JP6390665B2

JP6390665B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP6390665B2
Application number: JP2016110607A
Authority: JP
Inventors: 信平楠本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-06-02
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2036-06-02
Also published as: JP2017215887A

Description

本発明は、周辺車両の挙動を予測して自車両の運転状態（車速及び舵角）を制御する車両制御装置に関するものである。

従来から、周辺車両の挙動を予測することにより、自車両の運転状態を制御する車両制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、自車線に隣接する複数の隣接車線を走行する複数の隣接車両の走行状態を示す交通の流れに基づいて、交通の流れに乗っていない隣接車両の後続車両による追い越しを予測する発明が開示されている。

特開２０１６−０３０５１２

ところで、このような従来の車両制御装置においては、周辺車両の挙動を予測するだけで、周辺車両の挙動に対する自車両の運転者の心理状態までは考慮されていないため、必ずしも適切な制御が行なわれない場合がある。例えば、自車両の走行中に、隣接車両が急動作によって隣接車線から自車両の前に車線変更してくる場合には、自車両の運転者が必要以上に危険感を感じてしまう結果、必要のない急動作（過剰な回避動作）を行ってしまうことにより、不適切な運転状態を招いてしまう可能性がある。

図７は、自車両と先行車両について、衝突余裕時間ＴＴＣ（ＴｉｍｅＴｏＣｏｌｌｉｓｉｏｎ）の逆数に対して、自車両の運転者が感じる主観値である危険感がどのように変化するかを示す観測データを表すグラフである。グラフに示されるように、ＴＴＣ逆数が増加するにしたがって運転者の危険感は上昇するが、ＴＴＣ逆数が同じであっても、先行車両によって自車両の運転者に生じるオプティカルフロー（風景の流れを表すベクトル）が大きくなると、運転者の危険感は大きくなる。このように、客観的な危険状態が同じであっても、運転者の主観である危険感が大きくなってしまう場合がある。

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、周辺車両が急激な運転動作を行った場合であっても、自車両の運転者が必要以上に危険感を感じてしまうことがないように自車両の運転制御を行う車両制御装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項１に記載のように、
自車両の周辺を走行する周辺車両を検出する周辺車両検出手段と、
前記周辺車両検出手段により検出された前記周辺車両の挙動を予測する挙動予測手段と、
前記挙動予測手段により予測された前記周辺車両の挙動によって生じる前記自車両の運転者のオプティカルフローの予測値を算出するオプティカルフロー算出手段と、
前記オプティカルフロー算出手段により算出されたオプティカルフローの予測値が所定の閾値より小さくなるように前記自車両の運転状態を制御する車両制御手段と
を備え、
前記周辺車両は、前記自車両が走行する自車線の隣接車線を走行する隣接車両であり、
前記挙動予測手段は、前記隣接車両が前記自車線に車線変更してくる車線変更速度を予測し、
前記オプティカルフロー算出手段は、前記隣接車両の車線変更によって生じるオプティカルフローの予測値を算出し、
前記挙動予測手段は、前記隣接車両の現在の挙動又は走行環境のいずれか少なくとも一方に基づいて推定される前記隣接車両の運転者の心理状態を表す指数を用いて、前記隣接車両の車線変更速度を予測するようにした。

上記解決手法によれば、周辺車両の急激な動きによって自車両の運転者に生じるオプティカルフローが所定の閾値を超えると予測される場合には、オプティカルフロー予測値が閾値よりも小さくなるように自車両の運転状態が制御されるので、周辺車両の急激の運転動作があった場合でも、自車両の運転者は必要以上の危険感を感じてしまうことはなく、過剰な回避動作が防止され、適切な運転が確保される。また、隣接車両が急激に車線変更をしてくる場合に、自車両の運転者に必要以上の危険感が生じないようにできる。また、隣接車両の車線変更速度の予測に、隣接車両の運転者の心理状態も考慮されるので、車線変更速度をより適切に予測することができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２に記載の通りである。すなわち、前記挙動予測手段は、前記隣接車両と前記自車両の衝突余裕時間及び車頭時間のいずれか少なくとも一方を用いて、前記隣接車両の車線変更速度を予測するようにしている（請求項２対応）。この場合、衝突余裕時間や車頭時間に基づいて隣接車両の車線変更速度を予測するので、容易に適切な車線変更速度を算出することができる。

また、請求項３に記載のように、
自車両の周辺を走行する周辺車両を検出する周辺車両検出手段と、
前記周辺車両検出手段により検出された前記周辺車両の挙動を予測する挙動予測手段と、
前記挙動予測手段により予測された前記周辺車両の挙動によって生じる前記自車両の運転者のオプティカルフローの予測値を算出するオプティカルフロー算出手段と、
前記オプティカルフロー算出手段により算出されたオプティカルフローの予測値が所定の閾値より小さくなるように前記自車両の運転状態を制御する車両制御手段と
を備え、
前記車両制御手段は、前記周辺車両と前記自車両の車間距離を増大させる車速制御と前記自車両を前記周辺車両から遠ざかる方向に移動させるステアリング制御のいずれか少なくとも一方を実行し、
前記自車両の車速を検出する車速センサを備え、
前記車両制御手段は、前記車速センサにより検出された車速が所定値より小さい場合には、前記ステアリング制御を行い、前記車速センサにより検出された車速が所定値以上である場合には、前記車速制御を行うようにした。

上記解決手法によれば、周辺車両の急激な動きによって自車両の運転者に生じるオプティカルフローが所定の閾値を超えると予測される場合には、オプティカルフロー予測値が閾値よりも小さくなるように自車両の運転状態が制御されるので、周辺車両の急激の運転動作があった場合でも、自車両の運転者は必要以上の危険感を感じてしまうことはなく、過剰な回避動作が防止され、適切な運転が確保される。また、車間距離を確保する車速制御と、自車両を周辺車両から横方向に遠ざけるステアリング制御が組み合わせて用いられるので、オプティカルフロー予測値を適切に減少させることができる。また、車速が十分に小さく、舵角を変更したとしても運転者に不安感を生じさせてしまわない場合にのみ、ステアリング制御が行なわれるので、適切な車両制御を行える。

本発明によれば、周辺車両の急激な運転動作によっても自車両の運転者に生じるオプティカルフローが大きくなり過ぎないように車両制御がなされるので、車両の運転者が必要以上の危険感を感じて過剰な回避動作を行ってしまうことが防止される。

本発明の制御系の一例を示すブロック構成図。本発明の車両制御の概略を説明するための図。衝突余裕時間ＴＴＣに基づく車線変更横速度の予測式を表すグラフ。車頭時間ＴＨＷに基づく車線変更横速度の予測式を表すグラフ。イライラ度に基づく車線変更横速度の予測式を表すグラフ。本発明の車両制御の一例の制御手順を示すフローチャート。衝突余裕時間ＴＴＣの逆数と運転者が感じる危険感の関係を示すグラフ。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
図１には、本発明の実施形態の車両制御装置を備えた車両における制御系を、ブロック構成図で示す。また、図２は、本実施形態による車両制御を説明するための図であり、自車線Ｌ１を走行する自車両１０（車両制御装置を備えた車両）と、隣接車線Ｌ２を走行する先行隣接車両１１とを示している。

図１に示されるように、制御系は、図示されるように、制御系は、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）Ｕを備えている。コントローラＵには、舵角センサ１及び車速センサ２から、それぞれ自車両１０の舵角及び車速の検出信号が入力され、自車両１０の舵角及び車速の制御に利用され得るようになっている。

制御系は、自車両１０の周囲を走行する周辺車両を検出するための車両検出手段３を備えており、周辺車両検出手段３からの信号が、コントローラＵに入力されるようになっている。周辺車両検出手段３は、例えば車載カメラやレーザーレーダ等から構成されている。

コントローラＵは、挙動予測手段４と、オプティカルフロー算出手段５と、車両制御手段５を備えている。挙動予測手段４は、周辺車両検出手段３からの検出信号に基づいて、車線変更をしてくる可能性のある周辺車両、すなわち隣接車線Ｌ２を先行して走行する先行隣接車両１１を認識するとともに、認識された先行隣接車両１１の動きに基づいて、先行隣接車両の１１のその後の挙動（先行隣接車両１１がどの程度の速度で隣接車線Ｌ２から自車線Ｌ１に車線変更してくるか）を予測する。

先行隣接車両１１の挙動予測においては、先行隣接車両１１の現在の走行状態や走行環境に基づいて決定される挙動特徴量に基づいて、先行隣接車両１１の将来の挙動を予測する。本実施形態においては、挙動特徴量として、先行隣接車両１１と自車両１０の（車両進行方向の）衝突余裕時間ＴＴＣ、先行隣接車両１１と自車両１０の(車両進行方向の）車頭時間ＴＨＷ、及び先行隣接車両１１の運転者の心理状態を推定した指数であるイライラ度を、適宜組み合わせて用いる。具体的には、以下の通りである。

まず、挙動特徴量として隣衝突余裕時間ＴＴＣを用いることにより、ＴＴＣが小さいほど素早い（急激な）車線変更が行われる（車両進行方向に対する横方向の速度が大きい）と予測する。ここで、衝突余裕時間ＴＣＣは、先行車両と自車両の車間距離を先行車両との相対速度で除した値として定義されるものである。この場合、先行隣接車両１１の車線変更時における横速度Ｖ_yの最大値の予測値Ｖ_y#preの予測式として、
Ｖ_y#pre=ａ・ＴＴＣ^-b … （１）
を用いる。ここで、ａ及びｂは、適切に選択された定数である。図３には、予測式（１）をグラフで示している。

また、挙動特徴量として車頭時間ＴＨＷを用いることにより、ＴＨＷが小さいほど素早い車線変更が行われると予測する。ここで、車頭時間ＴＨＷとは、先行車両との車頭間隔を車両速度で除した値として定義されるものである。この場合には、隣接車両１１の車線変更時における横速度Ｖ_yの最大値の予測値Ｖ_y#preの予測式として、
Ｖ_y#pre＝ｃ・ＴＴＣ^-d … （２）
を用いる。ここで、ａ及びｂは、適切に選択された定数である。図４には、予測式（２）をグラフで示している。

また、挙動特徴量として先行隣接車両１１の運転者の心理状態を推定したイライラ度を用いることにより、イライラ度が大きいほど素早い車線変更が行われると予測する。具体的には、先行隣接車両１１がその前方を走行する前方車両１２を追い越したいが、なかなか追い越せないでいる場合、先行隣接車両１１の運転者は、車両を左右に振るような運転を行って、前方車両１２に対してアピールを行うと考えられるので、先行隣接車両１１にこのような挙動が見られた場合には、先行隣接車両１１の運転者のイライラ度が大きく、急激な車線変更が行われると予測する。この場合、イライラ度を表す式としては、先行隣接車両１１の横位置の分散を用いて、
イライラ度＝ｅ・σ²（ｙ_veh） … （３）
を用いる。図５には、このように定義されたイライラ度と、先行隣接車両１１の車線変更時における横速度最大値の予測値Ｖ_y#preとの関係をグラフで示している。

オプティカルフロー算出手段５は、挙動予測手段４によって予測された速度で車線変更してくる先行隣接車両１１によって生じる、自車両１０の運転者のオプティカルフローの予測値ＯＰ_preを算出する。なお、オプティカルフローとは、人間（運転者）の網膜に投影された外界の像の速度場であるが、ここでは、外界の像全体のオプティカルフローのうち、隣接先行車両１１の動きによって生じた部分（オプティカルフローの変化分）を問題としている。

車両制御手段６は、オプティカルフロー算出手段５によって算出されたオプティカルフロー予測値ＯＰ_preに基づいて、自車両１０のステアリング機構５及び車速制御機構（ブレーキ及びアクセル）６を制御する。具体的には、オプティカルフロー予測値ＯＰ_preを予め設定された閾値ＯＰ_thと比較し、オプティカルフロー予測値ＯＰ_preが閾値ＯＰ_thよりも大きい場合には、オプティカルフロー予測値ＯＰ_preが閾値ＯＰ_th以下となるように、自車両１０の舵角及び車速を制御する。この場合、図２の自車両位置１０Ａで示すように、自車両１０を先行隣接車両１１から遠ざかる方向に移動させるステアリング制御を行うか、または図２の自車両位置１０Ｂに示すように、自車両１０を減速させて自車両１０と先行隣接車両１１の車間距離Ｌを大きくする車速減速制御（ブレーキ制御）を行うことにより、先行隣接車両１１の車線変更により生じるオプティカルフローを減少させることになる。なお、図２においては、車線変更後の先行隣接車両１１の位置を１１Ａで示している。

このような車両制御においては、自車両１０の車速制御（車間距離Ｌの確保）を基本としつつ、ステアリング制御が組み合わせて用いられる。具体的には、周辺車両との関係等で十分な車間距離Ｌの確保を行えない場合、または自車両１０の車速が所定値より小さく、自車両１０の舵角を変更しても運転者に不安感を与えることがない場合にのみ、ステアリング制御が実行されるようになっている。

次に、図５のフローチャートを用いて、本実施形態における車両制御の制御手順について、より詳細に説明する。
ステップＳ１においては、周辺車両検出手段１からの検出信号に基づいて、先行隣接車両１１の認識を行う。ステップＳ２においては、ステップＳ１で認識された先行隣接車両１１の現在の挙動から、隣接車両１１の挙動特徴量（ＴＴＣ、ＴＨＷ及びイライラ度）を算出し、続くステップＳ３においては、ステップＳ２で算出された挙動特徴量に基づいて、先行隣接車両１１の車線変更横速度最大値の予測値Ｖ_y#preを算出する。

ステップＳ４においては、ステップＳ３において算出された車線変更横速度最大値の予測値Ｖ_y#preに基づいて、先行隣接車両１１の車線変更によって自車両１０の運転者に生じるオプティカルフローの予測値ＯＰ_preを算出する。続くステップＳ５においては、ステップＳ４において算出されたオプティカルフロー予測値ＯＰ_preが、所定の閾値ＯＰ_thより大きいか否かの判定を行い、オプティカルフロー予測値ＯＰ_preが閾値ＯＰ_th以下である場合には、そのまま車両制御の１サイクルを終了する。

一方、ステップＳ５において、オプティカルフロー予測値ＯＰ_preが閾値ＯＰ_thより大きいと判定された場合には、ステップＳ６において、オプティカルフロー予測値ＯＰ_preを閾値ＯＰ_th以下とするために必要な先行隣接車両１１と自車両１０の車間距離を算出する。

続くステップＳ６においては、ステップＳ５で算出された車間距離を自車両１０の車速制御によって確保可能であるか否かの判定を行う。この判定は、自車両１０及び先行隣接車両１１の車速や、先行隣接車両１１以外の周辺車両の状況等を総合的に考慮して行われる。この判定により、車間距離を確保可能であると判定がなされたならばステップＳ８に進み、車間距離を確保できないと判定されたならばステップＳ１０に進む。

ステップＳ８においては、車速センサ２により検出された自車両１０の現在の車速が所定値以上であるか否かの判定を行い、車速が所定値以上であればステップＳ９に進み、車速が所定値よりも小さければステップＳ１０に進む。

ステップＳ９においては、先行隣接車両１１の車線変更開始までに自車両１０と先行隣接車両１１との車間距離が所定値以上となるように、車速制御機構７のブレーキ制御を行い、自車両１０と先行隣接車両１１の車間距離を確保することにより、オプティカルフロー予測値Ｐ_preを閾値ＯＰ_th以下として、車両制御の１サイクルを終了する。

一方、ステップＳ１０においては、オプティカルフロー予測値ＯＰ_preを閾値ＯＰ_th以下とするために必要となる自車両１０の横方向への移動量を算出し、続くステップＳ１１においては、先行隣接車両１１の車線変更開始と同時に、ステアリング機構６の制御（ステアリング制御）を実行して、自車両１０を必要量だけ横方向へ移動させることにより、オプティカルフロー予測値Ｐ_preを閾値ＯＰ_th以下として、車両制御の１サイクルを終了する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、自車両１０の車速が所定値よりも小さい場合には、ステアリング制御によってオプティカルフロー予測値を減少させるようにしたが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、車両の車速制御とステアリング制御は、適宜組み合わせて用いることができる。例えば、自車両１０の車速に関わらず、車速制御のみを行うようにしてもよいし、車速制御とステアリング制御を同時に行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、先行隣接車両１１の挙動特徴量として、衝突余裕時間ＴＴＣ、車頭時間ＴＨＷ及びイライラ度を用いたが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、様々な挙動特徴量（車線変更横速度の予測方法）を採用することができる。例えば、先行隣接車両１１の走行環境（周辺車両や車線の状況）によって、車線変更横速度を予測することも可能である。

また、上記実施形態では、隣接車線Ｌ２を走行する先行隣接車両１１が自車線Ｌ１に車線変更してくる場合を例にとり説明をしたが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、自車両の周辺を走行する周辺車両の急激な運転動作によって自車両の運転者のオプティカルフローに変動が生じる場合に、広く適用することができる。

本発明は、自動車等の車両の走行制御をより好適化するために利用できる。

Ｕコントローラ
１舵角センサ
２車速センサ
３挙動予測手段
４オプティカルフロー算出手段
５車両制御手段
６ステアリング機構
７車速制御機構
１０自車両
１１先行隣接車両
１２前方車両

Claims

自車両の周辺を走行する周辺車両を検出する周辺車両検出手段と、
前記周辺車両検出手段により検出された前記周辺車両の挙動を予測する挙動予測手段と、
前記挙動予測手段により予測された前記周辺車両の挙動によって生じる前記自車両の運転者のオプティカルフローの予測値を算出するオプティカルフロー算出手段と、
前記オプティカルフロー算出手段により算出されたオプティカルフローの予測値が所定の閾値より小さくなるように前記自車両の運転状態を制御する車両制御手段と
を備え、
前記周辺車両は、前記自車両が走行する自車線の隣接車線を走行する隣接車両であり、
前記挙動予測手段は、前記隣接車両が前記自車線に車線変更してくる車線変更速度を予測し、
前記オプティカルフロー算出手段は、前記隣接車両の車線変更によって生じるオプティカルフローの予測値を算出し、
前記挙動予測手段は、前記隣接車両の現在の挙動又は走行環境のいずれか少なくとも一方に基づいて推定される前記隣接車両の運転者の心理状態を表す指数を用いて、前記隣接車両の車線変更速度を予測する車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記挙動予測手段は、前記隣接車両と前記自車両の衝突余裕時間及び車頭時間のいずれか少なくとも一方を用いて、前記隣接車両の車線変更速度を予測する車両制御装置。
自車両の周辺を走行する周辺車両を検出する周辺車両検出手段と、
前記周辺車両検出手段により検出された前記周辺車両の挙動を予測する挙動予測手段と、
前記挙動予測手段により予測された前記周辺車両の挙動によって生じる前記自車両の運転者のオプティカルフローの予測値を算出するオプティカルフロー算出手段と、
前記オプティカルフロー算出手段により算出されたオプティカルフローの予測値が所定の閾値より小さくなるように前記自車両の運転状態を制御する車両制御手段と
を備え、
前記車両制御手段は、前記周辺車両と前記自車両の車間距離を増大させる車速制御と前記自車両を前記周辺車両から遠ざかる方向に移動させるステアリング制御のいずれか少なくとも一方を実行し、
前記自車両の車速を検出する車速センサを備え、
前記車両制御手段は、前記車速センサにより検出された車速が所定値より小さい場合には、前記ステアリング制御を行い、前記車速センサにより検出された車速が所定値以上である場合には、前記車速制御を行う車両制御装置。