JP2010267124A

JP2010267124A - 環境予測装置

Info

Publication number: JP2010267124A
Application number: JP2009118710A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Aso; 和昭麻生; Toshiki Kanemichi; 敏樹金道
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】適正な走行制御をするにあたって十分な他車両進路の情報を取得することができる環境予測装置を提供する。
【解決手段】走行支援装置１０は、環境予測装置１と回避支援部７とを備えている。また、環境予測装置１は、車両状態検出部２、環境状況取得部３、路面状態取得部４と、道路環境取得部５と、車両制御ＥＣＵ６とを含んで構成されている。車両制御ＥＣＵ６は、車両状態検出部２が検出した自車両の走行速度ｖが速いほど予測期間Ｔを長く設定する予測期間設定部６１を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、他車両等の将来進路を予測する環境予測装置に関する。

近年、他車との衝突を予測し、衝突を未然に防止したり、あるいは、衝突による影響を軽減するための各種システムが開示されている。

例えば、特許文献１では、所定の予測時間が経過した後の自車両と他車両との相対的位置関係に基づいて衝突可能性を判断する制御装置が開示されている。

特開２００７−２７９８９２号公報

しかしながら、上記従来の制御装置では、予測時間を、例えば、車両の減速性能等に基づいて設定された所定の時間に固定しているので、自車両の走行状態によっては、適正な走行制御を行うにあたって十分な他車両進路の情報を取得できないおそれがある。

本発明の課題は、適正な走行制御をするにあたって十分な他車両進路の情報を取得することができる環境予測装置を提供することにある。

本発明の環境予測装置は、所定の予測期間が経過するまでの間、自車両周辺の物体挙動を予測する環境予測装置において、自車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、自車両の走行速度が速いほど予測期間を長く設定する予測期間設定手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、一般的に、自車両の走行速度が速いほど、回避制御や制動制御を完了させるのに時間がかかる。このため、急激な回避運動や制動を伴わず、また、安全な走行を確保するためには、自車両の走行速度が速いほど予測期間を長く確保する必要がある。

本発明の環境予測装置では、予測期間設定手段は、走行速度検出手段が検出した自車両の走行速度が速いほど予測期間を長く設定する。これにより、適正な走行制御をするにあたって十分な自車両に対する他車両進路の情報を取得することができる。

また、本発明の環境予測装置は、自車両が所定の減速状態で停止するまでに要する停止期間を算出する停止期間算出手段をさらに備えており、予測期間設定手段は、停止期間算出手段によって算出された停止期間に基づいて予測期間を設定してもよい。なお、ここでいう所定の減速状態とは、一定の減速度で減速する状態や、所定の減速パターンに従って減速する状態を含む。これにより、予測期間設定手段は、適正な走行制御をするための予測期間を設定するにあたって、自車両の性能を加味することが可能となる。

また、本発明の環境予測装置は、路面状態に関する情報を取得する路面状態取得手段をさらに備えており、予測期間設定手段は、路面状態取得手段によって取得された路面状態に関する情報に基づいて予測期間を設定してもよい。これにより、予測期間設定手段は、例えば、路面摩擦が小さいほど予測期間を長くする等、適正な走行制御をするための予測期間を設定するにあたって、路面状態を加味することが可能となる。

また、本発明の環境予測装置は、進行方向における道路環境に関する情報を取得する道路環境取得手段をさらに備えており、予測期間設定手段は、道路環境取得手段によって取得された道路環境に関する情報に基づいて予測期間を設定してもよい。なお、ここで言う道路環境とは、カーブや遮蔽壁等による進行方向における見通し距離、縦断勾配等、道路構造に関連する情報が含まれる。これにより、予測期間設定手段は、例えば、見通しの悪い区間では予測期間を長くする等、適正な走行制御をするための予測期間を設定するにあたって、道路環境を加味することが可能となる。

本発明によれば、適正な走行制御をするにあたって十分な他車両進路の情報を取得することが可能となる。

本発明に係る環境予測装置を含む走行支援装置の機能構成を示したブロック図である。図１の停止期間算出部が参照する減速度パターンの一例を示した図である。図１の走行支援装置における動作を示したフローチャートである。従来の進路予測演算の問題点を模式的に示す図である。図１の走行支援装置の干渉評価方法における進路予測演算の利点を模式的に示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る環境予測装置１を含む走行支援装置１０について、図１〜図５を用いて説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係る環境予測装置１を含む走行支援装置１０の機能構成を示したブロック図である。走行支援装置１０は、図１に示すように、環境予測装置１と回避支援部７とを備えている。また、環境予測装置１は、車両状態検出部（走行速度検出手段）２、環境状況取得部３、路面状態取得部（路面状態取得手段）４、道路環境取得部（道路環境取得手段）５及び車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）を含んで構成されている。

車両状態検出部２は、車両の位置情報、車速情報などを検出する部分であり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）や車輪速センサ等が用いられる。ＧＰＳは、車両の位置情報を取得する。車輪速センサは、例えば、車両のホイール部分に取り付けられており、車両の車輪速度を取得する。車両状態検出部２は、車両制御ＥＣＵ６に接続されており、取得した位置情報や車輪速度情報等の車両状態情報を車両制御ＥＣＵ６へ出力する。

環境状況取得部３は、自車両の周囲の環境状況情報を取得する環境状況取得手段として機能するものであり、例えば、車車間通信装置、路車間通信装置、ミリ波やレーザを用いたレーダセンサ等が用いられる。車車間通信装置、路車間通信装置を用いる場合、他車両の位置情報、車速情報を取得することができる。また、ミリ波レーダセンサ等を用いることにより、他車両及び進路上の障害物の位置情報、相対速度情報を取得することができる。環境状況取得部３は、車両制御ＥＣＵ６に接続されており、取得した自車両の周囲の環境状況情報を車両制御ＥＣＵ６へ出力する。

路面状態取得部４は、路面状態に関する情報を取得する。路面状態取得部４は、例えば、カメラ等の撮像手段によって取得した画像を解析したり、レーザ等から電磁波を照射して反射されてくる電磁波等を解析したりすることによって、路面状態に関する情報を取得することができる。また、路車間通信装置を介して、路面状態に関する情報を取得することも可能である。

道路環境取得部５は、進行方向における道路環境に関する情報を取得する。道路環境取得部５は、例えば、ミリ波やレーザを用いたレーダセンサ等が用いられる。また、路車間通信や、あらかじめ道路環境に関する情報が記憶された記憶部等からも道路環境に関する情報を取得することが可能である。

車両制御ＥＣＵ６は、走行支援装置１０の装置全体の制御を行うものであって、例えば、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータを主体として構成されている。車両制御ＥＣＵ６は、車両状態検出部２、環境状況取得部３、路面状態取得部４、道路環境取得部５及び回避支援部７と接続されており、車両状態検出部２、環境状況取得部３、路面状態取得部４及び道路環境取得部５から各種情報の入力が行われ、回避支援部７に各種情報を出力する。

また、車両制御ＥＣＵ６は、自車両の走行速度ｖが速いほど予測期間Ｔを長く設定する予測期間設定部（予測期間設定手段）６１と、自車両が所定の減速度ａで停止するまでに要する停止期間Ｔｓを算出する停止期間算出部（停止期間算出手段）６２と、軌跡生成部６３とを有している。本実施形態の走行支援装置１０においては、予測期間設定部６１は、停止期間算出部６２によって算出された停止期間Ｔｓと、路面状態取得部４によって取得された路面状態に関する情報と、道路環境取得部５によって取得された道路環境に関する情報とに基づいて、予測期間Ｔを設定する。

具体的には、停止期間算出部６２は、自車両の走行速度ｖと標準的な減速度（ａ＿ｓｔｄ）とに基づいて停止期間Ｔｓを算出し、予測期間設定部６１は、予測期間Ｔをｖ／（ａ＿ｓｔｄ）以上に設定する。また、停止期間算出部６２は、自車両の走行速度ｖと好ましい減速度パターン（ａｐ＿ｓｔｄ）とで定まる自車両が停止するまでの時間以上となるように停止期間Ｔｓを設定してもよい。ここで、好ましい減速度パターンとは、例えば、図２に示すような徐々に減速度を高め、徐々に減速度を低くするパターンがある。これにより、走行支援装置１０が回避支援を行う場合であっても、標準的な挙動で回避を実行することができる。

また、予測期間設定部６１は、路面状態取得部４によって取得された路面状態に関する情報に基づいて予測期間Ｔを設定する。一般的に、走行速度ｖの自車両が標準的な減速度で停止する場合、路面状態に左右される。例えば、路面摩擦係数μの小さい区間では、路面摩擦係数μの大きい区間と比べ、停止するまでに時間がかかる。本実施形態の予測期間設定部６１では、このような路面状態を加味することが可能となる。

また、予測期間設定部６１は、道路環境取得部５によって取得された自車両の進行方向における道路環境に関する情報に基づいて予測期間Ｔを設定する。例えば、道路がカーブ区間で見通しの悪い区間を走行している場合、突発的な事象を防止するためにある程度余裕を見た減速度、すなわち、見通しの良い区間を走行している場合よりも長めの予測期間Ｔが必要となる。本実施形態の予測期間設定部６１では、このような道路環境を加味することが可能となる。

軌跡生成部６３は、予測期間設定部６１によって設定された予測期間Ｔに基づいて、物体ごとに時間および空間から構成される時空間上の軌跡を生成する。

なお、車両制御ＥＣＵ６に設けられる予測期間設定部６１、停止期間算出部６２及び軌跡生成部６３は、コンピュータにプログラムを導入することで構成してもよいし、個々のハードウェアによって構成してもよい。

回避支援部７は、図１に示すように、車両制御ＥＣＵ６に接続されており、車両制御ＥＣＵ６の制御信号を受けて自車両の運転走行、例えば、走行駆動、制動動作及び操舵操作を行う。回避支援部７としては、例えば、エンジンのスロットルバルブの開度を調整するアクチュエータを制御する走行駆動用ＥＣＵ、ブレーキ油圧を調整するブレーキアクチュエータを制御する制動用ＥＣＵ、操舵トルクを付与するステアリングアクチュエータを制御する操舵用ＥＣＵ等が該当する。

次に、走行支援装置１０の動作について、図３を用いて説明する。図３は、走行支援装置１０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。

まず、環境状況取得部３は、所定の範囲にある物体の自車両に対する位置および内部状態を取得し、検知した情報を車両制御ＥＣＵ６に送出する（Ｓ０１）。以後、物体の位置は、物体の中心の値であるとし、物体の内部状態は速さｖ、向きθ等によって特定されるものとする。

次に、車両状態検出部２は、自車両の内部状態（速さｖ、向きθ）を検知する（Ｓ０２）。そして、車両状態検出部２は、検知した情報を車両制御ＥＣＵ６に送出する。

次に、停止期間算出部６２は、自車両の走行速度ｖと標準的な減速度（ａ＿ｓｔｄ）とに基づいて自車両が制動制御を開始してから完全に静止できるまでの停止期間Ｔｓを算出する（Ｓ０３）。そして、停止期間算出部６２は、算出した停止期間Ｔｓを車両制御ＥＣＵ６に送出する。

次に、路面状態取得部４は、例えば、カメラ等の撮像手段によって取得した画像を解析して路面状態に関する情報として路面摩擦係数μを取得する（Ｓ０４）。そして、路面状態取得部４は、取得した路面状態に関する情報を車両制御ＥＣＵ６に送出する。

次に、道路環境取得部５は、例えば、ミリ波やレーザを用いたレーダセンサ等によって道路周辺の構造物の情報を取得し、例えば、カーブ区間における見通し距離Ｌの道路環境に関する情報を取得する（Ｓ０５）。そして、道路環境取得部５は、取得した道路環境に関する情報を車両制御ＥＣＵ６に送出する。

次に、予測期間設定部６１は、ステップＳ０３において算出された停止期間Ｔｓと、ステップＳ０４において取得された路面状態に関する情報と、ステップＳ０５において取得された道路環境に関する情報とに基づいて、予測期間Ｔを設定する（Ｓ０６）。具体的には、まず、ステップＳ０３において、自車両の走行速度ｖ、標準的な減速度（ａ＿ｓｔｄ）としたときに算出される停止期間Ｔｓ＝ｖ／（ａ＿ｓｔｄ）から、予測期間Ｔが停止期間Ｔｓよりも長くなるように設定される。また、ステップＳ０４において取得された路面摩擦係数μから、路面摩擦係数μの値が小さいほど、予測期間Ｔが長くなるように設定される。また、ステップＳ０５において取得された見通し距離Ｌから、見通し距離Ｌが短いほど予測期間Ｔが長くなるように設定される。

ところで、以下の工程で実行する軌跡を生成する演算を行う際、自車両が予め設定された場所（目的地もしくは目的地に類する中間的な場所）に到達したか否かではなく、予測期間Ｔで予測演算を打ち切る構成とすることは技術思想上重要である。一般に道路上では、事前に安全が保障されている場所はない。例えば、図４に示すように、３車線の道路Ｒ_ｄを走行する自車両Ｏ_１が予め設定された場所Ｑ_１、Ｑ_２、Ｑ_３へ順次到達するとして予測を行うとき、その設定された場所に向けて自車両Ｏ_１が同じ車線をほぼ直進していく場合を考慮に入れると、他車両Ｏ_３が進路Ｂ_３を取ることによって危険を回避するために進路Ｂ_２をとって、他車両Ｏ_２が自車両Ｏ_１の走行している車線に進入してくる恐れがある。このように、従来の進路予測演算では、自車両Ｏ_１が予め設定された場所へ走行するのが安全であるということまでは事前に保証されない。

本実施形態においては、自車両Ｏ_１が到達すべき目的地等の場所を予め定めることなく、その都度最適な進路を判断しているため、図４と同じ状況下で、例えば、図５に示すような進路Ｂ_１を自車両Ｏ_１の進路として選択することができ、自車両Ｏ_１が走行する際の危険を適確に回避して、安全性を確保することが可能となる。

次に、軌跡生成部６３は、ステップＳ０６において算出された予測期間Ｔに基づいて、物体ごとに時間および空間から構成される時空間上の軌跡を生成する（Ｓ０７）。なお、上記軌跡を生成するにあたっては、環境状況取得部３で取得した物体の総数（自車両を含む）をＫとし、一つの物体Ｏ_ｋ（１≦ｋ≦Ｋ、ｋは自然数）に対して軌跡を生成する演算をＮ_ｋ回行うものとする（この意味で、ｋおよびＮ_ｋはともに自然数）。また、軌跡を生成する時間（軌跡生成時間）をＴ（＞０）とする。なお、上記軌跡は、公知の方法によって算出することが可能であり、例えば、特開２００７−２３０４５４公報に記載される方法によって算出することができる。なお、軌跡の生成方法は、これに限るものではない。

次に、車両制御ＥＣＵ６は、例えば、各物体がとりうる進路の確率と自車両と他車両との間の干渉度とに基づいて、最適進路の選択を行う（Ｓ０８）。なお、ステップＳ０８における具体的な最適進路は、例えば、特開２００７−２３０４５４公報に記載されている内容に基づいて選択することができる。なお、軌跡の最適進路決定方法は、これに限るものではない。

次に、回避支援部７は、ステップＳ０８において選択された最適進路に従って、自車両の運転走行、例えば、走行駆動、制動動作及び操舵操作を行う（Ｓ０９）。

以上に説明したように、本実施形態の環境予測装置１によれば、予測期間設定部６１は、車両状態検出部２が取得した自車両の走行速度ｖが速いほど予測期間Ｔを長く設定する。これにより、自車両の走行速度ｖが速いほど回避制御や制動制御を完了させるのに時間がかかるといった現象に対して、例えば、急激な回避、制動制御を強いることを回避した適正な走行制御をするにあたって十分な他車両進路の情報、すなわち、自車両の位置に対する他車両の位置を取得することができる。

また、本実施形態の環境予測装置１によれば、停止期間算出部６２は、自車両の走行速度ｖと標準的な減速度（ａ＿ｓｔｄ）とに基づいて停止期間Ｔｓ＝ｖ／（ａ＿ｓｔｄ）を算出し、停止期間Ｔｓよりも長くなるように予測期間Ｔが設定される。これにより、走行支援装置１０が回避支援を行う場合であっても、衝突を検知した際に標準的な減速度で停止させることが可能となる。

以上、本発明の一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られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記実施形態の環境予測装置１によれば、ステップＳ０３〜ステップＳ０５までの工程を順に実行する例を挙げて説明したが、例えば、ステップＳ０３〜ステップＳ０５の工程は、任意の順番で行ってもよいし、また、同時に行ってもよい。

また、上記実施形態の環境予測装置１では、ステップＳ０３において停止期間算出部６２が自車両の走行速度ｖと標準的な減速度（ａ＿ｓｔｄ）とに基づいて停止期間Ｔｓを算出する例を挙げて説明した。しかし、これに限られるものではなく、例えば、停止期間算出部６２は、自車両の走行速度ｖと、例えば図２に示すような、好ましい減速度パターン（ａｐ＿ｓｔｄ）とで定まる自車両が停止するまでの時間以上となるように停止期間Ｔｓを設定してもよい。これにより、走行支援装置１０が回避支援を行う場合であっても、標準的な挙動で回避させることができる。

また、上記実施形態の環境予測装置１では、ステップＳ０５において道路環境取得部５が、カーブ区間における見通し距離Ｌを取得する例を挙げて説明したが、道路構造の１つである、例えば、道路縦断勾配、道路横断勾配等を取得してもよい。この場合であっても、適正な走行制御をするための予測期間を設定するにあたって、道路環境を加味することができる。

また、上記実施形態の環境予測装置１では、車両状態検出部２が、自車両に搭載された、ＧＰＳや車輪速センサ等を用いた例を挙げて説明したが、例えば、他車両に搭載されたレーダ等から車車間通信装置を介して、あるいは、路上に設置されたセンサ等から路車間通信装置を介して情報を取得してもよい。

１…環境予測装置、２…車両状態検出部、３…環境状況取得部、４…路面状態取得部、５…道路環境取得部、６…車両制御ＥＣＵ、７…回避支援部、１０…走行支援装置、６１予測期間設定部、６２…停止期間算出部、６３…軌跡生成部、Ｌ…見通し距離、Ｔ…予測期間、Ｔｓ…停止期間、ｖ…走行速度、μ…路面摩擦係数。

Claims

所定の予測期間が経過するまでの間、自車両周辺の物体挙動を予測する環境予測装置において、
自車両の走行速度を検出する走行速度検出手段と、
前記自車両の走行速度が速いほど前記予測期間を長く設定する予測期間設定手段と、
を備えることを特徴とする環境予測装置。
前記自車両が所定の減速状態で停止するまでに要する停止期間を算出する停止期間算出手段をさらに備えており、
前記予測期間設定手段は、前記停止期間算出手段によって算出された前記停止期間に基づいて前記予測期間を設定する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の環境予測装置。
路面状態に関する情報を取得する路面状態取得手段をさらに備えており、
前記予測期間設定手段は、前記路面状態取得手段によって取得された前記路面状態に関する情報に基づいて前記予測期間を設定する、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の環境予測装置。
進行方向における道路環境に関する情報を取得する道路環境取得手段をさらに備えており、
前記予測期間設定手段は、前記道路環境取得手段によって取得された前記道路環境に関する情報に基づいて前記予測期間を設定する、
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の環境予測装置。