(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方障害物を検出する前方障害物検出手段と、
前記前方障害物検出手段によって検出された前記前方障害物を回避して該前方障害物の側方を通過するための回避経路を生成する回避経路生成手段と、
前記回避経路生成手段によって生成された前記回避経路上を走行するように自動操舵を行う操舵制御手段と、
を備え、
前記回避経路生成手段は、フロントウインドガラスを通して運転者から目視される風景の流れを示すオプティカルフローの角度変化率が、あらかじめ設定された所定値よりも小さくなるように前記回避経路を生成する、
ことを特徴とする運転支援装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記回避経路生成手段は、前記オプティカルフローの角度変化率の最大値が前記所定値よりも小さくなるように前記回避経路を生成する、ことを特徴とする運転支援装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記回避経路生成手段により生成される前記回避経路が、前記前方障害物を回避するために想定されたシグモイド曲線の比較回避経路上を走行する場合に比して、前半の操舵が早めで後半の操舵が遅めとなるように設定される、ことを特徴とする運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動操舵を行うようにした運転支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両においては、運転支援のために、例えば車線維持制御においては現在の走行車線を走行するように自動操舵が行われ、また自動運転においては車線変更や前方障害物回避を含めて自動操舵が行われる。特許文献１には、前方障害物が存在する場合の自動操舵として、自車両が走行する走行軌跡がシグモイド曲線となるようにして、前方障害物を回避しつつ前方障害物の側方を通過させるものが開示されている。すなわち、前方障害物の回避のためのハンドル操作として、直進状態から前方障害物を回避するためのハンドルの切り込み操作と、この後に前方障害物の側方を通過するように再び直進走行に戻すためのハンドルの切り戻し操作とを行うものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１８１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動操舵によって前方障害物を回避する操舵制御を行った場合、運転者によっては、危険（緊張）を感じる場合があるかなりある、ということが判明した。このような原因を追及したところ、運転者の視線移動に起因する場合がある、ということが判明した。すなわち、運転者は、フロントウインドガラスを通して前方（斜め前方を含む）の風景（景色）
を目視しているが、ハンドルの切り込み操作に伴って風景が横方向に流れ、この風景の流れによって運転者の視線が前方障害物やその付近からかなり大きくずれてしまい、このような視線移動に起因して危険を感じてしまう、ということが判明した。
【０００５】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、自動操舵によって前方障害物回避のための回避経路上を走行する際に、運転者に対して不必要に危険を感じさせてしまう事態を防止あるいは抑制できるようにした運転支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
前方障害物を検出する前方障害物検出手段と、
前記前方障害物検出手段によって検出された前記前方障害物を回避して該前方障害物の側方を通過するための回避経路を生成する回避経路生成手段と、
前記回避経路生成手段によって生成された前記回避経路上を走行するように自動操舵を行う操舵制御手段と、
を備え、
前記回避経路生成手段は、フロントウインドガラスを通して運転者から目視される風景の流れを示すオプティカルフローの角度変化率が、あらかじめ設定された所定値よりも小さくなるように前記回避経路を生成する、
ようにしてある。
【０００７】
上記解決手法によれば、前方障害物を回避する回避経路が、運転者により目視されるオプティカルフローの角度変化率（により特定される風景の変化度合い）が所定値よりも小さくなるように生成されるので、風景が急激に変化される場合に比して運転者が危険を感じてしまう事態を防止あるいは抑制することができる。
【０００８】
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、請求項２以下に記載のとおりである。すなわち、
前記回避経路生成手段は、前記オプティカルフローの角度変化率の最大値が前記所定値よりも小さくなるように前記回避経路を生成する、ようにしてある（請求項２対応）。
【００１０】
前記回避経路生成手段により生成される前記回避経路が、前記前方障害物を回避するために想定されたシグモイド曲線の比較回避経路上を走行する場合に比して、前半の操舵が早めで後半の操舵が遅めとなるように設定される、ようにしてある（請求項３対応）。この場合、生成される回避経路のより具体的なものが提供される。また、ハンドルの切り込み時となる回避経路の前半での操舵が早めに行われるため、このときの風景の変化度合いを相対的に小さいものとすることができて、運転者が危険を感じてしまう事態をより一層防止あるいは抑制する上で好ましいものとなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自動操舵によって前方障害物回避のための回避経路を走行する際に、運転者に対して不必要に危険を感じさせてしまう事態を防止あるいは抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】前方障害物を回避する際の自車両の動き等を説明するための図。
【図２】ハンドルの切り込み操作する前の直進状態でのオプティカルフローを示す図。
【図３】ハンドルを切り込み操作したときのオプティカルフローを示す図。
【図４】ハンドルを戻し操作したときのオプティカルフローを示す図。
【図５】ハンドルを再び直進状態にしたときのオプティカルフローを示す図。
【図６】オプティカルフローの角度変化率の最大値が最小となる係数ｅを選択することを示す図。
【図７】シグモイド曲線状とされた比較回避経路と本発明による回避経路との間での横移動距離の相違を示す図。
【図８】衝突余裕時間の逆数と運転者の感じる危険感との関係を、シグモイド曲線状とされた比較回避経路と本発明による回避経路とを走行した場合を比較して示す図。
【図９】本発明の制御系統例を示す図。
【図１０】本発明の制御例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、図１を参照しつつ、前方障害物を回避するために自動操舵を行った場合に、運転者が感じる危険感を検証するための実験例についてについて説明する。なお、実施形態では、自動運転を行うものとなっており、この自動運転の一環として自動操舵を行うものとなっている。
【００１４】
まず、１１は、自車両Ｖが走行している走行路である。自車両Ｖは、走行路１１の左側端を図中左方から右方に向けて走行するものとされる。自車両Ｖの前方のうち、走行路１１の左側他に前方障害物としての前方パイロン２１が位置されている。また、走行路１１の右側他には、前方パイロン２１よりも自車両Ｖ側において、複数の側方パイロン２２が走行方向に間隔をあけて複数位置されている。
【００１５】
自車両Ｖが前方パイロン２１を回避するための走行軌跡（回避経路）が、図中Ｋで示される。自車両Ｖの回避経路Ｋについては後に詳述するが、概略的には、直進走行から右方にハンドルの切り込み操作が行われ、その後、ハンドルの切り戻し操作が行われて、前方パイロン２１の側方（右方側）を直進するように設定されている。図中丸１で示す区間は、ハンドルの切り込み開始から前方パイロン２１までの区間である。また、丸２で示す区間は、ハンドルの切り込み開始からハンドルの切り戻し終了（ハンドルがニュートラルに戻る）までの間の区間で、ハンドル操作中となる区間である。さらに、丸３で示す区間は、前方パイロン２１と複数の側方パイロン２２のうち前方パイロン２１の右方に位置する側方パイロン２２との間隔を示し、自車両Ｖは、この２つのパイロン２１と２２との間を通過することになる。
【００１６】
自車両Ｖを回避経路Ｋに沿って走行するように自動運転したとき、運転者が目視するオプティカルフローの変化が図２〜図５に示される。図２〜図５において、フロントウインドガラスが符号３１で示され、インストルメントパネルが符号３２で示され、ルーフパネルが符号３３で示され、フロントピラーが符号３４で示される。なお、自車両Ｖは、ハンドル（ステアリングハンドル）３０が右側に位置された右ハンドル車とされている。
【００１７】
図２〜図５中、ハンドル５の前方（つまり運転者の前方）領域において、フロントウインドガラス３１の全面積に比して十分に小さい領域αが設定されて、この領域αにおけるオプティカルフローの検出が行われる。オプティカルフローは、走行中に運転者が前方を目視したときに、風景が流れる様子を示すもので、方向成分と速度成分とを有するものとなっている。つまり、オプティカルフローは、風景の流れを示すものとなる。特に、領域αで検出されるオプティカルフローのうち、運転者の中心方向に向かう側の流れが運転者の視線移動に大きな影響を与える。なお、以下の説明で用いるオプティカルフロー（の最大値や角度変化率）は、領域αで検出されるオプティカルフローのうち多くの割合を占めるもの（主流となるもの）についてのものである。
【００１８】
図２〜図５において、領域α中におけるオプティカルフローの方向を矢印で示してある。図２は、図１におけるＮ１点（直進走行中）に対応したオプティカルフローを示す。図３は、図１におけるＮ２点（ハンドルの切り込み中）でのオプティカルフローを示す。図４は、図１におけるＮ３点（ハンドルの切り戻し中）でのオプティカルフローを示す。図５は、図１におけるＮ４点（ハンドルがニュートラルに戻ったとき）のオプティカルフローを示す。
【００１９】
Ｎ１点でのオプティカルフローは、後方かつかなり大きく下方に向かうような流れとなる。Ｎ２点でのオプティカルフローは、自車両Ｖが右方向に操舵されていることから、左方向かる下方への流れとなるが、下向きの度合いは小さいものとなる。Ｎ３点でのオプティカルフローは、ハンドルの戻し操作中であることから、右方向かつ下向きの流れとなるが、下方へ向く度合いが図２の場合に比して小さくなっている。Ｎ４点でのオプティカルフローは、直進状態ではあるが、ハンドルの戻し操作が終了して間もない時点であることから、図２に近い流れとなるが、下向きの度合いが小さいものとなる。
【００２０】
図２〜図５で示すようなオプティカルフローの角度変化率は、オプティカルフローの方向を示す矢印のなす角度の単位時間あたりの変化量となる（deg／ｓ）。オプティカルフローの角度変化率が大きいほど、風景が変化する度合いが高いものとなる。そして、運転者は、風景の変化に応じて視線と視線移動を行ってしまう習性を有するものであり、特に新たに出現する風景に気をとられて、その方向に視線移動してします可能性が高いものとなる。
【００２１】
ハンドル切り込み中においては、自車両Ｖが側方パイロン２２に向かう側となることから、側方パイロン２２に対応したオプティカルフローが領域αに大きく出現してくる状況となる。すなわち、運転者は、側方パイロン２２に向けて視線移動を行う可能性が高いものとなる。ハンドルの切り込み中は、側方パイロン２２に向けて自車両Ｖが移動することもあって、側方パイロン２２に対して運転者が危険を感じてしまう可能性が高いものとなる。
【００２２】
次に、回避経路Ｋの生成について説明する。まず、自車両Ｖからの前方距離をｘとし、そのときの自車両Ｖの横移動距離（図１において右方向への移動距離）をｙとしたとき、例えば次式（１）２関係を満足するように回避経路Ｋが生成される。ただし、操舵開始時と操舵終了時とにおいて自車両Ｖの向きが走行路１１と平行となり、横移動についてのオーバシュートはなしとする。
【００２３】
ｙ＝ａｘ7＋ｂｘ6＋ｃｘ5＋ｄｘ4＋ｅｘ3      （１）
上記（１）式中、ａ〜ｅはそれぞれ係数であり、かつ係数ａ〜ｄは係数ｅに応じて決定されるものである。
【００２４】
図６は、前述した領域αでの主たるオプティカルフローの角度変化率と係数ｅとの関係を示すものである。そして、係数ｅは、オプティカルフローの角度変化率があらかじめ設定された所定値よりも小さくなるように、より好ましくは角度変化率が最小となるように選択される。すなわち、係数ｅを相違させることにより、前方障害物を回避するまでに生じるオプティカルフローの角度変化率の最大値が変化されるが、この角度変化率の最大値が所定値以下となるように（好ましくは最小となるように）係数ｅが選択される。そして、選択された係数ｅに基づいて、係数ａ〜ｄが決定される。
【００２５】
図７は、自車両Ｖからの前方距離とそのときの自車両Ｖの横移動距離との関係を示すものである。図７において、▲表示を結んだ曲線および■表示を結んだ曲線はそれぞれ、回避経路となる。▲表示で示される回避経路が本発明による回避経路となるもので、オプティカルフローの角度変化率の最大値が最小となるように（１）式中の係数ｅを選択した場合である。また、■表示で示される回避経路が、シグモイド曲線として決定された比較回避経路である。この図７から明かなように、本発明による回避経路は、比較回避経路に比して、前半の操舵が早めで後半の操舵が遅めとなるように設定される。
【００２６】
図８は、上記本発明による回避経路と比較回避経路とを走行した際に、運転者が感じる危険感の相違を示す実験データである。図８中、横軸に示す「ＴＴＣの逆数」におけるＴＴＣ（Time-To-Collision）は衝突余裕時間であって、図１に示す側方パイロン２２に対するものである。衝突余裕時間ＴＴＣの逆数は、大きいほどパイロンまでの到達時間が短いことを示す。図８はで、「ＯＦ最小化パス」が本発明による回避経路の場合であり、「ＯＦ考慮なし」が比較回避経路の場合である。この図８から明かなように、本発明による回避経路を走行する場合の方が、比較回避経路を走行する場合に比して、危険感のばらつきが小さく、しかも危険を感じる度合いが小さいものとなる、ということが理解される。
【００２７】
次に、前述したオプティカルフローの角度変化率が最小となるように回避経路を設定するようにした本発明の制御例について、図９、図１０を参照しつつ説明する。まず、図９は、本発明の制御系統例を示すもので、Ｕはマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）である。このコントローラＵには、各種センサあるいは機器類Ｓ１〜Ｓ４からの信号が入力される。すなわち、Ｓ１は、ナビゲーション装置で、地図情報と自車両位置情報とが入手される。Ｓ２は、車速を検出する車速センサである．Ｓ３は、車外カメラであり、自車両Ｖの前方の状況を入手するものとなっており、また、図２〜図５で示すような領域αにおけるオプティカルフローを検出するものとなっている。Ｓ４は、レーダであり、前方障害物等への距離を検出するものとなっている。なお、オプティカルフロー検出用のカメラを別途設けるようにしてもよい（例えば運転席前方のインストルメントパネル３２上に設置）。
【００２８】
コントローラＵは、自動運転のために、各種機器類Ｓ１１〜Ｓ１３を制御する。すなわち、Ｓ１１は、スロットルアクチュエータであり、車速（加速、減速、車速維持）を制御するためのものである、Ｓ１２は、ブレーキアクチュエータであり、減速あるいは停止を行うためのものである、Ｓ１３はパワーステアリング装置であり、ハンドル３５を自動操舵するためのものである。
【００２９】
図１０は、コントローラＵによる自動運転の制御量を示すフローチャートであり、特に前方障害物（図１における前方パイロン２１相当）を回避するための制御に着目したものとなっている。なお、以下の説明でＱはステップを示す。まず、Ｑ１において、各種センサあるいは機器類Ｓ１〜Ｓ４からの信号が入力される。この後、Ｑ２において、既知の手法によって自動運転が行われる（車速および走行軌跡を設定して、この設定された内容にしたがう自動運転の実行）。
【００３０】
Ｑ２の後、Ｑ３において、オプティカルフローが検出される。この後、Ｑ４において、操舵が必要であるか否かが判別される（例えば図１において前方パイロン２１の回避のための操舵の必要性の判別）。このＱ４の判別でＮＯのときは、そのままリターンされる。
【００３１】
Ｑ４の判別でＹＥＳのときは、Ｑ５において、検出されるオプティカルフローの角度変化率の最大値が最小となるようにした回避経路が生成される．すなわち、オプティカルフローの角度変化率の最大値が最小となるように（１）式の係数ｅの大きさが選択され（図６参照）、この係数ｅに応じて他の係数ａ〜ｄが決定されて、（１）式に基づいて回避経路が生成される。なお、オプティカルフローの検出は、回避経路の生成の直前のものが検出されて、実際に前方障害物の側方を通過するまでにおけるオプティカルフローが変化する状況は、現在の車速、必要な横移動距離および前方障害物までの距離に基づいて算出（推定）されて、この算出されたオプティカルフローの角度変化率の最大値が最小となるように係数ｅが選択されることになる。
【００３２】
Ｑ５の後は、Ｑ６において、Ｑ５で生成された回避経路上を自車両Ｖが走行するように自動操舵される。この自動操舵の際は、図７において説明したように、シグモイド曲線状とされる比較回避経路に比して、前半の操舵が早めで後半の操舵が遅めとなるように行われる。回避経路における前半の操舵が早めになるということは、遅めにする場合に比して、オプティカルフローの角度変化率が小さくなって、その分、運転者が危険を感じてしまう度合いを低減する上でも好ましいものとなる。
【００３３】
Ｑ６の後、Ｑ７において、前方障害物を回避したか否かが判別される。このＱ７の判別でＮＯのときは、Ｑ６に戻る。Ｑ７の判別でＹＥＳのときは、Ｑ８において、通常の自動運転に復帰される。
【００３４】
以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。本発明は、自動操舵を行う車両であれば適用できる。回避経路を生成するための（１）式は一例であり、他の手法によって回避経路を生成することもできる。フロントウインドガラスを通して運転者が目視する風景の変化度合いは、オプティカルフローを用いることなく、例えば車外カメラＳ３で撮像される画像から取得することもできる。フローチャートに示す各ステップあるいはステップ群は、コントローラＵの有する機能を示すもので、この機能を示す名称に手段の文字を付して、コントローラＵの有する構成要件として把握することができる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、前方障害物の回避制御を行う上で好ましいものとなる。
【符号の説明】
【００３６】
Ｖ：自車両
Ｋ：回避経路
１１：走行路
２１：前方パイロン（前方障害物）
２２：側方パイロン（側方障害物）
３１：フロントウインドガラス
３５：ステアリングハンドル
α：領域（オプティカルフロー検出用）
【図１】
0006390633.tif 000002
【図２】
0006390633.tif 000003
【図３】
0006390633.tif 000004
【図４】
0006390633.tif 000005
【図５】
0006390633.tif 000006
【図６】
0006390633.tif 000007
【図７】
0006390633.tif 000008
【図８】
0006390633.tif 000009
【図９】
0006390633.tif 000010
【図１０】
0006390633.tif 000011