JP2010079425A - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】道路を横断する立体物の横断領域を基準とするリスクを設定して回避動作を抑制し、横断領域手前で自車両を安全に停止させる運転支援を可能とする。
【解決手段】横断歩道エリアに歩行者等の立体物が存在する場合、道路に対するリスク関数Ｄlineと横断リスク関数Ｄcrossとを合成し、自車両から所定の距離までは道路端側のリスク値が若干高い分布で、その先の横断歩道エリアに、道路幅方向に尾根状となる高いリスク値を有する分布が出現するトータルリスク関数Ｄが設定される。そして、自車両の進行によって尾根状のリスク分布におけるリスク値が閾値に達した場合、ドライバに対して停止を促す警報を出力し、場合によっては自動ブレーキを作動させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、自車両の周辺環境にリスクを設定し、該リスクに基づいて自車両の走行支援を行う車両の運転支援装置に関する。

近年、自動車等の車両においては、車載のカメラやレーザレーダ装置等により車外の周辺環境を検出して障害物や先行車等の立体物を認識し、警報・自動ブレーキ・自動操舵といった各種制御を実行することで衝突を回避し、安全性を向上させる技術が開発・実用化されている。

例えば、特許文献１（特開２００２−７４５９４号公報）には、自車両や障害物の座標値を中心とする所定の半径の球を想定し、球同士の距離計算結果に応じた衝突確率を計算することで、障害物と自車両との衝突可能性を判定する技術が開示されている。
特開２００２−７４５９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、横断歩道がある場合に歩行者のリスクを高めて歩行者との衝突危険性を高く設定することができるものの、横断歩道上の歩行者を回避して危険性が低い方に操舵制御を実行してしまう虞があり、横断歩道を基準とした警報や横断歩道手前で自車両を停止させると言った制御は困難である。

このように、従来の技術では、障害物自体にリスクを設定することから、歩行者が交差点や横断歩道を歩行しているような状況では、自車両との衝突の可能性が低い方に回避制御を行って横断歩道内に侵入する可能性があり、歩行者に対して危険感を与える懸念がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、道路を横断する立体物の横断領域を基準とするリスクを設定して回避動作を抑制し、横断領域手前で自車両を安全に停止させる運転支援を可能とする車両の運転支援装置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、本発明による車両の運転支援装置は、自車両の周辺環境にリスクを設定し、該リスクに基づいて自車両の走行支援を行う車両の運転支援装置において、自車両が進行する道路を横断中或いは横断すると推測される立体物を認識する横断立体物認識部と、上記立体物の存在に基づくリスクを、上記道路の幅方向に少なくとも自車両の走行車線を横断して分布する横断リスクとして設定する横断リスク設定部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、道路を横断する立体物の横断領域を基準としてリスクを設定することで、回避動作を抑制して横断領域手前で自車両を安全に停止させる運転支援が可能となる。

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５は本発明の実施の第１形態に係り、図１は車両に搭載した運転支援装置の概略構成図、図２は自車両及び横断歩道エリアを示す説明図、図３は横断歩道エリアに立体物が存在しない場合のリスク分布を示す説明図、図４は横断歩道エリアに立体物が存在する場合のリスク分布を示す説明図、図５は進行方向と直交する方向から見た横断リスクの分布を示す説明図である。

図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）であり、この自車両１に、外部の走行環境を認識して障害物との衝突回避のための運転支援を行う運転支援装置２が搭載されている。本実施の形態においては、運転支援装置２は、ステレオカメラ３とステレオ画像認識装置４と走行環境情報取得装置５とによる外部環境の認識のための装置群と、各装置からの情報に基づいて運転支援のための各種処理を行うマイクロコンピュータ等からなる制御ユニット６を主要部として備えている。制御ユニット６には、警報装置を兼用するディスプレイ２１、自動ブレーキ制御装置２２、自動操舵制御装置２３等の運転支援に係る各装置が接続されている。

尚、ステレオ画像認識装置４、走行環境情報取得装置５、制御ユニット６、自動ブレーキ制御装置２２、自動操舵制御装置２３等は、それぞれ、単一或いは複数のコンピュータシステムからなる制御ユニットとして構成され、互いに通信バスを介してデータを相互に交換する。

また、自車両１には、自車速Ｖを検出する車速センサ１１、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ１２、運転支援制御のＯＮ−ＯＦＦ信号が入力されるメインスイッチ１３等が設けられている。自車速Ｖはステレオ画像認識装置４と制御ユニット６に入力され、ヨーレートは制御ユニット６に入力され、運転支援制御のＯＮ−ＯＦＦ信号等は制御ユニット６に入力される。

ステレオカメラ３は、外界環境を認識するための認識センサの一つとして用いられ、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）カメラで構成されている。各カメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の基線長をもって取り付けられており、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、画像データをステレオ画像認識装置４に出力する。

ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３で撮像した画像を高速処理する画像処理エンジンを備え、この画像処理エンジンの出力結果に基づいて認識処理を行う処理ユニットとして構成されている。このステレオ画像認識装置４におけるステレオカメラ３の画像処理は、例えば、次のように行われる。

すなわち、ステレオ画像認識装置４は、先ず、ステレオカメラ３で撮像した自車両１の進行方向の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理を行い、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、側壁データ、立体物データ等の枠（ウインドウ）と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データを抽出すると共に、立体物を、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出する。これらのデータは、自車両１を原点として、自車両１の前後方向をＸ軸、幅方向をＹ軸とする座標系でのデータとして演算され、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、及び、立体物の種別、自車両１からの距離、中心位置、速度等が障害物情報として制御ユニット６へ送信される。

尚、本実施の形態では、認識センサの一つとしてステレオカメラ３を用いる例について説明するが、他に、単眼カメラ、ミリ波レーダ等の他の認識センサを用いて周辺環境を認識するようにしても良い。

走行環境情報取得装置５は、ステレオカメラ３の検出範囲よりも広範囲での物体の検出、道路形状や交差点・横断歩道の有無や位置の情報、渋滞情報等の各種情報の取得を行うものである。具体的には、走行環境情報取得装置５は、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、気象情報、特定区域の交通規制情報等の各種情報を取得する路車間通信装置、自車両周辺に存在する他の車両との通信（車車間通信）を行い、車両種別、車両位置、車速、加減速状態、ブレーキ作動状態、ウィンカ状態等の車両情報を相互に交換する車車間通信装置、ＧＰＳ等の測位装置、ナビゲーション装置等からの各情報を収集して広範囲の走行環境情報を取得可能な装置として構成されている。

制御ユニット６は、車速センサ１１からの自車速Ｖ、ヨーレートセンサ１２からのヨーレート、ステレオ画像認識装置４からの障害物情報、走行環境情報取得装置５からの障害物情報に基づいて、自車両１の周辺環境に危険度（リスク）を設定し、このリスクに基づいてドライバに対する警報や制動制御、操舵支援等の運転支援制御を実行する。

この場合、制御ユニット６には、特に、道路を横断する歩行者、自転車、福祉用車両等に対して、これらの手前で不安感を与えることなく自車両１を一停止させ、安全を確保するための支援機能が備えられている。この制御ユニット６の支援機能は、自車両１が進行する道路を横断中或いは横断すると推測される立体物の存在に基づくリスクを、自車両１が進行する道路の幅方向に分布する横断リスクとして設定する横断リスク設定部としての機能により実現される。

自車両１が進行する道路を横断中或いは横断すると推測される立体物は、外部環境認識のための装置群、本実施の形態においては、ステレオカメラ３、ステレオ画像認識装置４、走行環境情報取得装置５による横断立体物認識部としての機能により認識される。例えば、ステレオカメラ３によって横断歩道と及び歩行者（立体物）を認識したとき、歩行者が横断中は勿論のこと、横断開始前であっても、横断すると推測して横断リスクを設定する。また、歩行者が停止状態であっても歩行者の位置が横断歩道或いは交差点に近い場合には、歩行者が横断歩道或いは交差点を横断するものと推測して横断歩道或いは交差点に横断リスクを設定する。

このため、制御ユニット６は、自車両１が進行する道路に対するリスク、自車両１の進行方向の道路を横断する立体物（障害物）に対するリスク（横断リスク）を、それぞれリスク関数Ｄline,Ｄcrossとして関数化し、自車両１の進行方向をＸ軸、幅方向をＹ軸とするＸＹ座標系におけるリスク分布を求める。そして、これらのリスク関数Ｄline,Ｄcrossを、以下の（１）式に示すように加算・統合してトータルリスク関数Ｄを設定し、このトータルリスク関数Ｄに基づいて、警報出力や自動ブレーキ制御装置２２を介した自動ブレーキを実施することにより、歩行者等の手前で自車両１が安全に停止することを可能とする。
Ｄ＝Ｄline＋Ｄcross …（１）

道路に対して設定されるリスク関数Ｄlineは、例えば、道路中心から端部位置に近くなる程、より大きなリスク値を導く関数、例えば、以下の（２）式に示すような関数で設定される。
Ｄline＝ｅｘｐ(ａR・ｙ⁴)−１ …（２）
但し、ａR＝(２／ＷＲ)⁴・ｌｏｇ(Ｄs＋１)
ＷＲ：道路幅
Ｄs：道路端（ｙ＝±ＷＲ／２）でのリスク

尚、このリスク関数Ｄlineは、２次以上の高次関数で導出するようにしても良く、例えば、２次関数を用いる場合には、以下の（２’）式に示すように、所定のゲインＫlineを有するリスク関数とすることができる。
Ｄline＝Ｋline・ｙ² …（２’）

また、横断リスク関数Ｄcrossは、障害物の有無及び自車両１との距離に応じて所定の分布となる関数であり、例えば、図２に示すように、歩行者５０が横断歩道Ｐを横断しようとしている場合、歩行者５０及び横断歩道Ｐを含む所定のエリアを横断歩道エリアとして道路幅全体に設定し、この横断歩道エリアに立体物が存在する場合、そのリスク値が周囲よりも高くなるような関数を設定する。

図２においては、自車両１の中心位置から横断歩道Ｐの中心位置までの距離をｘｇとして、以下の（３）式により横断リスク関数Ｄcrossが演算される。
Ｄcross＝ａ_cross・ｅｘｐ(−ａ_x・(ｘ−ｘｇ)² …（３）
但し、ａ_cross：立体物に応じた補正パラメータ
ａ_x：横断歩道の幅に応じた補正パラメータ

尚、横断リスク関数Ｄcrossは、（３）式に限定されるものではなく、Ｘ軸方向の適用範囲を限定する等して、２次関数やその他の関数で代用することも可能である。

（３）式における補正パラメータａ_crossは、立体物が存在しないときには基本的に零或いは零に近い値に設定されるパラメータであり、このとき、横断リスク関数Ｄcrossが零或いは零に近い値となってトータルリスク関数Ｄが道路に対するリスク関数Ｄlineで代表される。その結果、図３に示すように、Ｘ，Ｙ，Ｄ軸の３次元座標系で示されるリスク分布が道路中央部（Ｙ＝０）に対して道路端側のリスク値が若干高くなるような分布となる。

一方、横断歩道エリアに歩行者等の立体物が存在する場合には、トータルリスク関数Ｄは道路に対するリスク関数Ｄlineと横断リスク関数Ｄcrossとを合成した分布となり、図４に示すように、自車両１から所定の距離までは道路端側のリスク値が若干高い分布で、その先の横断歩道エリアに、道路幅方向に尾根状となる高いリスク値を有する分布が出現する。そして、図５に示すように、自車両１の進行によって尾根状のリスク分布におけるリスク値が閾値Ｒｋに達した場合、ドライバに対して停止を促す警報を出力し、場合によっては自動ブレーキを作動させる。

このような場合、従来の技術では、単に立体物の存在位置を中心としてリスク関数を設定するのみであり、例えば、横断歩道を歩いている歩行者を取り巻く所定範囲だけにリスクを設定することになる。このため、歩行者を回避しながら横断歩道を通過してしまう可能性があり、歩行者に対して危険感を与える虞がある。

これに対して、本運転支援装置２では、自車両１の走行車線及び対向車線を含めた道路の幅方向全体に渡って尾根状の高いリスク分布となる横断リスクを設定するようにしている。これにより、横断歩道に進入することなく手前で自車両１が確実に停車するようにドライバに警報を発したり自動ブレーキを作動させることができ、歩行者に危険感を与えることなく安全を確保することができる。

警報や自動ブレーキによって自車両１を停止させる位置は、リスク分布の中心位置や補正パラメータａ_cross，ａ_xの値を調整することにより、適宜設定することができる。例えば、図２の例では、横断リスク関数Ｄcrossを演算する（３）式における距離ｘｇとして、横断歩道Ｐの中心位置と自車両１の中心位置との間の距離を採用しているが、横断歩道Ｐの自車両側の端部位置と自車両１との距離ｘｇ’を用いてリスク分布の中心を移動させ、図５に破線で示すように、閾値Ｒｋに達する位置を自車両側に移動させるようにしても良い。また、補正パラメータａ_crossは、一定値としても良いが、横断歩道や立体物の位置、横断速度等に応じて可変設定しても良く、補正パラメータａ_crossによってリスク分布全体の大きさを可変したり、補正パラメータａ_xによってリスク分布の幅を可変することにより、閾値Ｒｋの位置を自車両側に移動させることができる。

このように本実施の形態では、歩行者、自転車、福祉車両等の立体物が道路を横断中或いは横断すると推測される場合、その横断領域に、道路幅方向に尾根状となる横断リスクを設定することにより、立体物を回避することなく安全に自車両１を一時停止させることができ、歩行者等に危険を与えることのない運転支援制御を実現することが可能となる。

尚、本実施の形態においては、道路に対するリスク関数Ｄlineと横断リスク関数Ｄcrossを合成したトータルリスク関数Ｄを用いる例について説明しているが、道路に対するリスク関数Ｄlineを省略し、横断リスク関数Ｄcrossのみを用いることも可能である。

また、本実施の形態では、横断リスクを自車両１の走行車線及び対向車線を含む道路幅全体に渡って設定する例について説明しているが、条件によっては、必ずしも道路幅全体に横断リスクを設定しなくとも良く、自車両１の走行車線のみに横断リスクを設定することも可能である。

例えば、歩行者を中心とするリスクと自車両１の走行車線側の横断リスクとを設定することにより、対向車線側から歩行者が横断歩道を横断中、或いは横断しようとしている場合にも、横断歩道の歩行者がいない部分を通過することなく自車両１を横断歩道手前で停止させることができる。

また、道路に対するリスク分布を自車両１の走行車線に対するリスク分布として、（２）式のリスク関数Ｄlineを対向車線側に高リスクとなるように設定した上で、自車両１の走行車線に横断リスクを設定することにより、歩行者が自車両側から横断歩道を横断中或いは横断しようとしている場合、対向車線側への回避動作を抑制して自車両１を横断歩道手前で停止させることができる。

次に、本発明の実施の第２形態について説明する。図６及び図７は本発明の実施の第２形態に係り、図６は立体物の移動ベクトルを示す説明図、図７は仮の横断歩道を示す説明図である。

第２形態は、横断歩道や交差点の正確な位置を取得できない場合や、横断歩道がない道路での歩行者や自転車等の横断に対処するものである。

このため、第２形態では、先ず、ステレオカメラ３及びステレオ画像認識装置４により歩行者や自転車等の情報を取得し、また、走行環境情報取得装置５により、ナビゲーション装置やＧＰＳ等を介して交差点や横断歩道の情報を取得する。その結果、自車両１の進行方向に歩行者や自転車等の立体物の存在を認識しているものの、交差点や横断歩道の位置を認識できないときには、立体物の位置・速度から立体物の移動ベクトルを計算することで、立体物が道路を横断するか否かを推測・判断する。

例えば、図６に示すように、自車両側に立体物５１，５２を検出し、対向車線側に立体物５３を検出したとき、ステレオカメラ３で撮像した画像中のオプティカルフローを求める等して各立体物の移動ベクトルを計算する。そして、立体物５０，５３の移動ベクトルが自車両１の進行路と交差し、立体物５１の移動ベクトルが自車両１の進行路と交差しない場合、立体物５１は道路を横断せず、立体物５０，５３が道路を横断すると判断し、図７に示すような仮想的な横断歩道（仮の横断歩道）Ｐimgを設定する。

この仮の横断歩道Ｐimgは、道路を横断すると判断された立体物が複数の場合、自車両１に最も近い立体物の位置を基準として設定する。例えば、図７に示すように、立体物５０，５３が道路を横断すると判断され、立体物５０よりも立体物５３の方が自車両１に近い場合、立体物５３のＸ軸座標位置を中心として仮の横断歩道ＰimgをＹ軸方向に設定し、この仮の横断歩道Ｐimgに横断リスクを設定する。このときの横断リスク関数Ｄcrossは、第１形態で説明した（２）式の距離ｘｇを、自車両１と仮の横断歩道Ｐimgの中心位置（立体物５３の位置）との間の距離ｘｇimgとして演算される。

第２形態では、交差点や横断歩道が存在することがわかっていながら、その正確な位置情報を取得できない場合や、横断歩道がないにも拘わらず歩行者や自転車等が無理に道路を横断しようとする場合にも、横断するか否かを適切に判断して仮の横断歩道を設定することにより、第１形態と同様、歩行者や自転車の手前で自車両１を安全に一時停止させることが可能となり、横断中の歩行者や自転車に対する回避動作を排除して危険感を与えることがない。

本発明の実施の第１形態に係り、車両に搭載した運転支援装置の概略構成図 同上、自車両及び横断歩道エリアを示す説明図 同上、横断歩道エリアに立体物が存在しない場合のリスク分布を示す説明図 同上、横断歩道エリアに立体物が存在する場合のリスク分布を示す説明図 同上、進行方向と直交する方向から見た横断リスクの分布を示す説明図 本発明の実施の第２形態に係り、立体物の移動ベクトルを示す説明図 同上、仮の横断歩道を示す説明図

符号の説明

１ 自車両
２ 運転支援装置
３ ステレオカメラ（横断立体物認識部）
４ ステレオ画像認識装置（横断立体物認識部）
５ 走行環境情報取得装置（横断立体物認識部）
６ 制御ユニット（横断リスク設定部）
Ｄcross 横断リスク関数
Ｐ 横断歩道
Ｐimg 仮の横断歩道

Claims (5)

1. 自車両の周辺環境にリスクを設定し、該リスクに基づいて自車両の走行支援を行う車両の運転支援装置において、
   自車両が進行する道路を横断中或いは横断すると推測される立体物を認識する横断立体物認識部と、
   上記立体物の存在に基づくリスクを、上記道路の幅方向に少なくとも自車両の走行車線を横断して分布する横断リスクとして設定する横断リスク設定部と
   を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 上記立体物が停止状態であっても上記立体物の位置が横断歩道或いは交差点に近い場合には、該横断歩道或いは交差点に上記横断リスクを設定することを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
3. 横断歩道或いは交差点の位置を認識できない状態で上記道路を横断している上記立体物を認識したとき、上記立体物の位置を基準とする仮の横断歩道を設定し、この仮の横断歩道に上記横断リスクを設定することを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
4. 上記立体物が複数存在する場合、自車両に最も近い立体物の位置を基準として上記仮の横断歩道を設定することを特徴とする請求項３記載の車両の運転支援装置。
5. 上記横断リスクを、上記立体物の手前で自車両を一時停止させるための運転支援を介入させるリスク分布とすることを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載の車両の運転支援装置。

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