JP2018092205A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転支援装置に関し、先行車の追い越し動作を適正化する。【解決手段】先行車の運転者を基準とした死角範囲を認識部１で推定する。先行車を基準とした自車両の相対位置を位置算出部２で算出する。先行車の追い越しに際し、相対位置が死角範囲内にあるときに、相対位置が死角範囲外にあるときよりも自車両を加速させる車速制御部５を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、先行車を追い越すための運転操作を支援する運転支援装置に関する。

従来、先行車（自車両の前方を走行する車両）を追い越すための運転操作を自動的に実行することで、運転者の負担を軽減する運転支援装置が提案されている。例えば、カメラ画像やレーダーを用いて先行車の走行速度を算出し、先行車が減速したときに自車両を先行車の右側（追い越し車線側）へと移動させて、先行車を追い越すように自車両を制御することが検討されている。このような運転支援は、高速道路やアウトバーンなどでの自動運転時に活用されうるものと期待されている（特許文献１参照）。

特開2009-248892号公報

先行車の追い越しにかかる時間は、先行車に対する自車両の相対速度が高いほど短縮される。しかしながら、自車両の相対速度が高いほど、先行車の運転者が自車両の存在に気付くまでの時間も短くなる。そのため、自車両が先行車の側方を通過したのちに先行車の前方へとレーンチェンジすることが、先行車の運転者の不意を突いた挙動となりうる。一方、自車両の相対速度を低くすれば、先行車の運転者が自車両の挙動に気付くための時間を長くすることができる。しかしこの場合、先行車の追い越しにかかる時間が長くなり、他の併走車の走行を阻害するおそれが生じる。このように従来の運転支援装置には、追い越しの運転支援の適正化が難しいという課題が存在する。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、追い越し動作を適正化できる運転支援装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）開示の運転支援装置は、先行車を追い越すための運転操作を支援する運転支援装置である。この運転支援装置は、前記先行車の運転者を基準とした死角範囲を推定する認識部と、前記先行車を基準とした自車両の相対位置を算出する位置算出部とを備える。また、前記先行車の追い越しに際し、前記相対位置が前記死角範囲内にあるときに、前記相対位置が前記死角範囲外にあるときよりも前記自車両を加速させる車速制御部を備える。

（２）前記車速制御部は、前記相対位置が前記死角範囲内から前記死角範囲外へと脱した後に、少なくとも前記先行車よりも高い車速となる速度範囲で前記自車両を減速させることが好ましい。
（３）前記自車両の前記死角範囲内での走行軌跡の長さが最小となる目標経路を算出する経路算出部と、前記目標経路に基づき、前記自車両の舵角を制御する操舵制御部とを備えることが好ましい。

（４）前記先行車を撮影するカメラの撮影画像に基づき、前記運転者の顔が前記先行車のサイドミラーに映っているか否かを判断する判断部を備えることが好ましい。また、前記車速制御部が、前記判断部での判断結果に応じて前記相対位置が前記死角範囲内にあることを確認することが好ましい。

先行車の追い越しに際し、先行車の運転者を基準とした死角範囲内で自車両を加速することで、死角範囲内での滞在時間を短縮することができ、追い越しの運転支援を適正化することができる。

運転支援装置のブロック構成図である。 自車両の走行レーン上の先行車を示す模式図である。 先行車の死角範囲を説明するための模式図（車両上面図）である。 先行車の死角範囲と自車両の走行軌跡との関係を示す模式図であり、（Ａ）は自車両の走行軌跡を隣接レーンの中央付近に設定した場合を示し、（Ｂ）は自車両の走行軌跡を死角範囲内で最も短くなるように設定した場合を示す。 自車両の位置と車速との関係を例示するグラフである。 制御内容を説明するためのフローチャートである。

図面を参照して、実施形態としての運転支援装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．ハードウェア構成］
図１は、本実施形態の運転支援装置１０の機能を説明するためのブロック図である。運転支援装置１０は、車両に搭載される電子制御装置（コンピュータ）であり、車両に自動追い越し機能（オートレーンチェンジ機能）を付与するものである。すなわち、運転支援装置１０は、自車両の前方に存在する先行車を追い越すための運転操作を支援する機能を持つ。以下、運転支援装置１０が搭載された自車両に符号３０を付し、自車両３０の前方に存在する先行車に符号３１を付して説明する。

運転支援装置１０によって支援される運転操作には、操舵操作（ステアリング支援），制動操作（ブレーキ支援），駆動操作（アクセル支援）が含まれる。操舵操作とは、先行車３１を追い越すべく自車両３０を車幅方向にシフト移動させるように（典型的にはレーンチェンジさせるように）、車輪の舵角を自動的に制御する支援操作（走行軌跡の自動制御）である。制動操作には、自動ブレーキ操作とプレフィル操作とが含まれる。

自動ブレーキ操作とは、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作がなされる前に、自動的に制動力を発生させる支援操作（自動ブレーキ制御）である。一方、プレフィル操作とは、ブレーキ装置の効き遅れ（ブレーキラグ）を小さくするために、ブレーキ液圧をあらかじめ上昇させておく支援操作（自動予備制動制御）である。
また、駆動操作とは、自車両３０を加速する支援操作（自動アクセル制御）である。あるいは、アクセル開度に応じて設定される目標トルクを増大させることによって、自車両３０の加速性を高める支援操作（アクセル強化制御）である。これらの操舵操作，制動操作，駆動操作の具体的な手法については、公知の手法を採用することができる。

運転支援装置１０には、プロセッサ（中央処理装置），メモリ（メインメモリ，主記憶装置），補助記憶装置，インタフェース装置，記録媒体ドライブなどが内蔵される。図１に示すように、運転支援装置１０の入力側には、カメラ１１，ヨーレートセンサ１２，加速度センサ１３，車速センサ１４，GPS（Global Positioning System）装置１５，ウィンカーレバー１６が接続される。以下、これらを総称して入力装置１１〜１６と呼ぶ。一方、運転支援装置１０の出力側には、操舵装置２１，制動装置２２，駆動装置２３，ディスプレイ２４，スピーカー２５，ウィンカー２６（方向指示器）が接続される。以下、これらを総称して出力装置２１〜２６と呼ぶ。

カメラ１１は、自車両３０の前方の画像（静止画や動画）を撮影する撮像装置であり、例えば撮像素子〔CCD（Charge-Coupled Device），CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）など〕を内蔵したビデオカメラである。自車両３０の前方の先行車３１は、カメラ１１で撮影された画像に解析処理を施すことによって検出される。画像認識の具体的な手法には公知の手法を採用できる。ヨーレートセンサ１２は自車両３０のヨーレートを検出し、加速度センサ１３は自車両３０の加速度（前後加速度，横加速度，鉛直方向加速度など）を検出する。車速センサ１４は自車両３０の走行速度（車速）を検出し、GPS装置１５は車両位置（例えば、緯度，経度，標高）に関する測位情報を検出する。ウィンカーレバー１６はウィンカー２６の作動状態を制御するためのスイッチであり、運転者によって操作される。これらの入力装置１１〜１６で得られた各種情報が運転支援装置１０へと入力される。

出力装置２１〜２６は、運転支援装置１０の制御対象となる装置である。操舵装置２１は操舵操作（ステアリング支援）の対象となる装置である。操舵装置２１には、車輪の舵角を制御する転舵アクチュエータと、ステアリングホイールへの反力を制御する操舵反力アクチュエータとが含まれる。制動装置２２は制動操作（ブレーキ支援）の対象となる装置である。運転支援装置１０は、制動装置２２のブレーキの遊びを小さくすることでブレーキ操作の応答性を向上させる機能を持つ。ブレーキの遊びは、ブレーキの予圧を発生させておくこと（プレフィルしておくこと）によって低減可能である。

駆動装置２３は駆動操作（アクセル支援）の対象となる装置である。自車両３０がエンジン搭載車両の場合、駆動装置２３にはエンジン及びエンジンECU（Engine Electronic Control Unit）が含まれる。また、自車両３０が電動車両の場合、駆動装置２３には走行用モータ及びモータECUが含まれる。自車両３０がハイブリッド車両の場合はエンジン，走行用モータ，エンジンECU，モータECUのすべてが駆動装置２３に含まれる。

ディスプレイ２４，スピーカー２５は、カメラ１１で撮影された画像やGPS装置１５で検出された測位情報，自車両３０の周辺の地図，運転支援装置１０での制御内容などを出力するものである。なお、自車両３０にカーナビゲーションシステムやカーオーディオシステム，マルチメディアシステムなどが搭載されている場合には、ディスプレイ２４，スピーカー２５に代えて、あるいは加えて、これらのシステムに含まれる汎用の映像表示装置，音声出力装置を利用してもよい。ウィンカー２６は、運転者が自車両の進路変更方向を周囲に示すための方向指示器である。

［２．ソフトウェア構成］
運転支援装置１０には、認識部１，位置算出部２，経路算出部３，判断部４，車速制御部５，操舵制御部６が設けられる。これらは、運転支援装置１０の機能を便宜的に分類して示したものであり、個々の要素を独立したプログラムとして記述してもよいし、これらの機能を兼ね備えた複合プログラムとして記述してもよい。これらのプログラムは、メモリや補助記憶装置に記憶され、プロセッサによって実行される。あるいは、これらのプログラムが光ディスクや半導体メモリなどの記録媒体（リムーバブルメディア）に記録され、記録媒体ドライブを介してメモリ上に読み込まれた上で実行される。

認識部１は、カメラ１１で撮影された画像に解析処理を施すことで、周辺情報を認識するものである。図２に示すように、ここで認識される周辺情報には、先行車３１の情報，走行レーン３２の情報，隣接レーン３３の情報，他車両（併走車，対向車）の情報などが含まれる。これらの周辺情報は、公知の手法を用いて認識可能である。例えば、画像にフィルタ処理や二値化処理を施すとともに、エッジ検出処理，色彩解析処理，パターンマッチング処理などを施すことによって、先行車３１，走行レーン３２，隣接レーン３３，他車両のそれぞれが個別に認識される。また、画像中の先行車３１の色や形状から、先行車３１の車種が認識される。

また、認識部１は、先行車３１の運転者を基準とした死角範囲を推定する機能を持つ。本実施形態では、図３に示すように上面視において、先行車３１の運転者が前方を向いているときに目視で見える範囲に属さない範囲であって、左右のサイドミラーやバックミラーで見える範囲にも属さない範囲を死角範囲とする。死角範囲は、先行車３１を基準とした座標系上に固定された範囲として予め設定しておいてもよい。あるいは、先行車３１を基準とした座標系上において、先行車３１の車種に応じて設定される可変の領域として設定してもよい。

位置算出部２は、先行車３１を基準とした自車両３０の相対位置を算出するものである。先行車３１を基準とした自車両３０の相対位置は、自車両３０を基準とした先行車３１の相対位置を把握することで算出可能である。例えば、先行車３１から見た自車両３０の方位は、自車両３０から見た先行車３１の方位の真逆となる。このように、先行車３１を基準とした座標系上における自車両３０の位置を特定することで、自車両３０の位置と死角範囲との照合が容易となる。

経路算出部３は、先行車３１の追い越しに際し、自車両３０の目標経路を算出，設定するものである。目標経路の算出手法として二種類の手法を例示する。第一の手法は、図４（Ａ）に示すように、自車両３０の走行軌跡を隣接レーン３３の中央付近に設定するものである。自車両３０が走行レーン３２から隣接レーン３３へのレーンチェンジを開始する位置や、隣接レーン３３から走行レーン３２へとレーンチェンジする位置は、先行車３１との間に所定の前後車間距離が確保されるように設定される。第二の手法は、自車両３０が死角範囲内に存在する時間（滞在時間）ができるだけ短くなるように、自車両３０の走行軌跡を設定するものである。図４（Ｂ）は、死角範囲内に含まれる走行軌跡の長さが最小となるように目標経路を与えた場合の例である。車速が一定であれば、死角範囲内の走行軌跡の長さを最小とすることで、自車両３０の死角範囲内での滞在時間が最小となる。

判断部４は、自車両３０が先行車３１の死角範囲内に入っているか否かを判断するものである。ここでは、少なくとも先行車３１の運転者の顔が先行車３１のサイドミラーに映っている状態であることを以て、自車両３０が先行車３１の死角範囲外である（先行車３１の運転者が自車両３０を視認可能である）と判断する。一方、先行車３１の運転者の顔が先行車３１のサイドミラーに映らなくなったときには、先行車３１を基準とした自車両３０の相対位置に基づいて、自車両３０が先行車３１の死角範囲内に入っているか否かを判断する。このように判断部４は、カメラ１１で撮影された画像に基づいて、先行車３１の運転者の顔が先行車３１のサイドミラーに映っているか否かを判断する機能を持つ。

車速制御部５は、先行車３１の追い越しに際し、自車両３０の車速を制御するものである。車速制御部５は、先行車３１を基準とした自車両３０の相対位置が先行車３１の死角範囲内にあるときに、相対位置が死角範囲外にあるときよりも自車両３０を加速させる制御を実施する。本実施形態の車速制御部５は、判断部４での判断結果に応じて、自車両３０の相対位置が先行車３１の死角範囲内にあることを確認する。図４（Ａ），（Ｂ）に示すような目標経路において、レーンチェンジの開始地点を点Wとし、レーンチェンジの終了地点を点Zとする。また、死角範囲への進入地点を点Xとし、死角範囲からの脱出地点を点Yとする。車速制御部５は、第一区間WXの平均車速よりも第二区間XYの平均車速が大きくなるように、自車両３０の車速を制御する。

また、車速制御部５は、自車両３０の相対位置が死角範囲を脱した後に、自車両３０を減速させる制御を実施する。ただし、自車両３０の相対位置が死角範囲を脱した時点ではレーンチェンジが完了していないため、少なくとも自車両３０の車速が先行車３１よりも高い車速となる速度範囲で、自車両３０を減速する。車速制御部５は、第二区間XYの平均車速よりも第三区間YZの平均車速が小さくなるように、自車両３０の車速を制御する。ここで、自車両３０の位置と車速との関係を図５に例示する。グラフ中のV₀は、レーンチェンジ前の自車両３０及び先行車３１の車速である。第一区間WXの自車両３０の車速は第一速度V₁であり、第二区間XYの車速は第二速度V₂であり、第三区間YZの車速は第三速度V₃である。これらの車速の大小関係は、V₀＜V₁＜V₂である。また第三速度V₃は、V₀≦V₃≦V₂の範囲内で設定される。

操舵制御部６は、経路算出部３で算出された目標経路に基づき、自車両３０の舵角を制御するものである。ここでは、自車両３０が目標経路に沿って移動するように、自車両３０の走行軌跡が制御される。図４（Ａ）に示すような目標経路が設定されているときには、自車両３０が走行レーン３２から隣接レーン３３へとレーンチェンジし、隣接レーン３３の中央付近を走行して先行車３１を追い越した後、再び走行レーン３２へとレーンチェンジすることになる。また、図４（Ｂ）に示すような目標経路が設定されているときには、死角範囲内での自車両３０の経路が、死角範囲と先行車３１の運転者が目視で見える範囲との境界に対してほぼ垂直な経路となる。

［３．フローチャート］
図６は、運転支援装置１０で実施される制御内容を説明するためのフローチャート例である。このフローは所定の周期で繰り返し実施されるものとする。なお、追い越しフラグFとは、オートレーンチェンジが実施されているか否かを表すフラグである。
まず、入力装置１１〜１６で得られた各種情報が運転支援装置１０へと入力される（ステップＡ１）。認識部１では、カメラ１１で撮影された画像に解析処理が施され、先行車３１が認識される（ステップＡ２）。このとき、その他の周辺情報（走行レーン３２，隣接レーン３３，他車両など）についても認識される。

続いて、追い越しフラグFがF=0（オートレーンチェンジが実施されていない状態に相当）であるか否かが判定される（ステップＡ３）。ここで、F=0のときには追い越し条件が成立するか否かが判定され（ステップＡ４）、この条件が成立しなければ次回の実行周期まで本フローを終了する。また、この条件が成立すれば、追い越しフラグFがF=1に設定され（ステップＡ５）、次回の実行周期にてステップＡ３からステップＡ６へと進む。具体的な追い越し条件には公知の条件を適用することができる。例えば、先行車３１を追従している最中に先行車３１が減速したこと（先行車３１が低速走行になったこと）や、自車両３０の運転者がウィンカーレバー１６を操作したこと、隣接レーン３３に併走車，対向車が存在しないことなどである。

追い越しフラグFがF=1に設定されると、認識部１が先行車３１の運転者を基準とした死角範囲を推定する（ステップＡ６）。また、位置算出部２が先行車３１を基準とした自車両３０の相対位置を算出し（ステップＡ７）、経路算出部３が自車両３０の目標経路を設定する（ステップＡ８）。そして、自車両３０が目標経路に沿って移動するように、操舵制御部６が自車両３０の舵角を制御する（ステップＡ９）。一方、判断部４は、先行車３１の運転者の顔が先行車３１のサイドミラーに映っているか否かを判断する（ステップＡ１０）。

ここで、先行車３１のサイドミラーに運転者の顔が認識された場合には、自車両３０が死角範囲外にいることになるため、ステップＡ１３に進む。また、運転者の顔が認識されない場合には、自車両３０の相対位置に基づいて、自車両３０が第一区間WXに入っているか否かが判定される（ステップＡ１１）。この条件が成立した場合にもステップＡ１３に進み、この条件が不成立の場合にはステップＡ１２に進む。ステップＡ１２では、自車両が第二区間XY（死角範囲）に入っているか否かが判定される。この条件が成立した場合にはステップＡ１４に進み、この条件が不成立の場合にはステップＡ１５に進む。

ステップＡ１３では、車速制御部５が自車両３０の車速を第一速度V₁に制御する。また、ステップＡ１４では、自車両３０の車速が第二速度V₂に制御され、ステップＡ１５では第三速度V₃に制御される。このような速度制御により、図５に示すような自車両３０の位置と車速との関係が実現される。その後、追い越し終了条件が成立するか否かが判定され（ステップＡ１６）、この条件が成立するまでの間は追い越しフラグFがF=1に維持される。追い越し終了条件が成立すると、追い越しフラグFがF=0に設定され（ステップＡ１７）、次回の実行周期にてステップＡ３からステップＡ４へと進むことになる。なお、具体的な追い越し終了条件には公知の条件を適用することができる。例えば、自車両３０がレーンチェンジの終了地点である点Zに到達したことや、先行車３１が急激に加速したことなどである。

［４．効果］
（１）上記の運転支援装置１０では、先行車３１の追い越しに際し、自車両３０の相対位置が先行車３１の死角範囲内にあるときには、死角範囲外にあるときよりも自車両３０が加速するように制御される。これにより、少なくとも死角範囲内での滞在時間を短縮することができる。また、死角範囲に入る前の車速は死角範囲に入った後の車速よりも低いため、自車両３０の存在を先行車３１の運転者に気付かせることができる。つまり、自車両３０の挙動が先行車３１の運転者の不意を突いた挙動となりにくい。したがって、上記の運転支援装置１０によれば、先行車３１の追い越し動作を適正化することができる。

（２）上記の運転支援装置１０では、自車両３０の相対位置が死角範囲内から死角範囲外へと脱した後に、少なくとも先行車３１よりも高い車速となる速度範囲で自車両３０を減速させる制御が実施される。これにより、第三区間YZにおいても、先行車３１に対して自車両３０の存在を認識させやすくすることができる。したがって、先行車３１の追い越し動作を適正化することができる。

（３）図４（Ｂ）に示すように、死角範囲内の走行軌跡の長さが最小となるような目標経路を設定した場合には、死角範囲内での滞在時間を最小とすることができる。したがって、先行車３１の追い越し動作を適正化することができる。
（４）また、先行車３１のサイドミラーに映った運転者の顔を認識する制御を採用した場合には、自車両３０が先行車３１の死角範囲内にいること（先行車３１の運転者が自車両３０を視認可能であることが確実であること）を精度よく確認することができる。したがって、先行車３１の追い越し動作を適正化することができる。

［５．変形例］
上述の実施形態では、カメラ１１を用いて先行車３１，走行レーン３２，隣接レーン３３などを認識する運転支援装置１０について詳述したが、カメラ１１の代わりに電磁波や音波の反射波を用いて先行車３１を検出するレーダー装置を使用してもよい。また、走行レーン３２の幅員や隣接レーン３３の有無については、カーナビゲーションシステムに保存されている地図情報とGPS装置１５で取得された測位情報とに基づいて把握することが可能である。これらの手法を採用した場合であっても、上述の実施形態と同様の作用・効果を奏する運転支援装置１０を実現することができる。

１ 認識部
２ 位置算出部
３ 経路算出部
４ 判断部
５ 車速制御部
６ 操舵制御部
１０ 運転支援装置
１１ カメラ
１２ ヨーレートセンサ
１３ 加速度センサ
１４ 車速センサ
１５ ＧＰＳ装置
１６ ウィンカーレバー
２１ 操舵装置
２２ 制動装置
２３ 駆動装置
２４ ディスプレイ
２５ スピーカー
２６ ウィンカー
３０ 自車両
３１ 先行車
３２ 走行レーン
３３ 隣接レーン
V₁ 第一速度
V₂ 第二速度
V₃ 第三速度
WX 第一区間
XY 第二区間
YZ 第三区間

Claims (4)

1. 先行車を追い越すための運転操作を支援する運転支援装置において、
   前記先行車の運転者を基準とした死角範囲を推定する認識部と、
   前記先行車を基準とした自車両の相対位置を算出する位置算出部と、
   前記先行車の追い越しに際し、前記相対位置が前記死角範囲内にあるときに、前記相対位置が前記死角範囲外にあるときよりも前記自車両を加速させる車速制御部とを備える
   ことを特徴とする、運転支援装置。
2. 前記車速制御部は、前記相対位置が前記死角範囲内から前記死角範囲外へと脱した後に、少なくとも前記先行車よりも高い車速となる速度範囲で前記自車両を減速させる
   ことを特徴とする、請求項１記載の運転支援装置。
3. 前記自車両の前記死角範囲内での走行軌跡の長さが最小となる目標経路を算出する経路算出部と、
   前記目標経路に基づき、前記自車両の舵角を制御する操舵制御部とを備える
   ことを特徴とする、請求項１または２記載の運転支援装置。
4. 前記先行車を撮影するカメラの撮影画像に基づき、前記運転者の顔が前記先行車のサイドミラーに映っているか否かを判断する判断部を備え、
   前記車速制御部が、前記判断部での判断結果に応じて前記相対位置が前記死角範囲内にあることを確認する
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転支援装置。

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