JP3970486B2 - 車両用走行制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、追従走行から定速走行へ復帰する際のリジューム加速度を、立体物検出手段により検出した先行車の認識精度に応じて可変設定する車両用走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自車前方に存在する、先行車を含む立体物を検出するために、所定の検出領域を有するレーダ装置やＣＣＤカメラを用いたステレオカメラ等の立体物検出手段を自車に搭載し、この立体物検出手段により検出した立体物の認識結果をもとに、自車の走行速度を制御する車両用走行制御装置が知られている。
【０００３】
又、最近では、自車が予め設定した車速で定速走行している際に、この車速よりも遅い車速で走行している先行車を、立体物検出手段が認識したときには、この先行車との安全車間距離を車速に応じて設定し、設定した安全車間距離を一定に保持した状態で先行車に追従走行する追従走行制御機能を有する車両用走行制御装置も知られている。
【０００４】
この車両用走行制御装置では、追従走行すべき先行車が存在しなくなった場合、或いは先行車の進路変更などにより先行車をロストした場合は、自車速度を予め設定した車速までリジューム加速度により加速して定速走行へ復帰することになるが、このときのリジューム加速度は、運転者にとって違和感のないレベルの、予め実験などで得られた固定値として与えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば立体物検出手段としてステレオカメラが搭載されている車両では、ステレオカメラにより撮像した画像の認識精度が、夜間降雨、強逆光等の外乱要因により低下しているときは、先行車を正確に認識することができないため、走行制御を一時停止（ホルト）するフェールセーフ機能が備えられている。
【０００６】
しかし、走行制御をホルトさせるか否かを判定する条件中には、必ずしも定速走行制御及び追従走行制御をホルトさせる必要のない外乱も含まれている。例えば昼間の降雨、光の差込の弱い逆光（弱逆光）、薄暗いトンネル内の走行等は、先行車を認識することが必ずしも不能ではなく、追従走行制御を継続させることは可能である。
【０００７】
但し、先行車の認識精度が低下した環境下において、通常のリジューム加速度により追従走行制御から定速走行制御への復帰を実行すると、例えば進路変更により一時的にロストした先行車が、自車の走行レーン前方へ再び戻ってきた場合、或いは割り込みなどにより自車の走行レーン前方に先行車が現れた場合に、先行車の認識遅れが生じ、結果として、運転者にブレーキ等の減速操作を促すことになり、運転者に煩雑な操作を強いることになる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、立体物検出手段により検出した先行車の認識が不能ではないがその精度が低下している環境下で、リジューム加速度により追従走行制御から定速走行制御に復帰している際に、自車前方に先行車が現れても、運転者に減速操作を促すなどの煩雑な操作を強いることがなく、余裕の車間距離を保持することのできる車両用走行制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明による第１の車両用走行制御装置は、自車前方の立体物を検出する立体物検出手段と、上記立体物検出手段で先行車を検出した場合、該先行車に対して一定車間距離を保持した状態で追従走行し、この追従走行中に先行車をロストしたときは、リジューム加速度にて予め設定した車速まで加速して定速走行へ復帰する走行制御手段とを備える車両用走行制御装置において、上記走行制御手段では、上記立体物検出手段にて検出した先行車の認識精度が低下しているときは上記リジューム加速度を、通常のリジューム加速度よりも小さい値で設定し、該小さい値の加速度で加速すると共に上記先行車の認識精度の低下を判定した後、該認識精度が定常に戻ったことを判定した際には、上記認識精度の低下を判定してから予め設定した時間が経過するまで上記リジューム加速度を上記通常のリジューム加速度より小さい値で設定することを特徴とする。
【００１０】
このような構成では、自車前方の立体物を検出する立体物検出手段により検出した先行車の認識精度が低下している所定環境下では、追従走行から定速走行へ復帰する際のリジューム加速度を通常のリジューム加速度よりも小さい値で設定し、小さい値の加速度で加速すると共に上記先行車の認識精度の低下を判定した後、該認識精度が定常に戻ったことを判定した際には、上記認識精度の低下を判定してから予め設定した時間が経過するまで上記リジューム加速度を上記通常のリジューム加速度より小さい値で設定するようにしたので、緩加速度でゆっくりと定速走行へ復帰させることができ、復帰中に出現した先行車を安全車間距離の範囲で認識することができる。
【００１３】
第３の車両用走行制御装置は、第１或いは第２の車両用走行制御装置において、上記小さい値の加速度は、割り込み車両の認識遅れに対して安全な車間距離を保持する加速度であることを特徴とする。
【００１４】
第２の車両用走行制御装置は、第１の車両用走行制御装置において、上記小さい値の加速度は、上記通常のリジューム加速度の５５％であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を説明する。図１に走行制御装置の全体構成図を示し、図２に立体物検出手段を搭載した車両の正面図を示す。
図１の符号１は自動車等の車輌で、この車輌１に搭載される走行制御装置２は、主として、走行制御ユニット３、ステレオ光学系４、画像処理ユニット５とから構成されており、定速走行制御状態のときは運転者が設定した車速（設定車速）を保持した状態で定速走行し、追従走行制御状態のときは目標車速を先行車の車速に設定し、先行車に対して一定車間距離を保持した状態で追従走行する。
【００１６】
ステレオ光学系４は、自車の進行方向に存在する自車前方の立体物を検出する立体物検出手段として機能し、車外の対象を撮像する撮像系としての左右１組のＣＣＤカメラ等のステレオカメラ４ａ，４ｂからなる。これらの左右１組のステレオカメラ４ａ，４ｂが接続される画像処理ユニット５では、、自車の速度に基づいて目標車間距離を設定すると共に立体物検出手段で検出した先行車を認識し、認識した先行車と自車との車間距離及び先行車の車速（先行車速）を算出する機能を実現する。具体的には、ステレオカメラ４ａ，４ｂによって撮像した左右１組のステレオ画像対を処理して画像全体に渡る３次元の距離分布を算出し、その距離分布情報から、道路形状や複数の立体物の３次元位置を高速で検出する。そして、検出した道路形状と各立体物の位置を比較して、自車直前の先行車を認識し、車速センサ７で検出した車速に基づいて、自車と先行車との車間距離及び先行車速を算出し、走行制御ユニット３へ出力する。
【００１７】
走行制御ユニット３は、運転者の操作入力によって設定される走行速度を維持するよう定速走行制御を行なう定速走行制御の機能、及び自車と先行車の車間距離を一定に保持した状態で走行する追従走行制御の機能を実現するために、ステアリングコラムの側部等に設けられた定速走行操作レバーに連結される複数のスイッチ類で構成された定速走行スイッチ６、車速センサ７、ヘッドランプスイッチ１０、画像処理ユニット５等が接続されている。
【００１８】
定速走行スイッチ６は、定速走行時の目標車速を設定する車速セットスイッチ、目標速度を低速側へ変更設定するコーストスイッチ、目標車速を高速側へ変更設定するリジュームスイッチ等で構成されており、更に、この定速走行操作レバーの近傍に、走行制御機能のＯＮ／ＯＦＦを選択するメインスイッチ（図示せず）が配設されている。
【００１９】
運転者が図示しないメインスイッチをＯＮし、定速走行操作レバーにより、希望する速度をセットすると、定速走行スイッチ６からの信号が走行制御ユニット３に入力され、車速センサ７で検出した車速が、運転者のセットした設定車速に収束するように、スロットルアクチュエータ８を駆動させてスロットル弁９の開度をフィードバック制御し、自車を自動的に定速状態で走行させる。
【００２０】
又、走行制御ユニット３は、運転者に対する高度な支援制御を行なうアクティブドライブアシスト（ＡＤＡ）システムの一機能を担っており、定速走行制御を行っている際に、画像処理ユニット５にて先行車を認識し、先行車の速度が自車の設定した設定車速以下の場合には、先行車に対して一定の車間距離を保持した状態で走行する追従走行制御へ自動的に切換えられる。
【００２１】
車両の走行制御が追従走行制御へ復帰すると、画像処理ユニット５で求めた自車と先行車との車間距離及び先行車速と、車速センサ７で検出した車速とに基づき適切な車間距離の目標値を設定し、車間距離が目標値になるように、スロットルアクチュエータ８へ駆動信号を出力して、スロットル弁９の開度をフィードバック制御し、先行車に対して一定車間距離を保持した状態で追従走行させる。
【００２２】
又、走行制御ユニット３では、追従走行制御を実行している際に、画像処理ユニット５で先行車を、自車或いは先行車の進路変更等によりロストしたと認識した場合には、予め設定されているリジューム加速度により加速運転を開始し、運転者が設定した速度（設定車速）による定速走行へ復帰する。
【００２３】
ところで、強逆光、霧や吹雪による視界不良、夜間降雨等、天候により画像認識を正常に行うことのできない環境下では、画像処理ユニット５からの指示により走行制御ユニット３における定速走行制御及び追従走行制御が一時停止（ホルト）される。
【００２４】
ただし、雨、弱逆光、薄暗いトンネル走行等、画像認識を正常に行うことが必ずしも不可能ではないが、これらの外乱要因により、画像の認識精度が低下している環境下、すなわちステレオカメラ４ａ，４ｂにより撮像した画像に基づき求めた先行車の距離データにばらつきが生じ易い環境下に限っては、走行制御ユニット３による定速走行制御及び追従走行制御が実行される。この場合、追従走行制御から定速走行制御への復帰の際は、通常のリジューム加速度よりも低い値（本実施の形態では、通常のリジューム加速度の５５％）に設定したリジューム微加速度で加速を行う。
【００２５】
走行制御ユニット３で処理される外乱要因の判定、及びリジューム加速度の設定は、具体的には、図３、図４に示すフローチャートに従って実行される。
【００２６】
図３に示す外乱要因検出ルーチンは、先ず、ステップＳ１〜Ｓ３で追従走行制御可能な外乱要因の存在を示す信号が画像処理ユニット５から受信されているか否かを判定する。本実施の形態では、ステレオカメラ４ａ，４ｂにより撮像した画像の認識精度を低下させる程度の外乱要因の一例として、雨天、弱逆光、薄暗いトンネル内走行を設定し、ステップＳ１で降雨中か否かを判定し、ステップＳ２で弱逆光か否かを判定し、ステップＳ３でトンネル通過中か否かを判定する。これらの外乱要因は、追従走行制御を中止させる他の外乱要因（強逆光等）とともに画像処理ユニット５にて判断され、それぞれを特定する信号が走行制御ユニット３に送信される。
【００２７】
ステップＳ１においてチェックされる雨天の判定は、例えば本出願人が先に提出した特願平１１−２１７９０３号に開示されている方法を用いて行う。すなわち、図５に示すように、先行車が自車の前方に存在する場合に映し出される傾向の高い画像領域内に監視領域Ｒ１を設定し、この領域の距離データ（実際には視差）の分散値を求め、この分散値が一定値以上の場合には雨と判定する。尚、この場合、ワイパースイッチのＯＮ／ＯＦＦを検出し、ワイパースイッチがＯＮのときは雨と簡易的に判定するようにしてもよい。
【００２８】
又、ステップＳ２においてチェックされる弱逆光の判定は、例えば本出願人が先に提出した特願平１１−２１６９１５号に開示されている方法を用いて行う。すなわち、図６に示すように、弱逆光がステレオカメラ４ａ，４ｂに差し込まれると、画像中に逆光円が映し出されるため、画像処理ユニット５において、弱逆光による逆光円が画像中に発生しているか否かを、予め特定した画像領域の輝度分布特性により判定し、逆光円が検出されたとき弱逆光と判定する。
【００２９】
更に、ステップＳ３においてチェックされるトンネル通過中か否かの判定は、例えば画像全体の輝度平均値が急激に小さくなったことにより判断される。このとき、ヘッドランプスイッチ１０の動作状態を検出し、そのＯＮ動作と組み合せてトンネル通過中と判定してもよい。
【００３０】
そして、ステップＳ１〜Ｓ３の何れか１つの外乱要因が画像処理ユニット５にて判定されているときは、ステレオカメラ４ａ，４ｂにより撮像した画像の認識精度が低下していると判定し、ステップＳ４へ進み、リジュームフラグＦ１をセットしてルーチンを抜ける。
【００３１】
又、ステップＳ１〜Ｓ３に示す外乱要因の全てが否定されたときは、ステレオカメラ４ａ，４ｂにより撮像した先行車の認識精度は正常に保たれていると判定し、ステップＳ５へ進み、リジュームフラグＦ１の値が、クリアされた状態からセットされた後（Ｆ１＝０→Ｆ１＝１）、２sec以上経過しているか否かを判定し、２sec以上経過していないときは、そのままルーチンを抜ける。
【００３２】
ステップＳ５は制御ハンチングを防止するために設けたもので、制御ハンチングを防止する時間は２secに限るものではなく、車両の運転特性等に応じて設定する。
【００３３】
そして、リジュームフラグＦ１の値が、クリアされた状態からセットされた後、２sec以上経過しているときは、ステップＳ６へ進み、リジュームフラグＦ１をクリアしてルーチンを抜ける。
【００３４】
このリジュームフラグＦ１の値は、図４に示すリジューム加速度制御ルーチンにおいて読込まれる。
【００３５】
このルーチンは、先行車をロストしたとき等、走行制御が追従走行から定速走行制御へ復帰する際に起動され、先ず、ステップＳ１１でリジュームフラグＦ１の値を参照し、Ｆ１＝０のステレオカメラ４ａ，４ｂにより撮像した画像の認識精度が正常であると判定されたときは、ステップＳ１２へ進み、通常のリジューム加速度制御を実行してルーチンを抜ける。
【００３６】
又、ステップＳ１１で、Ｆ１＝１、すなわちステレオカメラ４ａ，４ｂにより撮像した画像の認識精度が低下していると判定されているときは、ステップＳ１３へ分岐し、リジューム微加速制御を実行してルーチンを抜ける。
【００３７】
図７に示すように、実線で示す通常のリジューム加速度に対して、破線で示すリジューム微化速度は、本実施の形態では５５％に設定されており、ステレオカメラ４ａ，４ｂにより撮像した画像の認識精度が低下しているときは、緩やかな加速度で、運転者の設定した設定速度へ復帰される。
【００３８】
従って、雨天、弱逆光等の外乱要因によりステレオカメラ４ａ，４ｂにて撮像した画像の認識精度が低下している環境下で、追従走行中の先行車が、ステレオカメラ４ａ，４ｂの視野範囲から自車、或いは先行車の車線変更等によりロストした場合には、リジューム微加速度により緩やかに加速制御されるため、自車前方に先行車が割り込みなどにより現れた場合であっても、画像処理ユニットによる先行車の認識遅れにより、運転者にブレーキ等の減速操作を促す等の煩雑な操作を強いることがなく、安全な車間距離を保持した状態で追従走行へ自動的に復帰させることができる。
【００３９】
尚、本実施の態様においては、強逆光、霧や吹雪による視界不良、夜間降雨等、天候により画像認識を正常に行うことのできない環境下では、定速走行制御及び追従走行制御の両方を一時停止するよう設定しているが、追従走行制御のみ一時停止させ、定速走行制御は実行可能に設定してもよい。
【００４０】
さらに、本発明は上述した実施の形態に限るものではなく、例えば先行車の認識精度の低下を招く外乱要因は、雨天、弱逆光、薄暗いトンネル内走行等の外的環境の影響以外に、ステレオカメラのレンズ、或いはフロントガラスの汚れ等、内的環境の影響も含まれる。又、立体物検出手段もステレオ光学系４に限らず、単眼カメラ、或いはレーザー光、電波、音波、磁波などを用いたレーダ装置等であってもよく、この場合の外乱要因を判定する条件は、各検出要素の特性に応じて設定される。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、立体物検出手段により検出した先行車の認識が不能ではないがその精度が低下している環境下での走行では、リジューム加速度を、通常のリジューム加速度に比し小さい値に設定するようにしたので、リジューム加速度制御中に、先行車が突然出現した場合であっても、認識遅れに起因して、運転者に減速操作を促すなどの煩雑な操作を強いることがなく、安全車間距離を維持した状態で走行することができ、良好な走行制御性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】走行制御装置の全体構成図
【図２】立体物検出手段を搭載した車両の正面図
【図３】外乱要因検出ルーチンを示すフローチャート
【図４】リジューム加速度制御ルーチンを示すフローチャート
【図５】ステレオカメラで撮像した画像に監視領域を設定した状態を示す説明図
【図６】ステレオカメラに弱逆光が差し込まれた状態を示す画像の説明図
【図７】リジューム加速度制御とリジューム微加速度制御との関係を示す特性図
【符号の説明】
２ 走行制御装置
３ 走行制御ユニット
４ａ，４ｂ 立体物検出手段（ステレオカメラ）

Claims (2)

1. 自車前方の立体物を検出する立体物検出手段と、
   上記立体物検出手段で先行車を検出した場合、該先行車に対して一定車間距離を保持した状態で追従走行し、この追従走行中に先行車をロストしたときは、リジューム加速度にて予め設定した車速まで加速して定速走行へ復帰する走行制御手段とを備える車両用走行制御装置において、
   上記走行制御手段では、上記立体物検出手段にて検出した先行車の認識精度が低下しているときは上記リジューム加速度を、通常のリジューム加速度よりも小さい値で設定し、該小さい値の加速度で加速すると共に上記先行車の認識精度の低下を判定した後、該認識精度が定常に戻ったことを判定した際には、上記認識精度の低下を判定してから予め設定した時間が経過するまで上記リジューム加速度を上記通常のリジューム加速度より小さい値で設定することを特徴とする車両用走行制御装置。
2. 上記小さい値の加速度は、上記通常のリジューム加速度の５５％である
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用走行制御装置。

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