JP2011121491A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突判定における判定精度を向上させる運転支援装置を提供することを課題とする。
【解決手段】自車両と他車両との衝突の可能性を判定する運転支援装置であって、自車両と他車両との相対距離Ｄ_ｒ及び相対速度Ｖ_ｒを用いて衝突予測時間ＴＴＣを算出する第１算出手段と、自車両と他車両との相対距離Ｄ_ｒ、相対速度Ｖ_ｒ及び相対加速度Ａ_ｒを用いて第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄを算出する第２算出手段と、第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが実数の場合にのみ衝突予測時間ＴＴＣ及び第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄの少なくとも一方を用いて自車両と他車両との衝突の可能性を判定する衝突判定手段を備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、運転支援装置に関する。

車両の運転者を支援するために様々な装置が開発されており、例えば、衝突防止装置がある。衝突防止装置では、衝突を未然に防止するために、先行車両を検出し、自車両と先行車両との関係により衝突する可能性が高いと判断した場合には自動ブレーキや警報などの支援を行う。特許文献１に記載の支援装置では、自車両と障害物とが接触するまでの時間、自車両と障害物との相対距離、相対速度、相対加速度のうちの少なくとも１つを閾値と比較して支援を行うか否かを判定する。

特開２００６−２５６４９４号公報

自車両と先行車両との相対加速度によっては、衝突の可能性がゼロの場合がある。しかし、自車両と障害物とが接触するまでの時間あるいは相対距離や相対速度だけで判定を行うと、衝突の可能性がないにもかかわらず、衝突の可能性があると誤判定する虞がある。

そこで、本発明は、衝突判定における判定精度を向上させる運転支援装置を提供することを課題とする。

本発明に係る運転支援装置は、自車両と他車両との衝突の可能性を判定する運転支援装置であって、自車両と他車両との相対距離Ｄ_ｒ及び相対速度Ｖ_ｒを用いて、下記の式（１）によって衝突予測時間ＴＴＣを算出する第１算出手段と、自車両と他車両との相対距離Ｄ_ｒ、相対速度Ｖ_ｒ及び相対加速度Ａ_ｒを用いて、下記の式（２）によって第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄを算出する第２算出手段と、第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが実数の場合にのみ、衝突予測時間ＴＴＣ及び第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄの少なくとも一方を用いて自車両と他車両との衝突の可能性を判定する衝突判定手段を備えることを特徴とする。

この運転支援装置では、第１算出手段によって自車両と他車両との相対距離Ｄ_ｒ及び相対速度Ｖ_ｒを用いて式（１）によって衝突予測時間ＴＴＣを算出するとともに、第２算出手段によって自車両と他車両との相対距離Ｄ_ｒ、相対速度Ｖ_ｒ及び相対加速度Ａ_ｒを用いて式（２）によって第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄを算出する。この式（２）において平方根号√内部のＶ_ｒ ^２−２Ａ_ｒＤ_ｒが負値の場合には第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが虚数となり、第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄとしての値がなく、自車両と他車両とが絶対に衝突しないことを示唆している。そこで、運転支援装置では、第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが虚数の場合には衝突の可能性がないので、衝突判定手段によって第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが実数の場合にのみ衝突予測時間ＴＴＣ及び第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄの少なくとも一方を用いて自車両と他車両との衝突の可能性を判定する。このように、運転支援装置では、第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが虚数の場合には衝突判定を行わないことにより、相対加速度を考慮して絶対に衝突の可能性がない場合には衝突の可能性があると誤判定することを防止でき、判定精度を向上させることができる。また、第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが虚数の場合には衝突判定を行わないので、処理負荷を低減できる。

本発明の上記運転支援装置では、衝突判定手段において第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが実数の場合に衝突の可能性があると判定したときにのみ衝突を防止するための運転支援を行うと好適である。

この運転支援装置では、第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが実数の場合に衝突の可能性があると判定したときにのみ衝突を防止するための運転支援を行うので、絶対に衝突の可能性がない場合（第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが虚数の場合）に不要な運転支援を行うことを防止でき、不要な運転支援による運転者の違和感を防止できる。

本発明の上記運転支援装置では、衝突判定手段では、定数αを用いて、下記の条件式（３）が不成立な場合にのみ、衝突予測時間ＴＴＣ及び第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄの少なくとも一方を用いて自車両と他車両との衝突の可能性を判定すると好適である。

上記したように式（２）において平方根号√内部のＶ_ｒ ^２−２Ａ_ｒＤ_ｒが負値の場合には第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが虚数となるが、更に、ヒステリシスとして定数αを設け、相対加速度Ａ_ｒがＶ_ｒ ^２／２Ｄ_ｒ−αより大きい場合には衝突判定を行わないこととする。したがって、運転支援装置では、衝突判定手段によって、条件式（３）が成立の場合に衝突の可能性の判定は行わず、条件式（３）が不成立な場合に衝突予測時間ＴＴＣ及び第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄの少なくとも一方を用いて衝突の可能性を判定する。このように、運転支援装置では、ヒステリシスを設けて第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが虚数かを判断することにより、虚数判定におけるハンチングを防止できる。

本発明によれば、第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが虚数の場合には衝突判定を行わないことにより、衝突判定における判定精度を向上させることができる。

本実施の形態に係る衝突防止装置の構成図である。 図１のＥＣＵにおける衝突の可能性の判定方法の説明図であり、（ａ）がＴＴＣの時間変化の一例であり、（ｂ）がＡ_ｒとＶ_ｒ ^２／２Ｄ_ｒ−αの時間変化の一例である。 図１のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る運転支援装置の実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施の形態では、本発明に係る運転支援装置を、車両に搭載される衝突防止装置に適用する。本実施の形態に係る衝突防止装置は、自車両と先行車両との衝突の可能性を判定し、衝突の可能性がある場合には介入支援制御（自動ブレーキ、警報）を行う。

図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る衝突防止装置１について説明する。図１は、本実施の形態に係る衝突防止装置の構成図である。図２は、図１のＥＣＵにおける衝突の可能性の判定方法の説明図である。

衝突防止装置１は、自車両と先行車両との相対距離及び相対速度を考慮した衝突予測時間ＴＴＣ[Time To Collision]と更に相対加速度も考慮した第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄを用いて衝突の可能性を判定する。特に、衝突防止装置１は、ＴＴＣ_２ｎｄが虚数となる絶対に衝突しない状況の場合、ＴＴＣが小さく衝突の可能性があるような状況でも衝突の可能性がないと判定する（ひいては、介入支援制御の作動を抑制する）。衝突防止装置１は、ミリ波レーダ１０、ブレーキアクチュエータ２０、警報装置２１及びＥＣＵ[Electronic Control Unit]３０を備えている。

ミリ波レーダ１０は、ミリ波を利用して先行車両を検出するためのレーダである。ミリ波レーダ１０は、自車両の前側の中央に取り付けられる。ミリ波レーダ１０では、ミリ波を左右方向でスキャンしながら自車両から前方に向けて送信し、反射してきたミリ波を受信する。そして、ミリ波レーダ１０では、そのミリ波の送受信情報（自車両進行方向を中心とした送信角度、送信時刻、受信角度、受信時刻、受信強度など）をレーダ信号としてＥＣＵ３０に送信する。

ブレーキアクチュエータ２０は、各車輪のホイールシリンダのブレーキ油圧を調整するアクチュエータである。ブレーキアクチュエータ２０では、ＥＣＵ３０からのブレーキ制御信号を受信すると、ブレーキ制御信号に示される目標ブレーキ油圧に応じて作動し、ホイールシリンダのブレーキ油圧を調整する。

警報装置２１は、運転者に対して衝突の可能性があることを知らせるための警報音を出力する装置である。警報装置２１では、ＥＣＵ３０から警報信号を受信すると、その警報信号に応じて警報音を出力する。

ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]や各種メモリ等からなり、衝突防止装置１を統括制御する。ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、ミリ波レーダ１０からのレーダ信号を受信する。そして、ＥＣＵ３０では、そのレーダ信号を用いて、先行車両認識処理、衝突判定処理、介入支援制御を行い、必要に応じてブレーキ制御信号をブレーキアクチュエータ２０に送信し、警報信号を警報装置２１に送信する。なお、本実施の形態では、ＥＣＵ３０における衝突判定処理が特許請求の範囲に記載する第１算出手段、第２算出手段、衝突判定手段に相当する。

先行車両認識処理について説明する。ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、ミリ波の送受信情報（特に、受信情報がある反射点の情報）に基づいて、自車両の前方の先行車両の有無を判定する。先行車両が存在する場合、ＥＣＵ３０では、ミリ波の速度とミリ波の送信から受信までの時間に基づいて、自車両と先行車両との相対距離Ｄ_ｒを演算する。また、ＥＣＵ３０では、ミリ波の反射波の周波数変化（ドップラ効果）を利用して、自車両と先行車両との相対速度Ｖ_ｒを演算する。さらに、ＥＣＵ３０では、その相対速度を時間微分し、自車両と先行車両との相対加速度Ａ_ｒを演算する。なお、相対速度Ｖ_ｒと相対加速度Ａ_ｒについては、自車両と先行車両とが近づく場合が負値であり、遠ざかる場合が正値である。

衝突判定処理について説明する。先行車両認識処理で先行車両を認識している場合、ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、自車両と先行車両との相対距離Ｄ_ｒと相対速度Ｖ_ｒを用いて、式（１）によりＴＴＣを算出する。ＴＴＣは、現時点の相対速度Ｖ_ｒが続いた場合に自車両と先行車両とが衝突するまでに要する時間である。また、ＥＣＵ３０では、一定時間毎に、自車両と先行車両との相対距離Ｄ_ｒと相対速度Ｖ_ｒ及び相対加速度Ａ_ｒを用いて、式（２）によりＴＴＣ_２ｎｄを算出する。ＴＴＣ_２ｎｄは、現時点の相対加速度Ａ_ｒが続いた場合に自車両と先行車両とが衝突するまでに要する時間である。

ＴＴＣ_２ｎｄは、式（２）における平方根号√内部のＶ_ｒ ^２−２Ａ_ｒＤ_ｒが負値の場合には虚数となる。虚数のＴＴＣ_２ｎｄは、絶対にありえないなので、相対加速度Ａ_ｒを考慮した上で絶対に衝突しないこと（例えば、自車両と先行車両とが離れてゆくような状況）を示唆する。そこで、ＴＴＣ_２ｎｄが虚数の場合、ＴＴＣが小さく衝突の可能性があると判定される状況でも、衝突の可能性がないと判定する。なお、ＴＴＣ_２ｎｄは、実数の場合でも正値と負値があるので、正値を有効とし、負値を無視する。

ＥＣＵ３０では、相対距離Ｄ_ｒと相対速度Ｖ_ｒ及び相対加速度Ａ_ｒを用いて、条件式（３）が成立するか否かを判定する。条件式（３）が成立する場合、ＴＴＣ_２ｎｄが虚数となるので、ＥＣＵ３０では、衝突の可能性がないと判定する。一方、条件式（３）が成立しない場合、ＥＣＵ３０では、ＴＴＣがＴＴＣ制御閾値より小さいか否かを判定する。ＴＴＣがＴＴＣ制御閾値より小さい場合、ＥＣＵ３０では、自車両と先行車両が衝突の可能性があると判定する。一方、ＴＴＣがＴＴＣ制御閾値以上の場合、ＥＣＵ３０では、自車両と先行車両が衝突の可能性がないと判定する。なお、ＴＴＣ制御閾値は、ＴＴＣを用いて衝突の可能性を判断するための閾値であり、実車実験やシミュレーションなどによって予め設定された値である。

条件式（３）は、適合定数αを加味して上で、平方根号√内部のＶ_ｒ ^２−２Ａ_ｒＤ_ｒが負値となる条件式である。このように適合定数αを加味する理由としては、このＴＴＣ_２ｎｄの虚数判定にヒステリシスを設け、各値Ｄ_ｒ，Ｖ_ｒ，Ａ_ｒの微小な変化によってこの虚数判定において虚数／実数が極短期間に繰り返し判定されることを防止するためである（ハンチング防止）。これによって、介入支援制御が極短期間に繰り返し作動／非作動することも防止できる。なお、適合定数αは、虚数判定におけるヒステリシスであり、実施実験やシミュレーションなどによって予め設定された値である。

図２（ａ）にはＴＴＣの時間変化Ｃ１の一例を示しており、図２（ｂ）には図２（ａ）に対応する条件式（３）におけるＡ_ｒの時間変化Ｃ２とＶ_ｒ ^２／２Ｄ_ｒ−αの時間変化Ｃ３の一例を示している。従来のようにＴＴＣのみで衝突判定を行った場合、ＴＴＣが時間経過と共に低下し、ＴＴＣがＴＴＣ制御閾値より小さくなる時点Ｔ１以降で衝突の可能性があると判定される。しかし、区間Ｓ２において、Ａ_ｒがＶ_ｒ ^２／２Ｄ_ｒ−αより大きくなっており、条件式（３）が成立し、Ａ_ｒを考慮すると衝突がありえない状況である。したがって、時点Ｔ１から区間Ｓ２が終了する時点Ｔ２までの区間Ｓ１において、ＴＴＣがＴＴＣ制御閾値よりも小さいが、衝突の可能性がないと判定され、介入支援制御が抑制される。そして、区間Ｓ２が終了する時点Ｔ２以降で、衝突の可能性があると判定され、介入支援制御が作動される。

なお、この条件式（３）による判定によって、ＴＴＣ_２ｎｄが虚数か実数かを判定できるので、実際にＴＴＣ_２ｎｄの値については演算しなくてもよい。

介入支援処理について説明する。衝突判定処理で衝突の可能性があると判定している場合、ＥＣＵ３０では、相対距離Ｄ_ｒ、相対速度Ｖ_ｒ及び相対加速度Ａ_ｒに基づいて、衝突を回避するための目標減速度を設定する。そして、ＥＣＵ３０では、その目標減速度になるために必要な各輪のホイールシリンダの目標ブレーキ油圧を設定し、その目標ブレーキ油圧をブレーキ制御信号としてブレーキアクチュエータ２０に送信する。さらに、ＥＣＵ３０では、警報音を出力するための警報信号を警報装置２１に送信する。

図１及び図２を参照して、衝突防止装置１における動作について説明する。特に、ＥＣＵ３０における処理については図３のフローチャートに沿って説明する。図３は、図１のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。

ミリ波レーダ１０では、一定時間毎に、自車両の前方にミリ波をスキャンしながら送信するとともに反射してきたミリ波を受信し、そのミリ波の送受信情報をレーダ信号としてＥＣＵ３０に送信している。ＥＣＵ３０では、そのレーダ信号を受信し、ミリ波の送受信情報を取得する。

一定時間毎に、ＥＣＵ３０では、ミリ波の送受信情報に基づいて、自車両の前方に先行車両が存在するか否かを判定する（Ｓ１）。先行車両が存在すると判定した場合、ＥＣＵ３０では、その先行車両についてのミリ波の送受信情報に基づいて、相対距離Ｄ_ｒ、相対速度Ｖ_ｒ、相対加速度Ａ_ｒを演算する（Ｓ１）。なお、先行車両が存在しない場合、ＥＣＵ３０では、以降の処理は行わずに、一定時間後に先行車両の認識処理を行う。

次に、ＥＣＵ３０では、相対距離Ｄ_ｒと相対速度Ｖ_ｒを用いて、式（１）によりＴＴＣを算出する（Ｓ２）。また、ＥＣＵ３０では、相対距離Ｄ_ｒ、相対速度Ｖ_ｒ及び相対加速度Ａ_ｒを用いて、式（２）によりＴＴＣ_２ｎｄを算出する（Ｓ３）。

そして、ＥＣＵ３０では、相対距離Ｄ_ｒ、相対速度Ｖ_ｒ及び相対加速度Ａ_ｒを用いて、条件式（３）が成立するか否かを判定する（Ｓ４）。Ｓ４にて条件式（３）が成立すると判定した場合、ＥＣＵ３０では、先行車両との衝突の可能性がないと判定する。

Ｓ４にて条件式（３）が成立しないと判定した場合、ＥＣＵ３０では、ＴＴＣがＴＴＣ制御閾値よりも小さいか否かを判定する（Ｓ５）。Ｓ５にてＴＴＣがＴＴＣ制御閾値以上と判定した場合、ＥＣＵ３０では、先行車両との衝突の可能性がないと判定する。Ｓ５にてＴＴＣがＴＴＣ制御閾値より小さいと判定した場合、ＥＣＵ３０では、先行車両との衝突の可能性があると判定する。そして、ＥＣＵ３０では、衝突を回避するための目標減速度を設定し、その目標減速度になるために必要な目標ブレーキ油圧をブレーキ制御信号としてブレーキアクチュエータ２０に送信するとともに、警報音を出力するための警報信号を警報装置２１に送信する（Ｓ６）。このブレーキ制御信号を受信すると、ブレーキアクチュエータ２０では、ブレーキ制御信号に基づいて作動し、ホイールシリンダのブレーキ油圧を加圧する。これによって、自車両に自動ブレーキが作動し、減速する。また、警報信号を受信すると、警報装置２１では、その警報信号に基づいて警報音を出力する。

この衝突防止装置１によれば、ＴＴＣ_２ｎｄが虚数の場合にはＴＴＣで衝突の可能性があると判定されるような状況でも衝突の可能性がないと判定することにより、衝突の可能性があると誤判定することを防止でき、判定精度を向上させることができる。その結果、不要な自動ブレーキや警報出力を防止でき、不要な自動ブレーキや警報出力によって運転者が違和感を受けることがなくなる。また、衝突防止装置１では、ＴＴＣ_２ｎｄが虚数の場合にはＴＴＣによる衝突判定を行わないので、処理負荷を低減できる。

また、衝突防止装置１では、相対加速度を考慮しないＴＴＣと相対加速度を考慮したＴＴＣ_２ｎｄを組み合わせて衝突判定を行っているので、判定精度を向上させることができる。ちなみに、ＴＴＣだけで衝突判定を行った場合、判定に相対加速度が考慮されないことになるので、ＴＴＣ_２ｎｄが虚数になるような状況を判断できない。一方、ＴＴＣ_２ｎｄだけで衝突判定を行った場合、相対加速度は直接検出できないので、時間微分等の処理を行う必要があるため、相対加速度にノイズや誤差等の含まれる虞がある。

さらに、衝突防止装置１では、適合定数αを加味してＴＴＤ_２ｎｄの虚数判定を行っているので、ハンチングを防止でき、不要な自動ブレーキや警報を防止できる。その結果、極短期間の不要な自動ブレーキや警報出力によって、運転者が違和感を受けることがなくなる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態では衝突の可能性がある場合には運転支援（自動ブレーキ、警報）を行う衝突防止装置に適用したが、衝突判定だけを行う装置などの他の運転支援装置に適用してもよい。また、運転支援としては、自動ブレーキと警報のいずれか一方だけを行ってもよいしあるいは情報提供などの他の運転支援を行ってもよい。

また、本実施の形態ではＴＴＣ_２ｎｄが実数の場合（実際、条件式（３）が不成立の場合）にのみＴＴＣについての閾値判定を行って衝突の可能性を判定する構成としたが、ＴＴＣ_２ｎｄが実数の場合にのみＴＴＣ_２ｎｄを用いて衝突の可能性を判定してもよいし、あるいは、ＴＴＣとＴＴＣ_２ｎｄの両方を用いて衝突の可能性を判定してもよい。また、衝突判定についても、他の様々な判定方法を適用でき、例えば、１つの閾値で判定するのでなく、複数の閾値を用いて段階的に衝突の可能性を判定する。

また、本実施の形態では条件式（３）を用いて適合定数αを加味した上でＴＴＣ_２ｎｄが実施か虚数かを判定したが、適合定数αを加味しない条件式で判定してもよいし、あるいは、ＴＴＣ_２ｎｄの値自体によって判定してもよい。

また、本実施の形態では先行車両を検出する手段としてミリ波レーダを適用したが、レーザレーダやカメラなどの他の検出手段を適用してもよい。レーザレーダやカメラの場合、レーダ情報や画像情報に基づいて先行車両を検出できると、その先行車両との相対距離を演算し、その相対距離を時間微分することによって相対速度を演算し、その相対速度を時間微分することによって相対加速度を演算する。また、先行車両の位置や速度の情報を車車間通信で取得し、その取得した情報を用いて相対距離、相対速度及び相対加速度を演算してもよい。

１…衝突防止装置、１０…ミリ波レーダ、２０…ブレーキアクチュエータ、２１…警報装置、３０…ＥＣＵ

Claims (3)

1. 自車両と他車両との衝突の可能性を判定する運転支援装置であって、
   自車両と他車両との相対距離Ｄ_ｒ及び相対速度Ｖ_ｒを用いて、下記の式（１）によって衝突予測時間ＴＴＣを算出する第１算出手段と、
   自車両と他車両との相対距離Ｄ_ｒ、相対速度Ｖ_ｒ及び相対加速度Ａ_ｒを用いて、下記の式（２）によって第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄを算出する第２算出手段と、
   前記第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが実数の場合にのみ、前記衝突予測時間ＴＴＣ及び前記第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄの少なくとも一方を用いて自車両と他車両との衝突の可能性を判定する衝突判定手段
   を備えることを特徴とする運転支援装置。
   

   
2. 前記衝突判定手段において前記第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄが実数の場合に衝突の可能性があると判定したときにのみ衝突を防止するための運転支援を行うことを特徴とする請求項１に記載の運転支援装置。
3. 前記衝突判定手段では、定数αを用いて、下記の条件式（３）が不成立な場合にのみ、前記衝突予測時間ＴＴＣ及び前記第２衝突予測時間ＴＴＣ_２ｎｄの少なくとも一方を用いて自車両と他車両との衝突の可能性を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の運転支援装置。
   

   

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