JP7268629B2 - 運転支援システム - Google Patents

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Description

本発明は、車両の運転を支援する運転支援制御に関する。特に、本発明は、車両の前方の物標との衝突リスクを低減するためのリスク回避制御に関する。
特許文献1は、車両の走行軌道を決定する走行軌道決定装置を開示している。走行軌道決定装置は、リスクポテンシャル領域とベネフィットポテンシャル領域を用いて、車両の走行軌道を決定する。リスクポテンシャル領域は、歩行者や他車両といった障害物が存在する可能性のある領域を表す。ベネフィットポテンシャル領域は、車両が走行すべき理想的な走行領域を表す。このベネフィットポテンシャル領域は、熟練ドライバの走行データに基づいて設定される。
特許文献2は、車両の運転を支援する運転支援制御装置を開示している。道路脇を移動する歩行者は、その後、道路を横断するかもしれない。つまり、道路脇を移動する歩行者は、潜在的なリスクを有する。そこで、運転支援制御装置は、道路脇を移動する歩行者を検出すると、必要に応じて、歩行者から離れる方向へ車両を自動的に操舵する。
特開2018-203034号公報 特開2017-206040号公報
車両の前方の物標との衝突リスクを低減するための「リスク回避制御」について考える。特に、リスクポテンシャル場に基づくリスク回避制御について考える。リスクポテンシャル場は、車両走行に関するリスク値を位置の関数として表す。車両がリスク値の“谷”に追従するように車両走行制御を行うことによって、リスク回避制御が実現される。このとき、リスクポテンシャル場の設定によっては、リスク回避制御が不必要にあるいは過剰に行われるおそれがある。
例えば、リスクポテンシャル場が、車両がレーンから逸脱することを防止するためのレーン中心ポテンシャル場を含んでいる場合を考える。レーン中心ポテンシャル場で示されるリスク値の谷は、レーン中心に沿ってレーン長手方向に延在する。つまり、レーン中心ポテンシャル場の谷の位置は、レーン中心に固定されている。これにより、レーン中心ポテンシャル場は、車両をレーン中心に引き付ける力を常に発生させる。リスク回避制御の一つである操舵制御においては、このレーン中心ポテンシャル場も車両挙動に影響を及ぼす。しかしながら、車両をレーン中心に引き付ける力はレーン逸脱を防止するためのものであり、物標回避とは本来無関係である。従って、レーン中心ポテンシャル場は、物標回避とは関係ない車両挙動を発生させるおそれがある。物標回避とは関係ない車両挙動が発生することは、リスク回避制御としての操舵制御が不必要にあるいは過剰に行われることを意味する。
レーン中心ポテンシャル場に限らず、特許文献1で示されたような熟練ドライバの走行軌跡を反映したポテンシャル場の場合も同様である。ポテンシャル場の谷の位置が道路に固定されている限り、レーン中心ポテンシャル場の場合と同様の問題が発生し得る。
このように、リスクポテンシャル場に基づくリスク回避制御には、改善の余地がある。
本発明の1つの目的は、リスクポテンシャル場に基づくリスク回避制御が不必要にあるいは過剰に行われることを抑制することができる技術を提供することにある。
第1の観点は、車両の運転を支援する運転支援システムに関連する。
運転支援システムは、記憶装置とプロセッサを備える。
記憶装置には、車両の運転環境を示す運転環境情報が格納される。
プロセッサは、運転環境情報に基づいて、車両の前方の物標との衝突リスクを低減するためのリスク回避制御を実行する。
リスクポテンシャル場は、リスク値を位置の関数として表す。
障害物ポテンシャル場は、リスク値が物標の位置で最大となり物標から離れるにつれて小さくなるリスクポテンシャル場である。
レーン長手方向は、車両が存在するレーンが延在する方向である。
車両中心ポテンシャル場は、リスク値の谷が車両の位置からレーン長手方向に延在するリスクポテンシャル場である。従って、車両中心ポテンシャル場の谷の位置は、車両の位置と連動して変化する。
リスク回避制御は、車両を操舵する操舵制御を含む。
プロセッサは、運転環境情報に基づいて、車両中心ポテンシャル場と障害物ポテンシャル場を設定する。
更に、プロセッサは、車両中心ポテンシャル場と障害物ポテンシャル場の和を第1リスクポテンシャル場として設定する。
そして、プロセッサは、車両が第1リスクポテンシャル場で表されるリスク値の谷である第1の谷に追従するように操舵制御を行う。
第2の観点は、第1の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
レーン幅方向は、レーン長手方向と直交する方向である。
プロセッサは、車両の進行方向に沿って第1距離だけ車両の前方の位置に前方注視点を設定する。
プロセッサは、第1リスクポテンシャル場に基づいて、前方注視点と第1の谷との間のレーン幅方向における偏差である第1偏差を算出する。
そして、プロセッサは、第1偏差が減少するように操舵制御を行う。
第3の観点は、第2の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
第1探索範囲は、前方注視点からレーン幅方向に延在する範囲である。
プロセッサは、第1探索範囲の中で第1の谷を探索する。
第4の観点は、第1~第3の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
リスク回避制御は、更に、車両を減速する減速制御を含む。
プロセッサは、障害物ポテンシャル場を含む第2リスクポテンシャル場を設定する。
第2の谷は、第2リスクポテンシャル場で表されるリスク値の谷である。
修正ギャップは、物標と第2の谷との間の横距離である。
修正ギャップが所定のギャップより小さく、且つ、所定のギャップと修正ギャップとの間の差分である抑制量が閾値より大きい場合、プロセッサは、減速制御を行う。
第5の観点は、第4の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
プロセッサは、車両中心ポテンシャル場を用いることなく、物標毎に設定される障害物ポテンシャル場だけを重ね合わせることによって第2リスクポテンシャル場を設定する。
第6の観点は、第4又は第5の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
プロセッサは、抑制量が大きくなるほど高くなるように目標減速度を設定し、目標減速度に従って減速制御を行う。
第7の観点は、第4~第6の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
第2探索範囲は、物標の位置と物標から所定のギャップだけ離れた位置との間の範囲である。
プロセッサは、第2探索範囲の中で第2の谷を探索する。
第2探索範囲の中に第2の谷が存在する場合、プロセッサは、抑制量を算出する。
第2探索範囲の中に第2の谷が存在しない場合、プロセッサは、抑制量を算出せず、減速制御を行わない。
第8の観点は、車両の運転を支援する運転支援システムに関連する。
運転支援システムは、記憶装置とプロセッサを備える。
記憶装置には、車両の運転環境を示す運転環境情報が格納される。
プロセッサは、運転環境情報に基づいて、車両の前方の物標との衝突リスクを低減するためのリスク回避制御を実行する。
リスクポテンシャル場は、リスク値を位置の関数として表す。
障害物ポテンシャル場は、リスク値が物標の位置で最大となり物標から離れるにつれて小さくなるリスクポテンシャル場である。
リスク回避制御は、車両を減速する減速制御を含む。
プロセッサは、運転環境情報に基づいて、障害物ポテンシャル場を設定する。
更に、プロセッサは、物標毎に設定される障害物ポテンシャル場だけを重ね合わせることによって第2リスクポテンシャル場を設定する。
第2の谷は、第2リスクポテンシャル場で表されるリスク値の谷である。
修正ギャップは、物標と第2の谷との間の横距離である。
修正ギャップが所定のギャップより小さく、且つ、所定のギャップと修正ギャップとの間の差分である抑制量が閾値より大きい場合、プロセッサは、減速制御を行う。
第1の観点によれば、リスク回避制御の操舵制御に第1リスクポテンシャル場が適用される。具体的には、第1リスクポテンシャル場の第1の谷に追従するように操舵制御が行われる。第1リスクポテンシャル場は、車両中心ポテンシャル場を含んでいる。車両中心ポテンシャル場の谷は、車両の位置からレーン長手方向に延在する。従って、車両中心ポテンシャル場の谷の位置は、固定されず、車両の位置と連動して動的に変化する。レーン中心ポテンシャル場の場合とは異なり、車両中心ポテンシャル場は、物標回避と関係なく車両をレーン中心に引き付けるような力は発生させない。そのような車両中心ポテンシャル場の谷が第1の谷に反映されるため、不要な操舵制御あるいは過剰な操舵制御が抑制される。これにより、車両の乗員が感じる違和感が抑制される。
第8の観点によれば、リスク回避制御の減速制御に第2リスクポテンシャル場が適用される。具体的には、第2リスクポテンシャル場は抑制量の算出に用いられ、その抑制量が、減速制御を行うか否かの判断基準として用いられる。第2リスクポテンシャル場は障害物ポテンシャル場だけを含んでいるため、第2の谷の位置は、物標の位置関係だけに基づいて定められる。そのような第2の谷に基づいて抑制量が算出されるため、物標の近接状況を反映した適切な抑制量が得られる。その結果、不要な減速制御あるいは過剰な減速制御が抑制される。これにより、車両の乗員が感じる違和感が抑制される。
本発明の実施の形態に係る運転支援システムの概要を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係るリスク回避制御の例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る車両及び運転支援システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における運転環境情報の例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る障害物ポテンシャル場を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る車両中心ポテンシャル場を説明するための概念図である。 比較例において用いられるレーン中心ポテンシャル場を説明するための概念図である。 リスクポテンシャル場に基づく操舵制御の概要を説明するための概念図である。 比較例に係る操舵制御の一例を説明するための概念図である。 比較例に係る操舵制御の他の例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る操舵制御の概要を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る操舵制御の一例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る操舵制御の他の例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る操舵制御に関連する処理を示すフローチャートである。 図14中のステップS120における処理例を示すフローチャートである。 物標までの余裕時間を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る操舵制御を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る操舵制御を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る減速制御の概要を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る減速制御において用いられる抑制量を説明するための概念図である。 比較例に係る減速制御の一例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る減速制御の概要を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る減速制御の一例を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る減速制御に関連する処理を示すフローチャートである。 図24中のステップS220における処理例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る減速制御を説明するための概念図である。 本発明の実施の形態に係る操舵制御と減速制御の組み合わせを示すブロック図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る操舵制御と減速制御の組み合わせを示すブロック図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る減速制御を説明するための概念図である。
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
1.運転支援システム
1-1.概要
図1は、本実施の形態に係る運転支援システム10の概要を説明するための概念図である。運転支援システム10は、車両1の運転を支援する「運転支援制御」を実行する。運転支援制御は、自動運転制御に含まれていてもよい。典型的には、運転支援システム10は、車両1に搭載されている。あるいは、運転支援システム10の少なくとも一部は、車両1の外部の外部装置に配置され、リモートで運転支援制御を行ってもよい。つまり、運転支援システム10は、車両1と外部装置とに分散的に配置されてもよい。
運転支援制御は、車両1の前方のリスクを事前に回避する「リスク回避制御」を含む。より詳細には、運転支援システム10は、車両1の前方の物標5を認識する。そして、運転支援システム10は、物標5との衝突リスクを事前に低減(回避)するためにリスク回避制御を実行する。そのようなリスク回避制御は、車両1を操舵する操舵制御と、車両1を減速する減速制御の少なくとも一方を含む。
例えば、図1において、車両1は、車道2の中のレーンLAを走行している。車道2に隣接する路側領域3(路肩、路側帯、歩道、等)には、歩行者5Aが存在している。その歩行者5Aは、レーンLAに進入してくるかもしれない。従って、路側領域3に存在する歩行者5Aは、車両1にとってリスクである。運転支援システム10は、歩行者5Aとの衝突リスクを低減するために、必要に応じてリスク回避制御を実行する。例えば、運転支援システム10は、歩行者5Aから離れる方向へ車両1を自動的に操舵する。図1において、トラジェクトリTR0は、リスク回避制御が実行されない場合の車両1のトラジェクトリを表している。一方、トラジェクトリTR1は、リスク回避制御が実行される場合の車両1のトラジェクトリを表している。
歩行者5Aは、自転車あるいは二輪車に置き換えられてもよい。また、路側領域3だけでなく、車道2に存在する歩行者、自転車、二輪車、先行車両、等もリスク回避制御の対象となる。
図2は、リスク回避制御の他の例を説明するための概念図である。リスク回避制御の対象は、上述の歩行者5Aのような“顕在リスク”に限られず、“潜在リスク”も含み得る。例えば、図2において、車両1の前方の路側領域3に駐車車両5Bが存在している。駐車車両5Bの先の領域は死角であり、その死角から歩行者5Cが飛び出してくるかもしれない。従って、車両1の前方の駐車車両5Bは、車両1にとってリスクであり、リスク回避制御の対象となる。例えば、運転支援システム10は、駐車車両5Bから離れる方向へ車両1を自動的に操舵する。
このように、リスク回避制御の対象である物標5は、車両1の前方の歩行者、自転車、二輪車、他車両のうち少なくとも1つを含む。
ここで、座標系及び方向について定義する。車両座標系(X,Y)は、車両1に固定された相対座標系であり、車両1の移動と共に変化する。X方向は、車両1の前方向(進行方向)である。Y方向は、車両1の横方向である。X方向とY方向は、互いに直交している。LX方向(レーン長手方向)は、レーンLAの延在方向である。LY方向(レーン幅方向)は、レーンLAの幅方向である。LX方向とLY方向は、互いに直交している。縦距離は、X方向あるいはLX方向における距離である。横距離は、Y方向あるいはLY方向における距離である。
1-2.構成例
図3は、本実施の形態に係る車両1及び運転支援システム10の構成例を概略的に示すブロック図である。特に、図3は、リスク回避制御に関連する構成例を示している。車両1は、センサ群20と走行装置30を備えている。
センサ群20は、位置センサ21、車両状態センサ22、及び認識センサ23を含んでいる。位置センサ21は、絶対座標系における車両1の位置及び方位を検出する。位置センサ21としては、GPS(Global Positioning System)センサが例示される。車両状態センサ22は、車両1の状態を検出する。車両状態センサ22としては、車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサ、操舵角センサ、等が例示される。認識センサ23は、車両1の周囲の状況を認識(検出)する。認識センサ23としては、カメラ、レーダ、ライダー(LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging)、等が例示される。
走行装置30は、操舵装置31、駆動装置32、及び制動装置33を含んでいる。操舵装置31は、車両1の車輪を転舵する。例えば、操舵装置31は、パワーステアリング(EPS: Electric Power Steering)装置を含んでいる。駆動装置32は、駆動力を発生させる動力源である。駆動装置32としては、エンジン、電動機、インホイールモータ、等が例示される。制動装置33は、制動力を発生させる。
運転支援システム10は、少なくとも制御装置100を含んでいる。運転支援システム10は、センサ群20を含んでいてもよい。運転支援システム10は、走行装置30を含んでいてもよい。
制御装置100は、車両1を制御する。典型的には、制御装置100は、車両1に搭載されるマイクロコンピュータである。制御装置100は、ECU(Electronic Control Unit)とも呼ばれる。あるいは、制御装置100は、車両1の外部の情報処理装置であってもよい。その場合、制御装置100は、車両1と通信を行い、車両1をリモートで制御する。
制御装置100は、プロセッサ110及び記憶装置120を備えている。プロセッサ110は、各種処理を実行する。記憶装置120には、各種情報が格納される。記憶装置120としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、等が例示される。プロセッサ110がコンピュータプログラムである制御プログラムを実行することにより、プロセッサ110(制御装置100)による各種処理が実現される。制御プログラムは、記憶装置120に格納されている、あるいは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。
1-3.情報取得処理
プロセッサ110(制御装置100)は、車両1の運転環境を示す運転環境情報200を取得する「情報取得処理」を実行する。運転環境情報200は、車両1に搭載されたセンサ群20による検出結果に基づいて取得される。取得された運転環境情報200は、記憶装置120に格納される。
図4は、運転環境情報200の例を示すブロック図である。運転環境情報200は、車両位置情報210、車両状態情報220、周辺状況情報230、地図情報260、等を含んでいる。
車両位置情報210は、絶対座標系における車両1の位置及び方位を示す情報である。プロセッサ110は、位置センサ21による検出結果から車両位置情報210を取得する。
車両状態情報220は、車両1の状態を示す情報である。車両1の状態としては、車速、ヨーレート、横加速度、操舵角、等が例示される。プロセッサ110は、車両状態センサ22による検出結果から車両状態情報220を取得する。
周辺状況情報230は、車両1の周囲の状況を示す情報である。周辺状況情報230は、認識センサ23によって得られた情報を含む。例えば、周辺状況情報230は、カメラによって撮像された車両1の周囲の状況を示す画像情報を含む。他の例として、周辺状況情報230は、レーダやライダーによって計測された計測情報を含む。更に、周辺状況情報230は、道路構成情報240及び物標情報250を含んでいる。
道路構成情報240は、車両1の周囲の道路構成に関する情報である。車両1の周囲の道路構成は、区画線(白線)及び道路端物体を含む。道路端物体は、道路の端を示す立体的な障害物である。道路端物体としては、縁石、ガードレール、壁、中央分離帯、等が例示される。道路構成情報240は、区画線や道路端物体の位置(車両1に対する相対位置)を少なくとも示す。
例えば、カメラによって得られた画像情報を解析することによって、区画線を識別し、その区画線の相対位置を算出することができる。画像解析手法としては、セマンティックセグメンテーション(Semantic Segmentation)やエッジ検出が例示される。同様に、画像情報を解析することによって、道路端物体を識別し、その道路端物体の相対位置を算出することができる。あるいは、レーダ計測情報から道路端物体の相対位置を取得することもできる。
物標情報250は、車両1の周囲の物標5に関する情報である。物標5としては、歩行者、自転車、二輪車、他車両(先行車両、駐車車両)、等が例示される。物標情報250は、車両1に対する物標の相対位置及び相対速度を示す。例えば、カメラによって得られた画像情報を解析することによって、物標5を識別し、その物標5の相対位置を算出することができる。また、レーダ計測情報に基づいて、物標5を識別し、その物標5の相対位置と相対速度を取得することもできる。物標情報250は、物標5の移動方向や移動速度を含んでいてもよい。物標5の移動方向や移動速度は、物標5の位置を追跡することによって算出することができる。物標情報250は、物標5の種類(歩行者、自転車、二輪車、他車両、等)を示していてもよい。
地図情報260は、レーン配置、道路形状、等を示す。制御装置100は、地図データベースから、必要なエリアの地図情報260を取得する。地図データベースは、車両1に搭載されている所定の記憶装置に格納されていてもよいし、車両1の外部の管理サーバに格納されていてもよい。後者の場合、プロセッサ110は、管理サーバと通信を行い、必要な地図情報260を取得する。
1-4.車両走行制御
プロセッサ110(制御装置100)は、車両1の走行を制御する「車両走行制御」を実行する。車両走行制御は、車両1の操舵を制御する操舵制御、車両1の加速を制御する加速制御、及び車両1の減速を制御する減速制御を含む。プロセッサ110は、走行装置30を制御することによって車両走行制御を実行する。具体的には、プロセッサ110は、操舵装置31を制御することによって操舵制御を実行する。また、プロセッサ110は、駆動装置32を制御することによって加速制御を実行する。また、制御装置100は、制動装置33を制御することによって減速制御を実行する。
1-5.リスク回避制御
プロセッサ110(制御装置100)は、車両1の運転を支援する運転支援制御を実行する。運転支援制御は、リスク回避制御を含む。リスク回避制御は、車両1の前方の物標5との衝突リスクを低減(回避)するための車両走行制御であり、操舵制御及び減速制御の少なくとも一方を含んでいる。プロセッサ110は、上述の運転環境情報200に基づいて、リスク回避制御を実行する。
以下、本実施の形態に係るリスク回避制御について更に詳しく説明する。
2.リスクポテンシャル場
車両走行に関するリスクを表す値として、「リスク値R(リスクポテンシャル)」を導入する。リスク値Rは、位置毎に定義される。リスク値Rが高い位置は、車両1が避けるべき位置である。「リスクポテンシャル場U」は、リスク値Rを位置の関数として表す。言い換えれば、リスクポテンシャル場Uは、リスク値Rの分布を示す。
尚、“位置”は、車両座標系(X,Y)における位置であってもよいし、絶対座標系(緯度、経度)における位置であってもよい。車両位置情報210に基づいて、絶対座標系と車両座標系との間の座標変換が可能である。以下の説明では、車両座標系における位置と絶対座標系における位置は等価なものとして扱われる。
本実施の形態に係るリスク回避制御(操舵制御、減速制御)は、リスクポテンシャル場Uに基づいて実行される。以下、リスクポテンシャル場Uの構成要素を説明する。
2-1.障害物ポテンシャル場
図5は、障害物ポテンシャル場Uoを説明するための概念図である。障害物ポテンシャル場Uoは、車両1が物標5に近づかないためのリスクポテンシャル場Uである。従って、障害物ポテンシャル場Uoで示されるリスク値Rは、物標5の位置で最大となり、物標5から離れるにつれて小さくなる。
より詳細には、障害物ポテンシャル場Uoは、リスク値Rの2次元分布を示す。図5には、2つの主軸方向のそれぞれに沿った分布のプロファイルが示されている。2つの主軸方向は、LX方向(レーン長手方向)とLY方向(レーン幅方向)である。他の例として、2つの主軸方向は、X方向とY方向であってもよい。物標位置PTは、物標5の位置である。各主軸方向において、リスク値Rは、物標位置PTで最大となり、物標位置PTから離れるにつれて小さくなる。つまり、リスク値Rの分布は、山形状を有する。
障害物ポテンシャル関数foは、障害物ポテンシャル場Uoのリスク値Rの分布を示す分布関数である。例えば、障害物ポテンシャル関数foは、ガウス関数である。その場合、分布は、ガウス分布(正規分布)で表される。分布パラメータσx、σyは、それぞれ、2つの主軸方向における分布の拡がり度合いを示すパラメータである。分布がガウス分布である場合、分布パラメータσx、σyは標準偏差である。
分布パラメータσx、σyは、物標5の種類毎に異なっていてもよい。例えば、物標5が歩行者である場合の分布パラメータσx、σyは、物標5が他車両である場合よりも大きい。
分布パラメータσx、σyは、車両1の車速に応じて変動してもよい。例えば、車速が高くなるにつれて、分布パラメータσx、σyは大きくなる。この場合、分布パラメータσx、σyは、マップで与えられる。
ポテンシャル関数情報300(図3参照)は、障害物ポテンシャル関数fo及び分布パラメータσx、σyを示す。ポテンシャル関数情報300は、予め生成され、記憶装置120に格納される。
プロセッサ110は、物標5に関する障害物ポテンシャル場Uoを設定する。物標5の位置及び種類は、物標情報250から得られる。レーンLAの配置は、道路構成情報240あるいは地図情報260から得られる。LX方向及びLY方向は、レーンLAの配置から得られる。車速は、車両状態情報220から得られる。従って、プロセッサ110は、運転環境情報200とポテンシャル関数情報300に基づいて、物標5に関する障害物ポテンシャル場Uoを設定することができる。
2-2.車両中心ポテンシャル場
図6は、車両中心ポテンシャル場Ueを説明するための概念図である。車両1が存在するレーンLAは、左右のレーン境界LB(区画線)の間に挟まれた領域である。レーンLA及びレーン境界LBは、LX方向(レーン長手方向)に延在している。車両中心ポテンシャル場Ueは、車両1がレーンLAに沿って走行するためのリスクポテンシャル場Uである。従って、車両中心ポテンシャル場Ueで示されるリスク値Rの“谷Ve”は、LX方向に延在する。
より詳細には、車両中心ポテンシャル場Ueは、リスク値Rの2次元分布を示す。図6には、LY方向(レーン幅方向)に沿った分布のプロファイルが示されている。車両横位置PVは、LY方向における車両1の位置である。LY方向において、リスク値Rは、車両横位置PVで最小となり、車両横位置PVから離れるにつれて大きくなる。つまり、リスク値の分布は、U字形状を有する。リスク値Rの谷Veの位置は、車両横位置PVと一致する。谷Veは、車両1の位置からLX方向に延在する。すなわち、谷Veの位置は、固定されておらず、車両1の位置と連動して動的に変化する。
車両中心ポテンシャル関数feは、車両中心ポテンシャル場Ueのリスク値Rの分布を示す分布関数である。例えば、車両中止ポテンシャル関数feは、二次曲線である。分布パラメータσeは、分布の拡がり度合いを示すパラメータである。ポテンシャル関数情報300(図3参照)は、更に、これら車両中心ポテンシャル関数fe及び分布パラメータσeを示す。
プロセッサ110は、車両中心ポテンシャル場Ueを設定する。車両1の位置は、車両位置情報210から得られる。レーンLAの配置は、道路構成情報240あるいは地図情報260から得られる。LX方向及びLY方向は、レーンLAの配置から得られる。従って、プロセッサ110は、運転環境情報200とポテンシャル関数情報300に基づいて、車両中心ポテンシャル場Ueを設定することができる。
2-3.レーン中心ポテンシャル場(比較例)
図7は、比較例としてレーン中心ポテンシャル場Urを示している。レーン中心ポテンシャル場Urは、車両1がレーン中心LCに沿って走行するためのリスクポテンシャル場Uである。レーン中心ポテンシャル場Urで示されるリスク値Rの“谷Vr”も、LX方向に延在している。但し、その谷Vrの位置は、レーン中心位置PLC(レーン中心LCの位置)に固定されている。すなわち、レーン中心ポテンシャル場Urの谷Vrの位置は、レーンLAに固定されており、動的に変化しない。
3.リスクポテンシャル場に基づく操舵制御
3-1.操舵制御の概要
図8は、リスクポテンシャル場Uに基づく操舵制御の概要を説明するための概念図である。全体としてのリスクポテンシャル場Uは、上述のリスクポテンシャル場Uの構成要素を重ね合わせる(足し合わせる)ことにより得られる。物標5が複数存在する場合、物標5毎に設定される障害物ポテンシャル場Uoが重ね合わされる。
リスクポテンシャル場Uには、リスク値Rの“谷”が存在する。図8に示されるように、リスクポテンシャル場Uの谷は、物標5を回避しつつ、全体的にLX方向に延びるように位置している。車両1がリスクポテンシャル場Uの谷に追従するように操舵制御を行うことによって、物標5との衝突リスクを軽減しつつ、車両1を走行させることが可能となる。すなわち、リスク回避制御が実現される。
但し、このようなリスクポテンシャル場Uに基づく操舵制御には、改善の余地がある。そのことを、比較例を交えて説明する。
3-2.比較例
まず、比較例について説明する。比較例に係る操舵制御において用いられる比較リスクポテンシャル場Ucは、下記式(1)で表される。比較リスクポテンシャル場Ucは、レーン中心ポテンシャル場Ur(図7参照)と障害物ポテンシャル場Uo[i]の和である。障害物ポテンシャル場Uo[i]は、物標5[i]に関する障害物ポテンシャル場Uoである(i=1~n)。ここで、nは、リスク回避制御の対象として着目されている物標5の総数であり、1以上の整数である。
Figure 0007268629000001
図9は、比較例に係る操舵制御の一例を示している。谷Vcは、比較リスクポテンシャル場Ucで示されるリスク値Rの谷である。谷Vcは、基本的にはレーン中心LC上に位置しているが、物標5の近くでは、物標5から離れる方向にシフトしている。その谷Vcに車両1が追従するように操舵制御が行われる。
リスク回避制御の機能が有効化される有効化タイミングにおいて、車両1は、レーン中心LCの右側に存在しており、物標5はレーン中心LCの左側に存在している。その有効化タイミングの後、車両1は、まず、谷Vcに追従するためにレーン中心LCに近づく方向に操舵される。その後、車両1が更に物標5に近づくと、谷Vcはレーン中心LCから右側にシフトし、それに従って車両1も右方向に操舵される。すなわち、車両1は、左右に行き来する(トラジェクトリTRc参照)。
しかしながら、一時的にレーン中心LCに近づく方向への操舵制御は、物標5を回避する観点から言えば、無駄であるだけでなく違和感をもたらす。何故なら、レーン中心LCに近づく方向への操舵制御は、回避すべき物標5に近づく方向への操舵制御だからである。そのような不必要な操舵制御に対して、車両1の乗員(典型的にはドライバ)は違和感を覚えるおそれがある。
また、有効化タイミングにおける車両1の位置と谷Vcの位置との間に大きな横偏差が存在する。そのため、有効化タイミングにおいて、操舵制御量に大きな飛びが生じる。操舵制御量に大きな飛びが発生した場合、急な操舵が行われる。このことは、車両挙動の観点から好ましくない。
図10は、比較例に係る操舵制御の他の例を示している。物標5は、レーンLA内には存在しておらず、レーン中心LCから比較的離れている。そのため、比較リスクポテンシャル場Ucの谷Vcは、ほぼレーン中心LC上に位置している。その谷Vcに車両1が追従するように操舵制御が行われる。
リスク回避制御の機能が有効化される有効化タイミングにおいて、車両1は、レーン中心LCの左側に存在している。その有効化タイミングの後、車両1は、谷Vcに追従するためにレーン中心LCに近づく方向に操舵される(トラジェクトリTRc参照)。レーン中心LCに到達した後、車両1は、レーン中心LCに沿って走行する。その後、車両1は、物標5の側方を通過する。横距離Dyは、車両1が物標5の側方を通過するタイミングでの車両1と物標5との間の横距離である。
しかしながら、図10に示される例の場合、車両1がレーン中心LCまで移動しなくても、物標5との衝突リスクは十分に低減される。車両1をレーン中心LCまで移動させる操舵制御は、物標5を回避する観点から言えば過剰である。言い換えれば、横距離Dyが過剰である。そのような過剰な操舵制御に対して、車両1の乗員(典型的にはドライバ)は違和感を覚えるおそれがある。
このように、レーン中心ポテンシャル場Urが適用される比較例の場合、操舵制御が不必要にあるいは過剰に行われるおそれがある。何故なら、レーン中心ポテンシャル場Urの谷Vcがレーン中心LCに固定されており、それにより、車両1をレーン中心LCに引き付ける力が常に発生するからである。しかしながら、車両1をレーン中心LCに引き付ける力はレーン逸脱を防止するためのものであり、物標回避とは本来無関係である。レーン中心ポテンシャル場Urが物標回避とは関係ない車両挙動を発生させるため、リスク回避制御としての操舵制御が不必要にあるいは過剰に行われることになる。そのような不要な操舵制御あるいは過剰な操舵制御に対して、車両1の乗員は違和感を覚えるおそれがある。
3-3.車両中心ポテンシャル場を用いた操舵制御
図11は、本実施の形態に係る操舵制御の概要を説明するためのブロック図である。本実施の形態によれば、レーン中心ポテンシャル場Urの代わりに、車両中心ポテンシャル場Ue(図6参照)が適用される。より詳細には、本実施の形態に係る操舵制御において用いられる第1リスクポテンシャル場U1は、下記式(2)で表される。第1リスクポテンシャル場U1は、車両中心ポテンシャル場Ueと障害物ポテンシャル場Uo[i]の和である。
Figure 0007268629000002
第1の谷V1は、第1リスクポテンシャル場U1で示されるリスク値Rの谷である。プロセッサ110は、車両1が第1の谷V1に追従するように操舵制御を行う。
図12は、本実施の形態に係る操舵制御の一例を示している。有効化タイミングにおける車両1と物標5との位置関係は、図9で示された比較例の場合と同じである。第1の谷V1は、車両1の位置からLX方向に延び、その後、物標5から少し離れる方向にシフトする。車両1は、LX方向に走行し、その後、物標5から離れる方向に操舵される(トラジェクトリTR1参照)。車両1の横位置が変わると、第1の谷V1の横位置もそれに連動して変わる。その後、第1の谷V1はLX方向に延び、車両1はLX方向に走行する。その結果、車両1は、左右に行き来することなく、車両1の位置からほぼLX方向に平行に走行する。
図9で示された比較例の場合と異なり、一時的にレーン中心LCに近づく方向への操舵制御は行われない。すなわち、回避すべき物標5に近づく方向への不必要な操舵制御は行われない。従って、車両1の乗員が感じる違和感が抑制される。また、有効化タイミングにおいて、車両1の位置と第1の谷V1との間には横偏差が存在しない。従って、操舵制御量の飛びが防止され、急な操舵も防止される。このことは、車両挙動の観点から好ましい。
図13は、本実施の形態に係る操舵制御の他の例を示している。有効化タイミングにおける車両1と物標5との位置関係は、図10で示された比較例の場合と同じである。第1の谷V1は、車両1の位置からLX方向に延び、その後、物標5から離れる方向にシフトする。車両1は、最初LX方向に走行し、その後、物標5から離れる方向に操舵される(トラジェクトリTR1)。車両1の横位置が変わると、第1の谷V1の横位置もそれに連動して変わる。その後、第1の谷V1はLX方向に延び、車両1はLX方向に走行する。第1の谷V1(トラジェクトリTR1)は、全体的に、レーン中心LCよりも物標5の側に位置している。
図10で示された比較例の場合と異なり、車両1がレーン中心LCまで移動することはない。車両1は、適切な横距離Dyで物標5の側方を通過する。すなわち、物標5を回避するために過剰な操舵制御は行われない。従って、車両1の乗員が感じる違和感が抑制される。
このように、本実施の形態によれば、レーン中心ポテンシャル場Urではなく車両中心ポテンシャル場Ueが操舵制御に適用される。車両中心ポテンシャル場Ueの谷Veは、車両1の位置からLX方向に延在する。車両中心ポテンシャル場Ueの谷Veの位置は、固定されておらず、車両1の位置と連動して動的に変化する。従って、レーン中心ポテンシャル場Urの場合とは異なり、物標回避と関係なく車両1をレーン中心LCに引き付けるような力は発生しない。その結果、操舵制御が不必要にあるいは過剰に行われることが抑制される。不要な操舵制御あるいは過剰な操舵制御が抑制されることは、リスク回避のために適切な車両挙動が実現されていることを意味する。従って、車両1の乗員が感じる違和感が抑制される。このことは、運転支援システム10に対する信頼の向上に寄与する。
3-4.処理フロー
図14は、本実施の形態に係る操舵制御に関連する処理を示すフローチャートである。図14に示される処理フローは、一定サイクル毎に繰り返し実行される。
3-4-1.ステップS110
ステップS110において、プロセッサ110は、上述の情報取得処理を実行する。すなわち、プロセッサ110は、センサ群20による検出結果に基づいて運転環境情報200を取得する。運転環境情報200は、記憶装置120に格納される。
3-4-2.ステップS120
ステップS120において、プロセッサ110は、第1リスクポテンシャル場U1を設定する。第1リスクポテンシャル場U1は、車両中心ポテンシャル場Ueと障害物ポテンシャル場Uo[i]の和である(式(2)参照)。上述の通り、プロセッサ110は、運転環境情報200とポテンシャル関数情報300に基づいて、車両中心ポテンシャル場Ueを設定する。また、プロセッサ110は、運転環境情報200とポテンシャル関数情報300に基づいて、物標5[i]毎に障害物ポテンシャル場Uo[i]を設定する。そして、プロセッサ110は、車両中心ポテンシャル場Ueと障害物ポテンシャル場Uo[i]の和を第1リスクポテンシャル場U1として設定する。
図15は、ステップS120における処理例を示すフローチャートである。
ステップS121において、プロセッサ110は、運転環境情報200とポテンシャル関数情報300に基づいて、車両中心ポテンシャル場Ueを設定する。そして、プロセッサ110は、その車両中心ポテンシャル場Ueを第1リスクポテンシャル場U1に追加する。
ステップS122において、プロセッサ110は、物標情報250に基づいて、車両1の前方に物標5が存在するか否かを判定する。言い換えれば、プロセッサ110は、車両1の前方の領域において物標5が認識されているか否かを判定する。車両1の前方の物標5が認識された場合(ステップS122;Yes)、処理は、ステップS123に進む。それ以外の場合(ステップS122;No)、ステップS120は終了する。
ステップS123において、プロセッサ110は、認識された物標5までの余裕時間Tが第1時間閾値Tth1未満であるか否かを判定する。
図16を参照して、余裕時間Tについて説明する。トラジェクトリTR0は、リスク回避制御が実行されない場合の車両1のトラジェクトリを表している。車両1は、現在の車速でLX方向に走行すると仮定される。余裕時間Tは、その仮定の下で車両1が物標5に最も接近するまでの時間である。典型的には、車両1が物標5に最も接近するタイミングは、車両1が物標5の側方を通過するタイミングである。車両1の現在の車速は、車両状態情報220から得られる。物標5の位置は、物標情報250から得られる。レーンLAの配置及びLX方向は、道路構成情報240あるいは地図情報260から得られる。従って、プロセッサ110は、運転環境情報200に基づいて、余裕時間Tを算出することができる。
余裕時間Tが第1時間閾値Tth1未満である場合(ステップS123;Yes)、処理は、ステップS124に進む。それ以外の場合(ステップS123;No)、ステップS120は終了する。
ステップS124において、プロセッサ110は、運転環境情報200とポテンシャル関数情報300に基づいて、認識された物標5に関する障害物ポテンシャル場Uoを設定する。そして、プロセッサ110は、その障害物ポテンシャル場Uoを第1リスクポテンシャル場U1に追加する。このように、車両1が物標5にある程度近づくと、その物標5に関する障害物ポテンシャル場Uoが第1リスクポテンシャル場U1に追加される。
3-4-3.ステップS130
ステップS130において、プロセッサ110は、車両1の前方の位置に前方注視点PAを設定する。
図17を参照して、前方注視点PAについて説明する。前方注視点PAは、車両1の進行方向(X方向)に沿って第1距離Sだけ車両1の前方の位置に設定される。車両1の進行方向は、車両位置情報210から得られる。第1距離Sは、一定値である。あるいは、第1距離Sは、車両1の車速に応じて変動してもよい。その場合、車速が高くなるにつれて第1距離Sは増加する。車速は、車両状態情報220から得られる。
3-4-4.ステップS140
ステップS140において、プロセッサ110は、第1リスクポテンシャル場U1に基づいて、第1の谷V1を探索する。特に、プロセッサ110は、前方注視点PAの近傍の範囲において第1の谷V1を探索する。
より詳細には、プロセッサ110は、図17に示されるような第1探索範囲AS1を設定する。第1探索範囲AS1は、前方注視点PAからLY方向(レーン幅方向)に延在する範囲である。第1探索範囲AS1は、少なくともレーンLAのLY方向における範囲をカバーするように設定される。そして、プロセッサ110は、第1探索範囲AS1の中で第1の谷V1を探索する。
例えば、プロセッサ110は、第1探索範囲AS1の中に複数のチェック点PC1を設定する。プロセッサ110は、第1リスクポテンシャル場U1を参照して、各チェック点PC1でのリスク値Rを算出する。第1リスクポテンシャル場U1を構成するポテンシャル関数(fe、fo)に各チェック点PC1の位置を代入することによって、各チェック点PC1でのリスク値Rを算出することができる。そして、プロセッサ110は、リスク値Rが最小となるチェック点PC1を第1の谷V1として決定する。
このように、第1の谷V1は、前方注視点PAの近傍の第1探索範囲AS1の中で探索される。レーンLAの全体にわたってリスク値Rを算出して第1の谷V1を探索する必要はない。従って、第1の谷V1の探索に要する計算負荷が大幅に削減される。
3-4-5.ステップS150
ステップS150において、プロセッサ110は、第1偏差D1を算出する。第1偏差D1は、前方注視点PAと第1の谷V1との間のLY方向における偏差である。
3-4-6.ステップS160
ステップS160において、プロセッサ110は、第1偏差D1が減少するように操舵制御を行う。具体的には、プロセッサ110は、第1偏差D1を減少させるために必要な目標操舵角θtを算出する。典型的には、第1偏差D1が大きいほど、目標操舵角θtは大きくなる。第1偏差D1と目標操舵角θtとの対応関係を示す関数(例:マップ)は、予め生成される。プロセッサ110は、その関数を参照することによって、第1偏差D1に応じた目標操舵角θtを算出する。
そして、プロセッサ110は、目標操舵角θtに従って操舵制御を行う。車両1の実操舵角は、車両状態情報220から得られる。プロセッサ110は、目標操舵角θtが実現されるように、操舵装置31を制御して車輪を転舵する。このような操舵制御により、車両1を第1リスクポテンシャル場U1の第1の谷V1に追従させることが可能となる。
3-5.車線逸脱防止
図18を参照して、本実施の形態において車線逸脱が防止される理由を説明する。上述の通り、前方注視点PAは、車両1の進行方向(X方向)の位置に設定される。タイミングtaにおいて、車両1の前方の第1の谷V1は、物標5を避ける方向にシフトしている。このタイミングtaにおいて、前方注視点PAは、第1の谷V1の左側に位置する。第1偏差D1を減少させる操舵方向は、右方向である。従って、車両1は右旋回する。車両1が右旋回することにより、前方注視点PAも右旋回する。
車両1が右旋回した後の後のタイミングtbにおいて、前方注視点PAは、第1の谷V1の右側に位置する。第1偏差D1を減少させる操舵方向は、左方向である。従って、車両1の進行方向を元に戻す復帰操舵力が発生する。これにより、車両1は、レーンLAを逸脱することなく、レーンLAに平行な走行状態に復帰する。このように、前方注視点PAが車両1の進行方向(X方向)の位置に設定されるため、車両1がレーンLAから逸脱することが防止される。
3-6.効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、リスク回避制御の操舵制御には第1リスクポテンシャル場U1が適用される。具体的には、第1リスクポテンシャル場U1の第1の谷V1に追従するように操舵制御が行われる。
第1リスクポテンシャル場U1は、車両1がレーンLAに沿って走行するための車両中心ポテンシャル場Ueを含んでいる。車両中心ポテンシャル場Ueの谷Veは、車両1の位置からLX方向(レーン長手方向)に延在する。また、車両中心ポテンシャル場Ueの谷Veの位置は、固定されず、車両1の位置と連動して動的に変化する。そのような谷Veが第1の谷V1に反映されるため、不要な操舵制御あるいは過剰な操舵制御が抑制される(図12、図13参照)。
不要な操舵制御あるいは過剰な操舵制御が抑制されることは、リスク回避のために適切な車両挙動が実現されていることを意味する。従って、車両1の乗員が感じる違和感が抑制される。このことは、運転支援システム10に対する信頼の向上に寄与する。
また、リスクポテンシャル場Uは、重ね合わせが可能である。複数の物標5に対する複数の障害物ポテンシャル場Uoは、重ね合わされて、第1リスクポテンシャル場U1に組み込まれる。つまり、第1リスクポテンシャル場U1には、複数の物標5に関するリスクが統合的に反映される。そのような第1リスクポテンシャル場U1を用いることにより、リスクをより正確に把握することが可能となり、リスク回避制御をより適切に行うことが可能となる。
また、本実施の形態によれば、第1リスクポテンシャル場U1から車両1の目標操舵角θt(トラジェクトリTR1)が一意に決まる。比較例として、複数種類の目標トラジェクトリを生成して、その中から最適な目標トラジェクトリを選択する手法を考える。この比較例の場合、評価関数を用いることによって各目標トラジェクトリを評価する必要があるため、計算負荷が増大する。特に、複数の物標5が存在する状況では、評価関数が複雑となり、計算負荷が著しく増大する。一方、本実施の形態によれば、そのような評価関数は不要であるため、計算負荷が軽減される。物標5の数が増えるほど、計算負荷の軽減効果はより顕著となる。
4.リスクポテンシャル場に基づく減速制御
4-1.減速制御の概要
図19は、リスクポテンシャル場Uに基づく減速制御を説明するための概念図である。図19には、車両1の前方の2つの物標5[1]、5[2]が示されている。それら2つの物標5[1]、5[2]は、比較的近くに位置している。このような状況では、上述の操舵制御が作動したとしても、車両1は物標5[1]、5[2]の比較的近くを通過する。その結果、物標5[1]との衝突リスクが十分に軽減されず、車両1の乗員は不安感を覚えるおそれがある。
そこで、図19で例示されるような状況においては、操舵制御に代えて、あるいは、操舵制御と共に、減速制御を行うことが考えられる。どのような状況で減速制御を行うか、また、どの程度の減速度で減速制御を行うかを判断する基準として、「抑制量」という概念を導入する。
図20は、減速制御において用いられる抑制量を説明するための概念図である。
まず、物標5[i]に関する単体ギャップGs[i]について説明する。単体ギャップGs[i]は、車両1と物標5[i]との間の横距離であって、車両1が物標5[i]の側方を通過する際に乗員が不安感を覚えないような横距離である。つまり、単体ギャップGs[i]は、目標横距離である。単体ギャップGs[i]は、物標5[i]毎に予め定められる。単体ギャップGs[i]は、物標5の種類毎に異なる所定値であってもよい。例えば、物標5が歩行者である場合の単体ギャップGs(例:3m)は、物標5が駐車車両である場合の単体ギャップGs(例:2m)よりも大きい。単体ギャップGs[i]は、障害物ポテンシャル場Uo[i]の分布パラメータσy(図5参照)に基づいて設定されてもよい。単体ギャップGs[i]の情報は、例えば、上述のポテンシャル関数情報300に含まれる。
次に、物標5[i]に関する修正ギャップGm[i]について説明する。修正ギャップGm[i]は、物標5[i]とリスクポテンシャル場Uの谷との間の横距離である。物標5[i]の位置とリスクポテンシャル場Uに基づいて、修正ギャップGm[i]を算出することができる。
物標5[i]に関する抑制量ΔG[i]は、次の式(3)で表される。すなわち、抑制量ΔG[i]は、単体ギャップGs[i]と修正ギャップGm[i]との間の差分である。
Figure 0007268629000003
修正ギャップGm[i]が単体ギャップGs[i]よりも小さい場合、それは、物標5[i]の近くに他の物標5[j]が存在しており、単体ギャップGs[i]が確保できないことを意味する。つまり、修正ギャップGm[i]が単体ギャップGs[i]よりも小さい状況は、図19で示されたような状況に相当する。そのような状況では、衝突リスク及び乗員の不安感を軽減するために、減速制御を行うことが好ましい。従って、上記式(3)で表される抑制量ΔG[i]は、減速制御の必要性を表していると言える。
本実施の形態によれば、抑制量ΔG[i]に基づいて、減速制御を行うか否かが判定される。具体的には、抑制量ΔG[i]が閾値Gthより大きい場合、減速制御が行われる。減速制御における目標減速度Atが、抑制量ΔG[i]に基づいて設定されてもよい。例えば、抑制量ΔG[i]が大きくなるほど、目標減速度At(絶対値)は高くなるように設定される。
このように、リスクポテンシャル場Uに基づく減速制御では、抑制量ΔG[i]が判断基準として用いられる。減速制御を適切に行うためには、抑制量ΔG[i]を適切に算出することが必要である。抑制量ΔG[i]を適切に算出するためには、物標5[i]の近接状況を適切に考慮することが必要である。そのような抑制量ΔG[i]の算出には、改善の余地がある。そのことを、比較例を交えて説明する。
4-2.比較例
まず、比較例について説明する。上述のセクション3-2の場合と同様に、比較例では、比較リスクポテンシャル場Ucが用いられる。比較リスクポテンシャル場Ucは、レーン中心ポテンシャル場Urと障害物ポテンシャル場Uo[i]の和である(式(1)参照)。
図21は、比較例に係る減速制御の一例を示している。2つの物標5[1」、5[2]の位置関係は、既出の図19の場合と同じである。簡単のため、物標5[1]に関する障害物ポテンシャル場Uo[1]と物標5[2]に関する障害物ポテンシャル場Uo[2]は、同じ大きさを有するとする。また、物標5[1]に関する単体ギャップGs[1]と物標5[2]に関する単体ギャップGs[2]は、同じであるとする。
図21に示される例において、2つの物標5[1]、5[2]の中間点は、レーン中心LCの左側に位置している。比較リスクポテンシャル場Ucがレーン中心ポテンシャル場Urを含むため、比較リスクポテンシャル場Ucの谷Vcは、2つの物標5[1]、5[2]の中間点よりもレーン中心LCの方にシフトしている。言い換えれば、谷Vcは、2つの物標5[1]、5[2]の中間点よりも物標5[1]の方にシフトしている。そのような谷Vcの位置に基づいて修正ギャップGm[1]、Gm[2]が算出される。その結果、物標5[1]に関する修正ギャップGm[1]は過小評価され、抑制量ΔG[1]は過大評価される。逆に、物標5[2]に関する修正ギャップGm[2]は過大評価され、抑制量ΔG[2]は過小評価される。レーン中心ポテンシャル場Urが、抑制量ΔG[1]、ΔG[2]に不必要な影響を与えていると言える。
抑制量ΔG[1]が過剰である場合、物標5[1]に対して減速制御が不必要に作動する、あるいは、減速制御における目標減速度Atが過剰となる。そのような不要な減速制御あるいは過剰な減速制御に対して、車両1の乗員(典型的にはドライバ)は違和感を覚えるおそれがある。
4-3.第2リスクポテンシャル場に基づく減速制御
図22は、本実施の形態に係る減速制御の概要を説明するためのブロック図である。本実施の形態によれば、比較リスクポテンシャル場Ucの代わりに、下記式(4)で表される第2リスクポテンシャル場U2が適用される。第2リスクポテンシャル場U2は、物標5[i]毎に設定される障害物ポテンシャル場Uo[i]の和である。
Figure 0007268629000004
プロセッサ110は、第2リスクポテンシャル場U2に基づいて、修正ギャップGm[i]及び抑制量ΔG[i]を算出する。より詳細には、第2の谷V2は、第2リスクポテンシャル場U2で表されるリスク値Rの谷である。修正ギャップGm[i]は、物標5[i]と第2の谷V2との間の横距離である。抑制量ΔG[i]は、単体ギャップGs[i]と修正ギャップGm[i]との間の差分である(式(3)参照)。
図23は、本実施の形態に係る減速制御の一例を示している。物標5[i]の位置関係、障害物ポテンシャル場Uo[i]、及び単体ギャップGs[i]は、図21で示された比較例の場合と同じである。第2リスクポテンシャル場U2は障害物ポテンシャル場Uo[i]だけを含んでいるため、第2リスクポテンシャル場U2の第2の谷V2の位置は、2つの物標5[1]、5[2]の中間点と一致する。従って、抑制量ΔG[1]、ΔG[2]の過大評価あるいは過小評価が抑制される。抑制量ΔG[1]、ΔG[2」は共に、物標5[1]、5[2]の近接状況を反映した妥当な値となる。
このように、本実施の形態によれば、第2リスクポテンシャル場U2が、抑制量ΔG[i]を算出するために用いられる。第2リスクポテンシャル場U2は障害物ポテンシャル場Uo[i]だけを含んでいるため、第2の谷V2の位置は、物標5[i]の位置関係だけに基づいて定められる。そのような第2の谷V2に基づいて抑制量ΔG[i]が算出されるため、物標5[i]の近接状況を反映した適切な抑制量ΔG[i]が得られる。その結果、不要な減速制御あるいは過剰な減速制御が抑制される。これにより、車両1の乗員が感じる違和感が抑制される。このことは、運転支援システム10に対する信頼の向上に寄与する。
尚、第2リスクポテンシャル場U2は、抑制量ΔG[i]の算出に用いられるだけであり、操舵制御に用いられるわけではないことに留意されたい。
4-4.処理フロー
図24は、本実施の形態に係る減速制御に関連する処理を示すフローチャートである。図24に示される処理フローは、一定サイクル毎に繰り返し実行される。
4-4-1.ステップS210
ステップS210において、プロセッサ110は、上述の情報取得処理を実行する。すなわち、プロセッサ110は、センサ群20による検出結果に基づいて運転環境情報200を取得する。運転環境情報200は、記憶装置120に格納される。尚、ステップS210は、図14中のステップS110と同じであってもよい。
4-4-2.ステップS220
ステップS220において、プロセッサ110は、第2リスクポテンシャル場U2を設定する。第2リスクポテンシャル場U2は、障害物ポテンシャル場Uo[i]の和である(式(4)参照)。プロセッサ110は、運転環境情報200とポテンシャル関数情報300に基づいて、物標5[i]毎に障害物ポテンシャル場Uo[i]を設定する。そして、プロセッサ110は、物標5[i]に設定される障害物ポテンシャル場Uo[i]だけを重ね合わせることによって、第2リスクポテンシャル場U2を設定する。
図25は、ステップS220における処理例を示すフローチャートである。
ステップS221において、プロセッサ110は、物標情報250に基づいて、車両1の前方に物標5が存在するか否かを判定する。言い換えれば、プロセッサ110は、車両1の前方の領域において物標5が認識されているか否かを判定する。車両1の前方の物標5が認識された場合(ステップS221;Yes)、処理は、ステップS222に進む。それ以外の場合(ステップS221;No)、ステップS220は終了する。尚、ステップS221は、図15中のステップS122と同じであってもよい。
ステップS222において、プロセッサ110は、認識された物標5までの余裕時間Tが第1時間閾値Tth1未満であるか否かを判定する。余裕時間Tが第1時間閾値Tth1未満である場合(ステップS222;Yes)、処理は、ステップS223に進む。それ以外の場合(ステップS222;No)、ステップS220は終了する。尚、ステップS222は、図15中のステップS123と同じであってもよい。
ステップS223において、プロセッサ110は、運転環境情報200とポテンシャル関数情報300に基づいて、認識された物標5に関する障害物ポテンシャル場Uoを設定する。そして、プロセッサ110は、その障害物ポテンシャル場Uoを第2リスクポテンシャル場U2に追加する。このように、車両1が物標5にある程度近づくと、その物標5に関する障害物ポテンシャル場Uoが第2リスクポテンシャル場U2に追加される。
4-4-3.ステップS230
ステップS230において、プロセッサ110は、余裕時間Tが第2時間閾値Tth2未満であるか否かを判定する。第2時間閾値Tth2(例:4~5秒程度)は、上記の第1時間閾値Tth1よりも小さい。余裕時間Tが第2時間閾値Tth2未満である場合(ステップS230;Yes)、処理は、ステップS240に進む。それ以外の場合(ステップS230;No)、今回のサイクルにおける処理は終了する。尚、「余裕時間Tが第2時間閾値Tth2未満であること」は、減速制御の第1作動条件である。
4-4-4.ステップS240
ステップS240において、プロセッサ110は、第2リスクポテンシャル場U2に基づいて、第2の谷V2を探索する。特に、プロセッサ110は、物標5[i]の近傍の範囲において第2の谷V2を探索する。
図26を参照して、第2の谷V2の探索について説明する。プロセッサ110は、図26に示されるような第2探索範囲AS2を設定する。第2探索範囲AS2は、物標5[i]の位置と物標5[i]から単体ギャップGs[i]だけ離れた位置との間の範囲である。物標5[i]の位置は、物標情報250から得られる。単体ギャップGs[i]は、ポテンシャル関数情報300から得られる。プロセッサ110は、運転環境情報200とポテンシャル関数情報300に基づいて、第2探索範囲AS2を設定する。
更に、プロセッサ110は、第2探索範囲AS2の中に複数のチェック点PC2を設定する。プロセッサ110は、第2リスクポテンシャル場U2を参照して、各チェック点PC2でのリスク値Rを算出する。第2リスクポテンシャル場U2を構成する障害物ポテンシャル関数foに各チェック点PC2の位置を代入することによって、各チェック点PC2でのリスク値Rを算出することができる。第2の谷V2は、リスク値Rが極小となるチェック点PC2である。
このように、第2の谷V2は、物標5[i]の近傍の第2探索範囲AS2の中で探索される。レーンLAの全体にわたってリスク値Rを算出して第2の谷V2を探索する必要はない。従って、第2の谷V2の探索に要する計算負荷が大幅に削減される。
4-4-5.ステップS250
ステップS250において、プロセッサ110は、第2探索範囲AS2の中に第2の谷V2(極小点)が存在するか否かを判定する。第2探索範囲AS2の中に第2の谷V2が存在しない場合(ステップS250;No)、それは、物標5[i]と他の物標5[j]との間に十分な距離が存在していることを意味する。この場合、プロセッサ110は、減速制御を行う必要はないと判断し、今回のサイクルにおける処理を終了する。
一方、第2探索範囲AS2の中に第2の谷V2が存在する場合(ステップS250;Yes)、それは、物標5[i]の近くに他の物標5[j]が存在しており、単体ギャップGs[i]が確保できないことを意味する。この場合、処理は、ステップS260に進む。尚、「第2探索範囲AS2の中に第2の谷V2が存在すること」は、減速制御の第2の作動条件である。
4-4-6.ステップS260
ステップS260において、プロセッサ110は、物標5[i]に関する抑制量ΔG[i]を算出する。具体的には、プロセッサ110は、物標5[i]と第2の谷V2との間の横距離を修正ギャップGm[i]として算出する。そして、プロセッサ110は、単体ギャップGs[i]と修正ギャップGm[i]との間の差分を抑制量ΔG[i]として算出する(式(3)参照)。
4-4-7.ステップS270
ステップS270において、プロセッサ110は、抑制量ΔG[i]が閾値Gthより大きいか否かを判定する。抑制量ΔG[i]が閾値Gthより大きい場合(ステップS270;Yes)、処理は、ステップS280に進む。それ以外の場合(ステップS270;No)、今回のサイクルにおける処理は終了する。「抑制量ΔG[i]が閾値Gthより大きいこと」は、減速制御の第3作動条件である。
4-4-8.ステップS280
ステップS280において、プロセッサ110は、減速制御を行う。例えば、プロセッサ110は、抑制量ΔG[i]に基づいて目標減速度Atを設定する。その場合、抑制量ΔG[i]が大きくなるほど、目標減速度At(絶対値)は高くなるように設定される。抑制量ΔGと目標減速度Atとの対応関係を示す関数(例:マップ)は、予め生成される。プロセッサ110は、その関数を参照することによって、抑制量ΔG[i]に応じた目標減速度Atを算出する。
そして、プロセッサ110は、目標減速度Atに従って減速制御を行う。車両1の速度は、車両状態情報220から得られる。プロセッサ110は、目標減速度Atが実現されるように、制動装置33を制御する。
4-5.効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、リスク回避制御の減速制御には第2リスクポテンシャル場U2が適用される。具体的には、第2リスクポテンシャル場U2は抑制量ΔG[i]の算出に用いられ、その抑制量ΔG[i]が、減速制御を行うか否かの判断基準として用いられる。第2リスクポテンシャル場U2は障害物ポテンシャル場Uo[i]だけを含んでいるため、第2の谷V2の位置は、物標5[i]の位置関係だけに基づいて定められる。そのような第2の谷V2に基づいて抑制量ΔG[i]が算出されるため、物標5[i]の近接状況を反映した適切な抑制量ΔG[i]が得られる。その結果、不要な減速制御あるいは過剰な減速制御が抑制される(図23参照)。これにより、車両1の乗員が感じる違和感が抑制される。このことは、運転支援システム10に対する信頼の向上に寄与する。
また、本実施の形態によれば、第2の谷V2は、物標5[i]の近傍の第2探索範囲AS2の中で探索される。第2探索範囲AS2の中に第2の谷V2が存在しない場合、減速制御を行う必要がないため、修正ギャップGm[i]や抑制量ΔG[i]の算出は行われない。これにより、計算負荷が軽減される。
5.操舵制御と減速制御の組み合わせ
図27は、本実施の形態に係る操舵制御と減速制御の組み合わせを示すブロック図である。操舵制御には第1リスクポテンシャル場U1が適用され、減速制御には第2リスクポテンシャル場U2が適用される。すなわち、操舵制御と減速制御とで適用されるリスクポテンシャル場Uが異なる。これにより、セクション3で説明された効果とセクション4で説明された効果の両方が得られる。
6.変形例
図28は、変形例に係る操舵制御と減速制御の組み合わせを示すブロック図である。変形例では、第2リスクポテンシャル場U2の代わりに第1リスクポテンシャル場U1が減速制御に適用される。プロセッサ110は、第1リスクポテンシャル場U1に基づいて、修正ギャップGm[i]及び抑制量ΔG[i]を算出する。修正ギャップGm[i]は、物標5[i]と第1の谷V1との間の横距離である。
図29は、変形例に係る減速制御の一例を示している。物標5[i]の位置関係、障害物ポテンシャル場Uo[i]、及び単体ギャップGs[i]は、既出の図21及び図23で示されたものと同じである。第1リスクポテンシャル場U1に含まれる車両中心ポテンシャル場Ueの谷Veの位置は、固定されず、車両1の位置と連動して動的に変化する。従って、操舵制御によって車両1が左方向に移動すると、第1リスクポテンシャル場U1の第1の谷V1も左方向にシフトする。結果として、第1の谷V1は、比較例の場合の谷Vcよりも、第2リスクポテンシャル場U2の第2の谷V2に近くなる。従って、比較例の場合よりも適切な抑制量ΔG[i]が得られる。
このように、第2リスクポテンシャル場U2の代わりに第1リスクポテンシャル場U1が減速制御に適用されても、ある程度の効果は得られる。
1 車両
5 物標
10 運転支援システム
20 センサ群
30 走行装置
100 制御装置
110 プロセッサ
120 記憶装置
200 運転環境情報
210 車両位置情報
220 車両状態情報
230 周辺状況情報
240 道路構成情報
250 物標情報
260 地図情報
300 ポテンシャル関数情報
Gs 単体ギャップ
Gm 修正ギャップ
ΔG 抑制量
LA レーン
LC レーン中心
PA 前方注視点
PT 物標位置
PV 車両横位置
R リスク値
U リスクポテンシャル場
U1 第1リスクポテンシャル場
U2 第2リスクポテンシャル場
Ue 車両中心ポテンシャル場
Uo 障害物ポテンシャル場
Ur レーン中心ポテンシャル場
V1 第1の谷
V2 第2の谷
Vc 比較例の谷

Claims (7)

  1. 車両の運転を支援する運転支援システムであって、
    前記車両が走行中のレーンの配置を示す情報と、前記車両の周囲の物標に関する物標情報と、を少なくとも含む運転環境情報が格納される記憶装置と、
    前記運転環境情報に基づいて、前記車両の前方の前記物標との衝突リスクを低減するためのリスク回避制御を実行するプロセッサと
    を備え、
    リスクポテンシャル場は、リスク値を位置の関数として表し、
    障害物ポテンシャル場は、前記リスク値が前記物標の位置で最大となり前記物標から離れるにつれて小さくなる前記リスクポテンシャル場であり、
    レーン長手方向は、前記車両が走行中の前記レーンが延在する方向であり、
    車両中心ポテンシャル場は、前記リスク値の谷が前記車両の位置を起点として前記レーンに沿って前記レーン長手方向に延在する前記リスクポテンシャル場であり、
    前記車両中心ポテンシャル場の前記谷の位置は、前記物標に依存することなく、且つ、固定されることなく前記車両の前記位置と連動して変化し、
    前記リスク回避制御は、前記車両を操舵する操舵制御を含み、
    前記プロセッサは、
    前記物標情報を用いることなく、前記レーンの前記配置を示す前記情報に基づいて、前記レーン長手方向を取得して前記車両中心ポテンシャル場を設定し、
    前記物標情報に基づいて、前記障害物ポテンシャル場を設定し、
    前記車両中心ポテンシャル場と前記障害物ポテンシャル場の和を第1リスクポテンシャル場として設定し、
    前記車両が前記第1リスクポテンシャル場で表される前記リスク値の谷である第1の谷に追従するように前記操舵制御を行う
    運転支援システム。
  2. 請求項1に記載の運転支援システムであって、
    レーン幅方向は、前記レーン長手方向と直交する方向であり、
    前記プロセッサは、
    前記車両の進行方向に沿って第1距離だけ前記車両の前方の位置に前方注視点を設定し、
    前記第1リスクポテンシャル場に基づいて、前記前方注視点と前記第1の谷との間の前記レーン幅方向における偏差である第1偏差を算出し、
    前記第1偏差が減少するように前記操舵制御を行う
    運転支援システム。
  3. 請求項2に記載の運転支援システムであって、
    第1探索範囲は、前記前方注視点から前記レーン幅方向に延在する範囲であり、
    前記プロセッサは、前記第1探索範囲の中で前記第1の谷を探索する
    運転支援システム。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の運転支援システムであって、
    前記リスク回避制御は、更に、前記車両を減速する減速制御を含み、
    前記プロセッサは、前記障害物ポテンシャル場を含む第2リスクポテンシャル場を設定し、
    第2の谷は、前記第2リスクポテンシャル場で表される前記リスク値の谷であり、
    修正ギャップは、前記物標と前記第2の谷との間の横距離であり、
    前記修正ギャップが所定のギャップより小さく、且つ、前記所定のギャップと前記修正ギャップとの間の差分である抑制量が閾値より大きい場合、前記プロセッサは、前記減速制御を行う
    運転支援システム。
  5. 請求項4に記載の運転支援システムであって、
    前記プロセッサは、前記車両中心ポテンシャル場を用いることなく、前記物標毎に設定される前記障害物ポテンシャル場だけを重ね合わせることによって前記第2リスクポテンシャル場を設定する
    運転支援システム。
  6. 請求項4又は5に記載の運転支援システムであって、
    前記プロセッサは、前記抑制量が大きくなるほど高くなるように目標減速度を設定し、前記目標減速度に従って前記減速制御を行う
    運転支援システム。
  7. 請求項4乃至6のいずれか一項に記載の運転支援システムであって、
    第2探索範囲は、前記物標の位置と前記物標から前記所定のギャップだけ離れた位置との間の範囲であり、
    前記プロセッサは、
    前記第2探索範囲の中で前記第2の谷を探索し、
    前記第2探索範囲の中に前記第2の谷が存在する場合、前記抑制量を算出し、
    前記第2探索範囲の中に前記第2の谷が存在しない場合、前記抑制量を算出せず、前記減速制御を行わない
    運転支援システム。
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