JP4728427B2 - 車両の衝突警告装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定センサと、車両が走行する道路の車線数を検出するための車線検出モジュールと、測定センサのデータを基に決定される危険パラメータが閾値を超える場合に警告信号を出力するための決定ユニットと、を備える車両の衝突警告装置に関する。

このような衝突警告装置は、ＰＳＳシステム（Predictive Safety System：衝突予知セーフティシステム）とも呼ばれ、運転者に聴覚信号等によって目前に迫る衝突の危険性に対する注意を喚起し、および／または、積極的に緊急ブレーキを起動するための措置、衝突を回避するための措置、もしくは衝突による影響を軽減するための措置を開始することを目的としている。

そのために、先行車両との間隔、相対速度、および方位角の測定を可能にする角度分解型レーダセンサ等の測定センサのデータが評価される。衝突の危険性を評価するために、危険パラメータが計算される。その際、例えば衝突までの時間（ｔｔｃ：time to collision）、つまり、自車両が目下の速度状態または加速度状態を持続するという想定のもとに事前に見積もられる、衝突までの時間が関係してくる。ｔｔｃが特定の閾値を下回る（つまり、下限値としての閾値を越える）場合に、警報が発せられる。代替的に、危険パラメータとして、衝突を回避するために必要であると想定される負の加速度も援用可能である。同様に、危険パラメータとして、上述した両パラメータの代数関数または論理関数も利用可能である。

ＰＳＳシステムは、多くの場合、適切な安全間隔で自車線上の直前の走行車両を追従するように車両速度を制御するＡＣＣシステム（Adaptive Cruise Control System：アダプティブ・クルーズ・コントロールシステム）と組み合わせて提供される。

レーダセンサにより測定される間隔および方位角を基にして、被測定車両の横方向の位置（Querablage）が計算される。よって、車両が自車線上に存在するのか、または、隣接車線上に存在するのかを判定可能である。同時に、走行中の道路にいくつの車線が存在するのか、および自車両がどの車線上に存在するのかを判定可能である。

独国特許出願公開第１０１０３４０１号明細書では、衝突警告システムが開示されている。その際、センサにより検出された走行状態、環境データ、および運転者の動作に関するデータから、後に警告ストラテジーの基礎となる、運転者の負担状況が計算される。ここで、環境データには、道路の車線数も含まれる。しかし、車線数が運転者の負担状況にどのような影響を及ぼすのかについては詳細に記載されていない。

警告信号または警報を発するための閾値（発報閾値）の決定には、常に妥協が求められる。可能な限り早期に警報を発することで、運転者（またはシステム）が措置を行い、衝突を回避するために十分な時間を確保するために、発報閾値は、可能な限り低いことが求められる。しかし、低い発報閾値により、誤警報の頻度が上がってしまう。運転者は、誤警報に苛立ち、または少なくとも負担を感じる場合があり、非常に多くの場合、運転者がシステムを停止させることになりかねない。

これに関連して、例えば走行中の他の車両等の移動対象物のみならず、静止対象物にも反応するＰＳＳシステムには、特に問題が生じる。静止対象物は路側帯に存在する可能性が高く、かつ、カーブ路における予測は不確実になり易い。このため、対象物が自車両にとって本当の障害物として存在するのか、または、対象物が路側帯に、もしくは少なくとも自車両の進行予測経路から外れて存在するのかを確実に判定することが困難であり、この場合に誤作動が生じると、事故の危険性が非常に高くなってしまう。

例えば、カーブ進入前に路側帯上の交通標識等が測定され、誤って障害物として判定されると、非常に早期の警告時点で誤警報が発せられる可能性がある。よって、従来、静止対象物の場合には、高い発報閾値、および遅い警告時点が選択されている。しかし、本当に危険な状況においても、短い事前警告時間しか確保されないので、このことはシステムの使用を著しく制限する。

本発明の課題は、警告時点を早めつつ誤警報を抑制可能な衝突警告装置を提供することにある。

本課題は、本発明に基づいて、車線数が多いほど警告信号を早期に出力するように、車線数に応じて閾値を変化させることで解決される。

本発明は、複数車線の道路では、通常、横方向ダイナミクス（Querdynamik）が小さい状態で、車両がカーブを走行するという考察に基づいている。一般に、１車線または２車線の道路では、曲率半径が小さなカーブが存在する一方、複数車線の道路では、曲率半径が大きなカーブが存在する。よって、潜在的な障害物、特に静止対象物が測定される場合、カーブの経路が未知であっても、複数車線の道路では、車道の曲率半径のために、１車線または２車線の道路の場合に比べて、相対的に高い閾値を想定することが可能である。よって、複数車線の道路では、早期の時点で、被測定対象物が車道に存在するのか、または、路側帯に存在するのかが判定される。このことは、本発明に基づいて、複数車線での発報閾値を下げるために利用される。つまり、警告時期を早めるために利用される。よって、誤警報の危険性を高めることなく、衝突を回避するために多くの反応時間が確保される。

本発明は、乗用車の場合よりも、一般的に横方向ダイナミクスが低いトラックの場合に有利である。高速道路でのトラックの典型的な走行速度９０ｋｍ／ｈの場合に、複数車線の道路では、警報の出力は、例えばｔｔｃが３〜４ｓの時点で行なわれる。その際、誤警報の頻度が上がることはない。この事前警告時間は、想定された走行速度の場合、通常、例えば渋滞の後端に到着した際等に、衝突を防止するための時間としては十分である。これにより、特に、トラックの運転者の過労に起因する事故の危険性を明らかに低減することができる。

上記の走行速度の場合、乗用車の運転者の場合にも同様にあてはまる。渋滞の可能性が高い区間では、少なくとも、走行速度が８０ｋｍ／ｈまたは１００ｋｍ／ｈに制限されているので、本発明は、乗用車の場合にも、事故の危険性を低減することができ、または、少なくとも事故によるダメージを軽減することができる。

本発明の好適な発展形態または実施形態は、特許請求の範囲に記載の従属請求項に明らかにされている。

本発明は、移動対象物以外に静止対象物にも反応するＰＳＳシステムの場合、特に有利である。この場合、静止対象物および移動対象物のために異なる発報閾値を設けることができる。少なくとも１つの発報閾値、特に静止対象物のための発報閾値は、車線数に応じて変化する。

本発明の枠組みにおいて、発報閾値を決定するために、自車両の進行方向の車線以外に対向車線も検出することが有利である。その場合、特に高い横方向ダイナミクスが見込まれる、（各走行方向で１車線の）２車線の道路と、（一方通行の）１車線の道路との間で区別がされる。同様に、一方向道路の２車線のうち１車線が追い越し車線または低速車線を有する、３車線の幹線道路も検出することができる。

本発明の発展形態において、自車両が、一方向道路毎に複数車線を有する道路の一番右の車線上に存在するのか、または、追い越し車線上に存在するのかに応じて、発報閾値を変化させることができる。自車両が追い越し車線上に存在する場合には、小さな方位角で測定される対象物について、比較的大きな間隔でも、自車両の障害物となりうることを確実に判定することができる。よって、大きな（長い）ｔｔｃで、警報を発することができる。

車線数の検出は、公知のアルゴリズムによって、レーダセンサ等のデータを基に行なうことができる。しかし、選択的または追加的に、この目的のためにビデオセンサ等の他のセンサを援用可能である。同様に、高度なナビゲーションシステムの場合、ナビゲーションシステムから車線数に関する情報を取得することができる。

車線数の検出がレーダセンサのみを用いて行なわれる場合に、一方向道路毎に２以上の車線を有する高速道路では、対向車線を確実に検出できないことが予想される。しかし、その場合には、発報閾値を一方向道路の車線数に基づいて決定すればよい。

本発明の実施形態は、図面に示されており、以下の記述において詳細に説明される。
運転者支援システムを示すブロック図である。 衝突警告システムを示す図である。 衝突警告システムを示す図である。 車線数と発報閾値との関係を示す図である。

図１に示す衝突警告装置は、運転者支援システムの一部に相当する。運転者支援システムは、車両前部に組み込まれたレーダセンサ等の角度分解型測定センサ１０と、測定センサ１０により伝達されるデータを評価し、これに基づき２以上の支援機能１４を実行する電子データ処理システム１２と、を含む。この例の場合、支援機能１４は、間隔制御機能ＡＣＣ１６と、衝突警告機能ＰＳＳとを含んでいる。

衝突警告機能ＰＳＳの枠組みにおいて、測定センサ１０のデータを基に決定された危険パラメータが特定の閾値を超える場合に、決定ユニット１８が、例えば聴覚的な衝突警報を発する。この閾値を決定するために、または、場合によっては、複数の危険パラメータのための複数の閾値、もしくは、静止対象物および移動対象物等の異なる種類の対象物のための複数の閾値を決定するために、特別な閾値モジュール２０が設けられている。

車線検出モジュール２２は、測定センサ１０により測定された車両のデータを基に道路の車線数を検出し、決定する。その後、閾値モジュール２０は、以下で詳細に説明するように、車線数によって閾値を決定する。

図２は、衝突警告機能のための閾値を決定する際の問題、特に、静止対象物に関する衝突警告の際の問題点を説明するための典型的な交通状況を示している。図２に示す例において、図１に示す運転者支援システムを備える車両２４が、２つの車線２８を有する道路２６において、比較的急なカーブに進入しようとしている。カーブの外側の路側帯には、走行車両に危険なカーブに対する注意を喚起するためのカーブ標識板３０が立っている。

カーブ標識板３０は、測定センサ１０の測定区域内に存在するので、静止対象物として測定される。車両２４は未だカーブに進入していないので、この車両２４のヨーレートまたは操舵角に基づいて、カーブの経路は未だ検出されていない。よって、事前に見積もられる、衝突までの時間ｔｔｃが閾値モジュール２０で計算された閾値を下回る場合に、ＰＳＳシステムは、カーブ標識板３０を警告すべき潜在的な障害物として捉える。よって、例えばｔｔｃの閾値が非常に高く決定されている場合、運転者にとっては不必要で煩わしい衝突警告が発せられることになる。

図２では、衝突までの時間ｔｔｃのための閾値が、どのようにして、このような誤警報が防止されるように決定されるのかについて示されている。測定センサ１０により測定された対象物（例えば停止車両３２）が、車線２８を引き続き遮断する障害物であると予想される場合に、この障害物のために測定される間隔は、図２に示された間隔Ｄ_１よりも大きくてはならないことが予想される。他の場合に、対象物は、カーブの奥の路側帯にも存在している可能性がある。間隔Ｄ_１は、道路２６のカーブの曲率に依存し、曲率半径が大きいほど大きくなる。よって、閾値を適切に決定するために、このようなカーブのために予想される最小の曲率半径から開始する。この曲率半径のために計算された間隔Ｄ_１と、車両２４の目下の速度ｖに基づいて、適切な閾値であることが予想される、衝突までの時間ｔｔｃ_１が決定される。

図３は、３つの車線３６、３８、４０を有する道路３４での交通状況を示している。複数車線の道路は、一般的に高速走行のために敷設されているので、道路の曲率は、１または２車線の道路に比して相対的に小さくなる。特に、カーブの内側に設けられた車線３６の曲率は、大きくなりすぎてはならない。一方、カーブの外側に設けられた車線４０は、曲率半径が比較的大きい。さらに、許容される障害物までの間隔Ｄ_２は、この場合、図２の間隔Ｄ_１よりも明らかに大きい。このため、ここでは適切な閾値として、衝突までの時間ｔｔｃとして相対的に高い値ｔｔｃ_２が決定される。閾値の決定においては、図２に示した交通状況の場合と同じように、誤警報が確実に排除されている。一方、衝突までの時間ｔｔｃの閾値を高くすることで、衝突を回避するために多くの反応時間が確保される。

図４には、様々な種類の車道のためのｔｔｃの閾値が、車線数に応じてどのように変化するのかが示されている。

２つの車線を有する道路、つまり走行方向毎に１車線を有する道路のために、低い閾値Ｓ１が決定される。３つの車線を有する幹線道路、例えば１車線が一走行方向のための追い越し車線である幹線道路の場合に、追い越し車線が自身の走行方向、または対向車線のために設けられているかにかかわらず、少し高い閾値Ｓ２が決定される。

４車線の道路、例えば２車線の一方向道路を有する高速道路のために、さらに高い閾値Ｓ３が決定される。この閾値Ｓ３は、自車両が一番右側の車線を走行し、よって、図２または図３のカーブ標識板３０等の路側帯の静止対象物までの間隔が比較的小さい可能性がある場合にも、適切である。

さらに、このような４車線の道路において、自車両が追い越し車線を走行していることが確認される場合に、さらに高い閾値Ｓ４が決定可能である。

同じように、走行方向毎に３つの車線を有する道路のための適切な閾値も決定される。この閾値も、３つの車線のうちのどの車線上に自車両が存在するかに依存しうる。さらに、閾値は、自車両が中央車線を走行する場合に、（いずれにせよ静止対象物のために）最も高くなる。ただし、この場合には、渋滞の後端に到着した際に右側の隣接車線の停止車両が測定され、かつ、自車両の存在する中央車線がまだ空いている場合に、「誤警報」が生じる可能性がある。しかし、このような交通状況では、他の車両が右側の隣接車線から中央車線へと車線変更することが予想されるので、警報は適切に機能することになる。

Claims (5)

1. 車両（２４）の衝突警告装置であって、測定センサ（１０）と、前記車両が走行する道路（２６、３４）の車線（２８；３６、３８、４０）の数を検出するための車線検出モジュール（２２）と、前記測定センサのデータを基に決定される危険パラメータ（ｔｔｃ）が閾値（Ｓ１〜Ｓ４）を超える場合に、警告信号を出力するための決定ユニット（１８）と、を備える車両の衝突警告装置において、
   前記危険パラメータは、衝突回避に必要な加速度の関数であり、前記閾値は、前記車線数が多いほど前記警告信号が早期に出力されるように、前記車線数に応じて変化することを特徴とする、車両の衝突警告装置。
2. 前記決定ユニットは、前記測定センサにより測定される、移動対象物および静止対象物に対して反応することを特徴とする、請求項１に記載の車両の衝突警告装置。
3. 静止対象物および移動対象物のために異なる閾値が設けられており、少なくとも静止対象物のために設けられた前記閾値は、前記車線数に応じて変化することを特徴とする、請求項２に記載の車両の衝突警告装置。
4. 前記車線検出モジュールは、前記測定センサにより伝達される、被測定対象物に関するデータを基にして前記車線数を検出するように構成されていることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載の車両の衝突警告装置。
5. 自車両と自車両の走行車線上の先行車両との間隔を制御するための間隔制御システムと組み合わされていることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車両の衝突警告装置。

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