JP5652017B2

JP5652017B2 - 追突防止支援装置

Info

Publication number: JP5652017B2
Application number: JP2010140764A
Authority: JP
Inventors: ヴァングェン; 青木　宏文; 宏文青木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: JP2012003710A

Description

本発明は、追突防止支援装置に関する。

従来、車両走行時の追突防止を目的として、先行車両等が接近した場合に警報を行う警報装置が開発されている。

例えば、特許文献１では、先行車両との距離を光パルスにより計測して、衝突の危険を演算して衝突警報を送出する警報装置が開示されている。この警報装置では、前方の中央領域、右領域および左領域の３つの領域について距離を計測し、これらの距離が一定の関係である場合に、自車両がカーブ走行中であると判断して衝突警報の発生を禁止している。

また、特許文献２では、先行車両と自車両との車間距離を測定し、自車速度と車間距離とから先行車両に追突しない安全車間距離を算出して、安全車間距離より車間距離の方が短くなった場合に警報を発生する警報装置が開示されている。その場合に、ギア位置やドライバの入力操作によって安全車間距離を変更することが開示されている。

特開平５−１７４２９８号公報特開平６−２４３３９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の警報装置においては、光パルスによる３つの領域の距離の計測によって、カーブ走行中のためハンドルを切っている場面を判定して警報の発生を禁止できるものの、先行車両への接近が、追い越し等の意図的な場面である場合に適用できない。また、追い越し検出のために操舵角センサ等を備えた場合、コストが高くなる、という問題を有していた。

また、特許文献２に記載の警報装置においては、ギア位置やドライバの入力操作等により安全車間距離を変更して、警報発生のタイミングを変更することができるものの、ドライバが先行車両との衝突を制動回避する場合を前提としている。したがって、追い越し等のステアリング操作による衝突回避を意図している場合に適用することができない、という問題点を有していた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、先行車両との距離が接近した場合に、追い越し等のステアリング操作による衝突回避を意図している場面か否かを判断して、不要な警報の発生を抑制することができる追突防止支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、自車両と先行車両との車間が所定距離以下になるタイミングで警報を行う追突防止支援装置において、上記自車両が上記所定距離以下になるまでの車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、上記車両挙動検出手段により検出された上記車両挙動に基づいて、上記警報のタイミングを変更する警告タイミング変更手段と、を備え、上記車両挙動検出手段は、上記先行車両の接近過程における接近の変化量を上記車両挙動として検出し、上記警告タイミング変更手段は、上記接近の変化量が穏やかである場合に、上記警報のタイミングを通常時よりも遅く変更することを特徴とする。

本発明にかかる追突防止支援装置は、自車両が所定距離以下になるまで、先行車両の接近過程における接近の変化量を車両挙動として検出し、検出された車両挙動に基づいて、接近の変化量が穏やかである場合に、警報のタイミングを、車両と先行車両との車間が所定距離以下になる通常時のタイミングよりも遅く変更して警報を行う。そのため、先行車両との距離が接近した場合に、追い越し等のステアリング操作による衝突回避を意図している場面か否かを判断して、不要な警報の発生を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態の追突防止支援装置におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。図２は、自車両の運転者が煽りの運転状況で先行車両と接近した場合の、接近過程の車両挙動の指標の変化を一例として示す図である。図３は、自車両の運転者が追い越しの意図をもって先行車両と接近した場合の、接近過程の車両挙動の指標の変化を一例として示す図である。図４は、本実施形態における警報発令処理の一例を示すフローチャートである。図５は、本実施形態による支援タイミングの変更制御を行わない場合の一例を示す図である。図６は、自車両が他車両を追い越す場面を模式的に示した図である。図７は、トリガー値の可変制御により支援タイミングの変更制御を行う一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる追突防止支援装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

［１．構成］
本実施形態の追突防止支援装置の構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の追突防止支援装置におけるＥＣＵの構成を示すブロック図である。

図１において、符号１は車速センサであり、符号２は距離センサであり、符号３は制駆動力をコントロールすることができる車両に搭載されたＥＣＵ（電子制御ユニット）であり、符号５は出力装置である。図１において、符号３ａは車両挙動検出部であり、符号３ｂは警告タイミング変更部であり、符号３ｃは警告部である。

車速センサ１は、自車両の自車速度Ｖｓ〔ｍ／ｓ〕を検出する。車速センサ１は、ＥＣＵ３と接続されており、検出された自車速度ＶｓはＥＣＵ３に出力され、ＥＣＵ３が自車速度Ｖｓを取得する。取得された自車速度Ｖｓは、後述する車両挙動検出部３ａにおいて車両挙動を検出する際に用いられる。

ここで、車速センサ１は、本実施形態において、自車両の各車輪に取り付けられている車輪速センサである。そして、各車輪速センサが検出した各車輪の車輪速がＥＣＵ３に出力され、ＥＣＵ３により各車輪の車輪速に基づいて自車両の自車速度Ｖｓが算出され、自車速度Ｖｓが取得される。なお、車速センサ１は、車輪速センサに限定されるものではなく、自車両の動力源（例えば、エンジン、モータなど）が発生した動力を駆動輪に伝達する動力伝達経路上の回転体の回転数を検出するセンサにより検出された回転数や、ＧＰＳに代表される自車両の位置データを検出するセンサにより検出された位置データに基づいて自車両の自車速度Ｖｓを算出し、自車速度Ｖｓを取得しても良い。

距離センサ２は、自車両と先行車両との間の相対距離である車間距離Ｄ〔ｍ〕を検出する。距離センサ２は、ＥＣＵ３と接続されており、検出された車間距離ＤはＥＣＵ３に出力され、ＥＣＵ３が車間距離Ｄを取得する。取得された車間距離Ｄは、後述する車両挙動検出部３ａにおいて車両挙動を検出する際に用いられる。

ここで、距離センサ２は、実施の形態では、ミリ波を用いた検出方法により自車両と先行車両との相対関係を示す相対物理量である車間距離Ｄ、および相対速度Ｖｒ〔ｍ／ｓ〕を検出するミリ波レーダであってもよい。ミリ波レーダは、例えば自車両の前面部の中央部、例えばフロントグリル内に取り付けられている。ミリ波レーダは、自車両の前面から進行方向の所定の範囲でミリ波を出射し、自車両の進行方向に存在する対象物（例えば、先行車両）により反射したミリ波を受信する。そして、ミリ波レーダは、出射から受信までの時間を計測することによって、自車両のミリ波レーダから先行車両までの距離を算出することで車間距離Ｄを検出し、ＥＣＵ３に出力する。また、ミリ波レーダは、ドップラー効果を用いることで、ミリ波レーダが設けられている自車両の車速Ｖｓと自車両の進行方向に存在する先行車両の車速Ｖｔとの速度差を算出することで相対速度Ｖｒを検出し、ＥＣＵ３に出力する。

なお、距離センサ２は、ミリ波レーダに限定されるものではなく、例えばレーザや赤外線などを用いたレーダ、ＣＣＤカメラなどの撮像装置により自車両の進行方向を撮像した画像データに基づいて車間距離Ｄを算出する画像認識装置などであっても良い。また、距離センサ２により相対速度Ｖｒを検出することができない場合、ＥＣＵ３は、車速センサ２により検出された車速Ｖｓと距離センサ２により検出された車間距離Ｄとに基づいて相対速度Ｖｒを算出し、取得しても良い。この場合、検出された車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒは、ＥＣＵ３において相対速度Ｖｒを取得する際に用いられる。

ＥＣＵ３は、制御値に基づいて追突防止支援等の車両走行制御を行う。本実施形態において、ＥＣＵ３は、車両挙動検出部３ａ、警告タイミング変更部３ｂ、および、警報部３ｃとしての機能を有する。また、本実施形態において、ＥＣＵ３は、自車両と先行車両との車間が所定距離以下になるタイミング等で警報を行う機能を有する。これにより、ＥＣＵ３は、車両挙動に基づいて適切なタイミングで運転者に対する警報を行うことができる。なお、ＥＣＵ３のハード構成は、主に演算処理を行うＣＰＵ、自車両が所定距離以下になるまでの車両挙動、警報タイミングなどの情報の他、プログラムなどを格納するメモリ（ＳＲＡＭなどのＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのＲＯＭ）、入出力インターフェースなどから構成され、既知の車両に搭載されるＥＣＵと同様であるため、詳細な説明は省略する。

車両挙動検出部３ａは、自車両が所定距離以下になるまでの車両挙動を検出する。より具体的には、車両挙動検出部３ａは、距離センサ２から出力される車間距離Ｄが所定距離以下になるまでの先行車両の接近過程における接近の変化量を車両挙動として検出する。車両挙動検出部３ａにより算出される接近の変化量は、例えば、車速センサ１から出力される自車速度Ｖｓ、並びに、距離センサ２から出力される車間距離Ｄおよび相対速度Ｖｒ等に基づいて算出される、運転者（ドライバ）の接近感覚を考慮した変化量である。なお、車両挙動検出部３ａは、更に、距離センサ２から出力される相対速度Ｖｒの時間微分等により算出される相対加速度Ａｐに基づいて、接近の変化量の検出を行ってもよい。

ここで、図２は、自車両の運転者が煽りの運転状況で先行車両と接近した場合の、接近過程の車両挙動の指標の変化を一例として示す図であり、図３は、自車両の運転者が追い越しの意図をもって先行車両と接近した場合の、接近過程の車両挙動の指標の変化を一例として示す図である。なお、横軸は、計測開始時間０から接近過程を評価する時間Ｔまでの時間（ｓ）を表し、縦軸は、車両挙動の指標（例えば、人間の感覚に合ったブレーキタイミングの指標値）を表している。車両挙動検出部３ａは、一例として、単位時間あたりの車両挙動の指標の変化量を積算する等により、図２に示すように変化が激しい場合には、接近の変化量を大きく、図３に示すように変化が穏やかである場合には、接近の変化量を小さく検出する。

警告タイミング変更部３ｂは、車両挙動検出部３ａにより検出された車両挙動に基づいて、警報のタイミングを変更する。より、具体的には、警告タイミング変更部３ｂは、車両挙動検出部３ａにより車両挙動として検出された接近の変化量が穏やかである場合に、警報のタイミングを通常時よりも遅く変更する。一方、警告タイミング変更部３ｂは、車両挙動検出部３ａにより車両挙動として検出された接近の変化量が激しい場合に、警報のタイミングを通常時よりも早く変更する。例えば、警告タイミング変更部３ｂは、上述の図２に示すように接近の変化量が大きい場合には、警報のタイミングを通常時よりも早く、反対に、上述の図３に示すように接近の変化量が小さい場合には、警報のタイミングを通常時よりも遅く変更する。

警報部３ｃは、先行車両に対する追突可能性の警告を出力装置５に出力することにより、警報を行う。ここで、警報部３ｃは、通常時は、距離センサ２により検出された車間距離Ｄが所定距離以下になるタイミングで警報を行うが、警告タイミング変更部３ｂにより警報のタイミングが変更された場合には、当該タイミングで警報を行う。また、警報部３ｃは、ディスプレイ、バイブレータ、およびスピーカ等の出力装置５を介して、表示、振動、および音声等により警報を行ってもよい。

［２．動作］
つぎに、上述した構成のＥＣＵ３で行われる警報発令処理の一例について、図４から図７を参照して説明する。図４は、本実施形態における警報発令処理の一例を示すフローチャートである。

なお、本実施形態において、ＥＣＵ３は、自車両が先行車両に対して所定距離以下になるまでの車両挙動を検出して車両挙動の履歴をメモリに記憶していることを前提とする。

図４に示すように、ＥＣＵ３は、接近情報（自車速度Ｖｓ、車間距離Ｄ、先行車両との相対速度Ｖｒおよび相対加速度Ａｐ等）のセンシングを行う（ステップＳＡ−１）。すなわち、ＥＣＵ３の車両挙動検出部３ａは、車速センサ１から出力される自車速度Ｖｓを取得し、距離センサ２から出力される車間距離Ｄ、並びに、車間距離Ｄに基づいて算出される先行車両との相対速度Ｖｒおよび相対加速度Ａｐを取得する。

そして、ＥＣＵ３は、接近情報等に基づいて、車両挙動の指標（例えば、ブレーキタイミングに基づいた支援タイミングの指標）を演算し、接近過程の変化量を演算する（ＳＡ−２）。すなわち、ＥＣＵ３の車両挙動検出部３ａは、ステップＳＡ−１において、車速センサ１から取得した自車速度Ｖｓと、距離センサ２から取得した車間距離Ｄと相対速度Ｖｒと相対加速度Ａｐ等に基づいて車両挙動の指標を演算し、車両挙動の指標の変化から接近過程の変化量を演算する。ここで、車両挙動の指標として、奥行き距離知覚に対する人間の錯覚を考慮に入れた、人間の感覚に合ったブレーキタイミングの指標を用いてもよく、例えば、以下の数式１に基づいて演算してもよい。

ここで、「Ｖｒ」は相対速度、「Ｖｓ」は自車速度、「Ａｐ」は相対加速度、「Ｄ」は車間距離であり、「γ_ｂｒｋ」は、ブレーキタイミングを決めるトリガー値（ブレーキタイミングの指標値）である。（α_ｂｒｋ，β_ｂｒｋ，ｎ_ｂｒｋ，γ_ｂｒｋ）は車両の適合等によって、決められるパラメータである。

車両挙動検出部３ａは、上述の数式１に基づいて、ブレーキタイミングの指標γ_ｂｒｋを演算した場合、以下の数式２に基づいて、ブレーキタイミングの指標γ_ｂｒｋの接近過程における変化量を演算する。

ここで、「ｔ」は時間（ｓ）であり、「Ｔ」は接近過程を評価する時間である。その他の符号は、上述の数式１と同様である。

そして、ＥＣＵ３は、接近過程の変化量が激しいか否かを判定する（ステップＳＡ−３）。すなわち、ＥＣＵ３の警告タイミング変更部３ｂは、ステップＳＡ−２において車両挙動検出部３ａにより演算された接近過程の変化量が所定値よりも大きいか否かを判定する。

そして、ＥＣＵ３の警告タイミング変更部３ｂは、接近過程の変化量が激しいと判定した場合に（ステップＳＡ−３、Ｙｅｓ）、追突防止のための支援タイミング（すなわち、警報のタイミング）を早めに設定する（ステップＳＡ−４）。一方、ＥＣＵ３の警告タイミング変更部３ｂは、接近過程の変化量が穏やかであると判定した場合に（ステップＳＡ−３、Ｎｏ）、追突防止のための支援タイミングを遅めに設定する（ステップＳＡ−５）。そして、ＥＣＵ３の警報部３ｃは、警告タイミング変更部３ｂにより変更されたタイミングで、追突可能性の警告を出力装置５に出力することにより、警報を発生させる。

ここで、図５〜図７を参照し、支援タイミングの変更制御の一例について詳細に説明する。図５は、本実施形態による支援タイミングの変更制御を行わない場合の一例を示す図であり、図６は、自車両が他車両を追い越す場面を模式的に示した図である。

図５に示すように、例えば上述した数式１により算出されるブレーキタイミングの指標に対して、一定のトリガー値ｘを設定した場合（すなわち、本実施形態による支援タイミングの変更制御を行わない場合）、ｔ１とｔ２の時点でトリガー値ｘ以上となり、追突防止の支援タイミングとなる。ここで、ｔ１の時点は、運転者が激しく先行車両に接近した場合であり、急ぎ、脇見、煽り等の運転状態であると考えられ、事故防止のため通常時（ｔ１の時点）よりも早く警報を提供した方がよい場面である。一方、ｔ２の時点は、運転者の制動遅れの原因以外で先行車両と接近した場合である。この時点では、図６に示すように運転者は先行車両を追い抜くため意図的に減速行動を予測しながらブレーキタイミングを遅らせてブレーキを踏まなかったのであり、運転者の運転意図と一致させるために通常時（ｔ２の時点）よりも遅く警報を提供した方がよい場面である。

このように、ブレーキタイミングに基づいた支援タイミングの適合だけでは（すなわち、一定のトリガー値ｘを設定するだけでは）、運転者の全ての運転意図や運転状態が予測できず、適切な追突防止の支援タイミングが提供できない場面がある。そこで、本実施の形態においては、上述の数式２等により接近過程の変化を定量化して、その接近過程の変化量に応じてトリガー値を可変に制御することにより、追突防止の支援タイミングの変更制御を行う。ここで、図７は、トリガー値の可変制御により支援タイミングの変更制御を行う一例を示す図である。横軸は、上述した数式２等により算出される接近の変化量を表し、縦軸は、上述した数式１等により算出されるブレーキタイミングの指標に対して設定するトリガー値を表す。また、グラフ中の太線は、制御タイミングを定義するラインである。

図７の制御タイミングの定義ラインに示すように、本実施の形態では、接近過程の変化が穏やかで変化量が小さいほど大きなトリガー値を設定し、接近過程の変化が激しく変化量が大きいほど小さなトリガー値を設定する。例えば、上述したｔ１の場面では、接近過程の変化量が激しいので、小さなトリガー値２を設定することにより、追突防止のための支援タイミングを早める。一方、上述したｔ２の場面では、接近過程の変化量が穏やかであるので、大きなトリガー値１を設定することにより、追突防止のための支援タイミングを遅らせる。すなわち、ｔ１の場面のように、急ぎや脇見や煽り等の運転状況で先行車両と接近した場合は、早めに警報を発生させることができる。逆に、ｔ２の場面のように、運転者が追い越しのために意図的に制動を行わずに先行車両に接近した場合は、不要な警報の発生を抑制できる。これにより、接近過程の運転意図や運転状況に応じて適切な追突防止の支援タイミングを提供することができる。

［３．本実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態では、自車両と先行車両との車間が所定距離以下になるタイミングで警報を行う追突防止支援装置において、自車両が所定距離以下になるまでの車両挙動を検出し、検出された車両挙動に基づいて、警報のタイミングを変更する。これにより、車両挙動から警報すべきタイミングを判断することができ、先行車両との距離が接近した場合に、追い越し等のステアリング操作による衝突回避を意図している場面か否かを判断して、不要な警報の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、先行車両の接近過程における接近の変化量を車両挙動として検出し、接近の変化量が穏やかである場合に、警報のタイミングを通常時よりも遅く変更する。これにより、運転者が追い越し等のために意図的に制動を行わずに先行車両に接近した場合に、不要な警報の発生を抑制することができ、接近過程の運転意図や運転状況に応じて適切な追突防止の支援タイミングを提供することができる。すなわち、接近過程の変化量から、運転者の接近が意図的なものか偶発的なものかを判断し、意図的なものであれば不要な警告となりうるので、支援タイミングを遅めに設定することができる。

また、本実施形態では、さらに、接近の変化量が激しい場合に、警報のタイミングを通常時よりも早く変更する。これにより、急ぎや脇見や煽り等の運転状況で先行車両と接近した場合は、早めに警報を発生させることができ、接近過程の運転意図や運転状況に応じて適切な追突防止の支援タイミングを提供することができる。

また、本実施形態では、所定の数式（数式１および数式２等）を用いるので、ＥＣＵ３は、自車速度Ｖｓ，相対速度Ｖｒ，車間距離Ｄ，相対加速度Ａｐに関する情報のみに基づき、接近過程における人間の感覚を考慮したブレーキタイミングの指標の変化の定量化を行うことができる。すなわち、同じ接近状況でも、運転者の運転状況や意思によって受容性が異なるので、接近過程の変化を定量化できる指標を導入することにより、接近の具合度に応じて支援タイミングを調整することができる。なお、相対加速度が自車両の運転者による相対速度に対する錯覚の原因となるのは、運転者による操作と関係なく変化する先行車両の加速度（特に、先行車両が減速する場合のマイナスの値の加速度）、すなわち自車両に接近する加速度のためと考えられる。そのため、上記実施形態の数式１および数式２において、「Ａｐ」を相対加速度とする代わりに、先行車両の加速度としてもよい。

また、本実施形態では、車速センサ１および距離センサ２（ミリセンサー等）以外の追加センサを用いることなく、接近過程の変化量等の車両挙動を検出し、適切な警報のタイミングをリアルタイムに可変させるので、コストパフォーマンス面の向上も図ることができる。すなわち、先行車両との接近過程の運転者の運転状態を検出するために、追加のセンサ（顔向き検出センサ等）を設置することも考えられるが、本実施形態では、このような追加のセンサを設ける必要がない。また、運転者の運転状態を学習する手段を備えることも考えられるが、学習時間がかかり激しい運転状況の変化に対応できない場合がある。本実施の形態では、このような学習手段を一切設けることなく、接近過程の変化量等の車両挙動を検出することができる。

以上のように、本発明にかかる追突防止支援装置は、自動車製造産業に有用であり、特に、運転者の運転状況や意図に応じた警報タイミングの調整を行うのに適している。また、本発明にかかる追突防止支援装置は、今後の追突警報早出し技術の普及、また、ぶつからない車の技術の開発（ドライバ支援のタイミングに関する判断等）において、重要な技術である。

１車速センサ
２距離センサ
３ＥＣＵ
３ａ車両挙動検出部
３ｂ警告タイミング変更部
３ｃ警報部
５出力装置

Claims

自車両と先行車両との車間が所定距離以下になるタイミングで警報を行う追突防止支援装置において、
上記自車両が上記所定距離以下になるまでの車両挙動を検出する車両挙動検出手段と、
上記車両挙動検出手段により検出された上記車両挙動に基づいて、上記警報のタイミングを変更する警告タイミング変更手段と、
を備え、
上記車両挙動検出手段は、上記先行車両の接近過程における以下の式に基づく接近過程の変化量を上記車両挙動として検出し、
上記警告タイミング変更手段は、上記接近過程の変化量が所定値以下で穏やかである場合に、上記警報のタイミングを通常時よりも遅く変更する、ことを特徴とする追突防止支援装置。

（ここで、「ｔ」は時間（ｓ）であり、「Ｔ」は接近過程を評価する時間であり、「Ｖｒ」は相対速度、「Ｖｓ」は自車速度、「Ａｐ」は相対加速度、「Ｄ」は車間距離であり、α_ｂｒｋ，β_ｂｒｋ，ｎ_ｂｒｋは、予め決められるパラメータである。）