特許 7284679 自動運転システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-23

(45)【発行日】2023-05-31

(54)【発明の名称】自動運転システム

(51)【国際特許分類】

   B62D 1/04 20060101AFI20230524BHJP

   B60W 50/12 20120101ALI20230524BHJP

   B60W 50/14 20200101ALI20230524BHJP

【ＦＩ】

B62D1/04

B60W50/12

B60W50/14

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019174719

(22)【出願日】2019-09-25

(65)【公開番号】P2021049894

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-08-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110002907

【氏名又は名称】弁理士法人イトーシン国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】桑原 敬祐

【審査官】瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－５５６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－４６０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０７８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１４５６０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１４２２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００６－５２１９５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ １０／００，３０／００－６０／００

Ｂ６２Ｄ １／００

Ｇ０８Ｇ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

運転者がステアリングホイールに触れることなく自車両を自動で走行させる自動運転モードと、前記運転者が前記ステアリングホイールを把持して運転操作することにより前記自車両を走行させる手動運転モードとを備える自動運転システムであって、
前記自車両の進行方向の走行環境を認識する走行環境認識部と、
前記自動運転モードでの走行中に前記運転者の状態を監視し、少なくとも前記運転者の顔及び手の状態を検出する運転者監視部と、
前記走行環境の認識結果と前記運転者の状態の検出結果とに基づいて、前記ステアリングホイールの把持位置を決定する把持位置決定部と、
前記把持位置決定部で決定した前記ステアリングホイールの把持位置を、前記運転者に提示する把持位置提示部と、
を備えることを特徴とする自動運転システム。

【請求項2】

前記把持位置提示部によって提示された前記ステアリングホイールの把持位置を前記運転者が把持したことを認識した場合、前記ステアリングホイールを振動させて前記運転者に報知する把持報知部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の自動運転システム。

【請求項3】

前記把持位置決定部は、前記走行環境認識部で前記自車両の進行方向の道路形状がカーブであることを認識した場合、前記ステアリングホイールの把持位置を前記ステアリングホイールの上部位置に決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動運転システム。

【請求項4】

前記把持位置決定部は、前記運転者監視部で前記運転者が左右何れか一方の手で機器を操作していることを検出した場合、前記ステアリングホイールの把持位置を前記機器を操作していない手の側に決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動運転システム。

【請求項5】

前記把持位置決定部は、前記運転者監視部で前記運転者が両手で機器を操作していることを検出した場合、前記ステアリングホイールの把持位置を前記ステアリングホイールの全体に決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動運転システム。

【請求項6】

前記把持位置決定部は、前記運転者監視部で前記運転者が前記自車両の進行方向に対して左右何れかの方向を向いていることを検出した場合、前記ステアリングホイールの把持位置を前記運転者が向いている方向側に決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動運転システム。

【請求項7】

前記把持位置決定部は、前記運転者監視部で前記運転者が前記自車両の進行方向を向き、且つ前記運転者の両手が開放状態であることを検出した場合、前記ステアリングホイールの把持位置をランダムな位置に決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動運転システム。

【請求項8】

前記把持位置決定部は、前記ステアリングホールの操舵角又は操舵速度に応じて前記ステアリングホイールの把持位置を調整することを特徴とする請求項７に記載の自動運転システム。

【請求項9】

前記把持位置提示部は、前記把持位置決定部で決定した前記ステアリングホイールの把持位置を、前記ステアリングホイールの該当位置を発光させて前記運転者に提示することを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載の自動運転システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両を自動で走行させる自動運転モードと運転者が運転操作して車両を走行させる手動運転モードとを備える自動運転システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車等の車両においては、車両を自動的に走行させる自動運転システムが開発されている。この自動運転システムでは、一般に、運転者がステアリングホイールを把持する必要のない手放し運転を前提とする自動運転モードに加えて、運転者がステアリングホイールを把持して運転操作を行う手動運転モードを備えている。

【0003】

このような自動運転システムでは、システムに異常が発生したり、自動運転の対象となる運行領域から外れる等して自動運転の継続が困難となった場合には、運転者がステアリングホイールを把持して運転を引継ぐことが要求される。また、自動運転での走行中に、運転者が自らの操作による手動運転を所望してステアリングホイールを把持するオーバーライド操作を行うと、自動運転が解除されて運転者による手動運転に引継がれる。

【0004】

この自動運転から手動運転への運転引継ぎに際しては、運転者が適正な運転操作が可能な状態であることが条件となる。このため、例えば、特許文献１には、ステアリングホイールの指定位置を把持する操作タスクを要求してから所定時間内に操作タスクの終了が検出されたか否かにより、乗員がステアリングホイールの操作が可能な状態か否かを判定する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－５５６３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般に、運転者がステアリングホイールを把持したか否かは、ステアリングホイールに設けられたタッチセンサによって検知される。しかしながら、特許文献１に開示されるように、自動運転から手動運転への運転引継ぎに際しては、一義的にステアリングホイールの把持位置を指定するのみでは、運転者の失陥によって身体の一部がステアリングホイールの指定位置に触れてしまったり、ステアリングホイールの指定位置への水分付着等により、タッチセンサが誤検出となる虞がある。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自動運転から手動運転への運転引継ぎに際して、運転者にステアリングホイールの把持位置を適正に指示しながら把持の誤検出を防止することのできる自動運転システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様による自動運転システムは、運転者がステアリングホイールに触れることなく自車両を自動で走行させる自動運転モードと、前記運転者が前記ステアリングホイールを把持して運転操作することにより前記自車両を走行させる手動運転モードとを備える自動運転システムであって、前記自車両の進行方向の走行環境を認識する走行環境認識部と、前記自動運転モードでの走行中に前記運転者の状態を監視し、少なくとも前記運転者の顔及び手の状態を検出する運転者監視部と、前記走行環境の認識結果と前記運転者の状態の検出結果とに基づいて、前記ステアリングホイールの把持位置を決定する把持位置決定部と、前記把持位置決定部で決定した前記ステアリングホイールの把持位置を、前記運転者に提示する把持位置提示部と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、自動運転から手動運転への運転引継ぎに際して、運転者にステアリングホイールの把持位置を適正に指示しながら把持の誤検出を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】自動運転システムの概略構成図

【図2】運転者監視カメラの配置を示す説明図

【図3】ステアリング把持位置の変化を示す説明図

【図4】操舵角に応じたステアリング把持位置の変化を示す説明図

【図5】カーブ走行時のステアリング把持位置を示す説明図

【図6】運転者が車両進行方向左側を向いている場合のステアリング把持位置を示す説明図

【図7】運転者が車両進行方向右側を向いている場合のステアリング把持位置を示す説明図

【図8】運転者が下側を見ている場合のステアリング把持位置を示す説明図

【図9】運転者の左手が機器操作状態の場合のステアリング把持位置を示す説明図

【図10】運転者の右手が機器操作状態の場合のステアリング把持位置を示す説明図

【図11】運転者の両手が機器操作状態の場合のステアリング把持位置を示す説明図

【図12】運転者がステアリングホイールを把持したときの報知を示す説明図

【図13】ステアリングホイール把持位置報知処理のフローチャート

【図14】ステアリングホイール把持位置決定処理のフローチャート

【図15】ステアリングホイール把持位置変換処理のフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は自動運転システムの概略構成図である。図１に示す自動運転システム１は、自動車等の車両に搭載され、運転者がステアリングホイールに触れることなく車両を自動で走行させる自動運転モードと、運転者がステアリングホイールを把持して運転操作することにより車両を走行させる手動運転モードとを備えている。

【0012】

具体的には、自動運転システム１は、自動運転制御ユニット１０を中心として、外部環境認識ユニット２０、ロケータユニット３０、運転者監視ユニット４０、制駆動制御ユニット５０、操舵制御ユニット６０、情報報知ユニット７０等を備えて構成されている。個々のユニットは、単一或いは複数のプロセッサを有するコンピュータ、及びその周辺機器を備えるコンピュータシステムを備え、車内ネットワークを介して互いに通信可能に接続されている。

【0013】

外部環境認識ユニット２０は、カメラユニット２１、ミリ波レーダやレーザレーダ等のレーダ装置２２等の環境認識用の各種デバイスを備え、ロケータユニット３０とともに、自車両の進行方向の走行環境を認識する走行環境認識部を形成する。外部環境認識ユニット２０は、カメラユニット２１やレーダ装置２２等で検出した自車両周囲の物体の検出情報、路車間通信や車車間通信等のインフラ通信によって取得した交通情報、ロケータユニット３０で測位した自車両の位置情報等により、自車両周囲の外部環境を認識する。

【0014】

例えば、外部環境認識ユニット２０は、カメラユニット２１として、同一対象物を異なる視点から撮像する２台のカメラで構成されるステレオカメラを自車両に搭載し、ステレオカメラで撮像した左右一対の画像をステレオ処理することにより、外部環境を３次元的に認識する。ステレオカメラとしてのカメラユニット２１は、例えば、車室内上部のフロントウィンドウ内側のルームミラー近傍に、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有するシャッタ同期の２台のカラーカメラが所定の基線長で車幅方向左右に配置されて構成されている。

【0015】

ステレオカメラとしてのカメラユニット２１で撮像された左右一対の画像はマッチング処理され、左右画像間の対応位置の画素ずれ量（視差）が求められる、そして、この画素ずれ量が輝度データ等に変換されて距離画像が生成される。距離画像上の点は、三角測量の原理から、自車両を中心とする実空間上の点に座標変換され、自車両が走行する道路の走行レーンを区画する左右の白線、障害物、自車両の前方を走行する車両等が３次元的に認識される。

【0016】

道路の左右の白線は、画像から白線の候補となる点群を抽出し、その候補点を結ぶ直線や曲線を算出することにより、認識することができる。例えば、画像上に設定された白線検出領域内において、水平方向（車幅方向）に設定した複数の探索ライン上で輝度が所定以上変化するエッジの検出を行い、探索ライン毎に１組の白線開始点及び白線終了点を検出することにより、白線開始点と白線終了点との間の中間の領域が白線候補点として抽出される。

【0017】

そして、単位時間当たりの車両移動量に基づく白線候補点の空間座標位置の時系列データを処理して左右の白線を近似するモデルを算出することにより、白線が認識される。白線の近似モデルとしては、ハフ変換によって求めた直線成分を連結した近似モデルや、２次式等の曲線で近似したモデルを用いることができる。

【0018】

ロケータユニット３０は、外部環境認識ユニット２０とともに自車両の進行方向の走行環境を認識する走行環境認識部を形成するものであり、ＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)衛星等の複数の航法衛星からの信号に基づく測位を主として、自車両の位置を検出する。また、衛星からの信号（電波）の捕捉状態や電波の反射によるマルチパスの影響等で測位精度が悪化した場合には、ロケータユニット３０は、ジャイロセンサ３２や車速センサ３３等の車載センサを用いた自律航法による測位を併用して自車両の位置を検出する。

【0019】

複数の航法衛星による測位は、航法衛星から送信される軌道及び時刻等に関する情報を含む信号を受信機３１を介して受信し、受信した信号に基づいて自車両の自己位置を、経度、緯度、高度、及び時間情報を含む絶対位置として測位する。また、自律航法による測位は、ジャイロセンサ３２によって検出した自車両の進行方位と車速センサ３３から出力される車速パルス等から算出した自車両の移動距離とに基づいて、相対的な位置変化分としての自車位置を測位する。

【0020】

また、ロケータユニット３０は、地図データベースＤＢを備え、測位した自車両の位置データから地図データベースＤＢの地図データ上での位置を特定する。地図データベースＤＢは、自動運転を含む走行制御用に作成された高精度地図を保有するデータベースであり、ＨＤＤ（hard disk drive）やＳＳＤ（solid state drive）等の大容量記憶媒体に格納されている。

【0021】

詳細には、高精度地図は、道路形状や道路間の接続関係等の静的な情報と、インフラ通信によって収集される交通情報等の動的な情報とを複数の階層で保持する多次元マップ（ダイナミックマップ）として構成されている。道路データとしては、道路白線の種別、走行レーンの数、走行レーンの幅、走行レーンの幅方向の中心位置を示す点列データ、走行レーンの曲率、走行レーンの進行方位角、制限速度等が含まれ、データの信頼度やデータ更新の日付等の属性データと共に保持されている。

【0022】

更に、ロケータユニット３０は、地図データベースＤＢの保守管理を行い、地図データベースＤＢのノード、リンク、データ点を検定して常に最新の状態に維持すると共に、データベース上にデータが存在しない領域についても新規データを作成・追加し、より詳細なデータベースを構築する。地図データベースＤＢのデータ更新及び新規データの追加は、測位された位置データと、地図データベースＤＢに記憶されているデータとの照合によって実施される。

【0023】

運転者監視ユニット４０は、運転者を撮像する運転者監視カメラ４１を備え、この運転者監視カメラ４１を用いて運転者の状態を監視し、少なくとも運転者の顔及び手の状態を検出する運転者監視部として機能する。詳細には、運転者監視ユニット４０は、運転者監視カメラ４１で撮像した画像を処理して、運転者の顔の向きや視線方向、運転者の手の動きや各種機器の操作状態等を検出する。

【0024】

図２は運転者監視カメラの配置を示す説明図であり、例えば、自車両Ｍの運転席前方のインストルメントパネルに、運転者監視カメラ４１が設置されている。運転者監視カメラ４１は、運転者Ｄを正面から撮像し、主として運転者の顔及び手を含む上体が撮像範囲に入るように設定されている。

【0025】

運転者監視ユニット４０は、ステアリングホイールＨを把持しない状態で運転席に着座している運転者Ｄを撮像した画像に基づいて、運転者Ｄの顔の向きや視線の方向、手の状態を検出する。例えば、運転者監視ユニット４０は、運転者Ｄの顔Ｄfの画像から運転者Ｄが自車両の進行方向を向いて前方を注視しているか、或いは進行方向の左右何れかの側を向いて脇見しているかを検出する。また、運転者Ｄの手Ｄhの画像から、運転者Ｄが片手或いは両手で携帯電話機や携帯情報端末等の機器Ｔを把持或いは操作しているか否かを検出する。

【0026】

尚、運転者監視ユニット４０は、運転者監視カメラ４１に加えて、運転者の呼吸、心拍数、血圧、体温、脳波等の生体情報を検出する生体センサを備え、運転者の健康状態も検出する。

【0027】

制駆動制御ユニット５０は、電動モータや内燃機関で発生させる走行駆動力を制御し、また、自車両の走行速度、前進と後退の切換え、ブレーキ等を制御する。例えば、制駆動制御ユニット５０は、エンジン運転状態を検出する各種センサ類からの信号及び車内ネットワークを介して取得される各種制御情報に基づいて、エンジンの運転状態を制御し、また、ブレーキスイッチ、４輪の車輪速、操舵角、ヨーレート、その他の車両情報に基づき、４輪のブレーキ装置（図示せず）を運転者のブレーキ操作とは独立して制御する。更に、制駆動制御ユニット５０は、各輪のブレーキ力に基づいて各輪のブレーキ液圧を算出して、アンチロックブレーキ制御や横すべり防止制御等を行う。

【0028】

操舵制御ユニット６０は、例えば、車速、運転者の操舵トルク、操舵角、ヨーレート、その他の車両情報に基づいて、操舵系に設けた電動パワーステアリング（ＥＰＳ）ユニット６１による操舵トルクを制御する。この操舵トルクの制御は、実操舵角を目標操舵角に一致させるための目標操舵トルクを実現するＥＰＳユニット６１の電動モータに対する電流制御として実行される。ＥＰＳユニット６１は、操舵制御ユニット６０からの目標操舵トルクを指示トルクとして、この指示トルクに対応する電動モータの駆動電流を、例えばＰＩＤ制御によって制御する。

【0029】

情報報知ユニット７０は、車両の各種装置に異常が生じた場合や運転者に注意を喚起するための警報、及び運転者に提示する各種情報を出力する。また、情報報知ユニット７０は、自動運転を含む走行制御を実行中、その制御状態を運転者に提示し、運転者の操作によって自動運転を含む走行制御が休止された場合には、そのときの運転状態を運転者に報知する。情報報知ユニット７０による情報の提示は、モニタ、ディスプレイ、ランプ等の視覚的な出力、スピーカ・ブザー等の聴覚的な出力、モータによる振動機構等の触覚的な出力の少なくとも一つを用いて行われる。

【0030】

本実施の形態においては、ステアリングホイールＨを把持する運転者に直接且つ効果的に報知するため、ステアリングホイールＨに、ＬＥＤ等の発光体が全周に渡って配設されると共に、モータ及び偏心分銅等からなる振動発生器が取り付けられている。ステアリングホイールＨの発光体は、情報報知ユニット７０に接続されるステアリング発光コントローラ７１によって制御される。また、ステアリングホイールＨの振動発生器は、情報報知ユニット７０に接続されるステアリング振動コントローラ７２によって制御される。

【0031】

次に、自動運転システム１の中心となる自動運転制御ユニット１０について説明する。自動運転制御ユニット１０には、運転者が運転モードを選択するための運転モードスイッチ１１が接続されている。運転者が運転モードスイッチ１１を操作して運転支援モード或いは自動運転モードをＯＮしたとき、自動運転制御ユニット１０は、外部環境認識ユニット２０及びロケータユニット３０からの情報に基づいて、制駆動制御ユニット５０及び操舵制御ユニット６０を介した運転制御を実行する。

【0032】

運転支援モードは、運転者の運転操作の一部を支援するモードであり、本実施の形態においては、運転者がステアリングホイールＨを把持或いは操舵する必要のある運転モードである。また、自動運転モードは、運転者がステアリングホイールＨを把持する必要のない手放し運転を前提とする運転モードであり、自動運転機能が正常に作動する設計上の運行領域において加減速制御及び操舵制御の全てを自動で行う条件付きの自動運転モードである。

【0033】

また、自動運転制御ユニット１０には、運転者がステアリングホイールＨを把持したことを検知するステアリング把持センサ１２が接続されている。ステアリング把持センサ１２は、例えば、柔軟な導電性材料を用いで電極層を形成した静電容量型のタッチセンサであり、ステアリングホイールＨのリム部全周に渡って配設されている。

【0034】

自動運転制御ユニット１０は、運転者がステアリングホイールＨに触れる必要のない自動運転モードでの制御中に、自動運転を継続可能な条件（自動運転条件）を満足しなくなった場合、運転者に運転の引継ぎを要求する引継要求を出力する。

【0035】

例えば、システムの一部に異常が発生したり、自動運転の運行領域外となる等して自動運転の継続が困難となった場合、或いは、運転者監視ユニット４０によって運転者の体調悪化が検出され、正常に運転可能な状態でないと判断された場合等には、自動運転条件が不成立と判断して引継ぎ要求を出力する。

【0036】

自動運転制御ユニット１０は、ステアリング把持センサ１２からの信号により、運転者が引継ぎ要求に応答してステアリングホイールＨを把持したことを検知したとき、自動運転モードの制御を停止し、自車両の運転を運転者に引き継ぐ。

【0037】

また、自動運転制御ユニット１０は、自動運転モードでの制御中、ステアリング把持センサ１２からの信号によって運転者がステアリングホイールＨを把持したことを検知した場合、運転者が自らの運転操作による手動運転で自車両を走行させることを所望するオーバーライド操作と判断する。自動運転制御ユニット１０は、運転者のオーバーライド操作を検出したとき、自動運転モードの制御を停止し、自車両の運転を運転者に引き継ぐ。

【0038】

このようなシステムによる手動運転へ引継ぎ要求や運転者のオーバーライド操作による手動運転への引継ぎ要求は、ステアリング把持センサ１２からの信号に基づいて受け付けられる。しかしながら、運転者がステアリングホイールＨを把持したことをステアリング把持センサ１２によって検出する場合、運転者の失陥によるステアリング把持センサ１２への誤接触や、水分付着等による誤検出が生じる可能性がある。

【0039】

このため、自動運転制御ユニット１０は、随時、ステアリングホイールＨの把持位置（ステアリング把持位置）を変更することにより、同じ把持位置が継続的に指示されることを回避し、ステアリング把持センサ１２への誤接触や誤検出を防止するようにしている。このステアリング把持位置の変更に係る機能として、自動運転制御ユニット１０は、把持位置決定部１０ａ、把持位置提示部１０ｂ、把持報知部１０ｃを備えている。

【0040】

把持位置決定部１０ａは、外部環境認識ユニット２０による走行環境の認識結果と、運転者監視ユニット４０による運転者の状態の検出結果とに基づいて、ステアリング把持位置を決定する。ステアリング把持位置は、基本的には、運転者が自車両の進行方向を向き、且つ運転者の両手が開放状態で機器を操作する等していないことが検出された場合、手動運転への引継ぎ要求毎に、また一つの位置で一定時間が経過する毎に、ランダムに変更される。

【0041】

図３はステアリング把持位置の変化を示す説明図である。図３に示すように、初回（ｎ＝１）の引継ぎ要求時に、ステアリングホイールＨの上部右側の領域Ｒ11と下部左側の領域Ｒ12とがステアリング把持位置として決定された場合、次の引継ぎ要求（ｎ＝２）では、ステアリングホイールＨの上部左側の領域Ｒ21と下部右側の領域Ｒ22にステアリング把持位置が変更される。更に、３回目の引継ぎ要求（ｎ＝３）では、ステアリングホイールＨの上部領域Ｒ31と下部領域Ｒ32がステアリング把持位置とされる。所定のステアリング把持位置で一定時間が経過した場合も、同様である。

【0042】

この場合、把持位置決定部１０ａは、ステアリング把持位置を、操舵角が０度の状態を基準位置として操舵角又は操舵速度に応じて円周方向にシフトさせ、操舵角θが０度以外の状態であっても、運転者から見てステアリング把持位置が同様の位置となるように調整する。

【0043】

図４は操舵角に応じたステアリング把持位置の変化を示す説明図である。図４においては、ステアリング把持位置は、操舵角θがθ＝０，θ＝θ1，θ＝θ2と異なる場合であっても、運転者から見て同じ領域Ｒ11,Ｒ12となるように調整される。操舵速度が異なる場合も同様である。

【0044】

また、把持位置決定部１０ａは、ステアリング把持位置を決定する際に、以下の（１）～（３）に示すように、自車両の進行方向の道路形状、運転者の手の状態、運転者の顔の向きの検出結果に基づいて、ステアリング把持位置を決定する。
（１）自車両の進行方向の道路形状
把持位置決定部１０ａは、自車両の進行方向の道路形状が予め設定した曲率以上のカーブであることを検知した場合、ステアリング把持位置を、ステアリングホイールＨの上部位置に決定する。自車両の進行方向の道路形状は、外部環境認識ユニット２０からの認識情報やロケータユニット３０からの地図情報及び自己位置情報によって検知することができる。

【0045】

図５はカーブ走行時のステアリング把持位置を示す説明図である。図５においては、ステアリングホイールＨの上部２箇所の領域Ｒcv1,Ｒcv2がステアリング把持位置とされる。これにより、カーブ走行時に運転者がステアリングホイールＨを把持して操舵する際の操作性を向上することができる。
（２）運転者の顔の向き
把持位置決定部１０ａは、運転者監視ユニット４０によって運転者が自車両の進行方向に対して左右何れかの方向を向いていることを検出した場合、ステアリング把持位置を運転者が向いている方向側に決定する。尚、ここでの運転者の顔の向きは、運転者の視線方向を含むものとする。

【0046】

図６は運転者が進行方向左側を見ている場合のステアリング把持位置を示す説明図である。図６においては、ステアリングホイールＨの左半分側の上下の領域Ｒl1,Ｒl2がステアリング把持位置とされ、運転者が向いている左側の視界内でステアリングホイールＨの把持位置を認識させることが容易となり、迅速にステアリングホイールＨを把持して運転を引き継ぐことが可能となる。

【0047】

図７は運転者が進行方向右側を見ている場合のステアリング把持位置を示す説明図である。図７においては、ステアリングホイールＨの右半分側の上下の領域Ｒr1,Ｒr2がステアリング把持位置とされ、運転者が向いている右側の視界内でステアリングホイールＨの把持位置を認識させることが容易となり、迅速にステアリングホイールＨを把持して運転を引き継ぐことが可能となる。

【0048】

図８は運転者が下側を見ている場合のステアリング把持位置を示す説明図である。図８においては、ステアリングホイールＨの下半分側の左右の領域Ｒd1,Ｒd2がステアリング把持位置とされ、運転者が向いている下側の視界内でステアリングホイールＨの把持位置を認識させることが容易となり、迅速にステアリングホイールＨを把持して運転を引き継ぐことが可能となる。
（３）運転者の手の状態
把持位置決定部１０ａは、運転者監視ユニット４０によって運転者が左右何れか一方の手で機器を操作していることを検出した場合、ステアリング把持位置を、運転者の機器を操作していない手の側に決定する。

【0049】

図９は運転者の左手が機器操作状態の場合のステアリング把持位置を示す説明図である。図９においては、運転者が左手Ｄhlで機器Ｔを操作しているため、機器を操作していない右手Ｄhr側のステアリングホイールＨの領域Ｒtr1,Ｒtr2がステアリング把持位置とされる。これにより、運転者が自由な状態の右手Ｄhrで迅速にステアリングホイールＨを把持して運転を引き継ぐことが可能となる。

【0050】

また、図１０は運転者の右手が機器操作状態にある場合のステアリング把持位置を示す説明図である。図１０においては、運転者が右手Ｄhrで機器Ｔを操作しているため、機器を操作していない左手Ｄhl側のステアリングホイールＨの領域Ｒtl1,Ｒtl2がステアリング把持位置とされる。これにより、運転者が自由な状態の左手Ｄhlで迅速にステアリングホイールＨを把持して運転を引き継ぐことが可能となる。

【0051】

更に、把持位置決定部１０ａは、運転者監視ユニット４０によって運転者が両手で機器を操作していることを検出した場合、ステアリング把持位置をステアリングホイールＨの全体に決定する。

【0052】

図１１は運転者の両手が機器操作状態の場合のステアリング把持位置を示す説明図である。図１１においては、運転者の両手Ｄhl,Ｄhrが機器Ｔ1,Ｔ2の操作状態にあるため、把持位置決定部１０ａは、ステアリングホイールＨの全体の領域Ｒallをステアリング把持位置とする。これにより、運転者が最も把持しやすい位置で迅速にステアリングホイールＨを把持して運転を引き継ぐことが可能となる。

【0053】

把持位置提示部１０ｂは、把持位置決定部１０ａで決定したステアリング把持位置を情報報知ユニット７０に送信する。本実施の形態においては、情報報知ユニット７０は、ステアリング発光コントローラ７１を介して、ステアリングホイールＨのステアリング把持位置に対応する部位を発光させ、運転者に把持位置を報知する。

【0054】

尚、ステアリング把持位置は、インストルメントパネル等に設けた表示パネルやＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）を用いて報知するようにしても良い。例えば、表示パネルやＨＵＤに、ステアリングホイールＨを図形的に表示し、図３～図１１に示すようなステアリング把持位置を点滅或いは発光強度を高くすることにより、強調表示するようしても良い。

【0055】

把持報知部１０ｃは、ステアリング把持センサ１２からの信号により、把持位置提示部１０ｂによって提示されたステアリングホイールＨの把持位置を運転者が把持したことを検知したとき、情報報知ユニット７０に通知する。本実施の形態においては、情報報知ユニット７０は、ステアリング振動コントローラ７２を介してステアリングホイールＨを振動させ、運転者に報知する。

【0056】

図１２は運転者がステアリングホイールを把持したときの報知を示す説明図である。図１２に示すように、システムによって提示されたステアリングホイールＨの把持位置を運転者が適正に把持したとき、ステアリングホイールＨ全体が振動する。これにより、運転者によるステアリングホイールＨの把持をシステムが認識したことを、運転者の手を介して触覚的に報知することができる。この場合、運転者がステアリングホイールＨの提示された以外の部位を把持或いは触れても、システムが把持と認識せず、ステアリングホイールＨは振動しない。

【0057】

次に、自動運転システム１の動作について、図１３～図１５のフローチャートで示される自動運転制御ユニット１０の動作を中心として説明する。図１３はステアリングホイール把持位置報知処理のフローチャート、図１４はステアリングホイール把持位置決定処理のフローチャート、図１５はステアリングホイール把持位置変換処理のフローチャートである。

【0058】

先ず、図１３のステアリングホイール把持位置報知処理について説明する。このステアリングホイール把持位置報知処理では、自動運転制御ユニット１０は、最初のステップＳ１において、運転モードスイッチ１１からの信号に基づいて自動運転モードがＯＮされているか否かを調べる。自動運転モードがＯＦＦの場合、自動運転モードがＯＮされるまで待機し、自動運転モードがＯＮされた場合、ステップＳ１からステップＳ２へ進む。

【0059】

ステップＳ２では、自動運転制御ユニット１０は図１４のステアリングホイール把持位置決定処理を実行し、ステアリングホイールＨの把持位置を決定する。更に、自動運転制御ユニット１０は、ステップＳ３で図１５のステアリングホイール把持位置変換処理を実行し、決定したステアリング把持位置を操舵角及び操舵速度に応じた位置に変換する。

【0060】

ここで、ステップＳ２のステアリングホイール把持位置決定処理、ステップＳ３ステアリングホイール把持位置変換処理について説明する。

【0061】

先ず、ステップＳ２のステアリングホイール把持位置決定処理では、自動運転制御ユニット１０は、図１４に示すように、最初のステップＳ１１において、外部環境認識ユニット２０及びロケータユニット３０からの情報に基づいて自車両の進行方向の道路形状を検知する処理を実行する。

【0062】

次に、自動運転制御ユニット１０は、運転者監視ユニット４０からの情報に基づいて、ステップＳ１２で運転者の顔の向きを検知する処理を実行し、ステップＳ１３で運転者の手の状態を検知する処理を実行する。更に、自動運転制御ユニット１０は、ステップＳ１４で乱数演算処理を実行し、ステップＳ１５の位置決定処理に進む。

【0063】

ステップＳ１５では、自動運転制御ユニット１０は、ステップＳ１１～Ｓ１３の検知処理結果とステップＳ１４の乱数演算処理結果に基づいて、ステアリング把持位置を決定する。このステアリング把持位置の決定に際しては、ステップＳ１１～Ｓ１３の検知結果、及びステップＳ１４の乱数演算処理結果は、適宜、取捨選択される。

【0064】

例えば、前述したように、自車両の進行方向の道路形状が設定曲率以上のカーブである場合には、ステアリング把持位置はステアリングホイールＨの上部に制限されて決定される。また、運転者が自車両の進行方向に対して左右何れかの側或いは下側を向いている場合、ステアリング把持位置は、ステアリングホイールＨの運転者が向いている側に決定される。

【0065】

また、運転者が左右何れか一方の手機器を操作している場合には、ステアリング把持位置は、ステアリングホイールＨの運転者が機器を操作していない手の側に決定され、運転者が両手で機器を操作している場合には、ステアリング把持位置は、ステアリングホイールＨの全体に決定される。

【0066】

また、道路形状が直線路であり、運転者が自車両の進行方向を向き且つ運転者の両手が開放状態で機器を操作する等していない場合には、ステアリング把持位置は、乱数演算処理によって得られるランダムな位置に決定される。

【0067】

次に、ステップＳ３のステアリングホイール把持位置変換処理では、自動運転制御ユニット１０は、図１５に示すように、最初のステップＳ２１でステアリング把持位置の情報を取得し、ステップＳ２２で現在の操舵角及び操舵速度の情報を取得する。そして、自動運転制御ユニット１０は、ステップＳ２３で、ステアリング把持位置を現在の操舵角及び操舵速度に基づいて所定角度だけ周方向にシフトさせた位置に変換するステアリング把持位置変換処理を実行する。

【0068】

その後、自動運転制御ユニット１０は、ステアリングホイール把持位置報知処理に戻り、ステップＳ４において、先に決定したステアリング把持位置を表示して指定するステアリング把持位置表示処理を実行する。このステアリング把持位置表示処理では、自動運転制御ユニット１０は、情報報知ユニット７０にステアリング把持位置を送信し、ステアリング発光コントローラ７１を介してステアリングホイールＨの指定位置を発光させる等して運転者にステアリング把持位置を提示する。

【0069】

次に、ステップＳ５において、自動運転制御ユニット１０は、ステアリング把持センサ１２からの信号により、ステップＳ４で提示したステアリング把持位置でステアリングホイールＨが把持された否かを判断する。自動運転制御ユニット１０は、提示したステアリング把持位置でステアリングホイールＨが把持されていないと判断した場合、ステップＳ６の処理に進み、設定時間が経過したか否かを調べる。

【0070】

ステップＳ６において、設定時間が経過していない場合、自動運転制御ユニット１０は、ステップＳ６からステップＳ３の処理へ戻り、舵角或いは舵角速度が変化した場合にステアリング把持位置を変換する。設定時間が経過した場合には、自動運転制御ユニット１０は、ステップＳ６からステップＳ２の処理に戻り、ステアリング把持位置を新たな位置に再決定する。

【0071】

一方、ステップＳ５において、自動運転制御ユニット１０は、提示した位置でステアリングホイールＨが把持されたと判断した場合、ステップＳ５からステップＳ７の処理に進む。ステップＳ７では、自動運転制御ユニット１０は、情報報知ユニット７０にステアリングホイールＨが把持されたことを通知し、ステップＳ１の処理に戻る。情報報知ユニット７０は、ステアリング振動コントローラ７２を介してステアリングホイールＨを振動させ、ステアリングホイールＨの把持をシステムが認識したことを運転者に報知する。

【0072】

このように本実施の形態においては、自動運転から手動運転への運転引継ぎに際して、外部環境認識ユニット２０及びロケータユニット３０による走行環境の認識結果と運転者監視ユニット４０による運転者の状態の検出結果とに基づいてステアリングホイールＨの把持位置を決定し、決定したステアリングホイールの把持位置を運転者に提示するので、運転者にステアリングホイールの把持位置を適正に指示しながら把持の誤検出を防止することができる。

【符号の説明】

【0073】

１ 自動運転システム
１０ 自動運転制御ユニット
１０ａ 把持位置決定部
１０ｂ 把持位置提示部
１０ｃ 把持報知部
１１ 運転モードスイッチ
１２ ステアリング把持センサ
２０ 外部環境認識ユニット
３０ ロケータユニット
４０ 運転者監視ユニット
４１ 運転者監視カメラ
５０ 制駆動制御ユニット
６０ 操舵制御ユニット
７０ 情報報知ユニット
７１ ステアリング発光コントローラ
７２ ステアリング振動コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】