JP7213265B2

JP7213265B2 - 車両制御システム

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Publication number: JP7213265B2
Application number: JP2020559095A
Authority: JP
Inventors: 健伊波
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2023-01-26
Anticipated expiration: 2039-11-27
Also published as: WO2020116266A1; JPWO2020116266A1; US20220009499A1

Description

本発明は、自動車の走行を制御する車両制御システムに関する。

従来、車両に搭載されたカメラやレーダで、歩行者や自転車などの移動体を検知し、移動体の速度や向きから、移動体の行動を予測し、危険がある場合、車両のブレーキ、ステアリングを制御し、歩行者の飛び出しなどの危険を回避する技術がある。

また、地図情報から自車位置の周囲環境の情報を用いて、センサの死角に歩行者や自転車が存在することを予測し、運転者に警告を行う技術がある。このような技術として、例えば特許文献１に記載の技術が提案されている。

特許第５４７５１３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、周囲環境の情報から、ある１つの移動体に対してのみ、行動を予測しているが、複数の移動体で構成される集団移動体の行動予測に対しては考慮されていない。

遠距離に存在する複数の移動体をカメラやレーダで検知する際、移動体同士の重なりや解像度の限界により、それぞれの移動体を検知することが困難である。そこで、まずは移動体のかたまり（集団移動体）として、早期に検知することで、車両への制御を早期に実施可能にする必要がある。また、検知した集団移動体は、注意すべき集団移動体か不明であるため、その集団移動体がどのような集団移動体であるかを識別することが必要である。

本発明の目的は、集団移動体の特徴と自車両の周囲環境から、集団のタイプを判断し、その状況にあった車両の制御を行うことのできる車両制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、センサ類からの情報に基づいて車両の制御を行う車両制御システムであって、センサ類からの情報に基づいて集団移動体を検知する集団検知部と、前記センサ類からの情報と地図情報とから自車両の現在位置における環境情報を収集する環境情報収集部と、前記集団検知部で検知した集団移動体の特徴と、前記環境情報収集部で取集した自車両の現在位置における環境情報とに基づいて前記集団移動体の集団タイプを判断する集団タイプ判断部と、前記集団タイプ判断部で判断した前記集団移動体の集団タイプと、前記自車両の速度と、前記集団移動体との距離に基づいて警報又は車両制御を行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、集団移動体の特徴と自車両の周囲環境から、集団のタイプを判断し、その状況にあった車両の制御を行うことのできる車両制御システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両の車両制御システムのブロック図である。本発明の実施の形態に係る集団タイプ判断部の処理フロー図である。本発明の実施形態に係る車両制御システムのフローチャート図である。本発明の第１実施例に係る車両制御システムのブロック図である。本発明の第１実施例に係るステレオカメラを用いた一例を説明するイメージ図である。本発明の第１実施例に係る特徴点と環境情報に対応する集団タイプのマトリクス図である。本発明の第１実施例に係る集団タイプと自車速度と集団との距離に対応する車両の制御を示すマトリクス図である。本発明の第１実施例に係る車両制御のイメージ図である。本発明の第２実施例に係るC2X、V2Xを用いた場合のイメージ図である。本発明の第３実施例に係る車両の車両制御システムのブロック図である。

以下、本発明に係る車両制御システムの実施形態及び実施例を図面に基づいて説明する。本発明は以下の実施形態及び実施例に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例もその範囲に含むものである。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の車両制御システムのブロック図である。本実施形態における車両制御システム１は、走行制御アルゴリズムを格納するためのＲＯＭ（Read Only Memory）や各種演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、演算結果を格納するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成される。

センサ類１０１は、カメラやレーダ等のセンシングで構成され、センサで検知された情報を集団検知部１０２および環境情報収集部１０５へ送付する機構である。センサ類としては、例えば光学カメラであるシングルカメラ、ステレオカメラ、赤外線レーザ、ミリ波レーダなどが用いられる。

本実施形態における車両制御装置１０は、集団検知部１０２、集団タイプ判断部１０３、危険度判断部１０４、環境情報収集部１０５、車両指令値設定部１０６を備えている。これらの構成は、ＣＰＵで実行されるプログラムである。各構成の動作は以下の通りである。

集団検知部１０２は、センサ類１０１から送信された移動物体の検知情報から、ターゲットとなる集団移動体を検知し、検知したターゲットとなる集団移動体の情報を集団タイプ判断部１０３へ送信する。本実施形態でいう集団とは、二人以上の複数人を意味するものである。

環境情報収集部１０５は、センサ類１０１から検知された標識・信号の情報と、地図データベース（地図ＤＢ１２）から得られる自車の位置と周囲の建物の情報を、収集統合し、自車両の現在位置における環境情報を集団タイプ判断部１０３に送信する。自車の位置情報は例えばＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信して取得する。

集団タイプ判断部１０３は、集団検知部１０２から送信されたターゲットとなる集団移動体の特徴と、環境情報収集部１０５から送信された環境情報から、ターゲットとなる集団移動体に対して、どのような集団タイプであるかを判断し、集団タイプの情報を危険度判断部１０４に送信する。

危険度判断部１０４は、集団タイプ判断部１０３で判断された集団タイプと、自車とターゲットとなる集団移動体との状況を基にして、集団移動体と自車が衝突する危険度を判断し、車両制御の方針を設定し、その情報を車両指令値設定部１０６に送信する。

車両指令値設定部１０６は、危険度判断部１０４から得られた制御方針から、実際の車両に応じた制御指令値を設定し、制御信号を車両１３の警報部１０７と車両機器制御部１０８に送信する。

警報部１０７は、車両指令値設定部１０６から送信された制御信号に応じて、音声や警告音を発生するスピーカ、警報を表示する表示ディスプレイ、ステアリングに振動を与える振動を与えるバイブレータなどにより運転者への警告を行う。本実施形態においては、警報部１０７による警報も車両制御の一部とする。

車両機器制御部１０８は、車両指令値設定部１０６から送信された制御信号に応じて、車両１３に制動力を与えるブレーキ装置や、危険回避のためのステアリング操作の制御を行う。

また、信号の送受信は、車載用ネットワークとして一般的に利用されているＣＡＮ（Controller Area Network）、イーサネット（登録商標）などを利用して行う。

次に図２を用いて集団タイプ判断部１０３の処理について説明する。図２は本発明の実施形態に係る集団タイプ判断部１０３の処理フロー図である。

集団の特徴２０１は、集団検知部１０２で検知された集団移動体に対する特徴として、幅、高さ、集団の動き、速度といった要素を持っている。

環境情報２０２は、環境情報収集部１０５で得られた地図情報、標識の情報を持っている。

集団タイプの判断２０３では、前述した集団の特徴２０１と環境情報２０２の情報からターゲットの集団移動体がどの集団タイプに含まれるかを判断する。集団タイプは、一例として、子供、大人、整列した集団、煩雑な集団、並走する自転車などがある。集団タイプは、その特徴に関する情報が予めＲＯＭに記憶されており、このＲＯＭに記憶された情報と集団検知部１０２で検知された集団移動体の特徴とを比較し、検知された集団移動体がどの集団タイプかを判断する。集団タイプとして前述したものは一例であり、それ以外の集団移動体タイプも本発明として含まれる。

集団タイプの判断２０３にてターゲットの集団移動体のタイプを判断した後、危険度判断２０４では、集団タイプ、自車速度、集団との距離からターゲットの集団移動体の危険度を判断する。集団タイプ、自車速度、集団との距離に関する情報は予めＲＯＭに記憶されており、このＲＯＭに記憶された情報に基づいて危険度を判断する。また、自車速度、集団との距離は時間の経過と共に変化するので、これらの情報を随時更新し危険度の判断を行う。

危険度判断２０４から得られた危険度から、車両制御２０５で自車両の警報、ブレーキ、ステアリングの制御を行う。

次に本実施形態の動作について説明する。図３は本発明の実施形態に係る車両制御システムのフローチャート図である。

図３において、集団検知部１０２は、センサ類１０１で検出した移動体の中から集団の移動体を検知する（ステップＳ３０１）。集団タイプ判断部１０３は、ターゲットとなる集団の特徴点を抽出する（ステップＳ３０２）。環境情報収集部１０５は、センサ類１０１で検出された標識・信号等と、地図ＤＢ１２とに基づいて環境情報を取得する（ステップＳ３０３）。また、集団タイプ判断部１０３は、予めＲＯＭに記憶された集団の特徴に関する情報を参照し集団の特徴と、環境情報収集部１０５で得た環境情報から集団タイプを判断する（ステップＳ３０４）。

危険度判断２０４では、集団タイプ判断部１０３からの情報と、集団タイプ、自車速度、集団との距離からターゲットの集団移動体の危険度を判断する(ステップＳ３０６)。集団タイプ、自車速度、集団との距離に関する情報は予めＲＯＭに記憶されており、このＲＯＭに記憶された情報に基づいて危険度を判断する。また、自車速度、集団との距離は時間の経過と共に変化するので、これらの情報を随時更新し危険度の判断を行う。そして、車両機器制御部１０８は、判断された危険度に応じて、警報、ブレーキ制御、ステアリング制御を行う（ステップＳ３０６）。

車両制御では、運転者への警報、ブレーキ制御による自車速度の低下、また、集団の移動体からの飛び出しを警戒しブレーキ圧を高める制御、さらに、ステアリング制御によるターゲット集団から安全な距離を取る制御である。

本実施形態によれば、集団移動体の特徴と自車両の周囲環境から、集団のタイプを判断し、その状況にあった車両の制御を行うことが可能である。その集団のタイプによっては、移動体の飛び出しの危険性が高い集団であることを判別でき、移動体の急な飛び出しへの行動を予測した車両の制御が可能になる。

また、本実施形態によれば、ターゲットとなる集団移動体に対して、運転者への事前の警報や、車両制御を行うことで、運転者に安全な走行を提供可能である。

次に図４から図８を用いて本発明の第１実施例について説明する。第１実施例の車両制御システム１では、センサ類としてステレオカメラと車両制御装置を用いた例を説明する。図４は、本発明の第１実施例に係る車両制御システムのブロック図である。

ステレオカメラ装置４０は、センサ類（カメラ）４０１と集団検知部１０２と集団タイプ判断部１０３と危険度判断部１０４の機構で構成される。各機構の内容は下記の通りである。

センサ類（カメラ）４０１は、センサ（カメラ）の映像信号から、移動物体および標識・信号の検知を行い、集団検知部１０２にカメラから検知した移動物体の情報を送信し、環境情報収集部１０５に検知した標識の情報を送信する。

集団検知部１０２は、センサ類（カメラ）４０１からの移動物体の検知情報に基づいて、集団移動体の有無を認識し、集団移動体を検知した場合、その集団移動体の特徴を抽出し、認識した集団移動体の情報として、集団の特徴（幅、高さ、集団の動き、速度）の情報を集団タイプ判断部１０３に送信する。

集団タイプ判断部１０３は、集団検知部１０２から得られた集団移動体の特徴と、環境情報収集部１０５から得られた環境情報から、ターゲットされた集団移動体の集団タイプを決定し、その集団タイプの情報を危険度判断部１０４に送信する。

危険度判断部１０４は、集団タイプ判断部１０３から得られた集団タイプと、自車速度、ターゲットされた集団と自車両との距離から、ターゲットされた集団移動体と自車との衝突の危険度を判断し、車両制御の方針を設定し、その情報を車両指令値設定部１０６へ送信する。

車両制御装置４１には、環境情報収集部１０５と車両指令値設定部１０６の機構から構成される。各機構の内容は下記の通りである。

環境情報収集部１０５は、地図ＤＢ１２の情報と、センサ類１０１で検知した標識・信号の情報から、自車両の現在位置における環境情報を設定し、その環境情報を集団タイプ判断部１０３に送信する。

車両指令値設定部１０６は、危険度判断部１０４から得られた制御方針から、車両１３に対応する実際の制御指令値を決定し、車両１３の警報部１０７と車両機器制御部１０８へ制御信号を送信する。

車両１３の車両への制御機構として、警報部１０７と車両機器制御部１０８があり、各々の機構は下記の通りである。車両１３では、危険度判断部１０４から得られた制御方針から、警報部１０７による警報、又は車両機器制御部１０８による車両制御（ブレーキ制御、ステアリング制御）を行う。

警報部１０７は、車両指令値設定部１０６から送信された制御信号に応じて、音声や警告音を発生するスピーカ、警告を表示する表示ディスプレイ、ステアリングに振動を与える振動を与えるバイブレータ等の少なくとも１つの手段により運転者への警告を行うものである。

車両機器制御部１０８は、車両指令値設定部１０６から送信された制御信号に応じて、車両１３に制動力を与えるブレーキ装置や、衝突回避のためのステアリング操作の少なくとも1つの制御を行うものである。

なお、第１実施例では、ステレオカメラ装置４０内に集団検知部１０２、集団タイプ判断部１０３、危険度判断部１０４が搭載された構成としているが、車両制御装置４１に集団検知部１０２、集団タイプ判断部１０３、危険度判断部１０４を搭載した構成とし、ステレオカメラ装置４０には、センシング情報で検知された情報のみを車両制御装置４１に送信するように構成することも可能である。

次にステレオカメラを用いた動作について図５を用いて説明する。図５は、本発明の第１実施例に係るステレオカメラを用いた一例を説明するイメージ図である。

ステレオカメラ装置４０では、ターゲットの集団移動体を検知し、集団の特徴となる幅、高さ、集団の動き、速度を取得する。車両制御装置４１の環境情報収集部１０５では、地図ＤＢの情報とステレオカメラで得られた標識の情報を環境情報として取得する。

第１実施例では、ステレオカメラ装置４０にて、集団の特徴の情報と車両制御装置４１から送信される環境情報から、図６のように、ターゲットとなる集団移動体の集団タイプを決定する。図６は、本発明の第１実施例に係る特徴点と環境情報に対応する集団タイプのマトリクス図である。このマトリックス図は、車両制御装置４１のＲＯＭに予め記憶されており、集団タイプ判断部１０３がＲＯＭに記憶された情報と、センサ類１０１，環境情報収集部１０５から得た情報（特徴点と環境情報）とを参照し集団タイプを決定する。

図６において、例えば、集団の特徴として、高さが“低い”、速度が“歩行速度”であり、環境情報の地図情報、標識から“スクールゾーン”である場合、高確率でその集団は“子供の集団”と判断でき、注意すべき集団であると判断できる。

また、幅が“広い”、集団の動きが“よく動く”、速度が“歩行速度”であり、環境情報の地図情報から“近くにイベント会場有”である場合、“煩雑な集団”であると判断できる。

ステレオカメラ装置４０で得られたターゲットの集団移動体の“集団タイプ”と“自車速度”と“自車と集団との距離”から、車両制御装置４１にて、例えば、図７のように、運転者への警報、ブレーキ制御による減速、ステアリング制御による安全な距離の確保、ブレーキ圧を高めることによる緊急ブレーキ(ＡＥＢ：Autonomous Emergency Braking)の準備の制御を行う。図７は、本発明の第１実施例に係る集団タイプと自車速度と集団との距離に対応する車両の制御を示すマトリクス図である。このマトリックス図は、車両制御装置４１のＲＯＭに予め記憶されており、危険度判断部１０４がＲＯＭに記憶された情報と、“集団タイプ”，“自車速度”，“自車と集団との距離”とを参照し、危険度に応じたブレーキ、ステアリングの制御を行う。

図７では、一例として、大人の集団と煩雑な集団の例を挙げている。大人の集団と判断された集団移動体は、飛び出しの可能性は低く、列の乱れも無いため、自車との距離が遠く、自車速度が１０ｋｍ/ｈ～６０ｋｍ/ｈであれば、運転者への警報や、減速、安全な距離の確保は行わない。一方、煩雑な集団である場合、自車進行路上に、飛び出してくる可能性が高いため、自車速度が１０ｋｍ/ｈ～６０ｋｍ/ｈであっても緊急ブレーキの準備、運転者への警報を行い、自車との距離が近い場合や自車速度が１０ｋｍ/ｈを超えている場合、減速や安全な距離の確保する制御を行う。このように集団タイプに応じて、車両の制御を行う。

以上の説明した第１実施例による車両の動作は、図８のようになる。図８は、本発明の第１実施例に係る車両制御のイメージ図である。図８において、センサ類（カメラ）４０１が車両前方にある集団移動体を検知し、集団検知部１０２が集団の特徴点の情報を取得する。環境情報収集部１０５が地図情報や標識の環境情報を取得し、集団タイプ判断部１０３が集団移動体の集団タイプを判断する。危険度判断部１０４が自車速度、ターゲットの集団移動体との距離から危険度を判断し、車両指令値設定部１０６の指令を受け、車両機器制御部１０８がステアリング制御、ブレーキ制御を行い、危険を回避する。これにより、安全な走行を行うことができる。

第１実施例によれば、集団移動体の特徴と自車両の周囲環境から、集団のタイプを判断し、その状況にあった車両の制御を行うことが可能である。その集団のタイプによっては、移動体の飛び出しの危険性が高い集団であることを判別でき、移動体の急な飛び出しへの行動を予測した車両の制御が可能になる。

また、第１実施例では、ステレオカメラ装置のみを用いているが、例えばカメラとレーダ（ミリ波レーダ）の両方を搭載するようにしても良い。ミリ波レーダはミリ波を前方に照射し、反射してきた電波を測定して障害物を検知する。ミリ波レーダは悪天候などにも左右され難いため、カメラと併用することにより、集団の検知精度をより向上することができる。

次に本発明の第２実施例について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の第２実施例に係るC2X、V2Xを用いた場合のイメージ図である。第２実施例は、歩行者などの移動体と車両間で通信を行う車両通信システムであるＣ２Ｘ（Car to X）やＶ２Ｘ（Vehicle to X）を用いた場合の例である。

図９において、第２実施例では車両制御システム１の環境情報として、地図ＤＢ、信号・標識等に加え、集団移動体と車両（自車両）間で通信を行う車両通信システム（Ｃ２Ｘ，Ｖ２Ｘ）の情報を用いている。第２実施例では、車両制御システム１に車両通信システム（Ｃ２ＸやＶ２Ｘ）を備えている。例えば、移動体の位置情報が分かる通信端末で移動体の正確な位置を把握し、集団移動体と判断し、環境情報として取得し、第１実施例と同様の車両の制御を行うことが可能である。Ｃ２ＸやＶ２Ｘを用いた場合、例えばある特定の日にイベントが開催され、そのイベントが行われている日時に自車両が近づいた時に第１実施例と同様な車両制御を行う。また、学校の登下校時刻に応じた制御を行うことも可能である。

第２実施例によれば、Ｃ２ＸやＶ２Ｘを環境情報として取り入れているので、イベント等の開催に応じた車両制御を行うことができ、安全性を高めることができる。

次に本発明の第３実施例について、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の第３実施例に係る車両の車両制御システムのブロック図である。第３実施例は、センサ類（レーダ）１００１としてレーダを用いた場合の例である。

図１０において、車両制御システム１のセンサ類（レーダ）１００１として、第３実施例ではカメラの代わりに、ミリ波レーダ等のレーダを用いている。レーダを用いた場合、標識・信号を検知する機能がないため、環境情報として、地図ＤＢのみを用いることになり、一部構成が異なる。図１０は本発明の第３実施例に係るレーダを用いた場合の車両制御システムのブロック図である。

センサ類（レーダ）１００１は、レーダのセンシングにて移動体の検知を行い、その移動体情報を集団検知部１０２に送信する。

環境情報収集部１０５は、地図ＤＢ１２の情報のみから、自車両の現在位置における環境を設定し、その環境情報を集団タイプ判断部１０３に送信する。

それ以外の機構および処理については、第１実施例と同様のため、詳細な説明は省略する。

また、第３実施例では、センサにレーダのみを用いているが、カメラとレーダ、両方のセンサを搭載した構成としてもよい。

第３実施例によれば、集団移動体の特徴と自車両の周囲環境から、集団のタイプを判断し、その状況にあった車両の制御を行うことが可能である。その集団のタイプによっては、移動体の飛び出しの危険性が高い集団であることを判別でき、移動体の急な飛び出しへの行動を予測した車両の制御が可能になる。

さらに第３実施例によれば、センサにレーダのみを用いているので、システムのコストを低減できる。

以上、本発明の実施例を、図面を用いて記述してきたが、具体的な構成は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置きかえることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…車両制御システム、１０…車両制御装置、１２…地図ＤＢ、１３‥車両、４０…ステレオカメラ装置、４１…車両制御装置、１０１…センサ類（カメラ、レーダ等）、１０２…集団検知部、１０３…集団タイプ判断部、１０４…危険度判断部、１０５…環境情報収集部、１０６…車両指令値設定部、１０７…警報部、１０８…車両機器制御部、４０１…センサ類（カメラ）、１００１…センサ類（レーダ）

Claims

センサ類からの情報に基づいて車両の制御を行う車両制御システムであって、
センサ類からの情報に基づいて集団移動体を検知する集団検知部と、
前記センサ類からの情報と地図情報とから自車両の現在位置における環境情報を収集する環境情報収集部と、
前記集団検知部で検知した集団移動体の特徴と、前記環境情報収集部で取集した自車両の現在位置における環境情報とに基づいて前記集団移動体の集団タイプを判断する集団タイプ判断部と、
前記集団タイプ判断部で判断した前記集団移動体の集団タイプと、前記自車両の速度と、前記集団移動体との距離に基づいて警報又は車両制御を行うことを特徴とした車両制御システム。
請求項１において、
前記集団タイプと、前記自車両の速度と、前記集団移動体との距離に基づいて危険度を判断する危険度判断部とを備え、
前記集団タイプ判断部は、前記集団移動体の幅、高さ、動き、速度に応じて前記集団タイプを判断することを特徴とする車両制御システム。
請求項１において、
前記センサ類は、カメラ、若しくはレーダであることを特徴とする車両制御システム。
請求項２において、
ステレオカメラ装置を備え、
前記ステレオカメラ装置は、前記センサ類、前記集団検知部、前記集団タイプ判断部、前記危険度判断部を備えていることを特徴とする車両制御システム。
請求項１において、
前記警報は音声、警告音、警告表示、ステアリングへの振動の少なくとも一つを行うことを特徴とする車両制御システム。
請求項１において、
前記車両制御は、ブレーキ、ステアリング制御の少なくとも一つを行うことを特徴とする車両制御システム。
請求項１において、
前記センサ類はカメラであって、
前記環境情報収集部は、前記カメラからの情報に基づいて、標識の情報を取得することを特徴とする車両制御システム。
請求項１において、
前記センサ類は、カメラとレーダを併用したことを特徴とする車両制御システム。
請求項１において、
前記集団移動体と前記自車両との間で通信を行う車両通信システムを備え、
前記環境情報収集部は、前記車両通信システムの情報を取得することを特徴とする車両制御システム。