JP4684960B2 - 車両の衝突防止支援システム - Google Patents

Description

本発明は、先行車両による衝突事故の防止を車車間通信によって支援する車両の衝突防止支援システムに関する。

近年、自動車等の車両の交通状況の改善と安全性向上のため、エレクトロニクス技術を用いて人と道路と車両とを一体のシステムとして構築し、ナビゲーションシステムの高度化、有料道路等の自動料金収受システムの確立、安全運転の支援、交通管理の最適化、道路管理の効率化を図るＩＴＳ（IntelligentTransport Systems；高度道路交通システム）の技術開発が進められている。

また、ＩＴＳ技術に対応した自動車として、車両周辺の走行環境や路面の状況等の各種情報を収集するための各種センサや情報認識装置を搭載し、収集した情報や認識結果に基づいてドライバの安全運転を支援するＡＳＶ（Advanced Safety Vehicle；先進安全自動車）の開発も進められている。

ＩＴＳやＡＳＶの技術開発の流れにおいては、光や電波ビーコン等を用いて道路付帯設備から車両に交通渋滞情報、天気情報、特定区域の交通規制情報等の各種情報を通信する路車間通信が想定されているが、大規模なインフラ整備が必要となるため、各車両間で情報通信を行うことにより簡易的に車両の走行支援を行うことが可能な車車間通信の技術が有力視されている。

このような車車間通信の技術と車載のセンサを用いた情報認識技術とを用いたものとしては、例えば、特許文献１に開示された先行技術がある。この先行技術は、カメラによって車両後方の画像を撮像して後続車両の相対位置、相対速度及び操作状態を取得すると共に、車車間通信によって後続車両の情報を取得し、後続車両の予測進路と自車両の予測進路とをもとに後続車両の追突の危険を予測するものであり、追突の危険があれば、自車両の運転者への警告、運転の補助および介入、後続車両への警告、後続車両がとるべき回避行動の送信を行う。
特開２００５−６２９１２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、自車両と後続車両とが車車間通信可能であることを前提としており、後続車両が車車間通信のできない車両であった場合、後続車両の運転者がどの程度前方を認識してるかを把握することは困難であり、後続車両への警告、後続車両がとるべき回避行動の送信を行うことはできない。

従って、上述のような車車間通信不可の車両では、運転者が認知遅れ等により急ブレーキを踏む虞があり、逆に、自車両がこのような車車間通信不可の車両の後方を走行している場合には、自車両が追突する危険性があるばかりでなく、最悪、該車両が前の車両に追突した場合、自車両や他の車両が巻き込まれる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自車両前方を走行する車車間通信不可の車両による衝突事故を他車両との車車間通信によって防止することを支援し、予防安全性を向上することのできる車両の衝突防止支援システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による第１の車両の衝突防止支援システムは、車両周辺の車外状況を認識し、自車両前方に存在する先行車両を検出する先行車両検出手段と、自車両周辺の車両と車車間通信し、車両情報を授受可能な車車間通信手段と、上記先行車両検出手段で検出した先行車両からの車車間通信による電波を受信したか否かを判定する判定手段と、上記判定手段によって上記先行車両検出手段で検出した先行車両との車車間通信が不可と判定されたときは、該先行車両の周辺の他車両との車車間通信で取得した他車両の車両情報と、上記先行車両検出手段で取得した上記先行車両の車両情報とに基づいて、上記先行車両の衝突危険性を判定する一方、上記先行車両との車車間通信が可能と判定されたときは、上記他車両の車両情報と上記先行車両の車両情報とに基づく上記衝突危険性の判定を省略する衝突判定手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明による第２の車両の衝突防止支援システムは、車両周辺の車外状況を認識し、自車両前方に存在する先行車両を検出する先行車両検出手段と、自車両周辺の車両と車車間通信し、車両情報を授受可能な車車間通信手段と、上記先行車両検出手段で検出した先行車両からの車車間通信による電波を受信したか否かを判定する判定手段と、上記判定手段によって上記先行車両検出手段で検出した先行車両との車車間通信が不可と判定されたときは、該先行車両の周辺の他車両との車車間通信で取得した他車両の車両情報と、上記先行車両検出手段で取得した上記先行車両の車両情報とに基づいて、上記先行車両の衝突危険性を判定する一方、上記先行車両との車車間通信が可能と判定されたときは、上記他車両との車車間通信を省略するとともに、上記先行車両は車車間通信による他車両からの情報を用いた安全走行が可能であると判定する衝突判定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明による車両の衝突防止支援システムは、自車両前方に車車間通信不可の先行車両を検出したとき、検出した先行車両の車両情報と車車間通信で取得した他車両の車両情報とに基づいて先行車両の衝突危険性を判定するので、先行車両の認知遅れ等による衝突事故を未然に防止することが可能となり、予防安全性を向上することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施の一形態に係り、図１は衝突防止支援システムの基本構成図、図２は衝突防止支援処理のフローチャート、図３は自車両と前方車両との関係を示す説明図である。

図１に示す衝突防止支援システム１は自動車等の車両に搭載され、周辺の車両や路肩に設置された通信装置或いは通信センタ等と通信可能なシステムであり、本形態においては、自車両と他の車両との通信により各種情報を交換する車車間通信を主として、この車車間通信によって取得した情報と自車両の車外認識機能による情報とに基づいて、自車両前方に存在する車車間通信不可の先行車両の衝突可能性を判断し、自車両及び他の車車間通信可能な車両への情報提示を行う。この衝突防止支援システム１は、衝突防止支援装置５０を主として構成され、車外認識装置１０、ナビゲーション装置２０、通信装置３０、車両制御装置４０、警報装置６０を備えている。各装置１０〜６０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内通信系６５を介して双方向通信可能に接続されている。

車外認識装置１０は、カメラやレーザ等の車外状況を検出するセンサを用いて自車両の周辺に存在する他の車両や障害物等に関する情報を取得し、先行車両や側壁等の立体物、及び道路形状（直線またはカーブ曲率）を認識する。また、車外認識装置１０は、道路形状・側壁等の情報や自車両の走行状態情報等に基づいて自車走行レーンの推定を行い、推定した自車走行レーン上に存在する立体物の中から自車に最も近距離に位置する立体物を先行車両として捕捉し、捕捉した先行車両について自車両に対する相対距離と相対速度、及び加減速度を認識する。このように、車外認識装置１０は、先行車両検出手段としての機能を有している。この車外認識装置１０による認識情報は車内通信系６５に送出され、情報を必要とする該当装置に取り込まれる。

図１においては、車外状況を検出するためのセンサとして、単眼或いはステレオ視のカメラ１１と、ミリ波レーダ、赤外線レーザレーダ等のレーダユニット１２とを組み合わせて用いるセンサフュージョンの例を示している。例えば、カメラ１１がステレオカメラであり、レーダユニット１２がミリ波レーダである場合、車外認識装置１０では、カメラ１１で撮像したステレオ画像対における同一対象物の位置的なずれ（視差）から三角測量の原理を用いて算出される対象物までの距離データに基づいて、道路上の白線、道路に沿って存在するガードレールや縁石等の側壁、車両等の立体物を抽出すると共に、レーダユニット１２から送信したミリ波の反射波を受信して二次元分布情報からなるレーダ画像を生成し、このレーダ画像上の距離値が連続する部分を１つの立体物として抽出する。

そして、ステレオ画像に基づいて抽出した立体物とレーダ画像に基づいて抽出した立体物とを融合することで、最終的な立体物認識を行う。具体的には、画像による立体物とレーダによる立体物との位置や移動速度に基づいて、画像による立体物とレーダによる立体物の組合せ全てについての同一確率の判定を行い、同一確率が所定以上で最も一致する組み合わせを、ステレオ画像とミリ波レーダとのセンサフュージョンによる立体物として認識する。これにより、画像による立体物、レーダによる立体物、画像とレーダとの組み合わせによる立体物の何れかからなる立体物を自車両前方に認識することができる。

ナビゲーション装置２０は、自車両の現在位置から目的地までの最適経路の探索や設定された経路の経路案内を出力する等の運転者の経路誘導のための各種動作を行うものであり、自車両の位置を測位し、この測位した自車両位置と地図情報とを演算・合成し、地図の縮尺変更、地名の詳細表示、地域情報の表示切換え等の操作入力に対応して、自車両の現在位置及びその周辺の地図をディスプレイに表示し、また、通信装置３０を介して受信した道路・交通情報等の各種情報を表示する。自車両の位置は、ＧＰＳ（Global Positioning System；全世界測位衛星システム）等の測位衛星からの電波に基づく自車両の位置、地磁気センサ及び車輪速センサからの信号に基づく推測航法による自車両の位置、通信装置３０を介して取得した情報等に基づいて測位する。この測位情報は車内通信系６５を介して自車両内の他の装置にも送信され、更には、通信装置３０を介した車車間通信により、他の車両にも送信される。

通信装置３０は、例えばＩＴＳ（Intelligent Transport Systems；高度道路交通システム）に対応した装置として、道路付帯設備からの光や電波ビーコンを受信して交通渋滞情報、天気情報、特定区域の交通規制情報等の各種情報を取得し、また、自車両周辺を走行する他の車両との車車間通信を行い、車両情報を授受する車車間通信手段としての機能を有している。本形態における車車間通信においては、所定の周波数帯でのキャリア信号を用いて通信可能エリア内に存在する車両との通信を行い、測位情報、車両種別、車両位置、車速、加減速度、ブレーキ作動状態、ウィンカ状態等の情報を相互に交換する。

車両制御装置４０は、エンジン制御、変速機制御、ＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control；ビークルダイナミクスコントロール）等の各制御コントローラから形成されるものであり、一定車速での定速走行制御、自車両前方を走行する先行車両に対する追従走行制御、自動ブレーキによる減速等の制御機能を備えている。車両制御装置４０における自車両のエンジン回転数、速度、変速段、ブレーキの作動状態等の運転状態は、車内通信系６５に送出される。

衝突防止支援装置５０は、車車間通信不可の先行車両による衝突危険性を判定する衝突判定手段としての機能を有するものであり、自車両の前方に車車間通信不可の車両が存在する場合、車外認識装置１０からの情報に基づいて、その通信不可の車両の挙動を監視し、監視車両の存在（他車両への接近）や監視車両の車外状況の認知遅れ等に起因する衝突事故発生の可能性を判断する。また、衝突防止支援装置５０は、監視車両に起因する衝突事故発生の可能性が大と判断したときには、自車両の警報装置６０を介してディスプレイ表示や音声等による警報を発すると共に、自車両と通信可能な周辺車両に危険性に関する情報を車車間通信によって提示し、直接的及び間接的な事故発生の防止支援を行う。

尚、警報としては、ナビゲーション装置２０の表示出力や音声出力を利用するようにしても良く、警報装置６０をナビゲーション装置２０で兼用することができる。

以下、衝突防止支援システム１による衝突防止支援処理について、図２及び図３を用いて説明する。

図２に示す衝突防止支援処理のフローチャートは、衝突防止支援システム１の中心となる衝突防止支援装置５０において実行されるプログラム処理を示し、最初のステップＳ１において、カメラ１１やレーダユニット１２による車外認識装置１０からの車外状況の認識結果を読み込み、先行車両を検知しているか否かを調べる。そして、ステップＳ１でのループを経て前方の車外認識により、図３に示すように、自車両Ｃの前方に先行車両Ｃ１を検知した場合、ステップＳ２へ進んで先行車両Ｃ１からの車車間通信による電波を受信したか否かを調べる。

先行車両Ｃ１からの車車間通信による電波を受信した場合には、先行車両Ｃ１は、車車間通信による他の車両からの情報を用いた安全走行が可能であると判断し、自車両Ｃの情報を送信して本処理を終了する。一方、先行車両Ｃ１から車車間通信の電波を受信できない場合には、先行車両Ｃ１は、車車間通信の通信装置を備えていない（或いは電波を送信していない）車両であると判断し、この先行車両Ｃ１の走行状態を監視すべくステップＳ３以下へ進む。

ステップＳ３では、自車両Ｃの周囲に存在する先行車両Ｃ１以外の他の車両との車車間通信を試みて他車情報を受信し、自車両Ｃの前方に、先行車両Ｃ１以外の車車間通信可能な車両（以下、「通信車両」と記載する）Ｃ２を検知したか否かを調べる。そして、通信車両Ｃ２を検知しない場合には、ステップＳ１へ戻って先行車両Ｃ１の監視を継続し、通信車両Ｃ２を検知した場合、ステップＳ４へ進み、通信車両Ｃ２に対して先行車両Ｃ１の認知遅れ等による急ブレーキや追突の危険性、また、間接的に通信車両Ｃ２や自車両Ｃに危険が波及する可能性があるか否かを判断する。

この先行車両Ｃ１による衝突危険性の判断は、自車両Ｃのカメラ１１やレーダユニット１２を用いた車外認識装置１０で取得した先行車両Ｃ１の情報、及び車車間通信によって取得した通信車両Ｃ２の情報、すなわち、自車両Ｃに対する先行車両Ｃ１及び通信車両Ｃ２の相対距離、先行車両Ｃ１及び通信車両Ｃ２の自車両Ｃに対するそれぞれの相対車速や、先行車両Ｃ１及び通信車両Ｃ２のそれぞれの加減速度に基づいて、走行状況に応じて判断される。

例えば、図３に例示するような走行状況である場合、すなわち自車両の車外認識装置１０によって通信車両Ｃ２と先行車両Ｃ１との間に他の車両を検知せず、通信車両Ｃ２が先先行車両である場合、車外認識装置１０によって取得した先行車両Ｃ１の情報と車車間通信によって取得した通信車両Ｃ２の情報とに基づいて、先行車両Ｃ１と通信車両Ｃ２との間の車間距離及び相対速度を算出する。そして、先行車両Ｃ１と通信車両Ｃ２の相対速度と各車両（先行車両Ｃ１と通信車両Ｃ２）の減速度から設定される安全車間距離と、先行車両Ｃ１と通信車両Ｃ２との間の車間距離とを比較し、車間距離が安全車間距離以下であるとき、先行車両Ｃ１の急ブレーキや追突の可能性があり、自車両Ｃ及び通信車両Ｃ２に対する危険性が大であると判断する。

また、先行車両Ｃ１の前方に先先行車両が存在するとともに、この先先行車両の隣の走行レーンを通信車両Ｃ２が並行して走行しているような走行状況においては、先行車両Ｃ１が先先行車両に追突した場合、通信車両Ｃ２が事故に巻き込まれる可能性がある。このため、このような走行状況を検出した際には、自車両Ｃ及び通信車両Ｃ２に波及する間接的な危険性があることを判断する。上述の走行状況の検出は、車外認識装置１０によって取得した先先行車両の情報の情報と車車間通信によって取得した通信車両Ｃ２の情報とに基づいて、先先行車両と通信車両Ｃ２との位置関係を算出し、算出した位置関係が所定の位置関係にあるか否か判定することで行なう。

この場合、先行車両Ｃ１の前方を走行する先先行車両は、例えば、カメラ１１を自車両のルーフ上の前方に設置する等して撮像視野を拡大することにより、検知することができる。

更に、他の通信車両Ｃ３が先行車両Ｃ１の隣の走行レーン上の前方を走行し、通信車両Ｃ３の後方死角領域内に先行車両Ｃ１が存在している走行状況においては、通信車両Ｃ３のドライバが先行車両Ｃ１の存在に気づかずに先行車両Ｃ１側に向けて車線変更する可能性がある。この車線変更が行なわれた場合には、通信車両Ｃ３が先行車両Ｃ１に衝突する可能性や先行車両Ｃ１が急ブレーキをかける可能性が生じる。このため、上述の走行状況を検出した際には、通信車両Ｃ３に衝突の危険性があること、及び自車両Ｃに波及する間接的な危険性があることを判断する。走行状況の検出は、車外認識装置１０によって取得した先行車両Ｃ１の情報と車車間通信によって取得した通信車両Ｃ３の情報とに基づいて、先行車両Ｃ１と通信車両Ｃ３との位置関係を算出し、算出した位置関係が所定の位置関係にあるか否かを判定することで行なう。尚、この場合、通信車両Ｃ３と前述したような先先行車両としての通信車両Ｃ２との２台の通信車両を検知している場合には、２台の通信車両Ｃ２，Ｃ３に対して、それぞれ危険性を判断する。

以上のステップＳ４での判断処理の結果、先行車両Ｃ１による危険性が無いと判断した場合には、ステップＳ４からステップＳ１へ戻って、先行車両Ｃ１の監視を経て通信車両Ｃ２との車車間通信による情報の授受を行う処理を続行する。一方、ステップＳ４で先行車両Ｃ１の急ブレーキ或いは追突等の衝突の危険性があると判断した場合には、ステップＳ４からステップＳ５へ進み、自車両内で警報を発して危険情報を提示し、運転者の注意を喚起する。更に、ステップＳ６で、通信車両Ｃ２に後続車両の接近注意等の危険情報を送信し、衝突事故発生の危険性の情報を提示する。

以上のように、本形態の衝突防止支援システムにおいては、車車間通信不可の先行車両の挙動を自車両の車外認識機能を用いて監視し、車外認識機能によって取得した先行車両の情報と、先行車両の周囲の他の車車間通信可能な車両から取得した情報とに基づいて、先行車両の運転者の認知遅れ等による衝突事故発生の危険性を判断するので、自車両及び車車間通信可能な周囲の車両への警報を行うことにより、自車両及び周辺車両の危険性回避を支援することができ、予防安全性を向上することができる。

なお、上述の実施の形態においては、通信車両Ｃ２と先行車両Ｃ１との間に他の車両が存在するか否かを判定することで通信車両Ｃ２が先先行車両であることを特定する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、簡易的に、車外認識装置１０によって検出した自車両Ｃと先行車両Ｃ１との相対距離Ｄ１、車車間通信によって取得した自車両Ｃと通信車両Ｃ２との相対距離Ｄ２、判定閾値Ｄｒを比較することで、通信車両Ｃ２を先先行車両として特定するようにしても良い。具体的には、閾値Ｄｒを、通常の走行状態での車速に応じた車間距離に基づいて設定される自車両Ｃに対する相対距離として設定し、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄｒのとき、すなわち先行車両Ｃ１の前方の設定値未満の距離内に通信車両Ｃ２が存在するとき、通信車両Ｃ２は先先行車両であると特定する。

衝突防止支援システムの構成図 衝突防止支援処理のフローチャート 自車両と前方車両との関係を示す説明図

符号の説明

１ 衝突防止支援システム
１０ 車外認識装置
２０ ナビゲーション装置
３０ 通信装置
４０ 車両制御装置
５０ 衝突防止支援装置
６０ 警報装置
Ｃ 自車両
Ｃ１ 先行車両
Ｃ２，Ｃ３ 通信車両

Claims (4)

1. 車両周辺の車外状況を認識し、自車両前方に存在する先行車両を検出する先行車両検出手段と、
   自車両周辺の車両と車車間通信し、車両情報を授受可能な車車間通信手段と、
   上記先行車両検出手段で検出した先行車両からの車車間通信による電波を受信したか否かを判定する判定手段と、
   上記判定手段によって上記先行車両検出手段で検出した先行車両との車車間通信が不可と判定されたときは、該先行車両の周辺の他車両との車車間通信で取得した他車両の車両情報と、上記先行車両検出手段で取得した上記先行車両の車両情報とに基づいて、上記先行車両の衝突危険性を判定する一方、上記先行車両との車車間通信が可能と判定されたときは、上記他車両の車両情報と上記先行車両の車両情報とに基づく上記衝突危険性の判定を省略する衝突判定手段と
   を備えたことを特徴とする車両の衝突防止支援システム。
2. 上記衝突判定手段は、上記先行車両と他車両との衝突或いは上記先行車両への自車両の追突の危険性が大と判定したとき、自車両の運転者に警告するための警報信号を出力することを特徴とする請求項１記載の車両の衝突防止支援システム。
3. 上記衝突判定手段は、上記先行車両と他車両との衝突の危険性が大と判定したとき、自車両周辺の車車間通信可能な車両に警報信号を送信することを特徴とする請求項１又は２記載の車両の衝突防止支援システム。
4. 車両周辺の車外状況を認識し、自車両前方に存在する先行車両を検出する先行車両検出手段と、
   自車両周辺の車両と車車間通信し、車両情報を授受可能な車車間通信手段と、
   上記先行車両検出手段で検出した先行車両からの車車間通信による電波を受信したか否かを判定する判定手段と、
   上記判定手段によって上記先行車両検出手段で検出した先行車両との車車間通信が不可と判定されたときは、該先行車両の周辺の他車両との車車間通信で取得した他車両の車両情報と、上記先行車両検出手段で取得した上記先行車両の車両情報とに基づいて、上記先行車両の衝突危険性を判定する一方、上記先行車両との車車間通信が可能と判定されたときは、上記他車両との車車間通信を省略するとともに、上記先行車両は車車間通信による他車両からの情報を用いた安全走行が可能であると判定する衝突判定手段と
   を備えたことを特徴とする車両の衝突防止支援システム。

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