JP2010115959A - 車線変更支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車線変更の安全性をより正確に判断して所定の安全制御を行なうことが可能な車線変更支援装置を提供すること。
【解決手段】自車両が行なう車線変更を検知するための車線変更検知手段と、前記自車両の車線変更先の車線を前記自車両の後方側から接近する接近車両における、前記自車両から見た相対加速度を検出するための相対加速度検出手段と、前記自車両の速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段により検出された速度に基づく自車両の限界駆動力を算出し、該算出した限界駆動力を車重で除して算出される限界加速度と、前記相対加速度検出手段による検出結果に基づく相対加速度と、の差が閾値以下である場合に所定の安全制御を行なう制御手段と、を備える車線変更支援装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両が車線変更する際に、後方から接近する車両との衝突危険性を判断して警告や車両制御等を行なう車線変更支援装置に関する。

従来、車線変更や本線への合流等の際に、車線変更先（又は合流先）を後方から接近する車両を監視し、車線変更の安全性を確認して警告等を行なう装置について研究が進められ、実用化が図られている。

センサヘッドで物標を検出し、運転者に車線変更の意志がある場合には、検出物標までの距離及び相対速度情報に基づいて車線変更を止めるように運転者に報知する車両用後側方監視装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１８５５９９号公報

しかしながら、上記従来の装置の如く、相対速度のみに基づいて車線変更の安全性を確認するのでは、安全性の判断において精度に欠けることとなる。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車線変更の安全性をより正確に判断して所定の安全制御を行なうことが可能な車線変更支援装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
自車両が行なう車線変更を検知するための車線変更検知手段と、
前記自車両の車線変更先の車線を前記自車両の後方側から接近する接近車両における、前記自車両から見た相対加速度を検出するための相対加速度検出手段と、
前記自車両の速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段により検出された速度に基づいて自車両の限界駆動力を算出し、該算出した限界駆動力を車重で除して算出される限界加速度と、前記相対加速度検出手段により検出された相対加速度と、の差が閾値以下である場合に所定の安全制御を行なう制御手段と、
を備える車線変更支援装置である。

この本発明の一態様によれば、速度検出手段により検出された速度に基づく自車両の限界駆動力を算出し、算出した限界駆動力を車重で除して算出される限界加速度と、相対加速度検出手段による検出結果に基づく相対加速度と、の差が閾値以下である場合に所定の安全制御を行なうため、車線変更の安全性をより正確に判断して所定の安全制御を行なうことができる。

本発明によれば、車線変更の安全性をより正確に判断して所定の安全制御を行なうことが可能な車線変更支援装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る車線変更支援装置１について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る車線変更支援装置１のシステム構成例である。

車線変更支援装置１は、主要な構成として、車線変更検知用装置１０と、相対加速度検出用装置２０と、車速センサー３０と、勾配センサー３５と、車線変更支援用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４０と、を備える。

車線変更検知用装置１０は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機や地図データを記憶した記憶装置、加速度センサー、ステアリング操舵角センサー、ターンシグナルレバースイッチ、車載カメラ、マイクロコンピュータ等を含む。なお、本発明における「車線変更」とは、複数車線の道路における車線変更の他、有料道路における合流路から本線への合流等を広く含む。

これらの構成による車線変更検知の手法は様々であり詳細な説明を省略するが、例えばＧＰＳ受信機及び地図データによって自車両が有料道路の合流路を走行している場合、車載カメラの画像を用いて合流地点の道路区画線までの距離を認識すれば、自車両がこれらら車線変更を行なうことが判断でき、車線変更までの時間等を算出することができる。複数車線の道路における車線変更の場合は、ステアリング操舵角や横方向加速度が閾値以上であり、且つターンシグナルレバースイッチによって方向指示器が操作されていることが検出されている場合に、自車両がこれから車線変更を行なうと判断することができる。更に、自動車線変更制御を行なっている車両においてはその制御状態によって判断することができる。

車線変更検知用装置１０は、このようにして自車両の車線変更を検知すると、車線変更が行なわれている（又は、行なわれようとしている；以下同じ）旨を示す信号を車線変更支援用ＥＣＵ４０に出力する。

相対加速度検出用装置２０は、例えばミリ波レーダー等のレーダー装置、車車間通信装置、ステレオカメラ装置等を含む。ミリ波レーダー装置は、例えば、変調信号発生装置、ＶＣＯ（Voltage-Controlled Oscillator）、送信用アンテナ、アレイアンテナ、ミキサー、ローパスフィルター、Ａ／Ｄ変換器、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を備える。

以下、係る構成を有するミリ波レーダー装置の動作について説明する。変調信号発生装置が三角波を変調した変調信号を出力すると、ＶＣＯは、三角波の勾配に応じて周波数が増減するように変調された送信用信号を出力する。この送信用信号は、送信用アンテナにより車両後側方に放射される。送信用信号の一部はミキサーに出力される。アレイアンテナは、複数のアンテナ素子を有する。各アンテナ素子が受信した受信波信号は、順次選択されてミキサーに出力される。これにより、受信波信号がダウンコンバートされて、ビート信号が生成される。

ビート信号は、ローパスフィルターを介してＡ／Ｄ変換器に入力され、変調信号発生装置の変調信号（又はＶＣＯの送信用信号）と同期したタイミングでデジタル信号に変換され、ＤＳＰに出力される。ＤＳＰは、入力されたデジタル信号に対してＦＭ−ＣＷレーダーの原理を適用して物標との距離及び相対速度を算出し、ＤＢＦ（Digital Beam Forming）によって物標の方位角を算出する。ＦＭ−ＣＷやＤＢＦの詳細については、既に種々の文献等が公知となっているため、説明を省略する。

車速センサー３０は、例えば、車両の各車輪に取り付けられた車輪速センサーとスキッドコントロールコンピューターからなり、車輪速センサーが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピューターが車速矩形波パルス信号（車速信号Ｖ_０）に変換して出力する。

勾配センサー３５は、Ｇセンサーの出力する加速度に、車輪速センサーの出力値から得られる車速の微分値を加味して、道路勾配を算出して出力する。なお、勾配センサー３５の機能は車線変更支援用ＥＣＵ４０が担うものとしてもよい。

車線変更支援用ＥＣＵ４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピュータであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

車線変更支援用ＥＣＵ４０には、運転者に警告を行なうためのスピーカー５０、バイブレータ、発光装置等が接続される。また、自動操舵制御や自動制動制御を行なう場合は、パワーステアリング装置、電子制御式ブレーキ装置（ＥＣＢ）等が接続される。

車線変更支援用ＥＣＵ４０は、上記各構成要素の出力に基づいて車線変更の安全性を判断し、判断結果に基づいて所定の安全制御を行なう。車線変更の安全性は、自車両の限界加速度及び接近車両との相対加速度に基づいて判断する。

図２は、車線変更支援用ＥＣＵ４０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、例えば所定周期をもって繰り返し実行される。

まず、車線変更検知用装置１０から入力された信号を参照し、自車両が車線変更を行なおうとしているか否か（又は車線変更を行なっているか否か；以下同じ）を判定する（Ｓ１００）。自車両が車線変更を行なおうとしていないと判定した場合は、何も処理を行なわず本フローの１ルーチンを終了する。

自車両が車線変更を行なおうとしていると判定した場合は、車速センサー３０から入力された車速信号Ｖ_０に基づいて、限界駆動力｛Ｆｋ（Ｖ_０）−Ｆｌ（Ｖ_０）｝を算出する（Ｓ１０２）。

限界駆動力｛Ｆｋ（Ｖ_０）−Ｆｌ（Ｖ_０）｝は、自車両の駆動装置がその時点の車速に応じて出力可能な駆動力であるアベイラビリティ上限Ｆｋ（Ｖ_０）から、走行抵抗Ｆｌ（Ｖ_０）を差し引いて求められる。

図３は、アベイラビリティ上限Ｆｋ（Ｖ_０）、走行抵抗Ｆｌ（Ｖ_０）、及び限界駆動力｛Ｆｋ（Ｖ_０）−Ｆｌ（Ｖ_０）｝を求めるためのマップの一例である。なお、このようなマップが車線変更支援用ＥＣＵ４０のＲＯＭ等に予め記憶されていてもよいし、駆動系の制御装置からアベイラビリティ上限Ｆｋ（Ｖ_０）を取得するようにしてもよい。また、マップに代えて関数等を用いてもよい。

ここで、走行抵抗Ｆｌ（Ｖ_０）は、勾配センサー３５の出力に応じて修正されてよい。この場合、勾配をパラメータとする関数によって走行抵抗Ｆｌ（Ｖ_０）を導出してもよいし、勾配毎のマップを用意してもよい。

続いて、限界駆動力｛Ｆｋ（Ｖ_０）−Ｆｌ（Ｖ_０）｝を自車両の車重で除して限界加速度Ａｃａｐを算出する（Ｓ１０４）。

次に、相対加速度検出用装置２０の出力に基づいて、自車両の車線変更先の車線を自車両の後方側から接近する接近車両における、自車両から見た相対加速度Ａｒｅｌを算出する（Ｓ１０６）。接近車両の特定は、例えば、受信波の強度が所定値以上であり、相対速度から自車両の車速を差し引いて算出される物標の絶対速度が所定速度以上であり、且つ自車両と略同一方向に走行しているものをまず車両と認識し、認識した車両のうち自車両後方の所定領域内にあるものを接近車両として特定する。

ここで、相対加速度Ａｒｅｌは、自車両の進行方向成分とする。従って、相対加速度検出用装置２０が相対速度Ｖｒｅｌと方位角φを出力している場合、車線変更支援用ＥＣＵ４０では相対速度Ｖｃを微分して自車両と接近車両を結ぶ直線上の相対加速度Ａｃを算出し、これにｃｏｓφを乗じて相対加速度Ａｒｅｌを算出することとなる（次式（１）。

Ａｒｅｌ＝（ｄＶｒｅｌ／ｄｔ）×ｃｏｓφ …（１）

そして、算出した限界加速度Ａｃａｐから相対加速度Ａｒｅｌを差し引いた値が、閾値Ｋを超えるか否かを判定する（Ｓ１０８）。

算出した限界加速度Ａｃａｐから相対加速度Ａｒｅｌを差し引いた値が閾値Ｋを超える場合は、車線変更は安全であると判断し、何も処理を行なわずに本フローの１ルーチンを終了する。なお、これに限らず、車線変更が安全に行なうことができる旨を音声等によって運転者に報知してもよい。

一方、算出した限界加速度Ａｃａｐから相対加速度Ａｒｅｌを差し引いた値が閾値Ｋ以下である場合は、車線変更は安全でないと判断し、所定の安全制御を行なう（Ｓ１１０）。

所定の安全制御とは、前述の如く、スピーカー５０によって運転者に音声で警告を行なうものであってもよいし、バイブレータや発光装置等を用いてもよい。また、自動操舵制御や自動制動制御を行なって車線変更に係る動作を抑制又は禁止してもよい。後者の場合、ステアリングＥＣＵやブレーキＥＣＵといった制御装置に対して干渉制御のための信号を送出する。

このように、本実施例の車線変更支援装置１では、車速に基づくアベイラビリティ上限Ｆｋ（Ｖ_０）や走行抵抗Ｆｌ（Ｖ_０）を用いて限界駆動力｛Ｆｋ（Ｖ_０）−Ｆｌ（Ｖ_０）｝を算出し、これに基づいて限界加速度Ａｃａｐを算出するため、限界加速度Ａｃａｐが現実の限界加速度に近い値となる。従って、車線変更の安全性を正確に判断することができる。

なお、本実施例の手法に加えて、接近車両との相対速度や距離に基づく判断等を行なってもよいのは勿論である。例えば、算出した限界加速度Ａｃａｐから相対加速度Ａｒｅｌを差し引いた値が閾値Ｋを超える場合であっても、接近車両との相対速度が非常に大きい場合や、距離が非常に短い場合は、所定の安全制御を行なってもよい。このように他の態様の判断・制御と組み合わせることによって、より正確な安全性判断を行なうことが可能となる。

以上説明した本実施例の車線変更支援装置１によれば、車線変更の安全性をより正確に判断して所定の安全制御を行なうことができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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内において種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

本発明の一実施例に係る車線変更支援装置１のシステム構成例である。 車線変更支援用ＥＣＵ４０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。 アベイラビリティ上限Ｆｋ（Ｖ_０）、走行抵抗Ｆｌ（Ｖ_０）、及び限界駆動力｛Ｆｋ（Ｖ_０）−Ｆｌ（Ｖ_０）｝を求めるためのマップの一例である。

符号の説明

１ 車線変更支援装置
１０ 車線変更検知用装置
２０ 相対加速度検出用装置
３０ 車速センサー
３５ 勾配センサー
４０ 車線変更支援用ＥＣＵ

Claims (1)

1. 自車両が行なう車線変更を検知するための車線変更検知手段と、
   前記自車両の車線変更先の車線を前記自車両の後方側から接近する接近車両における、前記自車両から見た相対加速度を検出するための相対加速度検出手段と、
   前記自車両の速度を検出する速度検出手段と、
   前記速度検出手段により検出された速度に基づく自車両の限界駆動力を算出し、該算出した限界駆動力を車重で除して算出される限界加速度と、前記相対加速度検出手段による検出結果に基づく相対加速度と、の差が閾値以下である場合に所定の安全制御を行なう制御手段と、
   を備える車線変更支援装置。

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