車両用運転支援装置
【課題】車両の前進時に、内輪差による捲き込みを回避するように運転者を十分に支援すること。
【解決手段】車両前方を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像を表示し、該表示された画像上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定可能な画像表示・回避ポイント設定手段と、運転者に情報提供可能な情報提供手段と、前記運転者が前記回避ポイント側に規定量のステアリング操作を行なっても前記回避ポイントを回避して走行可能なステアリング操作許容ポイントを算出し、車両が該算出したステアリング操作開始許容ポイントに至ると所定の情報提供を行なうように前記情報提供手段を制御する制御手段と、を備える車両用運転支援装置。
【解決手段】車両前方を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像を表示し、該表示された画像上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定可能な画像表示・回避ポイント設定手段と、運転者に情報提供可能な情報提供手段と、前記運転者が前記回避ポイント側に規定量のステアリング操作を行なっても前記回避ポイントを回避して走行可能なステアリング操作許容ポイントを算出し、車両が該算出したステアリング操作開始許容ポイントに至ると所定の情報提供を行なうように前記情報提供手段を制御する制御手段と、を備える車両用運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両前方に存在する障害物や段差等の回避ポイントを確実に回避して走行できるように運転を支援する車両用運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両後方を撮像するカメラを備え、車両を後進させて車庫入れ等を行なう際に、ユーザーがカメラの撮像画像上で設定した目標駐車位置に車両が収まることができるように車両を誘導する装置が実用化されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
一方、車両の前進時には、いわゆる内輪差によって障害物や段差等を捲き込むのを回避するという特有の課題が存在する。内輪差による捲き込みを回避するのは、特に初心者ドライバーや高齢ドライバーには困難な場合がある。また、トラック等の大型車を運転する際には、内輪差が比較的大きくなるため、内輪差による捲き込みを確実に回避できるように支援する必要性は高い。
【０００４】
車両の前進時に運転を支援するための装置として、車両側面に後方を撮像するためのＴＶカメラを設置し、その画像濃度に基づいて一定以上の物体を検出し、且つステアリング操作が行われた場合に警報を行なう装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、車両の前進時に運転を支援するための装置として、現在実用化されている装置が存在する。この装置では、車両の側方やフロントガラス上部等に取り付けられたカメラの画像に、ステアリング操舵角に応じた旋回内側後輪の予想進路線や、最大操舵角をとった場合の旋回内側後輪の予想進路線を描画している。図１は、現在実用化されている前進支援用装置における表示画面例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１０５１０４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】トヨタ自動車株式会社、「プリウス新型車解説書（品番ＮＭ１２Ｂ０Ｊ）」、トヨタ自動車株式会社サービス技術部、２００９年７月３０日発行、第１１章 ボデー＆エレクトリカル、ｐ１１−３３８〜１１−３７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、物体として認識されるものが限定される。例えば、道路端の段差やガードレール等も車両が回避すべきものであるが、上記特許文献１に記載の装置では、これを回避するための支援を行なうことができない。また、道路端に所望の着色がされていなければ、十分に物体の認識を行なうことができない（一般道では十分に機能しない可能性が高い）。
【０００９】
また、上記実用化されている装置では、運転者は車両の走行に応じて実視界と表示画面を見比べる必要があり、運転負荷を余り軽減できない場合がある。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを回避するように運転者を十分に支援することが可能な車両用運転支援装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車両前方を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像を表示し、該表示された画像上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定可能な画像表示・回避ポイント設定手段と、
運転者に情報提供可能な情報提供手段と、
前記運転者が前記回避ポイント側に規定量のステアリング操作を行なっても前記回避ポイントを回避して走行可能なステアリング操作許容ポイントを算出し、車両が該算出したステアリング操作開始許容ポイントに至ると所定の情報提供を行なうように前記情報提供手段を制御する制御手段と、
を備える車両用運転支援装置である。
【００１２】
この本発明の一態様によれば、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを回避するように運転者を十分に支援することができる。
【００１３】
本発明の一態様において、
前記規定量のステアリング操作は、例えば、前記ステアリング操作許容ポイントを算出する時点において前記回避ポイント側に操作可能な最大量のステアリング操作である。
【００１４】
こうすれば、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを確実に回避させることができる。
【００１５】
また、本発明の一態様において、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、
前記制御手段は、前記ステアリング操作許容ポイントを算出してから車両が該ステアリング操作開始許容ポイントに至るまでに前記操舵角検出手段により検出される操舵角が変化した場合には、前記ステアリング操作許容ポイントを再度算出することを特徴とするものとしてもよい。
【００１６】
こうすれば、回避ポイントの設定後の操舵角変化によって、ステアリング操作開始許容ポイントが変化した場合に対応することができる。
【００１７】
また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、ユーザーが前記画像表示・回避ポイント設定手段により前記回避ポイントを設定すると、「なるべくステアリング操作を行わないで前進するように」なる趣旨のアドバイスを行なうように前記情報提供手段を制御することを特徴とするものとしてもよい。
【００１８】
こうすれば、運転者がステアリング操作開始許容ポイントに至るまではステアリング操作を行わないようにして運転するため、ステアリング操作開始許容ポイントの変化によりこれを再度算出する処理負担を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを回避するように運転者を十分に支援することが可能な車両用運転支援装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】現在実用化されている前進支援用装置における表示画面例である。
【図２】本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置１のシステム構成例である。
【図３】ディスプレイパネル２０の画面上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定する様子を示す図である。
【図４】一旦逆方向のステアリング操作を行わなければ回避ポイントを回避して走行できない場面を示す図である。
【図５】車両が道路に対して平行に走行した場合の、回避ポイント設定からステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示す図である。
【図６】回避ポイント設定の後で車両が左側に旋回した場合の、ステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示す図である。
【図７】車両が道路に対して右寄りに走行していた場合の、回避ポイント設定からステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示す図である。
【図８】運転支援用ＥＣＵ５０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置１について説明する。
【００２３】
［構成］
図２は、本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置１のシステム構成例である。車両用運転支援装置１は、主要な構成として、前方カメラ１０と、ディスプレイパネル２０と、音声出力装置３０と、車速センサ４０と、操舵角センサ４５と、運転支援用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、を備える。
【００２４】
前方カメラ１０は、例えば、フロントグリル内部やウインドシールド中央上部に配設された、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を利用したカメラであり、車両前方斜め下方を撮像領域とし、数［ｍｓ］毎に繰り返し撮像を行なう。
【００２５】
前方カメラ１０の撮像画像は、例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）等のインターレース方式によって生成される画像信号として、定期的に（例えば、撮像フレーム毎に）運転支援用ＥＣＵ５０に送信される。
【００２６】
ディスプレイパネル２０は、例えば、インストルメントパネル中央部等、運転者によって容易に視認可能な位置に取り付けられる。ディスプレイパネル２０は、グラフィックシステムとしてＶＧＡ（Video Graphics Array）を採用して動画を含む画像表示を行なうタッチパネル式のディスプレイ装置であり、その画面にユーザーがタッチ操作したことによる電圧の変化を検出して、タッチ操作された画面上の位置を認識する。これにより、表示面に各種ＧＵＩスイッチを設定し、ユーザーによる各種の入力操作を可能にしている。
【００２７】
また、ディスプレイパネル２０の表示面の周辺には、各種操作を可能にする複数のスイッチが設けられている。ディスプレイパネル２０は、車両用運転支援装置１専用の表示装置である必要はなく、車両に搭載されたナビゲーションシステムやマルチメディア装置等と共用されてもよい。
【００２８】
音声出力装置３０は、スピーカ、ブザー等が用いられる。
【００２９】
車速センサ４０は、例えば、車両の各車輪に取り付けられた車輪速センサとスキッドコントロールコンピュータからなり、車輪速センサが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピュータが車速矩形波パルス信号（車速信号）に変換して運転支援用ＥＣＵ５０に出力する。
【００３０】
車輪速センサは、例えば、ゴムに磁性粉が充填されて円周方向に正極及び負極が交互に配置された磁気ローターと、磁気ローターの回転による磁界の変化を検出するアクティブセンサと、からなる。（車輪速に応じた車輪速パルス信号を出力する）。
【００３１】
操舵角センサ４５は、例えば、ステアリングコラム内部に配設され、ステアリングコントローラーを介して操舵角信号を運転支援用ＥＣＵ５０に送信する。
【００３２】
なお、これらのセンサからの情報は、例えば、多重通信線６０を介し、ＣＡＮ（Controller Area Network）や、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）に代表される低速なボデー系通信プロトコルを用いて行われる通信によって、運転支援用ＥＣＵ５０を含む車載制御装置により参照可能となっている。
【００３３】
運転支援用ＥＣＵ５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピュータであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ−Ｒ（Digital Versatile Disk-Recordable）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。記憶装置には、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。
【００３４】
また、運転支援用ＥＣＵ５０には、多重通信線６０等を介し、ナビゲーションシステム等の他の制御装置ないしシステムが接続されている。
【００３５】
［処理内容］
以下、このような構成を有する車両用運転支援装置１において行われる処理の内容について説明する。
【００３６】
所定の開始条件が満たされると、運転支援用ＥＣＵ５０は、前方カメラ１０の撮像画像をディスプレイパネル２０に表示させる。
【００３７】
ここで、所定の開始条件とは、例えば、（１）運転者が方向指示器を操作したことを示す信号が入力されたこと、（２）ＧＰＳ等によって車両位置を算出可能なナビゲーションシステムから、交差点や分岐点まで所定距離以内となったことを示す信号が入力されたこと、（３）運転者がディスプレイパネル２０等に対して何らかの指示（音声入力を含んでよい）を行なったこと、或いはこれらの組み合わせ等と定義できる。また、これに限らず、車両が走行している間、常時作動するものとしても構わない。
【００３８】
そして、運転支援用ＥＣＵ５０は、ディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を用いて、ユーザーに車両前方の回避ポイントを設定するように促す（画像表示又は音声出力を行なう）。更に、ディスプレイパネル２０をタッチパネルとして機能させ、ユーザーがタッチ操作した位置を認識する。この位置が、車両前方の回避ポイントとなる。
【００３９】
図３は、ディスプレイパネル２０の画面上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定する様子を示す図である。車両前方の回避ポイントは、例えば当該位置をユーザーがタッチ操作し、更にＧＵＩスイッチとして設定された確定スイッチをタッチ操作することによって確定する。
【００４０】
回避ポイントとして設定されるのは、車両前方に存在する段差やガードレール、ポール、置き石等の障害物であり、車両の前端はもとより、内輪差によって後端部が接触しないように走行すべきターゲットである。
【００４１】
車両前方の回避ポイントがディスプレイパネル２０上で設定されると、運転支援用ＥＣＵ５０は、画像上の回避ポイントを実平面（上空から見た平面）上の回避ポイントに変換する。運転支援用ＥＣＵ５０は、係る変換を行うために、ＲＡＭ上に実平面に相当する記憶領域を設定する。
【００４２】
実平面上の回避ポイントは、例えば車両の重心又は後輪軸中心等を原点とし、原点からの距離及び方位の組み合わせ（又は直交座標系上のＸ，Ｙ座標の組み合わせ）として算出される。画像上の位置から実平面上の位置への変換は、前方カメラ１０の設置パラメータ（取り付け位置、ロール角、光軸角度（ピッチ角、ヨー角）、焦点距離）や車両のサイズを加味して行われる。現実的には、ＲＯＭ等にこれらのパラメータを加味した変換用マップを予め記憶させておき、変換用マップを画像上の位置に適用して実平面上の回避ポイントを導出する。
【００４３】
実平面上の回避ポイントを導出すると、運転支援用ＥＣＵ５０は、現在の操舵角を維持することを前提とし、操舵角を最大限まで回避ポイント側に切っても、回避ポイントを内輪差によって捲き込まずに走行可能なステアリング操作許容ポイントを算出する。
【００４４】
ステアリング操作許容ポイントは、実平面上の位置（距離及び方位の組み合わせ、又は直交平面上のＸ，Ｙ座標の組み合わせ）として算出される。
【００４５】
より具体的には、まず、車両が現在の位置から所定距離移動した後の仮想位置を算出する。そして、その仮想位置で、操舵角を最大限まで回避ポイント側に切った場合に想定される旋回内側後輪の予想進路線を算出し、当該予想進路線が必ず車両重心から見て回避ポイントよりも近くなっている否かを判定する。
【００４６】
予想進路線が、一部において車両重心から見て回避ポイントよりも遠くになった場合は、回避ポイントを回避して走行することができないため、上記仮想位置から更に所定距離移動した後の新たな仮想位置を算出し、同様の判定を行なう。
【００４７】
このような処理を繰り返し実行することにより、当該ポイントで操舵角を最大限まで回避ポイント側に切っても、回避ポイントを内輪差によって捲き込まずに走行可能な、最も近いステアリング操作許容ポイントを算出することができる。
【００４８】
なお、ステアリング操作許容ポイントは、仮想位置が回避ポイントよりも十分に遠くなった場合に、算出が不可能であると判断してよい。例えば、仮想位置が回避ポイントよりも車長分遠くなってもステアリング操作許容ポイントが算出できない場合は、一旦逆方向のステアリング操作を行わなければ回避ポイントを回避して走行できないことを意味する。従って、その時点での車両位置と操舵角では回避ポイントを回避して走行できないと判断し、その旨をユーザーに報知する。図４は、一旦逆方向のステアリング操作を行わなければ回避ポイントを回避して走行できない場面を示す図である。
【００４９】
そして、車両が前進してステアリング操作許容ポイントに至ると、運転支援用ＥＣＵ５０は、ディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を用いて、（回避ポイントが車両の左側であれば）、「ハンドルを左に回して下さい」等のアドバイスを出力するようにディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を制御する。これによって、運転者は安心してステアリング操作を行い、右左折を行なうことができる。
【００５０】
また、ステアリング操作許容ポイントを算出してから車両がステアリング操作開始許容ポイントに至るまでに操舵角が所定角度以上変化した場合には、ステアリング操作許容ポイントを再度算出する。
【００５１】
この再計算に係る処理負担を軽減するために、ユーザーが回避ポイントを設定すると、「なるべくステアリング操作を行わないで前進するように」なる趣旨のアドバイスを出力するようにディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を制御すると好適である。
【００５２】
図５は、車両が道路に対して平行に走行した場合の、回避ポイント設定からステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示しており、図６は、回避ポイント設定の後で車両が左側に旋回した場合の、ステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示しており、図７は、車両が道路に対して右寄りに走行した場合の、回避ポイント設定からステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示している。なお、これらの図では、ステアリング操作許容ポイントを、車両後輪軸中心を基準として表現している。
【００５３】
図示するように、図６の場合は、ステアリング操作許容ポイントが再計算された結果、図５の場合に比して、ステアリング操作許容ポイントが車両から見て遠くなっており、図７の場合は、元々のステアリング操作許容ポイントが、図５の場合に比して、車両から見て近くに設定されている。
【００５４】
以下、上記説明した処理をフローチャートに即して説明する。図８は、運転支援用ＥＣＵ５０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、前述の開始条件が満たされたときに開始される。
【００５５】
まず、回避ポイントが設定されるまで待機する（Ｓ１００）。
【００５６】
回避ポイントが設定されると、ステアリング操作許容ポイントを設定可能であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。本判定は、前述のように、車両に近い位置から順次ステアリング操作許容ポイントの設定を試行し、例えば回避ポイントよりも車両長分遠くまで走行するまでにステアリング操作許容ポイントが設定可能か否かによって行われる。また、本判定は、その時点の車両の位置及び操舵角から、逆方向にステアリング操作を行わずに回避ポイントを回避して走行可能か否かを判定するものとなる。
【００５７】
ステアリング操作許容ポイントが設定できない場合は、例えば回避ポイントの位置を赤色で表示するようにディスプレイパネル２０に指示し（Ｓ１０４）、回避不可能である旨を示すブザー吹鳴等を行なうように音声出力装置３０に指示する（Ｓ１０６）。
【００５８】
一方、ステアリング操作許容ポイントが設定できた場合は、回避ポイントの位置を例えば緑色で表示するようにディスプレイパネル２０に指示する（Ｓ１０８）。
【００５９】
そして、車速センサの出力する車速信号のパルス数をカウントすることにより車両の走行距離を算出し、これによって車両がステアリング操作許容ポイントに至ったか否かを判定する（Ｓ１１０）。車両がステアリング操作許容ポイントに至ると、前述したように回避ポイントが車両の左側であれば「ハンドルを左に回して下さい」、回避ポイントが車両の右側であれば「ハンドルを右に回して下さい」、等のアドバイス出力を行なうようにディスプレイパネル２０や音声出力装置３０に指示する（Ｓ１１２）。
【００６０】
なお、車両がステアリング操作許容ポイントに至るまでの間に操舵角が所定角度以上変化した場合は、Ｓ１０２に戻り、ステアリング操作許容ポイントを再度算出する（Ｓ１１４）。
【００６１】
以上説明した本実施例の車両用運転支援装置１によれば、車両がステアリング操作開始許容ポイントに至ると所定の情報提供（アドバイス出力）を行なうようにディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を制御するため、運転者は安心してステアリング操作を行い、右左折を行なうことができる。この結果、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを回避するように運転者を十分に支援することができる。
【００６２】
また、「操舵角を最大限まで回避ポイント側に切った場合に想定される車両の走行軌跡」に基づいてステアリング操作開始許容ポイントを算出するため、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを確実に回避させることができる。
【００６３】
また、ステアリング操作許容ポイントを算出してから車両がステアリング操作開始許容ポイントに至るまでに操舵角が所定角度以上変化した場合には、ステアリング操作許容ポイントを再度算出するため、回避ポイントの設定後の操舵角変化によって、ステアリング操作開始許容ポイントが変化した場合に対応することができる。
【００６４】
また、回避ポイントが設定された際に、「なるべくステアリング操作を行わないで前進するように」なる趣旨のアドバイスを行なうため、運転者がステアリング操作開始許容ポイントに至るまではステアリング操作を行わないようにして運転することになり、ステアリング操作開始許容ポイントの変化によりこれを再度算出する処理負担を軽減することができる。
【００６５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 車両用運転支援装置
１０ 前方カメラ
２０ ディスプレイパネル
３０ 音声出力装置
４０ 車速センサ
４５ 操舵角センサ
５０ 運転支援用ＥＣＵ
６０ 多重通信線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両前方に存在する障害物や段差等の回避ポイントを確実に回避して走行できるように運転を支援する車両用運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両後方を撮像するカメラを備え、車両を後進させて車庫入れ等を行なう際に、ユーザーがカメラの撮像画像上で設定した目標駐車位置に車両が収まることができるように車両を誘導する装置が実用化されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
一方、車両の前進時には、いわゆる内輪差によって障害物や段差等を捲き込むのを回避するという特有の課題が存在する。内輪差による捲き込みを回避するのは、特に初心者ドライバーや高齢ドライバーには困難な場合がある。また、トラック等の大型車を運転する際には、内輪差が比較的大きくなるため、内輪差による捲き込みを確実に回避できるように支援する必要性は高い。
【０００４】
車両の前進時に運転を支援するための装置として、車両側面に後方を撮像するためのＴＶカメラを設置し、その画像濃度に基づいて一定以上の物体を検出し、且つステアリング操作が行われた場合に警報を行なう装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、車両の前進時に運転を支援するための装置として、現在実用化されている装置が存在する。この装置では、車両の側方やフロントガラス上部等に取り付けられたカメラの画像に、ステアリング操舵角に応じた旋回内側後輪の予想進路線や、最大操舵角をとった場合の旋回内側後輪の予想進路線を描画している。図１は、現在実用化されている前進支援用装置における表示画面例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１０５１０４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】トヨタ自動車株式会社、「プリウス新型車解説書（品番ＮＭ１２Ｂ０Ｊ）」、トヨタ自動車株式会社サービス技術部、２００９年７月３０日発行、第１１章 ボデー＆エレクトリカル、ｐ１１−３３８〜１１−３７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、物体として認識されるものが限定される。例えば、道路端の段差やガードレール等も車両が回避すべきものであるが、上記特許文献１に記載の装置では、これを回避するための支援を行なうことができない。また、道路端に所望の着色がされていなければ、十分に物体の認識を行なうことができない（一般道では十分に機能しない可能性が高い）。
【０００９】
また、上記実用化されている装置では、運転者は車両の走行に応じて実視界と表示画面を見比べる必要があり、運転負荷を余り軽減できない場合がある。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを回避するように運転者を十分に支援することが可能な車両用運転支援装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車両前方を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像を表示し、該表示された画像上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定可能な画像表示・回避ポイント設定手段と、
運転者に情報提供可能な情報提供手段と、
前記運転者が前記回避ポイント側に規定量のステアリング操作を行なっても前記回避ポイントを回避して走行可能なステアリング操作許容ポイントを算出し、車両が該算出したステアリング操作開始許容ポイントに至ると所定の情報提供を行なうように前記情報提供手段を制御する制御手段と、
を備える車両用運転支援装置である。
【００１２】
この本発明の一態様によれば、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを回避するように運転者を十分に支援することができる。
【００１３】
本発明の一態様において、
前記規定量のステアリング操作は、例えば、前記ステアリング操作許容ポイントを算出する時点において前記回避ポイント側に操作可能な最大量のステアリング操作である。
【００１４】
こうすれば、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを確実に回避させることができる。
【００１５】
また、本発明の一態様において、
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、
前記制御手段は、前記ステアリング操作許容ポイントを算出してから車両が該ステアリング操作開始許容ポイントに至るまでに前記操舵角検出手段により検出される操舵角が変化した場合には、前記ステアリング操作許容ポイントを再度算出することを特徴とするものとしてもよい。
【００１６】
こうすれば、回避ポイントの設定後の操舵角変化によって、ステアリング操作開始許容ポイントが変化した場合に対応することができる。
【００１７】
また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、ユーザーが前記画像表示・回避ポイント設定手段により前記回避ポイントを設定すると、「なるべくステアリング操作を行わないで前進するように」なる趣旨のアドバイスを行なうように前記情報提供手段を制御することを特徴とするものとしてもよい。
【００１８】
こうすれば、運転者がステアリング操作開始許容ポイントに至るまではステアリング操作を行わないようにして運転するため、ステアリング操作開始許容ポイントの変化によりこれを再度算出する処理負担を軽減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを回避するように運転者を十分に支援することが可能な車両用運転支援装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】現在実用化されている前進支援用装置における表示画面例である。
【図２】本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置１のシステム構成例である。
【図３】ディスプレイパネル２０の画面上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定する様子を示す図である。
【図４】一旦逆方向のステアリング操作を行わなければ回避ポイントを回避して走行できない場面を示す図である。
【図５】車両が道路に対して平行に走行した場合の、回避ポイント設定からステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示す図である。
【図６】回避ポイント設定の後で車両が左側に旋回した場合の、ステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示す図である。
【図７】車両が道路に対して右寄りに走行していた場合の、回避ポイント設定からステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示す図である。
【図８】運転支援用ＥＣＵ５０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置１について説明する。
【００２３】
［構成］
図２は、本発明の一実施例に係る車両用運転支援装置１のシステム構成例である。車両用運転支援装置１は、主要な構成として、前方カメラ１０と、ディスプレイパネル２０と、音声出力装置３０と、車速センサ４０と、操舵角センサ４５と、運転支援用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０と、を備える。
【００２４】
前方カメラ１０は、例えば、フロントグリル内部やウインドシールド中央上部に配設された、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を利用したカメラであり、車両前方斜め下方を撮像領域とし、数［ｍｓ］毎に繰り返し撮像を行なう。
【００２５】
前方カメラ１０の撮像画像は、例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）等のインターレース方式によって生成される画像信号として、定期的に（例えば、撮像フレーム毎に）運転支援用ＥＣＵ５０に送信される。
【００２６】
ディスプレイパネル２０は、例えば、インストルメントパネル中央部等、運転者によって容易に視認可能な位置に取り付けられる。ディスプレイパネル２０は、グラフィックシステムとしてＶＧＡ（Video Graphics Array）を採用して動画を含む画像表示を行なうタッチパネル式のディスプレイ装置であり、その画面にユーザーがタッチ操作したことによる電圧の変化を検出して、タッチ操作された画面上の位置を認識する。これにより、表示面に各種ＧＵＩスイッチを設定し、ユーザーによる各種の入力操作を可能にしている。
【００２７】
また、ディスプレイパネル２０の表示面の周辺には、各種操作を可能にする複数のスイッチが設けられている。ディスプレイパネル２０は、車両用運転支援装置１専用の表示装置である必要はなく、車両に搭載されたナビゲーションシステムやマルチメディア装置等と共用されてもよい。
【００２８】
音声出力装置３０は、スピーカ、ブザー等が用いられる。
【００２９】
車速センサ４０は、例えば、車両の各車輪に取り付けられた車輪速センサとスキッドコントロールコンピュータからなり、車輪速センサが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピュータが車速矩形波パルス信号（車速信号）に変換して運転支援用ＥＣＵ５０に出力する。
【００３０】
車輪速センサは、例えば、ゴムに磁性粉が充填されて円周方向に正極及び負極が交互に配置された磁気ローターと、磁気ローターの回転による磁界の変化を検出するアクティブセンサと、からなる。（車輪速に応じた車輪速パルス信号を出力する）。
【００３１】
操舵角センサ４５は、例えば、ステアリングコラム内部に配設され、ステアリングコントローラーを介して操舵角信号を運転支援用ＥＣＵ５０に送信する。
【００３２】
なお、これらのセンサからの情報は、例えば、多重通信線６０を介し、ＣＡＮ（Controller Area Network）や、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）に代表される低速なボデー系通信プロトコルを用いて行われる通信によって、運転支援用ＥＣＵ５０を含む車載制御装置により参照可能となっている。
【００３３】
運転支援用ＥＣＵ５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピュータであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ−Ｒ（Digital Versatile Disk-Recordable）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。記憶装置には、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。
【００３４】
また、運転支援用ＥＣＵ５０には、多重通信線６０等を介し、ナビゲーションシステム等の他の制御装置ないしシステムが接続されている。
【００３５】
［処理内容］
以下、このような構成を有する車両用運転支援装置１において行われる処理の内容について説明する。
【００３６】
所定の開始条件が満たされると、運転支援用ＥＣＵ５０は、前方カメラ１０の撮像画像をディスプレイパネル２０に表示させる。
【００３７】
ここで、所定の開始条件とは、例えば、（１）運転者が方向指示器を操作したことを示す信号が入力されたこと、（２）ＧＰＳ等によって車両位置を算出可能なナビゲーションシステムから、交差点や分岐点まで所定距離以内となったことを示す信号が入力されたこと、（３）運転者がディスプレイパネル２０等に対して何らかの指示（音声入力を含んでよい）を行なったこと、或いはこれらの組み合わせ等と定義できる。また、これに限らず、車両が走行している間、常時作動するものとしても構わない。
【００３８】
そして、運転支援用ＥＣＵ５０は、ディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を用いて、ユーザーに車両前方の回避ポイントを設定するように促す（画像表示又は音声出力を行なう）。更に、ディスプレイパネル２０をタッチパネルとして機能させ、ユーザーがタッチ操作した位置を認識する。この位置が、車両前方の回避ポイントとなる。
【００３９】
図３は、ディスプレイパネル２０の画面上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定する様子を示す図である。車両前方の回避ポイントは、例えば当該位置をユーザーがタッチ操作し、更にＧＵＩスイッチとして設定された確定スイッチをタッチ操作することによって確定する。
【００４０】
回避ポイントとして設定されるのは、車両前方に存在する段差やガードレール、ポール、置き石等の障害物であり、車両の前端はもとより、内輪差によって後端部が接触しないように走行すべきターゲットである。
【００４１】
車両前方の回避ポイントがディスプレイパネル２０上で設定されると、運転支援用ＥＣＵ５０は、画像上の回避ポイントを実平面（上空から見た平面）上の回避ポイントに変換する。運転支援用ＥＣＵ５０は、係る変換を行うために、ＲＡＭ上に実平面に相当する記憶領域を設定する。
【００４２】
実平面上の回避ポイントは、例えば車両の重心又は後輪軸中心等を原点とし、原点からの距離及び方位の組み合わせ（又は直交座標系上のＸ，Ｙ座標の組み合わせ）として算出される。画像上の位置から実平面上の位置への変換は、前方カメラ１０の設置パラメータ（取り付け位置、ロール角、光軸角度（ピッチ角、ヨー角）、焦点距離）や車両のサイズを加味して行われる。現実的には、ＲＯＭ等にこれらのパラメータを加味した変換用マップを予め記憶させておき、変換用マップを画像上の位置に適用して実平面上の回避ポイントを導出する。
【００４３】
実平面上の回避ポイントを導出すると、運転支援用ＥＣＵ５０は、現在の操舵角を維持することを前提とし、操舵角を最大限まで回避ポイント側に切っても、回避ポイントを内輪差によって捲き込まずに走行可能なステアリング操作許容ポイントを算出する。
【００４４】
ステアリング操作許容ポイントは、実平面上の位置（距離及び方位の組み合わせ、又は直交平面上のＸ，Ｙ座標の組み合わせ）として算出される。
【００４５】
より具体的には、まず、車両が現在の位置から所定距離移動した後の仮想位置を算出する。そして、その仮想位置で、操舵角を最大限まで回避ポイント側に切った場合に想定される旋回内側後輪の予想進路線を算出し、当該予想進路線が必ず車両重心から見て回避ポイントよりも近くなっている否かを判定する。
【００４６】
予想進路線が、一部において車両重心から見て回避ポイントよりも遠くになった場合は、回避ポイントを回避して走行することができないため、上記仮想位置から更に所定距離移動した後の新たな仮想位置を算出し、同様の判定を行なう。
【００４７】
このような処理を繰り返し実行することにより、当該ポイントで操舵角を最大限まで回避ポイント側に切っても、回避ポイントを内輪差によって捲き込まずに走行可能な、最も近いステアリング操作許容ポイントを算出することができる。
【００４８】
なお、ステアリング操作許容ポイントは、仮想位置が回避ポイントよりも十分に遠くなった場合に、算出が不可能であると判断してよい。例えば、仮想位置が回避ポイントよりも車長分遠くなってもステアリング操作許容ポイントが算出できない場合は、一旦逆方向のステアリング操作を行わなければ回避ポイントを回避して走行できないことを意味する。従って、その時点での車両位置と操舵角では回避ポイントを回避して走行できないと判断し、その旨をユーザーに報知する。図４は、一旦逆方向のステアリング操作を行わなければ回避ポイントを回避して走行できない場面を示す図である。
【００４９】
そして、車両が前進してステアリング操作許容ポイントに至ると、運転支援用ＥＣＵ５０は、ディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を用いて、（回避ポイントが車両の左側であれば）、「ハンドルを左に回して下さい」等のアドバイスを出力するようにディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を制御する。これによって、運転者は安心してステアリング操作を行い、右左折を行なうことができる。
【００５０】
また、ステアリング操作許容ポイントを算出してから車両がステアリング操作開始許容ポイントに至るまでに操舵角が所定角度以上変化した場合には、ステアリング操作許容ポイントを再度算出する。
【００５１】
この再計算に係る処理負担を軽減するために、ユーザーが回避ポイントを設定すると、「なるべくステアリング操作を行わないで前進するように」なる趣旨のアドバイスを出力するようにディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を制御すると好適である。
【００５２】
図５は、車両が道路に対して平行に走行した場合の、回避ポイント設定からステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示しており、図６は、回避ポイント設定の後で車両が左側に旋回した場合の、ステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示しており、図７は、車両が道路に対して右寄りに走行した場合の、回避ポイント設定からステアリング操作許容ポイントにおけるアドバイス出力までの車両位置の推移及び旋回内側後輪の予想進路線を示している。なお、これらの図では、ステアリング操作許容ポイントを、車両後輪軸中心を基準として表現している。
【００５３】
図示するように、図６の場合は、ステアリング操作許容ポイントが再計算された結果、図５の場合に比して、ステアリング操作許容ポイントが車両から見て遠くなっており、図７の場合は、元々のステアリング操作許容ポイントが、図５の場合に比して、車両から見て近くに設定されている。
【００５４】
以下、上記説明した処理をフローチャートに即して説明する。図８は、運転支援用ＥＣＵ５０により実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、前述の開始条件が満たされたときに開始される。
【００５５】
まず、回避ポイントが設定されるまで待機する（Ｓ１００）。
【００５６】
回避ポイントが設定されると、ステアリング操作許容ポイントを設定可能であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。本判定は、前述のように、車両に近い位置から順次ステアリング操作許容ポイントの設定を試行し、例えば回避ポイントよりも車両長分遠くまで走行するまでにステアリング操作許容ポイントが設定可能か否かによって行われる。また、本判定は、その時点の車両の位置及び操舵角から、逆方向にステアリング操作を行わずに回避ポイントを回避して走行可能か否かを判定するものとなる。
【００５７】
ステアリング操作許容ポイントが設定できない場合は、例えば回避ポイントの位置を赤色で表示するようにディスプレイパネル２０に指示し（Ｓ１０４）、回避不可能である旨を示すブザー吹鳴等を行なうように音声出力装置３０に指示する（Ｓ１０６）。
【００５８】
一方、ステアリング操作許容ポイントが設定できた場合は、回避ポイントの位置を例えば緑色で表示するようにディスプレイパネル２０に指示する（Ｓ１０８）。
【００５９】
そして、車速センサの出力する車速信号のパルス数をカウントすることにより車両の走行距離を算出し、これによって車両がステアリング操作許容ポイントに至ったか否かを判定する（Ｓ１１０）。車両がステアリング操作許容ポイントに至ると、前述したように回避ポイントが車両の左側であれば「ハンドルを左に回して下さい」、回避ポイントが車両の右側であれば「ハンドルを右に回して下さい」、等のアドバイス出力を行なうようにディスプレイパネル２０や音声出力装置３０に指示する（Ｓ１１２）。
【００６０】
なお、車両がステアリング操作許容ポイントに至るまでの間に操舵角が所定角度以上変化した場合は、Ｓ１０２に戻り、ステアリング操作許容ポイントを再度算出する（Ｓ１１４）。
【００６１】
以上説明した本実施例の車両用運転支援装置１によれば、車両がステアリング操作開始許容ポイントに至ると所定の情報提供（アドバイス出力）を行なうようにディスプレイパネル２０及び／又は音声出力装置３０を制御するため、運転者は安心してステアリング操作を行い、右左折を行なうことができる。この結果、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを回避するように運転者を十分に支援することができる。
【００６２】
また、「操舵角を最大限まで回避ポイント側に切った場合に想定される車両の走行軌跡」に基づいてステアリング操作開始許容ポイントを算出するため、車両の前進時に、内輪差による捲き込みを確実に回避させることができる。
【００６３】
また、ステアリング操作許容ポイントを算出してから車両がステアリング操作開始許容ポイントに至るまでに操舵角が所定角度以上変化した場合には、ステアリング操作許容ポイントを再度算出するため、回避ポイントの設定後の操舵角変化によって、ステアリング操作開始許容ポイントが変化した場合に対応することができる。
【００６４】
また、回避ポイントが設定された際に、「なるべくステアリング操作を行わないで前進するように」なる趣旨のアドバイスを行なうため、運転者がステアリング操作開始許容ポイントに至るまではステアリング操作を行わないようにして運転することになり、ステアリング操作開始許容ポイントの変化によりこれを再度算出する処理負担を軽減することができる。
【００６５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 車両用運転支援装置
１０ 前方カメラ
２０ ディスプレイパネル
３０ 音声出力装置
４０ 車速センサ
４５ 操舵角センサ
５０ 運転支援用ＥＣＵ
６０ 多重通信線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前方を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像を表示し、該表示された画像上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定可能な画像表示・回避ポイント設定手段と、
運転者に情報提供可能な情報提供手段と、
前記運転者が前記回避ポイント側に規定量のステアリング操作を行なっても前記回避ポイントを回避して走行可能なステアリング操作許容ポイントを算出し、車両が該算出したステアリング操作開始許容ポイントに至ると所定の情報提供を行なうように前記情報提供手段を制御する制御手段と、
を備える車両用運転支援装置。
【請求項２】
前記規定量のステアリング操作は、前記ステアリング操作許容ポイントを算出する時点において前記回避ポイント側に操作可能な最大量のステアリング操作である、
請求項１に記載の車両用運転支援装置。
【請求項３】
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、
前記制御手段は、前記ステアリング操作許容ポイントを算出してから車両が該ステアリング操作開始許容ポイントに至るまでに前記操舵角検出手段により検出される操舵角が変化した場合には、前記ステアリング操作許容ポイントを再度算出することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の車両用運転支援装置。
【請求項４】
前記制御手段は、ユーザーが前記画像表示・回避ポイント設定手段により前記回避ポイントを設定すると、「なるべくステアリング操作を行わないで前進するように」なる趣旨のアドバイスを行なうように前記情報提供手段を制御することを特徴とする、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用運転支援装置。
【請求項１】
車両前方を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像を表示し、該表示された画像上でユーザーが車両前方の回避ポイントを設定可能な画像表示・回避ポイント設定手段と、
運転者に情報提供可能な情報提供手段と、
前記運転者が前記回避ポイント側に規定量のステアリング操作を行なっても前記回避ポイントを回避して走行可能なステアリング操作許容ポイントを算出し、車両が該算出したステアリング操作開始許容ポイントに至ると所定の情報提供を行なうように前記情報提供手段を制御する制御手段と、
を備える車両用運転支援装置。
【請求項２】
前記規定量のステアリング操作は、前記ステアリング操作許容ポイントを算出する時点において前記回避ポイント側に操作可能な最大量のステアリング操作である、
請求項１に記載の車両用運転支援装置。
【請求項３】
車両の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、
前記制御手段は、前記ステアリング操作許容ポイントを算出してから車両が該ステアリング操作開始許容ポイントに至るまでに前記操舵角検出手段により検出される操舵角が変化した場合には、前記ステアリング操作許容ポイントを再度算出することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の車両用運転支援装置。
【請求項４】
前記制御手段は、ユーザーが前記画像表示・回避ポイント設定手段により前記回避ポイントを設定すると、「なるべくステアリング操作を行わないで前進するように」なる趣旨のアドバイスを行なうように前記情報提供手段を制御することを特徴とする、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の車両用運転支援装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−９３４９８（Ｐ２０１１−９３４９８Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５２０３８（Ｐ２００９−２５２０３８）
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２日（２００９．１１．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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