(57)【要約】【課題】複雑な構成を必要とすることなく、自車両及び先行車のうちどちらが速度を変化させた場合であっても、車間距離に応じて所定動作を適切に行う。【解決手段】車載システム１は、自車両及び先行車のうちどちらが速度を変化させると、衝突予想時刻が時間経過にしたがって変化することに着目し、衝突予想時刻の時間変化に基づいて車間距離の時間変化を監視する。そして、計測した車間距離と、その監視している車間距離の時間変化との関係に基づいて報知動作を制御する。時間変化を監視している車間距離が、計測した車間距離よりも大きければ、衝突する可能性が相対的に小さいと判定し、一方、計測した車間距離よりも小さければ、衝突する可能性が相対的に大きいと判定し、警告を報知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両から先行車までの車間距離を計測する車間距離計測手段（３ａ）と、
前記車間距離がゼロとなる衝突予想時刻を算出する衝突予想時刻算出手段（３ｃ）と、
前記衝突予想時刻算出手段により算出された衝突予想時刻の時間変化に基づいて前記車間距離の時間変化を監視する時間変化監視手段（３ｄ）と、
前記車間距離計測手段により計測された前記車間距離と前記時間変化監視手段により監視されている前記車間距離の時間変化との関係に基づいて、動作手段（４〜６）が行う所定動作を制御する動作制御手段（３ｅ）と、を備えたことを特徴とする車載システム（１）。
【請求項２】
請求項１に記載した車載システムにおいて、
自車両の前方を撮影して撮影画像を取得する撮影手段（２）と、
前記撮影手段により取得された撮影画像内に占める先行車の画像サイズを算出する画像サイズ算出手段（３ｂ）と、を備え、
前記衝突予想時刻算出手段は、前記画像サイズ算出手段により算出された画像サイズと前記撮影手段により自車両の前方が撮影された撮影時刻とを用い、前記撮影時刻での自車両の速度と先行車の速度との差である相対速度で自車両が走行し続けた場合に前記車間距離がゼロとなる衝突予想時刻を算出することを特徴とする車載システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した車載システムにおいて、
前記動作手段は、警告を報知する報知手段（４、５）を含むことを特徴とする車載システム。
【請求項４】
請求項３に記載した車載システムにおいて、
前記報知手段は、警告を表示により報知する表示手段（４）及び警告を音出力により報知する音出力手段（５）のうち少なくとも何れかを含むことを特徴とする車載システム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載した車載システムにおいて、
前記動作手段は、車両の挙動を制御する車両挙動制御手段（６）を含むことを特徴とする車載システム。
【請求項６】
車載システム（１）の制御手段（３）に、
自車両から先行車までの車間距離を計測する第１の手順と、
前記車間距離がゼロとなる衝突予想時刻を算出する第２の手順と、
前記第２の手順により算出した衝突予想時刻の時間変化に基づいて前記車間距離の時間変化を監視する第３の手順と、
前記第１の手順により計測した前記車間距離と前記第３の手順により監視している前記車間距離の時間変化との関係に基づいて、動作手段（４〜６）が行う所定動作を制御する第４の手順と、を実行させることを特徴とする車載プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載した車載プログラムにおいて、
自車両の前方を撮影する撮影手段（２）により取得された撮影画像内に占める先行車の画像サイズを算出する第５の手順を含み、
前記第２の手順において、前記第５の手順により算出した画像サイズと前記撮影手段により自車両の前方が撮影された撮影時刻とを用い、前記撮影時刻での自車両の速度と先行車の速度との差である相対速度で自車両が走行し続けた場合に前記車間距離がゼロとなる衝突予想時刻を算出することを特徴とする車載プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自車両から先行車までの車間距離に応じて所定動作を行う車載システム及び車載プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自車両から先行車までの車間距離を計測し、その計測した車間距離に応じて例えば警告を報知する等の所定動作を行う車載システムが供されている。車間距離を計測する手法として、特許文献１には、車線幅（白線）を既知の情報として用い、先行車が位置する場所の車線幅に基づいて車間距離を計測する手法が開示されている。特許文献２には、先行車のナンバープレートを用い、ナンバープレートのサイズに基づいて車間距離を計測する手法が開示されている。特許文献３には、２つの（左右一対の）光学系を用い、三角測量の原理により車間距離を計測する手法が開示されている。特許文献４には、２つのカメラを用い、三角測量の原理により車間距離を計測する手法が開示されている。又、特許文献５には、衝突リスクの指標として、現在の時刻から自車両が先行車に衝突するまでの時間を示すＴＴＣ（Time to Collision、衝突余裕時間）を算出し、車間距離に応じて所定動作を行う構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−７７４２１号公報
【特許文献２】特開昭６１−２１９８２５号公報
【特許文献３】特開平３−１９５９１６号公報
【特許文献４】特開２０００−２６６５３９号公報
【特許文献５】特開２０１２−９８７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、一般道路と高速道路とでは車線幅が異なる場合があり、車間距離を誤って計測する可能性がある。特許文献２では、先行車のナンバープレートを認識することができない場合には車間距離を計測することができない。特許文献３や４では、２つの光学系やカメラが必要となり、構造が複雑である。特許文献５では、特許文献１から４ほど複雑な構成を必要とせずに車間距離を計測可能であるが、自車両及び先行車のうちどちらかの速度が変化した場合を想定していない。そのため、自車両及び先行車のうちどちらかの速度が変化すると、車間距離に応じて所定動作を適切に行うことができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な構成を必要とすることなく、自車両及び先行車のうちどちらが速度を変化させた場合であっても、自車両から先行車までの車間距離に応じて所定動作を適切に行うことができる車載システム及び車載プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載した発明によれば、車間距離計測手段は、自車両から先行車までの車間距離を計測する。衝突予想時刻算出手段は、車間距離がゼロとなる衝突予想時刻を算出する。時間変化監視手段は、衝突予想時刻算出手段により算出された衝突予想時刻の時間変化に基づいて車間距離の時間変化を監視する。動作制御手段は、車間距離計測手段により計測された車間距離と時間変化監視手段により監視されている車間距離の時間変化との関係に基づいて、動作手段が行う所定動作を制御する。
【０００７】
自車両及び先行車の双方が定速で走行し、自車両の速度が先行車の速度よりも速い場合には、自車両が先行車に近づく。このとき、自車両の速度と先行車の速度との速度差が一定であるので、自車両から先行車までの車間距離の変化は一定となる。そのため、車間距離がゼロとなる衝突予想時刻はどの時刻を基準としても一定である（変化しない）。これに対し、自車両及び先行車のうちどちらが速度を変化させると、衝突予想時刻は時間経過にしたがって変化する。本発明では、衝突予想時刻が時間経過にしたがって変化することに着目し、衝突予想時刻の時間変化に基づいて車間距離の時間変化を監視する。そして、計測した車間距離と、その監視している車間距離の時間変化との関係に基づいて、動作手段が行う所定動作を制御するようにした。即ち、時間変化を監視している車間距離が、計測した車間距離よりも大きければ、衝突する可能性が相対的に小さいと判定し、一方、計測した車間距離よりも小さければ、衝突する可能性が相対的に大きいと判定し、警告を報知したり車両の挙動を制御したりする等の所定動作を行う。これにより、複雑な構成を必要とすることなく、自車両及び先行車のうちどちらが速度を変化させた場合であっても、自車両から先行車までの車間距離に応じて所定動作を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態を示す機能ブロック図
【図２】車間距離を計測する原理を示す図
【図３】撮影対象物の長さの差による影響を示す図
【図４】長さが異なる撮影対象物について、カメラ画像の長さｘと距離Ｚとの関係を示す図
【図５】車間距離の変化を示す図
【図６】自車両及び先行車の双方が定速で走行している場合の車間距離の変化を示す図
【図７】自車両及び先行車の双方が定速で走行している場合の許容時間の変化を示す図
【図８】自車両又は先行車の速度変化に応じた車間距離の変化を示す図（その１）
【図９】自車両又は先行車の速度変化に応じた車間距離の変化を示す図（その２）
【図１０】車間距離の変化の区分を示す図
【図１１】車間距離の変化の予測を示す図（その１）
【図１２】車間距離の変化の予測を示す図（その２）
【図１３】フローチャート（その１）
【図１４】フローチャート（その２）
【図１５】フローチャート（その３）
【図１６】フローチャート（その４）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。車載システム１を搭載している車両が自車両であり、自車両の前方を走行する車両が先行車である。車載システム１は、カメラ２（撮影手段）と、制御部３（制御手段）と、表示部４（表示手段）と、音出力部５（音出力手段）と、車両挙動制御部６（車両挙動制御手段）とを有する。カメラ２は、１眼のカメラからなる。カメラ２は、自車両の前方を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメ−ジセンサであり、所定秒数（例えば１／１０秒）のフレ−ム周期で撮影画像を取得し、その取得した撮影画像を制御部３に出力する。尚、カメラ２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメ−ジセンサであっても良い。
【００１０】
制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するマイクロコンピュ−タを主体として構成されている。制御部３は、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム（車載プログラムを含む）をＣＰＵが実行することで、車載システム１の動作全般を制御する。制御部３は、実行する機能に基づいて、車間距離計測部３ａ（車間距離計測手段）と、画像サイズ算出部３ｂ（画像サイズ算出手段）と、衝突予想時刻算出部３ｃ（衝突予想時刻算出手段）と、時間変化監視部３ｄ（時間変化監視手段）と、動作制御部３ｅ（動作制御手段）とを有する。これら画像サイズ算出部３ｂ、衝突予想時刻算出部３ｃ、時間変化監視部３ｄ、車間距離計測部３ａ及び動作制御部３ｅは、ソフトウェアにより構成されている。
【００１１】
車間距離計測部３ａは、自車両から先行車までの車間距離を計測する。画像サイズ算出部３ｂは、カメラ２により取得された撮影画像内に占める先行車の画像サイズを算出する。衝突予想時刻算出部３ｃは、画像サイズ算出部３ｂが算出した画像サイズと、カメラ２が自車両の前方を撮影した撮影時刻とを用い、その撮影時刻での自車両の速度と先行車の速度との差である相対速度で自車両が走行し続けた場合に当該自車両から先行車までの車間距離がゼロとなる衝突予想時刻を算出する。時間変化監視部３ｄは、衝突予想時刻算出部３ｃが算出した衝突予想時刻の時間変化に基づいて自車両から先行車までの車間距離の時間変化を監視する。動作制御部３ｅは、車間距離計測部３ａが計測した車間距離と時間変化監視部３ｄが監視している車間距離の時間変化との関係に基づいて、表示部４、音出力部５及び車両挙動制御部６の動作を制御する。
【００１２】
表示部４は、制御部３から表示指令信号を入力すると、その入力した表示指令信号に基づいて例えば警告画面等の各種画面の表示を行う（描画を行う）。音出力部５は、制御部３から音出力指令信号を入力すると、その入力した音出力指令信号に基づいて例えば警告音等の各種音の音出力を行う。車両挙動制御部６は、制御部３から車両挙動指令信号を入力すると、その入力した車両挙動指令信号に基づいて例えばブレ−キ制御等の各種車両挙動の制御を行う。
【００１３】
次に、本発明の原理を説明する。最初に自車両から先行車までの車間距離を計測する原理を図２に示す。この場合、各項を以下のように定義する。
２Ｗ０：撮影対象物の長さ（先行車の車幅）
Ｚ１，Ｚ２：原点Ｏ（カメラ２のレンズの中心）から撮影対象物までの距離（車間距離）
２ｘ１：原点Ｏから撮影対象物までの距離が「Ｚ１」のときのＣＣＤ結像面上の撮影対象物の長さ（先行車の車幅）相当のカメラ画像の長さ
２ｘ２：原点Ｏから撮影対象物までの距離が「Ｚ２」のときのＣＣＤ結像面上の撮影対象物の長さ（先行車の車幅）相当のカメラ画像の長さ
Ｒｘ，Ｒｙ：ＣＣＤのｘ方向，ｙ方向の解像度
φｘ，φｙ：ｘ軸，ｙ軸上のＣＣＤの視野角
ｌ：原点ＯからＣＣＤ結像面までの距離
この場合、原点ＯからＣＣＤ結像面までの距離は、
【００１４】
【数１】
2015194895.tif 000003
となる。又、原点Ｏから撮影対象物までの距離とＣＣＤ結像面上の大きさとの関係は、
ｘ１／ｌ＝Ｗ０／Ｚｌ・・・（２）
ｘ２／ｌ＝Ｗ０／Ｚ２・・・（３）
となる。よって、（２）式及び（３）式から、
ｘ１／ｘ２＝Ｚ２／Ｚｌ・・・（４）
∴Ｚ２＝ｘ１Ｚｌ／ｘ２・・・（５）
となる。（５）式において、予めＺ１に対するｘ１が基準値として求められている場合、任意のｘに対する車間距離をＺとすると、
Ｚ＝ｘ１Ｚｌ／ｘ・・・（６）
となる。
【００１５】
次に、先行車の車幅の差による影響を図３に示す。各項を以下のように定義する。
２Ｗ１：基準の撮影対象物の長さ
２Ｗ２：他の撮影対象物の長さ
Ｚ１：原点Ｏから基準の撮影対象物までの距離
Ｚ２：原点Ｏから他の撮影対象物までの距離
この場合、他の撮影対象物の長さ（２Ｗ２）のＣＣＤ結像面上の画像の長さを、基準の撮影対象物の長さ（２Ｗ１）のＣＣＤ結像面上の画像の長さ（２ｘ１）に揃えるように配置した場合、以下の関係が成立する。
【００１６】
２Ｗ１／Ｚｌ＝２Ｗ２／Ｚ２・・・（７）
∴Ｚ２＝（Ｗ２／Ｗ１）Ｚｌ・・・（８）
即ち、図４に示すように、常に基準の撮影対象物のＺ１のＷ２／Ｗ１倍の距離が、原点Ｏから他の撮影対象物までの距離となる。１台のカメラ２で撮影した撮影画像を用いて距離を計測する場合、このように長さが異なる撮影対象物についてＣＣＤ結像面上の画像の長さが一致する場合があり得るので、撮影対象物までの距離が時間で変化しない場合には、形状の異なる撮影対象物までの距離を計測することは不可能となる。
【００１７】
これに対し、撮影対象物までの距離が時間で変化する場合を想定する。単位時間△ｔ（例えば１秒）間隔で、そのときの撮影画像から撮影対象物までの距離を（６）式により求める。時刻ｔにおける距離Ｚ（ｔ）の地点Ａと、時刻（ｔ−△ｔ）における距離Ｚ（ｔ−△t）の地点Ｂとを通る直線式Ｚ＝ａｔ＋ｂは図５のようになる。この直線式で時刻ｔにおける速度で一定に走行（定速走行）し続けた場合にＺ＝０となる時刻ｔｐは、ｔｐ＝−ｂ／ａとなる。（ｔｐ−ｔ）は、時刻ｔの時点での速度（相対速度）により定速で走行した場合に、（ｔｐ−ｔ）秒後に撮影対象物までの距離がゼロとなることを示す。
【００１８】
一般的に２点（ｘ１，ｙ１）（ｘ２，ｙ２）を通る直線ｙ＝ａｘ＋ｂのａ、ｂの値は以下のように求まる。
ａ＝（ｙ１−ｙ２）／（ｘ１−ｘ２）・・・（９）
ｂ＝（ｘ１ｙ２−ｘ２ｙ１）／（ｘ１−ｘ２）・・・（１０）
（９）式及び（１０）式を図５に適用すると、２点ＡＢを通る直線の式は以下のようになる。
【００１９】
ａ＝−［Ｚ（ｔ−△ｔ）−Ｚ（ｔ）］／△ｔ・・・（１１）
ｂ＝−［（ｔ−△ｔ）Ｚ（ｔ）−ｔＺ（ｔ−△ｔ）］／△ｔ・・・（１２）
又、Ｚ＝０となるｔ＝ｔｐの値は以下の通りになる。
【００２０】
ｔｐ＝−［（ｔ−△ｔ）Ｚ（ｔ）−ｔＺ（ｔ−△ｔ）］／
［Ｚ（ｔ−△ｔ）−Ｚ（ｔ）］・・・（１３）
図３に示したように、長さ２Ｗ１の基準の撮影対象物のｔｐをｔｐ１とし、長さ２Ｗ２の他の撮影対象物のｔｐをｔｐ２とすると、ｔｐ１、ｔｐ２はそれぞれ以下の通りになる。
【００２１】
ｔｐ１＝−［（ｔ−△ｔ）Ｚ１（ｔ）−ｔＺ１（ｔ−△ｔ）］／
［Ｚ１（ｔ−△ｔ）−Ｚ１（ｔ）］・・・（１４）
ｔｐ２＝−［（ｔ−△ｔ）Ｚ２（ｔ）−ｔＺ２（ｔ−△ｔ）］／
［Ｚ２（ｔ−△ｔ）−Ｚ２（ｔ）］・・・（１５）
又、（８）式より、Ｚ２（ｔ）＝（Ｗ２／Ｗ１）Ｚ１（ｔ）＝αＺ１（ｔ）（αは係数）が成立するので、
ｔｐ２＝−［（ｔ−△ｔ）αＺ１（ｔ）−ｔαＺ１（ｔ−△ｔ）］／
［αＺ１（ｔ−△ｔ）−αＺ１（ｔ）］
＝−［（ｔ−△ｔ）Ｚ１（ｔ）−ｔＺ１（ｔ−△ｔ）］／
［Ｚ１（ｔ−△ｔ）−Ｚ１（ｔ）］
＝ｔｐ１・・・（１６）
∴ｔｐ１＝ｔｐ２・・・（１７）
となる。
【００２２】
（１７）式は、ある任意の時刻ｔにおける速度で移動（又は相対移動）し続けた場合の撮影対象物までの距離がゼロとなる時刻ｔｐは、対象物の長さが基準の撮影対象物と異なっても同じであることを示している。この原理を用い、自車両から先行車までの車間距離の変化に着目することで、撮影対象物の長さ（サイズ）に関係なく同じ条件で車間距離を計測可能となる。
【００２３】
ここで、実際にシステム上で求めることができるのは、（８）式に示したように距離Ｚに対するカメラ２上の画像サイズｘであるので、ｘを用いたｔｐを求める式は、（１３）式に（６）式を代入することで以下の通りになる。即ち、
ｔｐ＝−［（ｔ−△ｔ）Ｚ（ｔ）−ｔＺ（ｔ−△ｔ）］／
［Ｚ（ｔ−△ｔ）−Ｚ（ｔ）］
に、Ｚ（ｔ）＝ｘ１Ｚｌ／ｘ（ｔ）を代入すると、
ｔｐ＝−［（ｔ−△ｔ）ｘ（ｔ−△ｔ）−ｔｘ（ｔ）］／
［ｘ（ｔ）−ｘ（ｔ−△ｔ）］・・・（１８）
（１８）式は、ある任意の物体が時刻（ｔ−△ｔ）からｔまでの単位時間△ｔにてカメラ２の画面上で変化した時の大きさｘ（ｔ−△ｔ）及びｘ（ｔ）の情報を求めることで、その物体までの距離がゼロとなる時刻ｔｐが求まることを示す。又、同じ物体を画像に捉えることができれば、どのような形状の物体でもｘ（ｔ）が求まれば、ｔｐは同じ式で計測可能であることを示す。
【００２４】
次に、自車両が先行車に衝突する衝突リスクの指標であるＴＴＣ（Time to Collision、衝突余裕時間）について説明する。
まず、自車両及び先行車の双方が定速で走行しており、自車両が先行車に近づいている場合の車間距離の変化を図６に示し、ＴＴＣの変化を図７に示す。各項を以下のように定義する。
【００２５】
Ｖａ：自車両の速度
Ｖｂ：自車両の速度
Ｚ：車間距離
自車両及び先行車の双方が定速で走行し、先行車が自車両の速度よりも遅い速度で走行していると、自車両が先行車に近づく。このとき、自車両の速度と先行車の速度との速度差が一定であるので、自車両から先行車までの車間距離の変化は一定となる。そのため、車間距離がゼロとなる時刻を「ｔｐ」とし、現在の時刻を「ｔ」とすると、どの時刻を基準としても「ｔｐ」は変化することなく、「ＴＴＣ」は「ｔｐ」から「ｔ」を差引いた値と一致する。例えば
車間距離：１００ｍ（ｔ＝０）
先行車の速度：１５ｍ／ｓｅｃ
自車両の速度：２０ｍ／ｓｅｃ
とすると、ｔｐを（１３）式を用い、ｔ＝１で算出すると、
△△  ｔｐ＝−［（ｔ−△ｔ）Ｚ（ｔ）−ｔＺ（ｔ−△ｔ）］／
［Ｚ（ｔ−△ｔ）−Ｚ（ｔ）］
＝−［（１−１）×９５−１×１００］／
（１００−９５）＝２０・・・（１９）
となる。
【００２６】
実際には、自車両及び先行車の双方が常に定速で走行するとは限らない。よって、自車両及び先行車のうちどちらかの速度が変化した場合のｔｐについて分析する。自車両及び先行車の双方が定速で走行している状態（自車両の速度＞先行車の速度）から自車両又は先行車のうちどちらかが加速又は減速を開始した場合のｔｐ値の変化を図８に示す。２点ＢＡを通る直線は、自車両及び先行車の双方が定速で走行している場合を示す。この場合は、車間距離の変化が常に一定となり、ｔｐは一定である。これに対し、２点ＢＡ１を通る直線は、自車両が減速を開始した又は先行車が加速を開始した場合を示す。この場合は、車間距離の変化が、自車両及び先行車の双方が定速で走行している時（定速走行時）よりも小さくなるので、ｔｐは定速走行時よりも大きい値になる。一方、２点ＢＡ２を通る直線は、自車両が加速を開始した又は先行車が減速を開始した場合を示す。この場合は、車間距離の変化が、定速走行時よりも大きくなるので、ｔｐは定速走行時よりも小さい値になる。
【００２７】
又、図９において、直線の傾きが正の場合は、（ｔｐ−ｔ）が負であることを示し、自車両が減速を開始した又は先行車が加速を開始したことで車間距離が広がっていることを示す。一方、直線の傾きが負の場合は、（ｔｐ−ｔ）が正であることを示し、自車両が加速を開始した又は先行車が減速を開始したことで車間距離が縮まっていることを示す。加減速が働いた場合は、単位時間での２点での速度の平均値で定速走行した場合のｔｐを示すので、２点を結ぶ直線は常に変化することになる。このため、速度変化がある場合は、時間変化するｔｐを車両衝突までの許容時間として扱うことはできないが、ｔｐの時間変化を用いることで、先行車への接近を注意喚起するシステムや車両挙動を制御するシステムとして利用し、利便性のある機能を実現することができる。
【００２８】
自車両及び先行車の双方が定速で走行している場合には車間距離の変化が一定であるのに対し、自車両及び先行車のうちどちらかが減速を開始した場合には車間距離の変化は一定ではない。具体的には、（ｔ−２△ｔ）、（ｔ−△ｔ）、ｔにおける車間距離をＺ（ｔ−２△ｔ）、Ｚ（ｔ−△ｔ）、Ｚ（ｔ）とすると、図１０に示す関係が成立する。以下、
（１）自車両が先行車に近づいて減速を開始した場合
（２）先行車が減速を開始した後に自車両が減速を開始した場合
について順次説明する。
【００２９】
（１）自車両が先行車に近づいて減速を開始した場合
自車両及び先行車の双方が定速で走行しており、自車両が先行車に近づいた場合は、図１０に示すＮｏ．１の状態である。この場合のｔｐは一定の時刻を指している。ｔｐが安全上減速を開始するべきある値になった時点（地点Ａ）で、自車両が一定の加速度で減速した場合に衝突直前の車間距離を維持して地点Ｂで止まる（又は、先行車と同じ速度になる）限界の速度変化を二次関数の式で求める。図１１は、自車両が先行車に近づいて減速を開始した場合の車間距離の変化の予測を示す。図１１において、区間ＡＢの二次元方程式を
Ｚ＝ａ（ｔ−ｔｃ）２・・・（２０）
とする。ｔｃはＺ＝０となる地点Ｂの時刻であり、ａは係数である。
【００３０】
地点Ａでの（２０）式の傾きはｄＺ／ｄｔであるが、減速しない場合の車間距離の変化（区間ＡＣ）の直線の傾きでもある。（２０）式より、
ｄＺ／ｄｔ＝２ａ（ｔ−ｔｃ）・・・（２１）
となり、ｔ＝０のとき、
ｄＺ／ｄｔ＝−２ａｔｃ・・・（２２）
となる。したがって、線分ＡＣの方程式は
Ｚ＝−２ａｔｃｔ＋ａｔｃ２＝−ａｔｃ（２ｔ−ｔｃ）・・・（２３）
となる。Ｚ＝０となる地点Ｃの時刻ｔｐは（２３）式より、
ｔｐ＝ｔｃ／２・・・（２４）
となる。又、ｔ＝０でのＺ（０）の値は（２０）式より、
ａ＝Ｚ（０）／ｔｃ２＝Ｚ（０）／４ｔｐ２・・・（２５）
となることから、（２０）式は以下のようになる。
【００３１】
Ｚ（ｔ）＝Ｚ（０）（ｔ−２ｔｐ）２／４ｔｐ２・・・（２６）
となる。
（２６）式において、区間ＡＢにおいて下記の関係式が成立するように減速を開始すれば安全な車間距離を確保していくことが可能となる。
【００３２】
Ｚ（ｔ）＞Ｚ（０）（ｔ−２ｔｐ）２／４ｔｐ２・・・（２７）
（２７）式をｘにて表すと以下のようになる。
ｘ（ｔ）＜４ｔｐ２ｘ（０）／（ｔ−２ｔｐ）２・・・（２８）
ここで、ｔｐは（１８）式より求められる。
【００３３】
（２）先行車が減速を開始した後に自車両が減速を開始した場合
自車両が先行車と同じ速度で追従している時に、先行車が減速を開始した場合は、図１０に示すＮｏ.３の状態である。図１２は、先行車が減速を開始した後に自車両が減速を開始した場合の車間距離の変化の予測を示す。図１２において、地点Ａにて先行車が減速を開始した時刻をｔ＝０とする。車間距離の変化が５％程度になった地点Ａ２（時刻ｔ＝２△ｔ）とした場合、時刻ｔ＝△ｔの地点をＡ１とすると、地点Ａ、Ａ１、Ａ２での車間距離の関係は図１０に示すＮｏ.３の関係になる。先行車の減速の加速度を一定とした場合には、車間距離の変化は二次関数となるので、図１２のようにＡ１、Ａ２を通る放物線ＡＢになる。
【００３４】
放物線の式を、
ＺＡ＝ａｔ２＋ｃ・・・（２９）
ｔ＝０、ｔ１＝２△ｔのときのＺＡをＺＡ（０）、ＺＡ（ｔ１）とすると、
ＺＡ（ｔ１）＝ａｔ１２＋ＺＡ（０）・・・（３０）
ａ＝［ＺＡ（ｔ１）−ＺＡ（０）］／ｔ１２・・・（３１）
ＺＡ（ｔ）＝［ＺＡ（ｔ１）−ＺＡ（０）］ｔ２／ｔ１２＋ＺＡ（０）・・・（３２）
となる。
【００３５】
次に、（３２）式と同じ大きさで方向逆の二次の項の係数を持ち、Ｚ＝０にて最小値を持つ放物線を想定する。最小値を持つｔをｔcとすると、その式ＺＢは以下の通りになる。
【００３６】
ＺＢ＝［ＺＡ（０）−ＺＡ（ｔ１）］（ｔ−ｔｃ）２／ｔ１２・・・（３３）
（３２）式と（３３）式がｔ＞０の範囲で接するように（３３）式を求めると、
ｄＺＡ／ｄｔ＝２［ＺＡ（ｔ１）−ＺＡ（０）］ｔ／ｔ１２・・・（３４）
ｄＺＢ／ｄｔ＝２［ＺＡ（０）−ＺＡ（ｔ１）］（ｔ−ｔｃ）／ｔ１２・・・（３５）
より、ｄＺＡ／ｄｔ＝ｄＺＢ／ｄｔとなるｔの値は、
［ＺＡ（ｔ１）−ＺＡ（０）］ｔ＝［ＺＡ（０）−ＺＡ（ｔ１）］（ｔ−ｔｃ）・・・（３６）
２［ＺＡ（ｔ１）−ＺＡ（０）］ｔ＝−［ＺＡ（０）−ＺＡ（ｔ１）］ｔｃ・・・（３７）
ｔ＝ｔｃ／２・・・（３８）
したがって、０からｔｃまでの中間点に当たる地点Ｅにて接することが分かる。この時のｔｃを求めると、
【００３７】
【数２】
2015194895.tif 000004
ｔｃ／２≦ｔ≦ｔｃの区間において、Ｚ（ｔ）≧ＺＢ（ｔ）となるように自車両を減速すれば、先行車に衝突することなく停止（又は同じ速度）状態に達することができる。
【００３８】
【数３】
2015194895.tif 000005
α＝ＺＡ（ｔ１）／ＺＡ（０）＝ｘＡ（０）／ｘＡ（ｔ１）
とすると、
【００３９】
【数４】
2015194895.tif 000006
又、Ｚ（ｔ）ｘ（ｔ）＝ＺＡ（０）ｘＡ（０）の関係が成立するので、
【００４０】
【数５】
2015194895.tif 000007
即ち、（４１）式にてｔｃが求まったのち、ｔｃ／２≦ｔ≦ｔｃの範囲では（４４）式又は（４７）式が成立するようにＺ（ｔ）又はｘ（ｔ）が得られるように減速することで、先行車までの車間距離を衝突しないように維持することができる。
【００４１】
又、ｔ１≦ｔ≦ｔｃ／２の範囲においては、（３２）式より、以下の（４８）式又は（４９）式が成立するように減速を開始すれば安全な車間距離を確保していくことが可能となる。
【００４２】
【数６】
2015194895.tif 000008
又、０≦ｔ≦ｔｃ／２の範囲においては、（３２）式又は以下の（５０）式が成立するように減速を開始すれば安全な車間距離を確保していくことが可能となる。
【００４３】
【数７】
2015194895.tif 000009
次に、上記した構成の作用について、図１３から図１６も参照して説明する。
制御部３は、本発明に関連し、衝突判定処理を所定周期で定期的に実行する。制御部３は、衝突判定処理を開始すると、初期設定を行い（Ｓ１）、エンジン停止中であるか否かを判定する（Ｓ２）。制御部３は、エンジン停止中でない（走行中である）と判定すると（Ｓ２：ＮＯ）、△Ｔ秒後であるか（△Ｔ秒が経過したか）否かを判定する（Ｓ３）。制御部３は、△Ｔ秒後であると判定すると（Ｓ３：ＹＥＳ）、カメラ３から撮影画像を入力する（取り込む）（Ｓ４）。そして、制御部３は、入力した撮影画像内で先行車を検出し（Ｓ５）、その撮影画像内に先行車が存在するか否かを判定する（Ｓ６）。制御部３は、撮影画像内に先行車が存在しないと判定すると（Ｓ６：ＮＯ）、上記したステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降を繰返して実行する。
【００４４】
一方、制御部３は、撮影画像内に先行車が存在すると判定すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、自車両から先行車までの車間距離Ｚ（ｔ）を計測して記録する（Ｓ７）（第１の手順）。このとき、制御部３は、撮影画像内に占める先行車の画像サイズを算出する（第５の手順）。次いで、制御部３は、Ｚ（ｔ−２△ｔ）、Ｚ（ｔ−△ｔ）、Ｚ（ｔ）を比較する（Ｓ８）。この場合、制御部３は、△ｔ＝ｎ△Ｔとする（ｎは自然数）。
【００４５】
制御部３は、以下に示す第１の関係が成立しているか否かを判定する（Ｓ９）。
Ｚ（ｔ−２△ｔ）＞Ｚ（ｔ−△ｔ）＞Ｚ（ｔ）・・・（第１の関係）
制御部３は、第１の関係が成立していないと判定すると（Ｓ９：ＮＯ）、上記したステップＳ１に戻る。
【００４６】
一方、制御部３は、第１の関係が成立していると判定すると（Ｓ９：ＹＥＳ）、以下に示す第２の関係が成立しているか否かを判定する（Ｓ１０）。
Ｚ（ｔ−２△ｔ）＋Ｚ（ｔ）＝２Ｚ（ｔ−△ｔ）・・・（第２の関係）
制御部３は、第２の関係が成立していると判定すると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、自車両及び先行車の双方が定速で走行していると判定する。
【００４７】
制御部３は、自車両及び先行車の双方が定速で走行していると判定すると、ｔｃを算出済みであるか否かを判定する（Ｓ１２）。制御部３は、ｔｃを算出済みでないと判定すると（Ｓ１２：ＮＯ）、（１４）式又は（１８）式を用いて時刻ｔ、（ｔ−△ｔ）におけるｔｐを算出する（Ｓ１３）。次いで、制御部３は、現在の時刻から当該算出したｔｐまでの時間を算出し、その算出した現在の時刻からｔｐまでの時間と限界時間とを比較する（Ｓ１４）。限界時間とは、警告の報知を待機し得る最大の時間である。
【００４８】
制御部３は、現在の時刻からｔｐまでの時間が限界時間以下でないと判定すると（Ｓ１４：ＮＯ）、車間距離に余裕がある正常範囲であり、自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に低いと判定し、正常範囲の信号を出力し（Ｓ１５）、上記したステップＳ２に戻る。一方、制御部３は、現在の時刻からｔｐまでの時間が限界時間以下であると判定すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、車間距離に余裕がなく、自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に高いと判定し、接近注意の信号を出力し（Ｓ１６）、上記したステップＳ２に戻る。即ち、制御部３は、自車両が先行車に接近していることを示す接近注意の表示指令信号を表示部４に出力し、接近注意の音出力指令信号を音出力部５に出力し、上記したステップＳ２に戻る。表示部４は、制御部３から接近注意の表示指令信号を入力すると、警告画面の表示を行う。又、音出力部５は、制御部３から接近注意の表示指令信号を入力すると、警告音の音出力を行う。これにより、自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に高いことを運転者に報知することができる。
【００４９】
一方、制御部３は、上記した第２の関係が成立していないと判定すると（Ｓ１０：ＮＯ）、以下に示す第３の関係が成立しているか否かを判定する（Ｓ１１）
Ｚ（ｔ−２△ｔ）＋Ｚ（ｔ）＞２Ｚ（ｔ−△ｔ）・・・（第３の関係）
制御部３は、第３の関係が成立していると判定すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、先行車が定速で走行しており、自車両が減速を開始したと判定する。制御部３は、先行車が定速で走行しており、自車両が減速を開始したと判定すると、ｔｐを算出済みであるか否かを判定する（Ｓ１７）。制御部３は、ｔｐを算出済みでないと判定すると（Ｓ１７：ＮＯ）、ｔｃを算出済みであるか否かを判定する（Ｓ１８）。制御部３は、ｔｃを算出済みでないと判定すると（Ｓ１８：ＮＯ）、（１３）式又は（１８）式を用いて時刻ｔ、（ｔ−△ｔ）におけるｔｐを算出する（Ｓ１９）（第２の手順）。
【００５０】
制御部３は、（２７）式又は（２８）式が現在の時刻ｔにおいて成立するか否かを判定する（Ｓ２０）（第３の手順）。制御部３は、（２７）式又は（２８）式が現在の時刻ｔにおいて成立すると判定すると（Ｓ２０：ＹＥＳ）、正常範囲であると判定し、正常範囲の信号を出力し（Ｓ２１）、上記したステップＳ２に戻る。一方、制御部３は、（２７）式及び（２８）式が現在の時刻ｔにおいて成立しないと判定すると（Ｓ２０：ＮＯ）、自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に高いと判定し、接近注意の信号を出力し（Ｓ２２）（第４の手順）、上記したステップＳ２に戻る。この場合も、表示部４は、制御部３から接近注意の表示指令信号を入力すると、警告画面の表示を行う。又、音出力部５は、制御部３から接近注意の表示指令信号を入力すると、警告音の音出力を行う。これにより、自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に高いことを運転者に報知することができる。
【００５１】
一方、制御部３は、第３の関係が成立していないと判定すると（Ｓ１１：ＮＯ）、先行車が減速を開始し、自車両が定速で走行していると判定する。制御部３は、先行車が減速を開始し、自車両が定速で走行していると判定すると、ｔｃを算出済みであるか否かを判定する（Ｓ２３）。制御部３は、ｔｃを算出済みでないと判定すると（Ｓ２３：ＮＯ）、以下の関係が成立するか否かを判定する（Ｓ２４）。
【００５２】
αＺ（ｔ−２△ｔ）＞Ｚ（ｔ）（１＞α＞０）
制御部３は、上記した関係が成立すると判定すると（Ｓ２４：ＹＥＳ）、（４１）式を用いてｔｃを求める（Ｓ２５）。次いで、制御部３は、ｔ１≦ｔ≦ｔｃ／２が成立するか否かを判定する（Ｓ２６）。制御部３は、ｔ１≦ｔ≦ｔｃ／２が成立しないと判定すると（Ｓ２６：ＮＯ）、ｔｃ／２≦ｔ≦ｔｃが成立するか否かを判定する（Ｓ２７）。制御部３は、ｔｃ／２≦ｔ≦ｔｃが成立すると判定すると（Ｓ２７：ＹＥＳ）、（４４）式又は（４７）式が成立するか否かを判定する（Ｓ２８）。制御部３は、（４４）式又は（４７）式が成立すると判定すると（Ｓ２８：ＹＥＳ）、正常範囲であると判定し、正常範囲の信号を出力し（Ｓ２９）、上記したステップＳ２に戻る。一方、制御部３は、（４４）式及び（４７）式の何れも成立しないと判定すると（Ｓ２８：ＮＯ）、自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に高いと判定し、接近注意の信号を出力し（Ｓ３０）、上記したステップＳ２に戻る。この場合も、表示部４は、制御部３から接近注意の表示指令信号を入力すると、警告画面の表示を行う。又、音出力部５は、制御部３から接近注意の表示指令信号を入力すると、警告音の音出力を行う。これにより、自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に高いことを運転者に報知することができる。
【００５３】
又、制御部３は、ｔ１≦ｔ≦ｔｃ／２が成立すると判定すると（Ｓ２６：ＹＥＳ）、（４８）式又は（４９）式が成立するか否かを判定する（Ｓ３１）。制御部３は、（４８）式又は（４９）式が成立すると判定すると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、正常範囲であると判定し、正常範囲の信号を出力し（Ｓ２９）、上記したステップＳ２に戻る。一方、制御部３は、（４８）式及び（４９）式の何れも成立しないと判定すると（Ｓ３１：ＮＯ）、自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に高いと判定し、接近注意の信号を出力し（Ｓ３０）、上記したステップＳ２に戻る。この場合も、表示部４は、制御部３から接近注意の表示指令信号を入力すると、警告画面の表示を行う。又、音出力部５は、制御部３から接近注意の表示指令信号を入力すると、警告音の音出力を行う。これにより、自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に高いことを運転者に報知することができる。
【００５４】
以上に説明したように本実施形態によれば、車載システム１において、自車両及び先行車のうちどちらが速度を変化させると、衝突予想時刻が時間経過にしたがって変化することに着目し、衝突予想時刻の時間変化に基づいて車間距離の時間変化を監視する。そして、計測した車間距離と、その監視している車間距離の時間変化との関係に基づいて、報知動作を制御するようにした。即ち、時間変化を監視している車間距離が、計測した車間距離よりも大きければ、衝突する可能性が相対的に小さいと判定し、一方、計測した車間距離よりも小さければ、衝突する可能性が相対的に大きいと判定し、警告を報知するようにした。これにより、複雑な構成を必要とすることなく、自車両及び先行車のうちどちらが速度を変化させた場合であっても、自車両から先行車までの車間距離に応じて報知動作を適切に行うことができる。
【００５５】
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
１眼のカメラを用いて車間距離を計測する構成を例示したが、２眼のカメラやレーダ等の測距センサを用いて車間距離を計測しても良い。即ち、２眼のカメラやレーダ等の測距センサを用いて計測した車間距離がゼロとなる衝突予想時刻を算出し、その算出した衝突予想時刻の時間変化に基づいて車間距離の時間変化を監視しても良い。
自車両が先行車に衝突する可能性が相対的に高いと判定した場合に、所定動作として表示部４が警告画面を表示すると共に音出力部５が警告音を音出力する構成を示したが、車両挙動制御部６が衝突を回避するように例えばブレーキ制御等の車両制御を行っても良い。
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１は車載システム、２はカメラ（撮影手段）、３は制御部（制御手段）、３ａは車間距離計測部（車間距離計測手段）、３ｂは画像サイズ算出部（画像サイズ算出手段）、３ｃは衝突予想時刻算出部（衝突予想時刻算出手段）、３ｄは時間変化監視部（時間変化監視手段）、３ｅは動作制御部（動作制御手段）、４は表示部（動作手段、表示手段）、５は音出力部（動作手段、音出力手段）、６は車両挙動制御部（動作手段、車両挙動制御手段）である。
【図１】
2015194895.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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