り替え周期を全て送信していたので、通信の負荷が増大するという問題点があった。

また、現在の状態を通信によって送信するので、送受信のタイムラグが信号状態の周期に乗ることとなり、正確な切り替え周期の判定が出来ないという問題点があった。

さらに、信号機側に必ず通信機能が必要となり、信号機のコストが増大するとともに、通信機能を持たない信号機を設置した交差点では、信号状態の取得ができないという問題点があった。

また、自車両の交差点への進入可否を判定する場合に、従来の技術で信号の状態を判定すると、自車両や周辺車両の状態変化によって交差点への進入時刻が変化したならば、再度信号機から情報を受信する必要があった。

また、信号状態を判定可能な信号機は、通信の可能な距離に存在する信号機に限定されるという問題点があった。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、低コスト、低負荷で、正確かつ広範囲の信号機の状態予測を実現する運転支援装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る運転支援装置は、車両の走行にかかる情報を収集し、該収集した情報をもとに運転者に対する通知処理および／または車両の動作制御処理を実行する運転支援装置であって、信号機が使用する時刻情報と同期して時刻管理を行う時刻管理手段と、前記時刻情報に対応して信号機の信号状態が変化する変化パターンを取得する変化パターン取得手段と、自車両が交差点へ進入する時刻である交差点進入時刻を算出するとともに、前記時刻管理手段によって管理された時刻情報と、前記変化パターン取得手段によって取得された変化パターンとをもとに、前記交差点進入時刻における前記信号機の信号状態を予測する信号予測手段と、自車両が減速すべき要因を検出する周辺状況取得手段とを備え、前記信号予測手段は、前記周辺状況取得手段によって自車両が減速すべき要因が検出された場合に、自車両の予定経路に基づいて前記交差点進入時刻を再計算することを特徴とする。

本発明によれば運転支援装置は、信号機が使用する時刻情報と同期して時刻管理を行うとともに、信号機における信号の変化パターンを取得し、自車両が交差点へ進入する時刻である交差点進入時刻を算出するとともに、時刻情報と変化パターンとをもとに交差点進入時刻における信号機の信号状態を予測し、自車両が減速すべき要因が検出された場合には、自車両の予定経路に基づいて交差点進入時刻を再計算する。

また、本発明に係る運転支援装置は、前記信号予測手段は、前記周辺状況取得手段によって自車両が減速すべき要因が検出された場合に、自車両の速度変化を予め予測した情報に従って前記交差点進入時刻を再計算することを特徴とする。

本発明によれば運転支援装置は、前記周辺状況取得手段によって自車両が減速すべき要因が検出された場合に、自車両の速度変化を予め予測した情報に従って前記交差点進入時刻を再計算する。

また、本発明に係る運転支援装置は、周辺状況取得手段は、自車両に対する先行車両が左折あるいは右折しようとしていることおよび／または交差点の近傍に位置する歩行者を前記自車両が減速すべき要因として検出することを特徴とする。

本発明によれば運転支援装置は、自車両に対する先行車両が左折あるいは右折しようとしていることおよび／または交差点の近傍に位置する歩行者を自車両が減速すべき要因として検出する。

本発明によれば運転支援装置は、信号機が使用する時刻情報と同期して時刻管理を行うとともに、信号機における信号の変化パターンを取得し、変化パターンに対して信号の切り替えタイミングを対応付けて記憶するタイミングパターンデータベースを検索して信号の切り替えタイミングを特定するので簡易な構成で信号の状態を正確に予測する運転支援装置を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば運転支援装置は、信号機が使用する時刻情報と同期して時刻管理を行うとともに、信号機における信号の変化パターンを車両外部との通信によって取得し、信号機と同期した時刻と、信号の変化パターンとをもとに信号機の状態変化を予測するので簡易な構成で信号の状態を正確に予測する運転支援装置を得ることができるという効果を奏する。

また、本発明によれば運転支援装置は、自車両周辺の状況に関する情報を取得して交差点に進入する時刻を絶対時刻で算出し、交差点進入時刻における信号の状態を予測するので、自車両が交差点に進入する時点での信号の状態を、予め運転者に通知可能な運転支援装置を得ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る運転支援装置の好適な実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる運転支援装置１および信号機３の概要構成について説明する概要構成図である。同図に示すように、運転支援装置１および信号機３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）２に接続している。

信号機３は、その内部に絶対時間管理部３ａ、タイミングパターン３ｂ、信号制御部３ｃおよび送信部３ｄを有する。絶対時間管理部３ａは、ＧＰＳ２から時刻情報を受信し、「絶対時間」として記憶する。以下、「絶対時間」とは、ＧＰＳ２の時刻情報と同期した時刻情報を言う。

また、信号機３は、予め設定された複数の信号切り替え周期の一つに基づいて信号の切り替えを行う。それぞれの信号切り替え周期には、タイミングパターン番号が与えられている。また、信号切り替え周期とタイミングパターン番号は複数の信号機で共用する。従って、ある信号機についてタイミングパターン番号を取得すれば、その信号機がどのような周期で信号の切り替えを行うのかを特定することができる。タイミングパターン３ｂは、信号機３における信号切り替え周期と、そのタイミングパターン番号とを記憶する。

信号制御部３ｃは、絶対時間管理部３ａが記憶する絶対時間をもとに、タイミングパターン３ｂに記憶した信号切り替え周期に従って信号の切り替え制御を実行する。また、送信部３ｄは、周辺の車両に対し、タイミングパターン３ｂに記憶したタイミングパターン番号を送信する。

運転支援装置１は、その内部にナビゲーションシステム１１、信号機情報処理部１２、表示制御部１３、スピーカ１４およびモニタ１５を有する。ナビゲーションシステム１１は、ＧＰＳ２から時刻情報、位置情報を取得し、自車両の走行予定経路の設定、誘導を行うシステムである。また、ナビゲーションシステム１１は、ＧＰＳ２から取得した時刻情報、位置情報と、設定した経路の情報とを信号機情報処理部１２に出力する。また、ナビゲーションシステム１１が運転者に対して提供する情報は、通知制御部１３に出力される。

信号機情報処理部１２は、その内部に信号予測部２０、高精度ロケータ２１、絶対時間管理部２２、通信処理部２３、信号機データベース２４、周辺状況取得部２５およびタイミングパターンデータベース２６を有する。

高精度ロケータ２１は、ナビゲーションシステム１１から位置情報を取得するとともに、路上に設置されたマーカーの検出を行い、自車両の位置を特定して信号予測部２０に出力する。絶対時間管理部２２は、ナビゲーションシステム１１から時刻情報を取得し、取得した時刻情報に基づいて時刻の管理を行う。ここで、ナビゲーションシステム１１から提供される時刻情報は、ＧＰＳ２から取得した時刻、すなわち絶対時間である。さらに、信号機３がＧＰＳ２から取得した絶対時間に基づいて動作するので、絶対時間管理部３ａが管理する時刻と、絶対時間管理部２２が管理する時刻とは同期することとなる。

通信処理部２３は、信号機３の通信部３ｄが送信したタイミングパターン番号を受信して、信号予測部２０に出力する。また、信号機データベース２４は、信号機の位置情報とタイミングパターンとを関連付けて記憶している。

周辺状況取得部２５は、自車両の速度や周辺車両の位置、速度、歩行者の有無、位置、速度などの情報を取得し、信号予測部２０に出力する。周辺状況取得部２５は、具体的には、カメラやレーダ、車両間通信装置、路車間通信装置によって実現される。

タイミングパターンデータベース２６は、タイミングパターン番号と、信号切り替え周期とを対応付けて記憶している。信号予測部２０は、高精度ロケータ２１が出力した自車両の位置情報と、周辺状況取得部２５が出力した自車両周辺の状況、さらにナビゲーションシステム１１が出力した経路情報を使用し、自車両の交差点への進入を予測する。さらに、進入する交差点の信号機のタイミングパターン番号を通信処理部２３もしくは信号機データベース２４から取得し、取得したタイミングバターン番号をもとにタイミングパターンデータベース２６を検索して、信号切り替え周期を特定する。

信号予測部２６は、この特定した信号切り替え周期と、絶対時間管理部２２が管理する絶対時間と、を用いて、自車両が進入する交差点に設置された信号機の現在の状態と、信号が切り替わるタイミングとを予測することができる。

さらに、信号予測部２６は、自車両の位置や速度、周辺車両や歩行者の状態から、自車両が交差点に進入する時刻（交差点進入時刻）、交差点を通過する時刻（交差点通過時刻）を算出し、交差点進入時刻や交差点通過時刻における信号の状態を予測することができる。

信号予測部２０は、予測した信号の状態や切り替えタイミングを通知制御部１３に出力する。また、車両の動作制御を行う各種手段（図示しない）に予測結果を出力し、運転の支援や車両動作への介入を行う場合に、信号の状態を使用させてもよい。

通知制御部１３は、ナビゲーションシステム１１が出力する情報や、信号予測部１２が出力する信号状態をスピーカ１４およびモニタ１５を使用して運転者に通知する処理を行う。

ここで、タイミングパターンデータベース２６についてさらに説明する。図２は，タイミングパターンデータベース２６の具体例を説明する説明図である。同図に示すように、タイミングパターンデータベース２６は、タイミングパターン番号と、時間、制御の種類、「青」、「黄」、「赤」を表示する時間を対応付けて記憶している。

具体的には、「パターン１」の信号機では、終日時間制御を行い、「青」を６０秒、「黄」を５秒、「赤」を６０秒、それぞれ表示する。同様に、「パターン２」の信号機では、終日時間制御を行い、「青」を９０秒、「黄」を１０秒、「赤」を９０秒、それぞれ表示する。

また、「パターンｍ」の信号機では、「５：００〜２３：００」の間は時間制御を行い、「青」を６０秒、「黄」を５秒、「赤」を６０秒、それぞれ表示するが、「２３：００〜５：００」の間は押しボタン式の制御を行い、押しボタンが押下された場合には、５秒間「黄」表示を行った後、６０秒間「赤」表示となる。

さらに、「パターンｎ」の信号機では、「６：００〜２２：００」の間は時間制御を行い、「青」を６０秒、「黄」を５秒、「赤」を６０秒、それぞれ表示するが、「２２：００〜６：００」の間は赤点滅信号となる。

なお、ここでは説明を簡明にするため、「青」、「黄」、「赤」の順に切り替わる信号についてのみ説明を行ったが、「右折」、「左折」を表示する信号機についても同様にタイミングパターンを設定し、タイミングパターン番号を割り当てることができる。

つぎに、信号機データベース２４について説明する。信号機のタイミングパターン番号は、通信処理部２３か、信号機データベース２４のいずれかで取得可能である。通信処理部２３によって取得する場合、信号機データベース２４に登録されていない信号機、例えば新しい信号機であってもそのタイミングパターン番号を取得することができるという利点がある。また、通信処理部２３のみによってタイミングパターン番号を取得するならば、信号機データベース２４を省略し、運転支援装置を簡易に構成することができる。

一方、信号機データベース２４を使用する構成では、送信部を持たない簡易な構成の信号機であってもそのタイミングパターン番号を取得することができ、また、車両と信号機とで通信を行う必要が無いので、通信帯域の使用量を抑制することができる。さらに、信号機データベース２４のみによってタイミングパターン番号を取得するならば、通信処理部２３を省略し、運転支援装置を簡易に構成することができる。

なお、通信処理部２３と信号機データベース２４とを併用することで、使用通信帯域を抑制し、送信部を持たない信号機であっても、また、信号機データベース２４に登録されていない信号機であってもタイミングパターン番号を取得することができる。さらに、信号機データベース２４に登録されていない信号機については、通信処理部２３によってタイミングパターン番号を取得した後、信号機データベース２４に追加することとしてもよい。

信号機データベース２４は、図３に示すように、信号機の位置情報と、タイミングパターンとを対応付けて構成する。信号機の位置情報は、自車両の位置と、地図情報、経路情報などを使用することで特定することができるので、特定した位置情報からその信号機のタイミングパターン番号を一意に求めることができる。

つぎに、モニタ１５への表示例について説明する。図４は、予測した信号状態のモニタ１５への表示例を説明する説明図である。同図に示すように、モニタ画面３０では、自車両が次に進入する交差点の信号の、現在の状態を予測・表示する表示ウィンドウ３３に加え、自車両の予定経路において進入予定の交差点に設置された信号機の、自車両の進入予測時間における信号状態を地図情報と共に表示している。尚、この信号状態の表示は、対象となる信号機の数１０ｍ前から地図に重畳表示させる。

具体的には、モニタ画面３０に地図を表示し、自車両位置表示３１と予定経路３２とを表示している。さらに、予定経路３２では、まず交差点４１を直進し、次に交差点４２で左折し、その後、交差点４３を直進する予定であるので、交差点４１〜４３に自車両が進入すると予測される進入予測時間における、各信号機の状態を信号予測表示５１〜５３として示している。

より具体的には、信号予測表示５１，５２は「青」であり、信号予測表示５３は「赤」である。したがって、この表示から運転者は交差点４３までは停止することなく走行可能である、と判断することができる。

さらに、表示ウィンドウ３３では、次の進入予定である交差点４１の信号切り替え周期３４、現時点が信号切り替え周期のどの時点に位置するかを示す現時点表示３５、信号が切り替わるまでの時間を示す切り替え残り時間表示３６を表示している。より具体的には、表示ウィンドウ３３では、現在、交差点４１の信号は「青」であり、「黄」に切り替わるまでの時間が４２秒であることを表示している。

ところで、交差点への進入時間は、車両の周辺状況によって変化する。例えば、図５に示すように、自車両Ｃ０の先行車両Ｃ１が交差点４１で左折する場合、先行車両Ｃ１が左折のために減速するので、自車両Ｃ０は先行車両Ｃ１との追突防止のための減速を行う必要がある。

また、交差点４１の近傍に歩行者Ｈ１が存在する場合にも、歩行者保護のために減速することが望ましい。特に、自車両が右左折をする場合には、横断中の歩行者が存在し、自車両の減速・停止が発生する可能性がある。

このように、周辺状況にしたがって自車両が減速する場合、換言するならば、自車両が減速すべき要因を検出した場合には、検出した要因を考慮に入れ、交差点への進入時刻を再計算する必要がある。

図６は、自車両の減速要因を検出した場合の交差点進入時刻の変化を説明する説明図である。同図における距離ｄ１は、自車両から交差点５１までの距離であり、距離ｄ２は自車両が交差点５１を通過するまでの距離である。また、時間ｔ１は、交差点５１に設置された信号機が「青」から「黄」にかわるまでの時間を示しており、時間ｔ２は、交差点５１に設置された信号機が「黄」から「赤」にかわるまでの時間を示している。

自車両が現在の速度のまま交差点５１に進入したならば、予測線６１に示すように、時刻ｔ１以前、すなわち信号が「青」である間に交差点５１に進入し、通過することができる。しかしながら、たとえば先行車両が左折する場合など、交差点５１への進入前に自車両の減速要因を検出した場合には、予測線２に示すように、交差点５１への進入前に信号が「赤」に切り替わることとなる。

ここで、先行車両が左折する、という情報は、周辺状況取得部２５によって取得する。より具体的には、先行車両の予定経路を車両間通信によって取得してもよいし、先行車両の方向指示灯（ウィンカー）の点灯状態を加増処理によって取得してもよい。

つぎに、運転支援装置１の具体的な処理動作について説明する。図７は、信号情報処理部１２の処理動作について説明するフローチャートである。このフローに示した処理は、運転支援装置１の動作中に繰り返し実行される。

同図に示すように、まず、信号情報処理部１２は、ナビゲーションシステム１１が出力する経路情報、高精度ロケータ２１が出力する位置情報をもとに、自車両の交差点への進入を予測する（ステップＳ１０１）。

つぎに、信号機情報処理部１２は、通信処理部２３もしくは信号機データベース２４を用いて進入予定の交差点のタイミングパターン番号を取得する（ステップＳ１０２）。さらに、信号機情報処理部１２は、自車両の速度および周辺の状況を、周辺状況取得部２５によって取得する（ステップＳ１０３）。

その後、信号機情報処理部１２は、慰謝料の速度および周辺状況から、交差点への進入時刻を絶対時刻で予測する（ステップＳ１０４）とともに、交差点の信号の状態を絶対時刻で予測する（ステップＳ１０５）。ここで、交差点の信号状態の予測は、具体的には、取得した交差点のタイミングパターン番号によってタイミングパターンデータベース２６を検索して切り替え周期を特定し、絶対時間管理部２２を参照することで現在の状態および交差点進入時刻の状態を予測する。

ステップＳ１０５終了後、信号機情報処理部１２予測した信号の状態にしたがって通知制御もしくは動作制御を実行する（ステップＳ１０６）。その後、信号機情報処理部１２は、周辺状況取得部２５が、自車両の交差点への進入時刻に変化を与える要因を検出したが否かを判定する（ステップＳ１０７）。

周辺状況取得部２５が、自車両の交差点への進入時刻に変化を与える要因を検出した場合（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、信号機情報処理部１２は、再度自車両の速度および周辺の状況を取得する（ステップＳ１０３）。

一方、周辺状況取得部２５が、自車両の交差点への進入時刻に変化を与える要因を検出しなかった場合（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、信号機情報処理部１２は、自車両が交差点を通過したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。この判定は、ナビゲーションシステム１１が出力する経路情報および高精度ロケータ２１が出力する位置情報を使用することで実現できる。

自車両が交差点を通過していなければ（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、信号機情報処理部１２は、再度ステップＳ１０７を実行する。一方、自車両が交差点を通過したならば（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、信号機情報処理部１２は、処理を終了する。

上述してきたように、本実施例では、信号機が使用する切り替え周期をパターン化しているので、運転支援装置はタイミングパターン番号のみを取得することで信号機３の切り替え周期を特定することができる。

さらに、信号機がＧＰＳの提供する時刻情報に同期して動作し、運転支援装置もＧＰＳの提供する時刻情報を取得するので、信号機が切り替わるタイミングを正確に予測することができる。

このように、タイミングパターン番号のみの取得で信号の切り替え周期およびそのタイミングを予測できるので、タイミングパターン番号を信号機から受信する場合であっても、通信負荷を最小限に抑制することができる。

また、タイミングパターン番号を信号機データベースから取得することで、通信機能を持たない信号機や、通信可能な範囲外に存在する信号機についても、その状態を予測することができる。

さらに、自車両の予定経路と併せて表示することで、自車両が進入予定の交差点の、進入予定時刻における状態を表示することができ、また、進入予定時刻が変化した場合には、その変化に従って再度状態を算出・表示することができる。

また、つぎに進入予定の交差点の現在の信号状態や、信号が切り替わるまでの待ち時間を表示することで、運転者が信号機を直接目視できない状態、たとえば大型車の後方で信号待ちのために停車した場合であっても、信号の状態を運転者に通知することができる。

以上のように、本発明にかかる運転支援装置は、車両の運転支援に有用であり、特に、信号の状態および変化タイミングの予測に適している。

本発明の実施例にかかる運転支援装置および信号機の概要構成を示す概要構成図である。 図１に示したタイミングパターンデータベース２６の具体例を説明する説明図である。 図１に示した信号機データベース２６の具体例を説明する説明図である。 予測した信号状態のモニタへの表示例を説明する説明図である。 交差点への進入と車両の周辺状況について説明する説明図である。 自車両の減速要因を検出した場合の交差点進入時刻の変化を説明する説明図である。 図１に示した信号情報処理部の処理動作について説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 運転支援装置
２ ＧＰＳ
３ 信号機
３ａ 絶対時間管理部
３ｂ タイミングパターン
３ｃ 信号制御部
３ｄ 送信部
１１ ナビゲーションシステム
１２ 信号機情報処理部
１３ 通知制御部
１４ スピーカ
１５ モニタ
２１ 高精度ロケータ
２２ 絶対時間管理部
２３ 通信処理部
２４ 信号機データベース
２５ 周辺状況取得部
２６ タイミングパターンデータベース
３０ モニタ画面
３１ 自車両位置表示
３２ 予定経路
３３ 表示ウィンドウ
３４ 信号切り替え周期
３５ 現時点表示
３６ 残り時間表示
４１〜４３ 交差点
５１〜５３ 信号予測表示

Claims (3)

1. 車両の走行にかかる情報を収集し、該収集した情報をもとに運転者に対する通知処理および／または車両の動作制御処理を実行する運転支援装置であって、
   信号機が使用する時刻情報と同期して時刻管理を行う時刻管理手段と、
   前記時刻情報に対応して信号機の信号状態が変化する変化パターンを取得する変化パターン取得手段と、
   自車両が交差点へ進入する時刻である交差点進入時刻を算出するとともに、前記時刻管理手段によって管理された時刻情報と、前記変化パターン取得手段によって取得された変化パターンとをもとに、前記交差点進入時刻における前記信号機の信号状態を予測する信号予測手段と、
   自車両が減速すべき要因を検出する周辺状況取得手段と
   を備え、
   前記信号予測手段は、
   前記周辺状況取得手段によって自車両が減速すべき要因が検出された場合に、自車両の予定経路に基づいて前記交差点進入時刻を再計算することを特徴とする運転支援装置。
2. 前記信号予測手段は、
   前記周辺状況取得手段によって自車両が減速すべき要因が検出された場合に、自車両の速度変化を予め予測した情報に従って前記交差点進入時刻を再計算することを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記周辺状況取得手段は、
   自車両に対する先行車両が左折あるいは右折しようとしていることおよび／または交差点の近傍に位置する歩行者を前記自車両が減速すべき要因として検出することを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。

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