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JP2008009703A - 車両用運転補助システム - Google Patents

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Hideo Yamada
英夫 山田
Atsushi Sato
敦 佐藤
Seiichi Takeda
清一 武田
Yoshitaka Masuda
吉孝 増田
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Abstract

【課題】障害物と車両との距離、及び障害物の種類で定められた危険度に応じて運転者にワーニングを行う車両用運転補助システムを提供する。
【解決手段】本発明は、車両に搭載されて周囲に存在する障害物に係る情報を運転者に提供し運転の補助を行う車両用運転補助システムであり、運転者に対して障害物に関する情報を報知する反力伝達装置3と、障害物の検知を行うセンサ2と、検知された障害の危険度を算出する演算装置1と、危険度算出による算出結果に応じて反力伝達装置3による報知動作の状況を変更する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、車両に搭載されて車両の周囲に存在する障害物に係る情報を運転者に提供し運転の補助を行う車両用運転補助システムに関する。
従来より、車両周辺のリスクポテンシャル、危険度を運転者に正確に認識させ、運転操作を適切にアシストすることができる車両用運転補助システムが知られている。このようなシステムとしては、例えば、特許文献1(特開特開2001−109999号公報)に、自車両の走行環境を検出する走行環境検出手段と、上記走行環境を基に上記自車両の走行方向の狭路を検出する狭路検出手段と、上記自車両が上記狭路を通過する理想の経路を推定する理想経路推定手段と、上記自車両が上記理想の経路を走行する際に転舵を開始すべき位置を演算する転舵開始位置演算手段と、上記自車両の転舵開始位置で聴覚的な報知を開始する聴覚的報知手段と、を備えたことを特徴とする車両用運転支援装置が開示されている。
特開特開2001−109999号公報
特許文献1に開示されている車両用運転支援装置は、聴覚的な報知手段、すなわち音によって、運転者にリスクを知らせる仕組みとなっている。ところが、運転者はこのような報知手段を何度も経験するうちに次第に慣れてしまい、報知手段が作動して警報音を聞いたとしてもあまり危険を自覚しなくなってしまう、という問題があった。
また、特許文献1に開示されている車両用運転支援装置は、障害物の種類に応じた報知を行うことはしない。すなわち、特許文献1の装置では、壁のような障害物に対して、一定の報知動作をするだけであったので、運転者は障害物の種類等に応じた危険度の軽重を意識することができない、という問題があった。
このような課題を解決するために、請求項1に係る発明は、車両に搭載されて当該車両の周囲に存在する障害物に係る情報を運転者に提供し運転の補助を行う車両用運転補助システムにおいて、車両運転者に対して障害物に関する情報を報知する報知手段と、障害物の検知を行う障害物検知手段と、該障害物検知手段によって検知された障害の危険度を算出する危険度算出手段と、該危険度算出手段の算出結果に応じて該報知手段の報知動作状況を変更することを特徴とする。
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の車両用運転補助システムにおいて、前記障害物検知手段は、障害物までの距離、及び/または、障害物の種類を検出し、前記危険度算出手段は、前記障害物までの距離、及び/または、障害物の種類に基づいて危険度を算出することを特徴とする。
また、請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の車両用運転補助システムにおいて、該報知手段はステアリングに反力を発生させる反力伝達装置、及び/または、ステアリングに振動を発生させる振動発生装置であることを特徴とする。
また、請求項4に係る発明は、請求項3に記載の車両用運転補助システムにおいて、該危険度算出手段で算出された危険度が大きいほど該反力伝達装置の反力の大きさが大きくなるように変更することを特徴とする。
また、請求項5に係る発明は、請求項3又は請求項4に記載の車両用運転補助システムにおいて、該危険度算出手段で算出された危険度が大きいほど該振動発生装置の振動の周波数が高くなるように変更することを特徴とする。
また、請求項6に係る発明は、請求項3乃至請求項5のいずれかに記載の車両用運転補助システムにおいて、該危険度算出手段で算出された危険度が大きいほど該振動発生装置の振動の間隔を短くするように変更することを特徴とする。
本発明は、危険度、すなわち、障害物と車両との距離及び障害物の種類に応じて、運転者に危険を知らせるようなアシスト機構を提供するものである。そして、本発明によれば、障害物と車両との距離、及び障害物の種類で定められた危険度に応じた運転補助であるために、運転者の補助装置による警告慣れも克服するものとなっている。また、本発明によれば、運転者は危険度に応じたワーニングを受けることとなるので、運転者は障害物の種類等に応じた危険度の軽重を意識することができるようになり、運転者の運転時の不安感を低減することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムのシステム構成の概略を示す図であり、図2は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムの反力伝達装置の概要を示す図であり、図3は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムを搭載した車両の動作を示す図である。
図1において、1はCPUやECU(電子制御ユニット)などの演算装置、2は車両の周辺状況を検知するためのセンサ、3はステアリングに反力を発生する反力伝達装置である。また、図2において、4は車両の操舵操作をするためのステアリング、5は反力伝達装置を構成するエンコーダ、6は同じく反力伝達装置を構成するアクチュエータである。
図1の車両用運転補助システムのシステム構成においては、本発明の実施の形態に係る部分のみを図示しており、演算装置1には、運転補助以外の他の制御を行うためのセンサ類、またそれらのセンサ類のセンシング結果によって車両搭載の各種機器を制御する制御装置類、大容量記憶装置、通信装置などが接続されている。演算装置1には、不図示のROM等の不揮発性記憶手段が接続されており、当該不揮発性記憶手段は、本実施形態に係る車両用運転補助システムを動作させるためのプログラム、及び前述したような他の制御のためのプログラムが記憶・格納されている。
センサ2は、例えば、車両の前部及び後部及び側部に設けられたCCDカメラ等の車両周辺の画像を取得する撮像装置、及び車両周辺に存在する障害物との距離を検出するためのレーザーレーダー、或いはミリ波レーダー等からなる測距装置等からなる。なお、センサ2のCCDカメラの代用として、赤外線センサを用いて、障害物の赤外線量によって人・動物・物の判別をするようにしてもよい。また、センサ2のCCDカメラの代用として、UWBを利用するようにしてもよい。また、センサ2のCCDカメラの代用として、レーザセンサを用いてスキャンによって三次元物を判別し、障害物の種類を特定する構成としてもよい。以下の説明では、センサ2は、撮像装置と測距装置からなるものとしている。
演算装置1は、CCDカメラ等の撮像装置によって得られた画像を画像解析することによって、車両周辺に存在する障害物の種類(木、草、壁、自動車、バイク、自転車、人など)を判定し、またミリ波レーダー等の測距装置によって、当該障害物との距離に係る情報を得て、後述するような本実施形態の車両用運転補助システムの制御を行う。
車両の運転席にはステアリング4が設けられており、運転者はこれを操作することによって車輪の操舵を行う。反力伝達装置3は、ステアリング4に搭載されているエンコーダ5、アクチュエータ6により構成される。通常の運転動作においては、エンコーダ5によってステアリング4の回転角が検出されると、当該回転角に応じた反力をアクチュエータ6でステアリング4に付与することによって、運転者に回転角に操作感を与えるものである。エンコーダ5からの検出結果の演算、それに応じたアクチュエータ6の駆動は演算装置1によってなされる。後述するように、車両と障害物との距離が縮まり、本実施形態の車両用運転補助システムが駆動されると、反力伝達装置3は、通常の動作に加えて、特殊動作を行うように構成されている。すなわち、図3に示すように(I)から(II)へと車両が障害物に近づくと、演算装置1は本実施形態の車両用運転補助システムを駆動して、反力伝達装置3に特殊な動作をさせることによって運転者のアシストを行う。
次に、本実施形態の車両用運転補助システムが、演算装置1、センサ2、反伝達装置3と協働してどのように動作するのかについて説明する。図4は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムの動作フローを示す図であり、図5は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度算出ルーチンを示す図であり、図6は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける障害物に応じた係数を示す図である。図4の動作フローは、不図示の不揮発性記憶手段に記述された本実施形態の車両用運転補助システム用のプログラムに基づいて、演算装置1とセンサ2と反伝達装置3とが協働することによって実現される。当該プログラムは、車両全体の制御用プログラムの一つのルーチンである、というように考えることができる。
図4について説明すると、まずステップS100で車両用運転補助システム用のルーチンが開始されると、ステップS101においてセンサ2からの情報に基づいて障害物の検出が行われる。前述したようにセンサ2は、撮像装置及び測距装置からなり、これらの装置からの情報は、次のステップS102における危険度の算出に用いられる。ステップS103では、算出された危険度に基づいて、反力伝達装置3で発生させる反力の大きさを決定する。ステップS104では、演算装置1からの信号によって、決定された反力の大きさに反力伝達装置3を制御する反力制御処理が行われ、ステップS105においてリターンとなる。
次に、ステップS102における危険度の算出を行うためのルーチンについて図5及び図6を参照しつつ説明する。まずステップS200で危険度算出を行うためのルーチンが開始されると、ステップS201において、センサ2を構成する撮像装置の解析結果に応じて対象とする障害物の係数を取得する。この係数の一例を図示すると、図6に示すようなものであり、「障害物の種類」に応じた「係数(K)」が定められたものとなっている。これは障害物の重要度に応じた係数となっており、「人」が最高値の「5」であり、次は自転車の「4」、次に「自動車・バイク」の「3」、「壁」の「2」、最低値が「木・草」の「1」となるように例えば定めるようにする。このような係数の定め方は適宜設定し得るものであり、ここではあくまで一例について示してある。
次に、ステップS202において、対象となっている障害物の距離情報(X)を、センサ2を構成する測距装置から取得する。ここでは、例えば、距離情報(X)をメートル単位で管理する場合について説明する。次に、ステップS203において、(1/X)*Kを計算し、ステップS204でリターンとなる。「(1/X)*K」の値は、本発明において危険度として定義される値である。
ステップS203において、例えば、障害物が「人」であり、障害物との距離が10mである場合には、危険度「(1/X)*K」の値は「0.5」となる。さらに近づき障害物との距離が5mとなったとき、この値は「1」となる。
また、例えば、障害物が「木・草」であり、障害物との距離が10mである場合には、この値は「0.1」となる。さらに近づき障害物との距離が1mとなったとき、この値は「1」となる。
再び、図4に戻ると、危険度「(1/X)*K」の値によって、反力伝達装置3で発生させる反力の大きさを決定するようにする。図7は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度と反力の大きさとの関係を示す図である。図7に示すように、危険度が増大するにつれて、反力伝達装置3の反力の大きさを増大させる。そして、危険度が1となったときを目安に反力伝達装置3の反力を最大とする。障害物の種類が「人」であるときには、5mの距離となったとき、反力伝達装置3の反力の大きさは最大となり、また、障害物の種類が「木・草」であるときには、1mの距離となったとき、反力伝達装置3の反力の大きさがようやく最大となる。
このように本実施形態の車両用運転補助システムにおいては、危険度、すなわち、障害物と車両との距離及び障害物の種類に応じて、ステアリング4に反力伝達装置3で発生させる反力を変更することによって、運転者に危険を知らせるようなアシスト機構を提供できる。これによれば、障害物と車両との距離、及び障害物の種類で定められた危険度に応じた運転補助であるために、運転者の補助装置による警告慣れも克服するものとなっている。また、これによれば、運転者は危険度に応じたワーニングを受けることとなるので、運転者は障害物の種類等に応じた危険度の軽重を意識することができるようになり、運転者の運転時の不安感を低減することができる。
次に、本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムについて説明する。図8は、本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムのシステム構成の概略を示す図であり、図9は、本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムの振動発生装置によるワーニングを示す図である。本実施形態は、運転者へのワーニングを反力伝達装置3によらず、ステアリング4を振動させる振動発生装置8で行う点で先の実施形態と異なる。したがって、演算装置1やセンサ2の構成については先の実施形態と同様のものである。そして、図8に示すように、振動発生装置8は、演算装置1や、センサ2と接続されており、これらの構成とともに協働して車両用運転補助システムとして動作する。ステアリング4を振動させるための構成は、例えばアクチュエータで6もよいし、新たな別の振動発生手段によってもよい。図3に示すように(I)から(II)へと車両が障害物に近づき、車両と障害物との距離が縮まり、本実施形態の車両用運転補助システムが駆動されると、振動発生装置8は、通常時の停止状態(図9(a)の状態)から、引導発生状態(図9(b)の状態)へと遷移するように構成されている。振動発生装置8は、塩酸蔵置1によって、その振動の周期と、振動と次の振動との時間間隔がコントロールされるようになっている。
次に、本実施形態の車両用運転補助システムが、演算装置1、センサ2、振動発生装置8と協働してどのように動作するのかについて説明する。図10は、本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムの動作フローを示す図である。図10の動作フローは、不図示の不揮発性記憶手段に記述された本実施形態の車両用運転補助システム用のプログラムに基づいて、演算装置1とセンサ2と振動発生装置8とが協働することによって実現される。当該プログラムは、車両全体の制御用プログラムの一つのルーチンである、というように考えることができる。
図10について説明すると、まずステップS300で車両用運転補助システム用のルーチンが開始されると、ステップS301においてセンサ2からの情報に基づいて障害物の検出が行われる。前述したようにセンサ2は、撮像装置及び測距装置からなり、これらの装置からの情報は、次のステップS302における危険度の算出に用いられる。ステップS303では、算出された危険度に基づいて、振動発生装置8で発生させる振動周期及び振動の間隔決定を決定する。ステップS304では、演算装置1からの信号によって、決定された振動周期及び振動の間隔決定に応じて振動発生装置8を制御する振動制御処理が行われ、ステップS305においてリターンとなる。
本実施形態においても危険度の算出については先の実施の形態と同様のものを採用しているので危険度の算出についての説明は割愛する。本実施形態においても危険度「(1/X)*K」の値によって、振動発生装置8で発生させる振動周期及び振動の間隔決定を決定するようにする。図11は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度と振動の間隔との関係を示す図であり、図12は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度と振動の周期との関係を示す図である。
図11に示すように、危険度が増大するにつれて、振動発生装置8の振動の間隔を短く設定するようにする。そして、危険度が1となったときを目安に振動発生装置8の振動の間隔を最小とする。また、図12に示すように、危険度が増大するにつれて、振動発生装置8の振動の周期を短く設定するようにする。そして、危険度が1となったときを目安に振動発生装置8の振動の周期を最小とする。このように設定された振動発生装置8による振動の様子を示したものが図13である。図13において、(a)は危険度が比較的に低い場合の振動を示しており、(b)は危険度が比較的に高い場合の振動を示している。図13(a)に示すように、危険度が低い場合には、振動の周期は長めで、ある振動が一旦停止して次の振動が始まるまでの振動の間隔も長めとなる。危険度が高くなると、図13(b)に示すように、振動の周期は短めとなり、また振動の間隔も短めとなるので、運転者に対するワーニング度合いを高めることができる。
本実施形態においても先の実施形態と同様、障害物の種類が「人」であるときには、5mの距離で、振動発生装置8によるワーニング程度が最大となり、また、障害物の種類が「木・草」であるときには、1mの距離となったとき、振動発生装置8のワーニング程度がようやく最大となる、というように障害物の種類、障害物との距離に応じたワーニングとなっている。
このように本実施形態の車両用運転補助システムにおいては、危険度、すなわち、障害物と車両との距離及び障害物の種類に応じて、ステアリング4の振動発生装置8で発生させる振動を変更することによって、運転者に危険を知らせるようなアシスト機構を提供できる。これによれば、障害物と車両との距離、及び障害物の種類で定められた危険度に応じた運転補助であるために、運転者の補助装置による警告慣れも克服するものとなっている。また、これによれば、運転者は危険度に応じたワーニングを受けることとなるので、運転者は障害物の種類等に応じた危険度の軽重を意識することができるようになり、運転者の運転時の不安感を低減することができる。
次に、本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムについて説明する。図14は、本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムのシステム構成の概略を示す図である。
本実施形態は、第1の実施形態に示した反力伝達装置3によるワーニング動作、及び第2の実施形態に示した振動発生装置8によるワーニング動作の双方を行うことを特徴とする。演算装置1やセンサ2の構成についてはこれまでの実施形態と同様のものであり、図8に示すように、反力伝達装置3と共に振動発生装置8が、演算装置1や、センサ2と接続される構成となっている。これらの構成同士が互いに協働することによって本実施形態の車両用運転補助システムとして動作する。ステアリング4に反力を発生させる反力伝達装置3の構成、及び。テアリング4を振動させる振動発生装置8の構成は先の実施形態と同様のものであるので説明を割愛する。本実施形態においては、車両が障害物に近づき運転者にワーニングを行う際には、これまでに説明した反力伝達装置3によるワーニングと振動発生装置8によるワーニングの両方が行われるようになっている。
次に、本実施形態の車両用運転補助システムが、演算装置1、センサ2、反力伝達装置3、振動発生装置8と協働してどのように動作するのかについて説明する。図15は、本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムの動作フローを示す図である。図15の動作フローは、不図示の不揮発性記憶手段に記述された本実施形態の車両用運転補助システム用のプログラムに基づいて、演算装置1とセンサ2と反力伝達装置3と振動発生装置8とが協働することによって実現される。当該プログラムは、車両全体の制御用プログラムの一つのルーチンである、というように考えることができる。
図15について説明すると、まずステップS400で車両用運転補助システム用のルーチンが開始されると、ステップS401においてセンサ2からの情報に基づいて障害物の検出が行われる。前述したようにセンサ2は、撮像装置及び測距装置からなり、これらの装置からの情報は、次のステップS402における危険度の算出に用いられる。ステップS403では、算出された危険度に基づいて、反力伝達装置3で発生させる反力の大きさを決定する。ステップS404では、演算装置1からの信号によって、決定された反力の大きさに反力伝達装置3を制御する反力制御処理が行われる。ステップ4305では、算出された危険度に基づいて、振動発生装置8で発生させる振動周期及び振動の間隔決定を決定する。ステップS406では、演算装置1からの信号によって、決定された振動周期及び振動の間隔決定に応じて振動発生装置8を制御する振動制御処理が行われ、ステップS407においてリターンとなる。
本実施形態においても危険度の算出については先の実施の形態と同様のものを採用しているので危険度の算出についての説明は割愛する。本実施形態においても危険度「(1/X)*K」の値によって、反力伝達装置3で発生させる反力の大きさ、振動発生装置8で発生させる振動周期及び振動の間隔決定を決定するようにする。
図16は、本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度と反力の大きさ、振動の間隔、振動の周期との関係を示す図である。図16に示すように、危険度が増大するにつれて、反力伝達装置3の反力の大きさを増大させる。そして、危険度が1となったときを目安に反力伝達装置3の反力を最大とする。また、図16に示すように、危険度が増大するにつれて、振動発生装置8の振動の間隔を短く設定するようにする。そして、危険度が1となったときを目安に振動発生装置8の振動の間隔を最小とする。また、図16に示すように危険度が増大するにつれて、振動発生装置8の振動の周期を短く設定するようにする。そして、危険度が1となったときを目安に振動発生装置8の振動の周期を最小とする。
本実施形態においても先の実施形態と同様、障害物の種類が「人」であるときには、5mの距離で、振動発生装置8によるワーニング程度が最大となり、また、障害物の種類が「木・草」であるときには、1mの距離となったとき、振動発生装置8のワーニング程度がようやく最大となる、というように障害物の種類、障害物との距離に応じたワーニングとなっている。
このように本実施形態の車両用運転補助システムにおいては、危険度、すなわち、障害物と車両との距離及び障害物の種類に応じて、ステアリング4に反力伝達装置3で発生させる反力、振動発生装置8で発生させる振動を変更することによって、運転者に危険を知らせるようなアシスト機構を提供できる。これによれば、障害物と車両との距離、及び障害物の種類で定められた危険度に応じた運転補助であるために、運転者の補助装置による警告慣れも克服するものとなっている。また、これによれば、運転者は危険度に応じたワーニングを受けることとなるので、運転者は障害物の種類等に応じた危険度の軽重を意識することができるようになり、運転者の運転時の不安感を低減することができる。
本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムのシステム構成の概略を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムの反力伝達装置の概要を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムを搭載した車両の動作を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムの動作フローを示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度算出ルーチンを示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける障害物に応じた係数を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度と反力の大きさとの関係を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムのシステム構成の概略を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムの振動発生装置によるワーニングを示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムの動作フローを示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度と振動の間隔との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度と振動の周期との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度に応じた振動発生装置の振動の様子を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムのシステム構成の概略を示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る車両用運転補助システムの動作フローを示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用運転補助システムにおける危険度と反力の大きさ、振動の間隔、振動の周期との関係を示す図である。
符号の説明
1・・・演算装置、2・・・センサ、3・・・反力伝達装置、4・・・ステアリング、5・・・エンコーダ、6・・・アクチュエータ

Claims (6)

  1. 車両に搭載されて当該車両の周囲に存在する障害物に係る情報を運転者に提供し運転の補助を行う車両用運転補助システムにおいて、
    車両運転者に対して障害物に関する情報を報知する報知手段と、
    障害物の検知を行う障害物検知手段と、
    該障害物検知手段によって検知された障害の危険度を算出する危険度算出手段と、
    該危険度算出手段の算出結果に応じて該報知手段の報知動作状況を変更することを特徴とする車両用運転補助システム。
  2. 前記障害物検知手段は、障害物までの距離、及び/または、障害物の種類を検出し、前記危険度算出手段は、前記障害物までの距離、及び/または、障害物の種類に基づいて危険度を算出することを特徴とする請求項1に記載の車両用運転補助システム。
  3. 該報知手段はステアリングに反力を発生させる反力伝達装置、及び/または、ステアリングに振動を発生させる振動発生装置であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用運転補助システム。
  4. 該危険度算出手段で算出された危険度が大きいほど該反力伝達装置の反力の大きさが大きくなるように変更することを特徴とする請求項3に記載の車両用運転補助システム。
  5. 該危険度算出手段で算出された危険度が大きいほど該振動発生装置の振動の周波数が高くなるように変更することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の車両用運転補助システム。
  6. 該危険度算出手段で算出された危険度が大きいほど該振動発生装置の振動の間隔を短くするように変更することを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれかに記載の車両用運転補助システム。










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