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JP4884929B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、先行車に対して追従走行する際、適切に警報等を行う車両の走行制御装置に関する。
近年、車両においては、車載したカメラやレーザレーダ装置等により前方の走行環境を検出し、この走行環境データから障害物や先行車を認識して、自車両の目標減速度を設定し、障害物や先行車に対して車間距離を一定に保ちながら走行する走行制御装置が開発され、実用化されている。こうした走行制御装置では、先行車と自車両との関係において警報を行うものが多く、例えば、特開平7−159525号公報では、減速開始時の車間距離検出値を相対速度で除して接触予測時間を算出し、各減速ごとに減速行動開始時の接触予測時間を記憶し、この記憶された各減速行動時の接触予測時間から、当該ドライバの接触予測時間を推定する。そして、相対速度検出値に接触予測時間推定値を乗じた値を車間距離検出値から減じて車間距離予測値を演算し、車間距離予測値が警報距離よりも短い場合に警報する技術が開示されている。
特開平7−159525号公報
しかしながら、上述の特許文献1で開示される接触予測時間を基に警報を行うような技術では、車間距離が小さく、相対速度も小さい場合において、頻繁な警報を回避するために警報が行われないような設定とした後に、車間距離が大きく、相対速度も大きい状態になった場合には警報が行われず、ドライバに不自然な感覚を与えてしまう虞がある。また、車間距離が通常の距離であり、相対速度が小さい場合においても警報が行われなくなるので、ドライバの感覚と乖離して、使い勝手の悪い装置となってしまうという問題もある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ドライバに不自然な感覚を与えることなく、自車両と先行車との関係に応じて適切なタイミングで警報を行うことができ、使い勝手の良い車両の走行制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、自車両前方の先行車を認識し、先行車情報を取得する先行車認識手段と、自車両の走行状態と上記先行車情報を基に上記先行車への追従に必要な必要減速度を演算する必要減速度演算手段と、自車両の挙動変化を抑制するように上記必要減速度にフィルタ処理を施すことで減速手段が発生する要求減速度を演算する要求減速度演算手段と、上記必要減速度と上記要求減速度との偏差に応じて警報を行う警報手段とを備えたことを特徴としている。
本発明による車両の走行制御装置は、ドライバに不自然な感覚を与えることなく、自車両と先行車との関係に応じて適切なタイミングで警報を行うことができ、使い勝手が良いという効果を奏する。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1乃至図5は本発明の実施の一形態を示し、図1は車両に搭載した走行制御装置の概略構成図、図2は自動追従制御プログラムのフローチャート、図3は必要減速度を演算する数式に用いるパラメータの説明図、図4は接触予測時間に応じて設定される基本判定閾値のマップの一例を示す説明図、図5は先行車との車間距離(以後、単に「車間距離」とする)に応じて設定される第1の閾値ゲインのマップの一例を示す説明図、図6は先行車との相対速度(以後、単に「相対速度」とする)に応じて設定される第2の閾値ゲインのマップの一例を示す説明図、図7は路面勾配に応じて設定される第3の閾値ゲインのマップの一例を示す説明図、図8は減速制御開始時間に応じて設定される第4の閾値ゲインのマップの一例を示す説明図である。
図1において、符号1は自動車等の車両(自車両)で、この自車両1には、走行制御装置の一例としてのクルーズコントロールシステム(ACC(Adaptive Cruise Control)システム)2が搭載されている。
このACCシステム2は、ステレオカメラ3、ステレオ画像認識装置4、走行制御ユニット5等を主要部として構成され、このACCシステム2では、基本的に、先行車が存在しない定速走行制御状態のときにはドライバが設定した車速を保持した状態で走行し、先行車が存在する場合には、後述の図2の自動追従制御プログラム等により制御される。
ステレオカメラ3は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子(CCD)等の固体撮像素子を用いた1組の(左右の)CCDカメラで構成され、これら左右のCCDカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、ステレオ画像認識装置4に出力される。
また、自車両1には、自車速V0を検出する車速センサ6が設けられており、検出された自車速V0は、ステレオ画像認識装置4と走行制御ユニット5とに出力される。
ステレオ画像認識装置4は、ステレオカメラ3からの画像、車速センサ6からの自車速V0が入力され、ステレオカメラ3からの画像に基づき自車両1前方の立体物データと白線データの前方情報を検出し、自車両1の進行路(自車進行路)を推定する。そして、自車両1前方の先行車を抽出して、車間距離L、先行車速((車間距離Lの変化の割合)+(自車速V0))Vf、先行車減速度(先行車速Vfの微分値)af、先行車以外の静止物位置、白線座標、白線認識距離、自車進行路座標等の各データを走行制御ユニット5に出力する。
ここで、ステレオ画像認識装置4における、ステレオカメラ3からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ3で撮像した自車両1の進行方向の1組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって距離情報を生成する。そして、この距離情報を基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた三次元的な道路形状データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。立体物データでは、立体物までの距離と、この距離の時間的変化(自車両1に対する相対速度)が求められ、特に自車進行路上にあるもっとも近い車両で、自車両1と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行するものが先行車として抽出される。尚、先行車の中で、特に、速度Vfが略4km/h以下で、且つ、加速していない車両は、略停止状態の先行車として認識される。また、自車両の前方に存在する障害物も上述の先行車と同様に扱われる。このように、ステレオカメラ3、及び、ステレオ画像認識装置4は、先行車認識手段として設けられている。
走行制御ユニット5は、ドライバ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う定速走行制御の機能、及び、後述の図2に示す自動追従制御の機能を実現するもので、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7、ステレオ画像認識装置4、車速センサ6等が接続されている。
定速走行スイッチ7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、主に目標車速を下降側へ変更設定するコーストスイッチ、主に目標車速を上昇側へ変更設定するリジュームスイッチ等で構成されている。更に、この定速走行操作レバーの近傍には、定速走行制御及び自動追従制御のON/OFFを行うメインスイッチ(図示せず)が配設されている。
ドライバ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、希望する車速をセットすると、定速走行スイッチ7からの信号が走行制御ユニット5に入力される。そして、車速センサ6で検出した車速が、ドライバのセットした設定車速に収束するように、スロットル弁制御装置8に信号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、自車両1を定速状態で自動的に走行させ、或いは、減速手段としての自動ブレーキ制御装置10に減速信号を出力して自動ブレーキを作動させる。
また、走行制御ユニット5は、定速走行制御を行っている際に、ステレオ画像認識装置4にて先行車を認識した場合には、所定の条件で後述する自動追従制御へ自動的に切り換えられる。尚、定速走行制御の機能、及び、自動追従制御の機能は、自車速V0が予め設定しておいた上限値を超える場合、或いは、メインスイッチがOFFされた場合には、解除される。
走行制御ユニット5における自動追従制御では、自車両1の走行状態と先行車情報を基に先行車に追従するのに必要な必要減速度Ga1を演算し、この必要減速度Ga1を基に自動ブレーキ制御装置10が発生する要求減速度Ga2を演算する。そして、必要減速度Ga1と要求減速度Ga2との偏差(減速度偏差)ΔGを演算し、この減速度偏差ΔGが、予め、先行車との接触予測時間(以後、単に「接触予測時間」とする)TTC、車間距離L、相対速度(V0−Vf)、路面勾配SL、自動ブレーキ制御装置10の制御を開始してからの時間(減速制御開始時間)Tbrに応じて設定した判定閾値CGを超えた場合に、警報手段としての液晶モニタ11に警報アラームを表示させ、ドライバのブレーキ操作を促すように構成されている。すなわち、走行制御ユニット5は、必要減速度演算手段、要求減速度演算手段、警報手段としての機能を有して構成されている。
走行制御ユニット5における自動追従制御プログラムは、図2に示すように、まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で必要パラメータ、具体的には、先行車速Vf、先行車減速度af、車間距離L等の先行車情報、及び、自車速V0等の読み込みを行い、S102に進む。
S102では、先行車に追従するのに必要な必要減速度Ga1を、例えば、以下の(1)式により演算する。自車両1と先行車とが、図3に示すような関係、すなわち、現在、自車速V0、自車減速度a0、先行車速Vf、先行車減速度af、車間距離Lである状態が、t秒後に、自車両1が距離Ls前進し、先行車が先行車予測位置まで距離Lf前進し、自車両1との車間距離が目標車間距離Dtgt(マップ或いは演算により設定される距離)となるとすると、
Ga1=(V0−Vf)/(2・(L−Dtgt))+af・α1・α2・α3
…(1)
ここで、α1、α2、α3は、それぞれ、予め設定しておいた、相対速度テーブル、車間距離テーブル、先行車速テーブルから設定する定数である。
次いで、S103に進み、自動ブレーキ制御装置10が発生する要求減速度Ga2を演算する。この要求減速度Ga2は、必要減速度Ga1を基に設定するものであり、例えば、必要減速度Ga1の値をフィルタ処理(自車両における挙動の急激な変化を抑制するように処理)して演算する。そして、一定の上限値(例えば、0.25G 1G=9.8m/s)で制限し、設定するようになっている。
次に、S104に進み、減速度偏差ΔGを、以下の(2)式により演算する。
ΔG=|Ga1−Ga2| …(2)
次に、S105に進み、判定閾値CGを、例えば、以下の(3)式により演算する。
CG=K1・K2・K3・K4・K0 …(3)
ここで、K0は接触予測時間TTC(=L/(V0−Vf))に応じて設定される基本判定閾値であり、例えば、図4に示すようなマップで、接触予測時間TTCが大きくなるほど大きな値に予め設定されている。また、K1は車間距離Lに応じて設定される第1の閾値ゲインであり、例えば、図5に示すようなマップで、車間距離Lが大きくなるほど大きな値に予め設定されている。また、K2は相対速度(V0−Vf)に応じて設定される第2の閾値ゲインであり、例えば、図6に示すようなマップで、相対速度(V0−Vf)が大きくなるほど小さな値に予め設定されている。また、K3は路面勾配SLに応じて設定される第3の閾値ゲインであり、例えば、図7に示すようなマップで、路面勾配SLが大きくなるほど大きな値に予め設定されている。尚、路面勾配SLは、自車速V0と加速度a0から演算、或いは、ナビゲーション装置からのデータ等の公知の技術により取得される。また、K4は減速制御開始時間Tbrに応じて設定される第4の閾値ゲインであり、例えば、図8に示すようなマップで、減速制御開始時間Tbrが大きくなるほど小さな値に予め設定されている。
そして、S106に進み、減速度偏差ΔGと判定閾値CGとを比較して、減速度偏差ΔGが判定閾値CGを超える場合(ΔG>CGの場合)には、S107に進み、液晶モニタ11に警報アラームを表示させ、ドライバのブレーキ操作を促す一方、減速度偏差ΔGが判定閾値CG以下の場合(ΔG≦CGの場合)には、警報を行うことなくそのままプログラムを抜ける。
このように、本発明の実施の形態によれば、必要減速度Ga1と要求減速度Ga2との減速度偏差ΔGが、予め、接触予測時間TTC、車間距離L、相対速度(V0−Vf)、路面勾配SL、減速制御開始時間Tbrに応じて設定した判定閾値CGを超えた場合に、液晶モニタ11に警報アラームを表示させ、ドライバのブレーキ操作を促すように制御される。このため、単に、車間距離L、相対速度(V0−Vf)に応じた警報ではなく、よりドライバの感覚に近い制御となり、ドライバに不自然な感覚を与えることなく、自車両と先行車との関係において適切なタイミングで警報を行うことができ、使い勝手が良いという効果を奏する。例えば、先行車が急減速を行ったときや、或いは、システム上、必要減速度Ga1に対して要求減速度Ga2が不足する場合等において的確にドライバにブレーキ操作を促すことができる。
尚、本実施の形態では、判定閾値CGを、接触予測時間TTC、車間距離L、相対速度(V0−Vf)、路面勾配SL、減速制御開始時間Tbrに応じて設定するようになっているが、何れか一つ、或いは、何れかの組合せで設定するようにしても良い。
また、本実施の形態では、先行車の認識をステレオカメラからの画像を基に行うようになっているが、他の技術、例えば、ミリ波レーダと単眼カメラからの情報を基に認識するものや、レーザレーダからの情報で認識するものであっても良い。
更には、本実施の形態では、警報アラームを用いて警報を行っているが、これをドライバによる操作を促す各種手段に置換しても、本発明と同様の効果を得る事が出来る。
車両に搭載した走行制御装置の概略構成図 自動追従制御プログラムのフローチャート 必要減速度を演算する数式に用いるパラメータの説明図 接触予測時間に応じて設定される基本判定閾値のマップの一例を示す説明図 車間距離に応じて設定される第1の閾値ゲインのマップの一例を示す説明図 相対速度に応じて設定される第2の閾値ゲインのマップの一例を示す説明図 路面勾配に応じて設定される第3の閾値ゲインのマップの一例を示す説明図 減速制御開始時間に応じて設定される第4の閾値ゲインのマップの一例を示す説明図
符号の説明
1 自車両
2 ACCシステム(走行制御装置)
3 ステレオカメラ(先行車認識手段)
4 ステレオ画像認識装置(先行車認識手段)
5 走行制御ユニット(必要減速度演算手段、要求減速度演算手段、警報手段)
8 スロットル弁制御装置
9 スロットル弁
10 自動ブレーキ制御装置(減速手段)
11 液晶モニタ(警報手段)

Claims (3)

  1. 自車両前方の先行車を認識し、先行車情報を取得する先行車認識手段と、
    自車両の走行状態と上記先行車情報を基に上記先行車への追従に必要な必要減速度を演算する必要減速度演算手段と、
    自車両の挙動変化を抑制するように上記必要減速度にフィルタ処理を施すことで減速手段が発生する要求減速度を演算する要求減速度演算手段と、
    上記必要減速度と上記要求減速度との偏差に応じて警報を行う警報手段と、
    を備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。
  2. 上記警報手段は、上記必要減速度と上記要求減速度との偏差が予め設定する閾値を超える場合に警報を行うことを特徴とする請求項1記載の車両の走行制御装置。
  3. 上記閾値は、先行車との車間距離と、先行車との相対速度と、上記先行車との車間距離を上記先行車との相対速度で除して得る接触予測時間と、路面勾配と、上記減速手段の制御を開始してからの時間との少なくとも一つに応じて可変設定することを特徴とする請求項2記載の車両の走行制御装置。
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