JP5952859B2 - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両の前方を走行する先行車両の追い越し制御を実行可能な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、カメラやレーダ装置等を搭載して車両周囲の走行環境を認識し、運転者の操作の負担を軽減する各種支援装置が開発、実用化されている。このような運転支援装置の例として、例えば、特許文献１に開示されているように、自車両の設定車速に対して先行車両の車速が低い場合、自車両の走行位置や交通情報に基づいてその先行車両を追い越しできるか否かを判定し、追い越しできると判定した場合に自動操縦によってその先行車両の追い越しを実行するシステムが知られている。

特開２００９−２４８８９２号公報

特許文献１は、先行車両の追い越しの適否を予め判定し、追い越しが適切であると判定した場合に追い越しの準備動作を実行することで、自車両や自車両周辺の車両の運転者に驚きや不快感を抱かせることなく、追い越しを自動的に実行させるものであるが、追い越しを開始した後の周辺状況の変化に対しては、特に考慮されていない。

すなわち、先行車両の追い越し開始後の状況変化によっては、追い越しを中止する場合や、そのまま安全に追い越しを完了できる場合があり、何れの場合であっても、運転者に不安を与えることのない運転支援とする必要がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、先行車両の追い越し開始後の状況変化に対応して追い越しの中止又は実行を適切に判断し、運転者に不安を与えることのない車両の運転支援装置を提供することを目的としている。

本発明による車両の運転支援装置は、自車両の前方を走行する先行車両を追い越し可能か否かを判断し、追い越し可能な場合、前記先行車両の追い越し制御を実行する車両の運転支援装置であって、自車両を対向車線側に移動させて前記先行車両の追い越し制御を開始するとき、前記対向車線を走行する車両の状況を検出する対向車線状況検出部と、前記対向車線状況検出部で対向車両が検出されたとき、前記先行車両の追い越し制御を中断させ、前記対向車線を走行する車両の状況に応じて前記先行車両の追い越し制御を継続させるか中断を維持するかを判断する追い越し制御中断判断部とを備え、前記対向車線状況検出部は、前記対向車線を走行する対向車両を検出したとき、該対向車両の横位置を算出し、前記追い越し制御中断判断部は、前記対向車両の横位置に基づく離脱判定値を閾値と比較して前記対向車両の離脱を判定し、前記対向車両が離脱と判定し且つ前記対向車両の後方に後続車両が検出されないときには、前記追い越し制御の中断を解除する一方、前記対向車両が離脱と判定しても前記対向車両の後方に後続車両が検出されたときには、前記追い越し制御の中断を維持する。

本発明によれば、先行車両の追い越し開始後の状況変化に対応して追い越しの中止又は実行を適切に判断することができ、運転者に不安を与えることがない。

車両の運転支援装置の構成図 追い越し開始後の車両の位置を示す説明図 追い越し制御ルーチンのフローチャート

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、運転者の運転操作に対して自律的な自動運転を含む運転支援制御を実行する運転支援装置２が搭載されている。運転支援装置２は、自車両１を取り巻く周囲の外部環境を認識する各種デバイスからなる外部環境認識部を備え、また、自車両１の運転状態を検出する各種センサ類からの信号が入力される。

本実施の形態においては、運転支援装置２は、外界環境をセンシングするためのデバイスとして、車両１の前方の物体を３次元位置を検出するステレオカメラユニット３、車両１の前側方の物体を検出する側方レーダユニット４、車両１の後方の物体を検出するマイクロ波等による後方レーダユニット５を備え、更に、路車間通信や車車間通信等のインフラ通信によって交通情報を取得する交通情報通信ユニット６を備えている。これらのユニット４〜６により車両１の外部環境を認識する外部環境認識部が形成されている。

ステレオカメラユニット３は、例えば、車室内上部のフロントウィンドウ内側のルームミラー近傍に設置される左右２台のカメラ３ａ．３ｂで構成されるステレオカメラを主としている。左右２台のカメラ３ａ，３ｂは、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するシャッタ同期のカメラであり、所定の基線長で固定されている。また、このステレオカメラユニット３には、左右のカメラ３ａ，３ｂで撮像した一対の画像をステレオ画像処理して、先行車両等の前方の物体の実空間における３次元位置情報を取得する画像処理部が一体的に備えられている。物体の３次元位置は、ステレオ画像処理によって得られる物体の視差データと画像座標値とから、例えば、ステレオカメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をＸ軸、車高方向をＹ軸、車長方向（距離方向）をＺ軸とする３次元空間の座標値に変換される。

側方レーダユニット４は、自車両周辺に存在する比較的近距離の物体を検出する近接レーダであり、例えば、フロントバンパの左右コーナー部に設置され、マイクロ波や高帯域のミリ波等のレーダ波を外部に送信して物体からの反射波を受信し、ステレオカメラユニット３の視野外となる自車両の前側方に存在する物体までの距離や方位を測定する。また、後方レーダユニット５は、例えば、リヤバンパの左右コーナー部に設置され、同様にレーダ波を外部に送信して物体からの反射波を受信し、自車両後方から後側方にかけて存在する物体までの距離や方位を測定する。

尚、後方物体は、リヤビューカメラを用いた画像認識、或いは画像認識と他のセンシングデバイスとのセンサフュージョンによって検出するようにしても良い。

交通情報通信ユニット６は、ステレオカメラユニット３、側方レーダユニット４、後方レーダユニット５からは見通せない（センシングできない）エリアや交差道路等の交通情報を、道路付帯設備を介した路車間通信や他車両との車車間通信によって取得する。尚、交通情報通信ユニット６は、専用の装置としても良いが、交差点や信号機等の位置、道路の車線数、道路の曲率半径、制限速度、追い越し禁止区間等の走行環境の地図情報を保有するナビゲーション装置等の測位装置に設けられている通信装置を利用するようにしても良い。

一方、自車両１の運転状態を検出するセンサ類としては、車速を検出する車速センサ１０、操舵角を検出する操舵角センサ１１、加速度を検出するＧセンサ１２等がある。運転支援装置２は、各ユニット４〜６で取得した自車両１を取り巻く交通環境情報と、車速センサ１０や操舵角センサ１１やＧセンサ１２等の各種センサ類で検出した自車両１の運転状態情報とに基づいて、車両１の運転支援制御を実行する。

運転支援装置２の運転支援制御には、主要機能の一つとして先行車両に対する適応走行制御（ＡＣＣ：Adaptive Cruise Control)があり、このＡＣＣ制御に係る機能として、先行車両の追い越し制御がある。運転支援装置２による追い越し制御では、自車両前方に先行車両を認識し、その先行車両の車速が自車両の設定車速よりも低い場合、自車両の走行位置や先行車両との相対速度、自車両周囲の交通情報等に基づいて、先行車両を追い越し可能か否かを判断する。そして、追い越し可能と判断した場合、先行車両の追い越しを自動操縦で実行する。

以下では、運転支援装置２の追い越し制御について説明する。ここでの追い越し制御は、自車両が先行車両を追い越すために走行車線から対向車線に移動し、先行車両を追い越した後、元の走行車線に戻る（先行車両の前に移動する）ような状況を対象としている。運転支援装置２は、このような状況での追い越し制御に係る機能部として、追い越し判断部２０、対向車線状況検出部３０、追い越し制御中断判断部４０、自動操舵部５０、加減速制御部６０、追い越し情報出力部７０を備えている。

追い越し判断部２０は、ステレオカメラユニット３で認識した道路白線（区画線）の状態や交通情報通信ユニット６を介して取得した交通情報から、現在の走行区間が追い越し禁止区間でなく、また、工事や事故発生、料金所、信号機若しくは交差点等の追い越しの障害となるようなものが無いことを前提として、自車両の速度より遅い速度で走行する先行車両に追いついた場合や先行車両が減速してきた場合、先行車両の追い越しを実行するか否かを判断する。

追い越しを実行するか否かは、例えば、ステレオカメラユニット３及び車速センサ１０の出力から取得した、自車両の走行速度、自車両と先行車両との相対速度、自車両と先行車両との間の車間距離、後方レーダユニット５の出力から取得した自車両後方の対向車線上の後続車両の有無を条件として判断する。そして、例えば、自車両後方の対向車線上に接近する後続車両が無く、自車両の設定車速と実走行速度との間の差が所定値以上、且つ車間距離が所定距離未満の場合には、先行車両の適切な追い越しが可能と判断して、自動操舵部５０及び加減速制御部６０に追い越し制御の開始を指示する。

尚、自車両の走行速度と先行車両の走行速度との間の差が極めて大きくなった場合（例えば、先行車両が急ブレーキを掛けた場合等）には、追い越し判断を行うことなく、衝突防止制御を優先的に実行させ、自車両と先行車両との衝突を回避する。

対向車線状況検出部３０は、追い越し判断部２０による追い越し判断を受けて自車両が走行車線から対向車線に移る動作を開始し、走行車線を横断して対向車線内に移動する途中において、自車両と対向する対向車両や対向車両の後方の後続車両等の対向車線を走行する車両の状況を検出する。具体的には、対向車両を検出した場合、対向車両の速度や横位置、方向指示灯の作動状態等の状況を監視する。対向車両の横位置は、自車両（ステレオカメラユニット３）を原点とするＸＹＺ座標空間において、例えば、撮像画像から認識した道路白線（車線区画線）に対するＸ軸方向（車幅方向）の距離として算出する。

尚、白線の検出は、ステレオカメラユニット３で撮像した画像の画像平面における道路の幅方向の輝度変化を評価して白線の候補となる点群を抽出し、白線候補点の空間座標位置の時系列データを処理して白線形状を近似したモデルを用いて行うことができる。白線の近似モデルとしては、ハフ変換によって求めた直線成分を連結した近似モデルや、２次式等の曲線で近似したモデルを用いることができる。

追い越し制御中断判断部４０は、追い越し制御開始時に対向車線状況検出部３０から入力される情報により、対向車線に対向車両が検出されたか否かを調べ、追い越し制御を中断させるか否かを判断する。対向車線に対向車両が検出されない場合は、そのまま追い越し制御を継続させ、対向車線に対向車両が検出された場合、一旦、追い越し制御を中断させる。追い越し制御を中断させた後は、対向車線の車両の状況に応じて中断を解除して追い越しを実行させるか、追い越し制御の中断を維持するかを判断する。本実施の形態においては、中断が解除されない場合、追い越し制御を中止させて元の走行車線に復帰させる。

具体的には、図２に示すように、自車両が先行車両Ｂ１を追い越すため、走行車線Ｐ１と対向車線Ｐ２との境界部分を跨ぐＡ１位置に移動したとき、対向車線Ｐ２に対向車両Ｃ１を検出すると、一旦、追い越し制御を中断させる。そして、以下の（１）〜（３）に示す状況に応じて、追い越し制御の中断を解除して追い越しを実行させるか、追い越し制御の中断を維持するかを判断し、その判断結果を自動操舵部５０及び加減速制御部６０に出力する。

（１）対向車両が離脱しないと確定
対向車両が分岐路への方向転換や道路沿いの施設への進入等により、現在の車線から離脱するか否かを判定し、離脱しないことが確定された場合、追い越し制御の中断を維持し、元の走行車線に復帰させるよう自動操舵部５０及び加減速制御部６０に指示する。すなわち、図２のＡ１位置で対向車両Ｃ１が離脱しないと確定した場合、先行車両Ｂ１の追い越しを中止して走行車線Ｐ１に戻り、先行車両Ｂ１の後のＡ２位置に復帰する。

対向車両が離脱するか否かは、対向車両の横位置に基づく離脱判定値を用いて判断する。離脱判定値が閾値以下の場合は、対向車両は離脱しないと判定し、追い越し制御を中断する。一方、離脱判定値が閾値を超えたときには、対向車両が離脱すると判定し、対向車両の後方の後続車両の有無に応じて、追い越し制御の中断／解除を判断する。

離脱判定値は、対向車両の所定時間当たりの横位置の変化量から算出されるパラメータ、例えば、横速度Ｖｘ、横加速度Ｇｘ、ヨー角θ、ヨーレートγ等を用いることができる。追い越し制御中断判断部４０は、対向車両の出現によって追い越し制御を中断させた場合、これらのパラメータの何れか或いは複数のパラメータをそれぞれの閾値と比較して対向車両の挙動変化を調べ、横速度Ｖｘ、横加速度Ｇｘ、ヨー角θ、ヨーレートγの何れか又は複数がそれぞれの閾値を超えた場合、対向車両が離脱すると判定する。

各閾値は、例えば、自車両と先行車両との車間距離及び相対速度に基づくマップを参照して設定され、更に、車速の変化度合い、自車両の車速と制限車速との関係に応じて可変される。例えば、対向車両の車速変化が大きいほど離脱判定の閾値を大きくし、自車両の車速が制限車速に近いほど離脱判定の閾値を大きくすることで、より安全側の判定となるように設定する。これらの閾値は、対向車両の方向指示灯の点滅を認識したときには、その値を設定値だけ小さくする。

尚、安全に追い越せるかどうかの判断に使用する車速は、制限車速までしか加速できないという条件の下で安全を確保できる余裕時間を計算し、その上で判断するようにしても良い。

（２）対向車両の離脱を確認した後、対向車両の後方に後続車両を検出
上述の離脱判定値によって対向車両の離脱を確認しても、対向車両の後方を走行する後続車両を検出した場合には、追い越し制御の中断を維持し、元の走行車線に復帰させるよう自動操舵部５０及び加減速制御部６０に指示する。すなわち、図２のＡ１位置で対向車両Ｃ１の離脱を確認した後、対向車両Ｃ１の後ろに後続車両Ｃ２を検出した場合には、先行車両Ｂ１の追い越しを中止して走行車線Ｐ１に戻り、先行車両Ｂ１の後のＡ２位置に移動する。

（３）対向車両の離脱を確認した後、対向車両の後方に後続車両を検出しない
上述の離脱判定値によって対向車両が離脱すると確認した後に、対向車両の後方を走行する後続車両を検出しない場合、対向車両の出現による追い越し制御の中断を解除して、自動操舵部５０及び加減速制御部６０による追い越し制御を続行させる。この場合は、図２のＡ１位置から対向車線Ｐ２内のＡ３位置に移動して先行車両Ｂ１を追い越した後、先行車両Ｂ１の前方で走行車線Ｐ１に戻って追い越しを完了する。

自動操舵部５０及び加減速制御部６０による追い越し制御は、追い越し判断部２０からの追い越し制御開始の指示を受けて、自動操舵部５０で方向指示灯を点滅させると共に、自車両を走行車線から対向車線に移動させるべく、パワーステアリング装置（図示せず）を制御する。また、加減速制御部６０は、電子スロットル装置（図示せず）を制御して自車両を加速させながら対向車線側に移動させる。

このとき、対向車線に対向車両が検出されず、追い越し制御中断判断部４０から追い越し制御中断の指示が出力されない場合には、対向車線内に移動した後、自車両の加速度を増加させて先行車両を追い越す。そして、先行車両との距離が適切な距離になったとき、元の先行車線に戻って先行車両の前に出ることで、追い越し制御を完了する。

一方、走行車線を跨いだときに対向車線上に対向車両が検出され、追い越し制御中断判断部４０から追い越し制御の中断を指示された場合には、対向車線内への移動を中断する。そして、追い越し制御中断判断部４０によって対向車両が離脱することが確認され且つ後続車両が検出されずに追い越し制御の中断が解除された場合は、自車両を対向車線内に移動させ、自車両の加速度を増加させて先行車両を追い越す。そして、先行車両との距離が適切な距離になったとき、元の先行車線に戻って先行車両の前に出て、追い越し制御を完了する。

逆に、対向車両が離脱しない、又は対向車両の離脱が確認された後に後続車両が検出され、追い越し制御の中断が維持された場合には、自車両を減速させて元の走行車線の先行車両の後方に戻るように操舵及び加減速制御を行う。この場合には、対向車両或いは後続車両の通過後、改めて追い越し判断を行うことになる。

追い越し情報出力部７０は、追い越し制御における各種情報を運転者に提示するための音声出力や画像出力を行う。例えば、追い越し動作の開始、後続車両の存在、又は、追い越しの開始等に関する音声案内を出力し、また、対向車両の出現、対向車両の後方の後続車両の検出による追い越し中断、対向車両の離脱による追い越し制御の継続といった状況の変化に応じた制御内容を運転者に報知する。

次に、以上の追い越し制御を実現する運転支援装置２のプログラム処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。

この追い越し制御では、最初のステップＳ１において、ステレオカメラユニット３によって先行車両が検出されているか否かを調べる。そして、先行車両が検出されていない場合は、本処理を抜け、先行車両が検出されている場合、ステップＳ２へ進んで、ステレオカメラユニット３、側方レーダユニット４、後方レーダユニット５、及び車速センサ１０等の出力によって認識される走行環境に基づいて、先行車両の追い越しが可能であるか否かを判断する。

追い越しが可能であると判断された場合、ステップＳ２からステップＳ３へ進んで自動操舵部５０及び加減速制御部６０に追い越し制御の開始を指示する。このとき、追い越し情報出力部７０を介して自車両の運転者に追い越し開始を音声出力等によって報知すると共に、自動操舵部５０を介して方向指示灯を点滅させて自車両周辺の車両の運転者に対して、自車両が追い越しを開始しようとしていることを報知する。

次に、ステップＳ４へ進み、自動操舵部５０を介したパワーステアリング制御及び加減速制御部６０を介した電子スロットル制御により、自車両を加速させながら対向車線側に移動させ、走行車線と対向車線との車線区分を跨ぐ位置（図２のＡ１位置）で対向車線状況検出部３０からの対向車線の情報を取得する。そして、ステップＳ５で対向車両が検出されているか否かを調べ、対向車両が検出されていない場合、ステップＳ９へ進んで、自動操舵によって自車両を対向車線内（図２のＡ３位置）に移動させると共に電子スロットル制御によって自車両を加速させながら、先行車両の追い越しを実行させる。そして、自車両が先行車両を追い越して適切な距離になったとき、元の先行車線に戻って先行車両の前に移動し、追い越し制御を完了させる。

一方、ステップＳ５において対向車両が検出されている場合には、ステップＳ５からステップＳ６へ進んで追い越し制御を一旦中断させ、ステップＳ７以降で対向車両の状況を調べる。ステップＳ７では対向車両が離脱したか否かを調べ、離脱が確認された場合、更にステップＳ８で対向車両の後ろに後続車両が検出されているか否かを調べる。

その結果、対向車両の離脱が確認されており、且つ対向車両の後ろに後続車両が検出されていない場合は、追い越し制御の中断を解除して前述のステップＳ９へ進み、先行車両の追い越しを実行する。また、対向車両の離脱が確認されない、又は対向車両の離脱が確認されても対向車両の後ろに後続車両が検出された場合には、ステップＳ１０へ進んで追い越しを中止させ、自車両を減速させて元の走行車線の先行車両の後方に戻す。

このように本実施の形態においては、先行車両を追い越すために対向車線に移動する際、対向車線を走行する対向車両や対向車両の後続車両の状況を適切に認識して追い越しを中断するか継続するかを判断するようにしている。これにより、追い越し開始後の状況変化に応じて適切に追い越しの中止や追い越しを完了させることができ、運転者に不安を与えることがない。

１ 自車両
２ 運転支援装置
３ ステレオカメラユニット
４ 側方レーダユニット
５ 後方レーダユニット
６ 交通情報通信ユニット
１０ 車速センサ
１１ 操舵角センサ
１２ Ｇセンサ
２０ 追い越し判断部
３０ 対向車線状況検出部
４０ 追い越し制御中断判断部
５０ 自動操舵部
６０ 加減速制御部
７０ 追い越し情報出力部
Ｂ１ 先行車両
Ｃ１ 対向車両
Ｃ２ 後続車両

Claims (5)

1. 自車両の前方を走行する先行車両を追い越し可能か否かを判断し、追い越し可能な場合、前記先行車両の追い越し制御を実行する車両の運転支援装置であって、
   自車両を対向車線側に移動させて前記先行車両の追い越し制御を開始するとき、前記対向車線を走行する車両の状況を検出する対向車線状況検出部と、
   前記対向車線状況検出部で対向車両が検出されたとき、前記先行車両の追い越し制御を中断させ、前記対向車線を走行する車両の状況に応じて前記先行車両の追い越し制御を継続させるか中断を維持するかを判断する追い越し制御中断判断部と
   を備え、
   前記対向車線状況検出部は、前記対向車線を走行する対向車両を検出したとき、該対向車両の横位置を算出し、
   前記追い越し制御中断判断部は、前記対向車両の横位置に基づく離脱判定値を閾値と比較して前記対向車両の離脱を判定し、前記対向車両が離脱と判定し且つ前記対向車両の後方に後続車両が検出されないときには、前記追い越し制御の中断を解除する一方、前記対向車両が離脱と判定しても前記対向車両の後方に後続車両が検出されたときには、前記追い越し制御の中断を維持する
   ことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 前記離脱判定値は、前記対向車両の横位置から算出される横速度或いは横加速度であ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. 前記離脱判定値は、前記対向車両の横位置から算出されるヨー角或いはヨーレートであ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. 前記閾値は、車速の変化度合い或いは自車両の車速と制限速度との関係に応じて可変されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載の車両の運転支援装置。
5. 前記閾値は、前記対向車両の方向指示灯の作動が確認された場合には小さくされ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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