JP2000207691A - 車両用走行制御装置 - Google Patents

車両用走行制御装置

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JP2000207691A
JP2000207691A JP11005740A JP574099A JP2000207691A JP 2000207691 A JP2000207691 A JP 2000207691A JP 11005740 A JP11005740 A JP 11005740A JP 574099 A JP574099 A JP 574099A JP 2000207691 A JP2000207691 A JP 2000207691A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両間で衝突の可能性がある場合に、効果的
に衝突を回避する。 【解決手段】 自車10と他車両A、Bは車両間通信に
より互いの走行データを送受する。ECU16は走行デ
ータから自車と他車の衝突可能性を評価し、衝突の可能
性がある場合には、さらに自車と他車の優先度を決定す
る。他車に優先度がある場合には、他車に対して自車が
回避動作を行う旨のデータを送信した後にアクチュエー
タ部20に制御信号を出力して減速等の回避動作を実行
する。他車は、自車から回避動作を行う旨のデータを受
信した場合には回避動作を実行しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用走行制御装
置、特に他車と衝突の可能性がある場合の回避動作に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、車両間通信で他車の走行デー
タを取得し、自車と他車が衝突する可能性がある場合に
衝突を回避するために所定の回避動作を実行する装置が
知られている。
【0003】例えば、特開平7−333317号公報に
は、移動体間で位置情報を送受し、両移動体が所定距離
まで接近した場合に警報を与える装置が開示されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、単に警報を与え
るだけでなく、より積極的に回避操作(最大減速度で減
速する等)を行うことが考えれるが、衝突の可能性があ
る互いの車両がそれぞれ回避操作を行うのが必ずしも妥
当でない場合も少なくない。
【0005】図10には、衝突の可能性がある車両A、
Bの位置関係の一例が模式的に示されている。車両Aは
優先道路を走行し、車両Bは非優先道路から優先道路に
進入しようとする状況である。両車両の位置関係及び走
行速度から衝突の可能性があると判定された場合には、
従来技術では車両A、車両Bともに自車の運転者に対し
て警報を与え、さらにブレーキ印加で減速する等の回避
動作を行うことになる。 しかしながら、車両Aは優先
道路を走行しているため、本来であれば車両Aはそのま
ま走行し、車両Bだけが回避動作を行うべきであり、車
両Bのみならず車両Aも減速等の回避動作を行ってしま
うと、車両Bとの衝突は回避できるものの、車両Aの後
方を走行している車両Cとの車間距離が急減してしまう
(車両Cの運転者は、車両Bを発見しても車両Aは優先
道路を走行しているため減速しないとみなして走行す
る)問題がある。
【0006】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、自車と他車が衝突
する可能性がある場合に、より効果的に回避動作を行っ
て衝突を防止、あるいは衝突時の衝撃を緩和できる装置
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、自車の走行データ及び車両間通信に
より得られた他車の走行データに基づいて自車の走行を
制御する装置であって、前記自車の走行データ及び他車
の走行データに基づいて両車両の衝突の可能性を評価す
る評価手段と、衝突の可能性がある場合に、自車と他車
の優先度を決定する優先度決定手段と、前記優先度に基
づいて自車の回避動作を実行する制御手段とを有するこ
とを特徴とする。衝突の可能性がある場合でも、一律に
自車と他車が回避動作を行うのではなく、自車と他車の
優先度に基づいて、より詳しくは優先度の低い車両が回
避動作を行うことで、他の車両の走行(あるいは交通の
流れ)に影響を与えることを防止しつつ、自車と他車の
衝突の効果的に回避することができる。
【0008】また、第2の発明は、第1の発明におい
て、前記優先度決定手段は、道路法規上の優先関係に基
づいて決定することを特徴とする。自車が例えば優先道
路を走行している場合には、自車の回避動作を抑制し、
他車に回避動作を主に行わせることで、優先道路を走行
している他の車両に影響を与えることなく衝突を回避す
ることができる。
【0009】また、第3の発明は、第1の発明におい
て、前記優先度決定手段は、自車と他車の速度に基づい
て決定することを特徴とする。回避動作の難易及び他の
交通に与える影響は自車と他車の車速に依存し、自車の
方が他車よりも車速が小さい場合には、自車の回避動作
を実行する方が容易である。したがって、車速に応じて
優先度を決定することで、効果的に衝突を回避できる。
【0010】また、第4の発明は、第1の発明におい
て、前記優先度決定手段は、自車が所定の回避動作を実
行した場合の自車と前記他車以外の車両との衝突の可能
性に基づいて決定することを特徴とする。他車との衝突
を回避した場合でも、さらに他の車両(第3車)との衝
突の可能性を増大させたのでは意味がない。そこで、自
車が回避動作を行った場合の第3車との衝突の可能性を
考慮し、第3車との衝突の可能性がない場合に自車が回
避動作を行うことで、交通の円滑な流れを維持しつつ衝
突を回避することができる。
【0011】また、第5の発明は、第1〜第4の発明に
おいて、さらに、前記優先度決定手段で自車に優先度が
ないと決定された場合に、前記他車に対して自車が回避
動作を実行する旨のデータを送信する送信手段を有し、
前記制御手段は、前記送信手段で送信した後に前記回避
動作を実行することを特徴とする。自車と他車のいずれ
が回避動作を行うべきかを車両間通信で送受すること
で、効果的に衝突を回避できる。
【0012】また、第6の発明は、第1〜第4の発明に
おいて、前記制御手段は、前記優先度決定手段で自車に
優先度があると決定され、かつ、前記他車から回避動作
を実行する旨のデータを受信した場合に、前記回避動作
を非実行とすることを特徴とする。自車に優先度があっ
た場合でも、他車から回避動作を行う旨のデータを受信
したうえで回避動作の非実行を決定する(他車から回避
動作を行う旨のデータを受信しない限り、自車に優先度
があっても回避動作を原則実行する)ことで、確実に衝
突を回避することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。
【0014】図1には、本実施形態の構成ブロック図が
示されている。自車10と他車A、Bとは車両間通信を
行い、互いの走行データを送受する関係にある。
【0015】自車10には、通信アンテナ12が設けら
れ、さらにデータ通信部14、電子制御装置ECU1
6、各種センサ部18、アクチュエータ部20が設けら
れている。
【0016】データ通信部14は、自車10の走行デー
タ、具体的には自車の現在の位置や操舵角、車速に基づ
いて算出された所定時間経過後の予測位置、予測速度、
予測加速度を変調した後にアンテナ12を介して他車に
送信するとともに、他車から送られてきた走行データを
受信し、復調した後にECU16に供給する。データ通
信部14の具体的な構成については後述する。
【0017】ECU16は、具体的にはマイクロコンピ
ュータで構成され、上述した所定時間経過後の自車の予
測位置、予測速度、予測加速度を演算するとともに、他
車から受信した他車の予測位置、予測速度、予測加速度
に基づいて自車と他車の衝突の可能性を評価する。そし
て、評価の結果、衝突の可能性がある場合には、さらに
自車と他車の優先度を決定し、優先度に基づいてアクチ
ュエータ部20に制御信号を供給して自車の回避走行を
実行する。回避走行を行うに際しての基本的な原理は、
衝突の可能性がある場合に一律に減速等の回避動作を実
行するのではなく、自車と他車の優先度を比較して自車
の優先度が低い場合には自車の回避動作を行い、自車の
優先度が高い場合には回避動作を行わない(あるいは、
回避動作を行ったとしてもその操作は限定的(単に警報
を鳴らす等)で主要な回避動作は他車に委ねる)ことで
ある。
【0018】センサ部18は、GPSや操舵角センサ、
車速センサを含んで構成され、検出した車両の現在位置
や操舵角、車速をECU16に供給する。
【0019】アクチュエータ部20は、ブレーキアクチ
ュエータやステアリングアクチュエータ、ブザー等から
構成され、ECU16からの制御信号に応じてブレーキ
を印加して減速する、操舵する、あるいはステアリング
操作を運転者に促す等の回避動作を行う。
【0020】図2には、本実施形態の全体処理フローチ
ャートが示されている。まず、ECU16はセンサ部1
8からの信号を入力する(S101)。具体的には、G
PSによる位置データ、操舵角、車速である。これらの
他に車載レーダで得られた他車との相対位置やヨーレー
ト、駆動トルク推定値、路面μ推定値、路面カント、勾
配推定値、推定車両重量を入力してもよい。これらのデ
ータを入力すると、ECU16は自車の走行データを演
算する(S102)。演算するのは、所定時間経過後
(数秒後)の自車の予測位置、予測速度、予測加速度で
ある。予測位置を例にとると、ECU16は4輪の車両
モデルから逐次シミュレーションを行い、現在〜数秒後
の時空上(空間軸と時間軸を有する空間上)での車両4
隅の位置座標を演算する。また、GPSの電波受信状況
による位置誤差と車両特性のばらつきによる位置誤差を
位置座標に加える。誤差を考慮すると、予測位置は確率
で表現されることになる(存在確率分布)。
【0021】次に、算出した走行データを他車に定期的
に送信する(S103)。送信の手順としては、まず演
算で得られた走行データを時間、位置データ毎に分割す
る。例えば、
【表1】 等である。そして、時間と位置データを適当な単位でま
るめて(最小桁LSBをまるめる)合成し、一連の数列
を作成する。作成した数列は所定の暗号化処理により乱
数化する。
【0022】例えば、上記表1の時間1.01における
時間と位置は、 1.0,1013,0105,15 →101013010515 →730184621803869 と変換される。そして、このようにして作成した数列を
スペクトラム拡散通信のPN系列、あるいはホッピング
周波数のパターンを決める乱数として使用する。
【0023】なお、現在の自車両の位置座標のみを用い
てPN系列、あるいはホッピング周波数を作成すること
もできる。但し、位置座標の丸め込みの際に異なるLS
Bに複数車両が存在する可能性があるので、混信を避け
るべく車両IDに相当する数列を位置情報の数列に追加
してPN系列あるいはホッピング周波数のパターンを決
定する。例えば、自車のIDが0323、現在の位置が
(1012.0,1411.0,15.0)の場合には、 0323,1012.0,1411.0,15.0 →0.231012141115 →846120973956829 となる。
【0024】実際の送信情報は正確な時間、位置情報、
その位置での存在確率であり、これらはパルス化してデ
ジタル通信として搬送する。
【0025】図4には、データ通信部14の送信構成が
示されている。スペクトラム拡散通信の例である。1次
変調部14aで送信するパルスに比べて十分高い周波数
を有する搬送波のチップ時間(波長)を変化させ、変調
信号とPN系列発生器14cで発生したPN系列とを乗
算器14bで乗算し、バンドパスフィルタ14dを経て
アンテナ12から送信する。なお、周波数ホッピング方
式の場合は数列に応じて周波数をホップさせて搬送波を
作成する。また、送信データには自車の現在の位置や車
速を含めてもよい。
【0026】自車の走行データを他車に送信した後、他
車から送信されてきた他車の走行データを受信する(S
104)。受信に際しては、まず自車が送信した電波を
フィルタあるいは時間的に取り除き、送信時に作成した
自車の時間、位置データを丸めたデータに、必要に応じ
て時空上の近傍のデータを追加して送信時と同様に数列
を作成する。例えば、送信時のデータとして時間1.
0、位置(1013,0105,15)から合成、暗号化
を経て730184621803869が得られる他、
時空上の近傍のデータである時間1.0、位置(101
4,0105,15)から53014462189386
7を作成し、また時空上の近傍データである時間1.
5、位置(1013,0105,15)から730884
621893865を作成する。そして、作成した数列
をスペクトラム拡散のPN系列、あるいはホッピング周
波数のパターンを決める乱数として使用し、受信する。
【0027】図5には、データ通信部14の受信構成が
示されている。スペクトラム拡散通信の例である。アン
テナ12で受信した信号をバンドパスフィルタ14eに
通し、受信信号とPN系列発生器14gで発生した数列
とを乗算器14fで乗算してPNを解除し、復調器14
hで復調する。なお、送信時に車両IDを用いてPN系
列を生成した場合には、受信時にも車両IDを用いてP
N系列を作成することは言うまでもない。
【0028】以上のようにして他車の走行データを受信
すると(S105でYES)、受信した他車と自車の時
空上における衝突(接触)確率及び衝突(接触)した場
合の衝撃の大きさを演算する(S106)。
【0029】図9には、時空上における自車と受信した
他車の位置関係の一例が示されている。図において、座
標は空間座標X、Yと時間座標tである。自車の時空上
における予測位置の軌跡は100、他車の時空上におけ
る予測位置の軌跡は200で示されている。それぞれの
予測位置には記述したように誤差が含まれており、位置
毎に存在確率がある。そして、自車と他車の予測位置の
存在確率100%同士が重なり合う場合には、衝突確率
は100%であり、存在確率0%〜100%の部分に重
なりが存在する場合には、重なり部分の存在確率の積が
最大となる値が衝突確率となる。例えば、自車の存在確
率60%の部分と他車の存在確率50%の部分が重なる
とすると、衝突の確率は60%×50%=30%とな
る。
【0030】一方、衝突時の衝撃の大きさは運動エネル
ギに比例することから、最初に有限の(0でない)衝突
確率が生じた位置における自車と他車の相対速度を求
め、その絶対値の2乗に所定の定数を乗じた値を衝撃の
大きさとする。
【0031】衝突の確率及び衝撃の大きさを評価した
後、ECU16は、図3に示されるように、衝突確率が
所定値以上高く、かつ、衝撃も所定値以上大きいか否か
を判定する(S107)。衝突確率が高く、かつ、衝撃
も大きい場合には、回避操作が必要と判定して所定の最
適回避制御演算を実行する(S108)。
【0032】この最適回避制御演算は、回避操作として
減速制御が適当か否か、及び回避の余裕度を演算するも
ので、図6にその詳細フローチャートが示されている。
【0033】図6において、まず自車が最大制動力で減
速したと仮定した場合の車両運動(予測位置、予測速
度、予測加速度)を演算する(S201)。次に、演算
して得られた車両運動量を用いて再度他車との衝突確率
及び衝突時の衝撃の大きさを評価し、自車が最大制動力
で減速したと仮定した場合(他車は減速しないで予測通
り走行すると仮定)の衝撃の大きさが最大制動力で減速
しない場合の衝撃の大きさ(S106で算出された衝撃
の大きさ)よりも低下したか否かを判定する(S20
2)。衝撃の大きさが低下した場合(衝突しない場合も
含む)には、ブレーキ制御が有効であるとしてブレーキ
制御許可状態に設定し(例えばブレーキ制御フラグBを
1にセットする:S203)、衝撃の大きさが低下しな
い場合(等しいか、あるいは制動したがゆえに逆に衝撃
が大きくなった場合)には、ブレーキ制御は有効でない
としてブレーキ制御を不可状態(フラグBを0にセット
する)にする(S204)。そして、回避時の他車との
最短距離(自車及び他車の予測位置を誤差を含めて全て
存在確率100%とした場合の他車との最短距離)及び
自車と他車の相対速度(現在の相対速度)に基づいて回
避余裕度を算出する(S205)。回避余裕度は、具体
的には
【数1】回避余裕度=最短距離/相対速度 で算出する。この式は、最短距離が大きい程余裕があ
り、自車と他車の相対速度が小さい程両者はゆっくり近
づくため余裕があるとの事実に基づくものである。な
お、ブレーキ制御不可状態の場合にはステアリングを操
作して回避することになるので、適当なステアリング操
作を行った場合の最短距離で回避余裕度が算出される。
【0034】再び図3に戻り、以上のようにして最適回
避制御演算を行った後、算出された回避余裕度を用いて
回避までの余裕があるか否かを判定する(S109)。
回避余裕度が所定値以上であって回避余裕がある場合
(S109でNO)には、より効果的な回避を行うべく
自車と他車の交通優先権をチェックする(S111)。
【0035】図7には、S111における処理の詳細が
示されている。まず、メモリ(図1では図示せず:ナビ
ゲーションシステムの地図データを援用できる)に格納
された地図データ及び検出された自車位置、並びに受信
した他車位置に基づいて自車及び他車の走行車線、走行
道路を特定し、自車と他車の道路法規上の優先関係を検
出する(S301)。そして、自車の方が優先か否かを
判定し(S302)、自車が優先でなければ他車優先の
フラグをセットする(例えばフラグPを1にセットす
る:S310)。道路法規上自車に優先権がある場合に
は、次に自車と他車の現在の車速を比較する(S30
3)。比較の結果、他車の方が速い場合には、他車優先
のフラグをセットする(S309)。車速の大きい方に
優先権を付与するのは、車速の大きい方に回避操作を行
わせるのは一般に困難で交通の流れに与える影響も大き
いと考えられるからである。
【0036】一方、自車の方が他車よりも車速が大きい
場合には、次に自車の回避制御により第3車(S107
で衝突の可能性ありと判定された他車以外の車両)と衝
突する可能性があるか否かを判定する(S306)。こ
の判定は、例えば後続車が存在するか否か、自車の隣接
車線を併走している車両が存在するか否かで行うことが
でき(これらの車両の存在は車両間通信あるいは自車に
搭載されたレーダ装置で検知できる)、第3車との衝突
の可能性がない場合には他車に優先権を付与し(S30
8)、第3車との衝突の可能性がある場合には自車優先
とする(S307)。なお、「他車優先」の場合には自
車が回避動作を実行し、「自車優先」の場合には自車は
回避動作を実行しないことになる。
【0037】再び図3に戻り、交通優先権のチェックが
終了すると、自車に優先権がなく(他車に優先権があ
る)、かつ、アクチュエータ部20の作動に異常がない
かを判定する(S112)。自車に優先権がなく、アク
チュエータ部も正常に機能する場合には、自車が回避動
作を行う必要があるため、次回の車両運動演算時に回避
制御の内容を入れて他車に送信する(S113)。これ
により、他車は次回の受信時において自車が回避動作を
行うべき旨のデータを受信するので、他車は回避動作を
実行しないことになる。なお、他車のECU16でも独
自に同様の判定を行い、自分に優先権があると判定する
が、相手から回避動作を行う旨のデータを受信して始め
て回避動作を実行しないことを決定し、自分に優先権が
あると判定しても、相手から回避動作を行う旨のデータ
を受信しない場合にはフェイルセーフの観点から回避動
作を実行する。そして、他車に対して自車が回避動作を
行うべき旨のデータを送信した後、次回の判定処理で回
避までの余裕が無くなったと判定された場合に(S10
9でYES)、自車のECU16は所定の回避制御を実
行する(S110)。
【0038】一方、S109にてYES、すなわち回避
余裕がない場合には、直ちに回避制御を実行する(S1
10)。
【0039】図8には、S110における処理の詳細が
示されている。まず、ブレーキ制御フラグBの値をチェ
ックすることでブレーキ制御が可能か否かを判定する
(S401)。ブレーキ制御が可能である場合には、ブ
レーキアクチュエータを最大制御力で作動させるべくブ
レーキ圧を増圧して減速する(S402)。これによ
り、他車との衝突が回避される(あるいは、衝突時の衝
撃が抑制される)。また、ブレーキ制御不可状態である
場合には、ブレーキアクチュエータ制御を終了しブレー
キ圧を減圧する(S403)。そして、ドライバに対し
てステアリング操作などを指示する(S404)。ステ
アリングの方向は、S106で得られた衝突の確率及び
衝撃を低下させるような方向である。
【0040】このように、本実施形態では自車と他車と
の衝突の可能性を評価し、衝突する可能性があっても自
車及び他車が共に回避動作を行うのではなく、自車と他
車の優先度に応じていずれかの車両が回避動作を行うよ
うにしたので、回避動作に伴って第3車との新たな衝突
の可能性が生じることなく、効果的に衝突を回避するこ
とができる。
【0041】なお、本実施形態では自車と他車の優先度
を判定し、優先権のない方が回避動作を行う場合を示し
たが、例えば優先度を割合(自車の優先度40%で他車
の優先度60%)で評価し、この割合に応じて回避動作
の割合も決定する(自車の減速度は最大減速度の60
%、他車の減速度は最大減速度の40%)ことも可能で
ある。すなわち、自車と他車のいずれか一方が回避動作
を行うのではなく、優先度に応じて回避動作を両者で負
担することも可能である。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば自
車と他車が衝突する可能性がある場合に、交通の流れに
与える影響を抑えつつ、衝突を効果的に回避することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態の構成ブロック図である。
【図2】 実施形態の全体処理フローチャート(その
1)である。
【図3】 実施形態の全体処理フローチャート(その
2)である。
【図4】 実施形態のデータ通信部の送信構成図であ
る。
【図5】 実施形態のデータ通信部の受信構成図であ
る。
【図6】 実施形態の最適車両回避制御の詳細フローチ
ャートである。
【図7】 実施形態の交通優先権チェックの詳細フロー
チャートである。
【図8】 実施形態の回避制御の詳細フローチャートで
ある。
【図9】 実施形態の自車と他車の時空上における予測
軌跡説明図である。
【図10】 自車と他車の位置関係を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
10 車両(自車)、12 アンテナ、14 データ通
信部、16 ECU、18 センサ部、20 アクチュ
エータ部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自車の走行データ及び車両間通信により
    得られた他車の走行データに基づいて自車の走行を制御
    する装置であって、 前記自車の走行データ及び他車の走行データに基づいて
    両車両の衝突の可能性を評価する評価手段と、 衝突の可能性がある場合に、自車と他車の優先度を決定
    する優先度決定手段と、 前記優先度に基づいて自車の回避動作を実行する制御手
    段と、 を有することを特徴とする車両用走行制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の装置において、 前記優先度決定手段は、道路法規上の優先関係に基づい
    て決定することを特徴とする車両用走行制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の装置において、 前記優先度決定手段は、自車と他車の速度に基づいて決
    定することを特徴とする車両用走行制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の装置において、 前記優先度決定手段は、自車が所定の回避動作を実行し
    た場合の自車と前記他車以外の車両との衝突の可能性に
    基づいて決定することを特徴とする車両用走行制御装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の装置に
    おいて、さらに、 前記優先度決定手段で自車に優先度がないと決定された
    場合に、前記他車に対して自車が回避動作を実行する旨
    のデータを送信する送信手段を有し、前記制御手段は、
    前記送信手段で送信した後に前記回避動作を実行するこ
    とを特徴とする車両用走行制御装置。
  6. 【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載の装置に
    おいて、 前記制御手段は、前記優先度決定手段で自車に優先度が
    あると決定され、かつ、前記他車から回避動作を実行す
    る旨のデータを受信した場合に、前記回避動作を非実行
    とすることを特徴とする車両用走行制御装置。
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