JP2002502496A - 車両の前方コース領域の決定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 その走行速度が先行車両（２２）に対する間隔に応じて制御される，その車両（２１）の前方コース推移（２６）あるいは前方コース領域を決定する方法と装置が記載され，その場合に前方コース領域は，少なくとも先行車両のコース推移に基づいて決定される。そのために全ての検知した先行車両に対して横変位量（２３）を決定する。本発明の他の構成によれば，決定した前方コース領域は，検知した固定障害物（２５）に基づいて決定される。

Description

【発明の詳細な説明】 車両の前方コース領域の決定方法及び装置 技術分野 本発明は，車両の前方コース領域の決定方法及び装置に関する。本発明は，例 えば車両の適応走行速度制御，間隔制御あるいは適応照明幅適合の範囲内で，あ るいはさらに単純に危険な状況を認識するためにも使用することができる。前提 となるのは，車両に，先行車両及び車両の前方領域にある固定障害物を認識し， 少なくともその位置を決定することが可能な少なくとも１つのセンサを搭載して いることである。かかるセンサは，例えばレーダセンサ，レーザセンサあるいは ビデオセンサとして形成することができる。かかるセンサは，既に上記のように 使用されるので，本発明においては，車両の適応走行速度制御あるいは間隔制御 と関連して使用するのが好ましい。 背景技術 従来において，先行車両に対する間隔を考慮して車両速度を自動制御すること に関する多くの公報が既知である。かかるシステムは，通常，アダプティブクル ーズコントロール(適応走行制御：ＡＣＣ)，あるいはドイツでは適応走行速度制 御あるいは動的走行速度制御と称される。かかるシステムにおいては，近年にお ける交通状況に直面して，複数の先行車両のうちどの先行車両が速度制御あるい は間隔制御を実行する上で重要であるか，あるいは最も重要であるかを自動的に 決定することが，根本的な問題となっている。特に，被制御車両がカーブする複 数車線の道路を走行している場合には，この決定は困難で ある。即ち，大抵の場合，特に先行車両検知用の間隔センサが，間隔制御では殆 ど重要でない隣接車線の車両も検知してしまうからである。 従って，ＡＣＣシステムにおいては，被制御車両の前方コース推移あるいは前 方コース領域を決定し，この領域の認識に基づいて，各々最重要先行車両あるい は反対に現時点で最も危険な障害物を決定することが必要である。２つの変量（ コース推移及びコース領域）は，原則的に道路推移で自身の方向を決定するが， 最適な場合が考慮され，各々，必要に応じて，被制御車両の車線変更工程や曲折 工程も行われる。このとき，「前方コース領域」の概念は，以下の「コース推移 」の概念と異なり，被制御車両の走行が予測される全空間領域も含まれる。即ち ，この概念は，各々必要な車両幅も考慮することを意味する。 上記問題提起に対して現在周知となっている解決手段は，例えば，刊行物「ア ダプティブクルーズコントロール−システムアスペクト及び開発の傾向（"Ａｄ ａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ−Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｒｅｎｄｓ"，Ｗｉｎｎｅｒ，Ｗｉｔｔ ｅ ｅｔ．ａｌ）」（ヴイナー，ヴィッテ他，１９９６年２月２６日から２９日 の間にＳＡＥで刊行されたＳＡＥテクニカルペーパーシリーズ第９６１０１０号 ）に記載されている。この刊行物によれば，被制御車両の前方コースを予測する 最も簡単な方法は，直線走行と仮定することである。しかしながら，この予測方 法では，カーブあるいは車線変更の場合には機能しないことは明らかである。さ らに複雑な場合は，広い領域に対して十分な効果のある，所定の曲率を有するコ ースを仮定することである。これは，例えば車輪速度差，操舵角あるいはステア リングホィール角，横加速度及び／又はヨーレートに基づいて決定する。これに 対応する方法は，走行動力学制御の分野において周知である。この方法の欠点 は，前方コースあるいは前方コース領域が，各々当面のコースに基づいてしか評 価されないことである。従って，この方法でも，コースが各々変化した場合（例 えば，カーブに入る場合あるいはカーブから出る場合）には，誤りが発生する。 同様に，上記刊行物に記載されている他のコース推移を予測する方法は，ナビゲ ーションシステムを使用することである。しかしながら，この方法の限界は，使 用する固定地図が現実性あるいは正確性，並びに，各々車両の実際位置を決定す るシステム能力に委ねられることである。予測は，特に工事範囲あるいは新設道 路での場合に誤りが発生する。他の可能な方法として，上記刊行物には，レーダ からのデータに基づく道路推移あるいは車線予測が挙げられている。信号プロセ ッサが検知する反射板あるいはガードレールなどの固定障害物は，道路境界を再 構築するために使用される。しかしながら，この刊行物によれば，今までの，こ の方法の品質と信頼性については殆ど知られていない。 米国特許公報第ＵＳ４７８６１６４号には，同一走行車線を走行する２台の車 両間距離を検知するシステムと方法が記載されている。ここでは，２台の各車両 の走行車線は，道路両側に配置されている反射板の検知角度を比較することによ り決定する。しかしながら，上記記載の方法は，実際に道路両側に好適な反射板 が提供されている場合にしか使用できず，従ってインフラ構造の条件に依存する 。 ドイツ公開公報第ＤＥ１９６１４０６１Ａ１号には，調整可能な確率分布に基 づいて，先行車両に対する距離を制御するシステムが記載されている。この記載 のシステムは，その中で道路の曲率を操舵角と車両速度に基づいて決定する曲率 決定装置を有する。信頼性を向上するために，操舵角は，第１の修正より，特定 の固定障害物の移動に基づいて決定する。このとき，走行するシステム車両に対 する固定障害 物の位置は，等しい時間間隔で監視される。この位置は，システム車両が走行す る道路の曲率を計算するために，円弧として決定される。第２の修正によれば， 道路の鋭いカーブも同様に固定障害物に基づいて認識される。第４の修正によれ ば，屈曲表示器が右あるいは左方向を示した場合には，計算した曲率は，増大あ るいは減少される。第１０の修正によれば，例えばＧＰＳシステムなどのナビゲ ーションシステムに基づいてシステム車両の前方向にカーブが存在するか否かを 決定することができる。しかし，この公報で提案されるいずれの方法でも，上記 詳細に説明した欠点を除去することはできない。 発明の開示 本発明の目的は，特にカーブに入る場合あるいはカーブから出る場合において も，第１の車両の前方コース領域を確実に決定できる方法とそれに基づく装置を 提供することにある。 本発明によれば，この課題は，第１の車両の前方コース領域が，先行車両の少 なくともコース推移に基づいて決定することにより解決される。従って，本発明 の好ましい実施例によれば，第１の車両に対する少なくとも１台の先行車両の相 対位置を決定し，次いで，この相対位置に基づいて先行車両と第１の車両との間 の横変位量ｑを決定する。その後，被制御車両の前方コース領域を，横変位量ｑ と先行車両のコース推移に基づいて決定する。分かり易く説明すると，被制御車 両自身の前方コース推移あるいはコース領域を決定するために，１台あるいは複 数台の先行車両の走行を監視する。この横変位量ｑは，決定時点あるいは選択可 能時点で各々新たに決定し，これら時点間では各々一定と仮定するのが好ましい 。被制御車両の前方コース領域が，個々の先行車両の車線変更は，全ての先行車 両のコース推移の比較，相関 あるいは平均によりフィルタ処理される複数の先行車両のコース推移に基づいて 決定することが特に好ましい。本発明の特に好ましい実施形態によれば，本発明 に基づいて決定された第１の前方コース領域に加えて，少なくとも１つの他の前 方コース領域が，被制御車両の操舵角，ステアリングホィール角，ヨーレート， 車輪速度差あるいは横加速度に基づいて，あるいは第１の車両の間隔センサによ り検知される固定障害物に基づいて，あるいは接近車両に基づいて決定される。 その後，第１の前方コース領域及び少なくとも１つの他の決定された前方コース 領域に基づいて，検証される前方コース領域が決定される。明確に説明すると， このことは，被制御車両の前方コース領域が，互いに無関係の異なる方法に基づ いて決定することを意味している。これら個別に決定された前方コース領域を組 み合わせることにより，処理中に個々に発生する誤りを修正できるので，検証さ れる前方コース領域は，実際のコース領域の最適な予想も含まれる。 本発明の他の好ましい実施形態によれば，前方領域のあるいは検証される前方 コース領域は，検知された固定障害物の位置に基づいてあるいは検知された接近 車両の位置に基づいて決定される。この方法では，他の独立データが，前方コー ス領域の決定において，次々と流入される。 本発明にかかる方法の特有の利点は，前方コース領域は，実際に被制御車両の 前方領域にある測定データに基づいて決定することである。現在の状況を外挿法 により推定する代わりに，車両の前方領域に実際に存在する状況の評価が行われ る。このような方法で，特に，カーブの開始あるいは終了を早期に認識すること ができる。このことにより，従来の方法と比較して誤り率が著しく低減する。他 の利点は，本方法は，特に，例えば道路脇に特別に設けられる反射板などのイン フラ構 造の条件に依存しないことである。しかしながら，対応する反射板が設けられて いる場合には，それを好適に考慮することができる。さらに，本方法は，適応速 度制御装置を搭載する車両では，特に画像記録及び画像評価装置を新たに設ける ことなく，新たなコストがかからずに実行することができる。 図面の簡単な説明 以下に，図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図面において， 図１は，本発明にかかる装置の原理を示す。 図２及び図３は，本発明にかかる方法を説明するための２つの原理概略図であ る。 図４は，本発明の第１の実施例にかかるフローチャートである。 図５は，本発明の第２の実施例にかかるフローチャートである。 図６は，本発明にかかる方法を詳細に説明するためのフローチャートである。 発明を実施するための最良の形態 図１は，本発明にかかる方法を実施するための装置を示す。間隔センサ１０（ 例えばレーダセンサあるいはレーザセンサ）には，評価・制御ユニット１１が設 けられている。評価・制御ユニット１１は，他の複数の信号を受信し，ここでは ，固有車両速度の入力１３，操舵角の入力１４及びヨーレートの入力１４を示す 。さらに，評価・制御ユニット１１は，１つあるいは複数のアクチュエータ１２ と接続されている。装置全体は，第１の車両に組込まれている。間隔センサ１０ は，公知の方法により先行車両，接近車両及び固定障害物を，道路上あるいは両 側で検知する。それに対応する測定データが選別されて，評価・ 制御ユニット１１に供給される。この測定データが，後述する方法に従って，第 １の車両の少なくとも１つの前方コース領域を決定する。評価・制御ユニット１ １は，適応速度制御の範囲内において，１つあるいは複数のアクチュエータ１２ を介して車両速度を開ループ制御あるいは閉ループ制御する。その代わりに，あ るいはそれに加えて，評価・制御ユニットは，アクチュエータ１２を介して例え ば車両のヘッドランプの照明幅あるいはサーチライトの光を制御し，あるいは危 険な状況を示す警告信号を発生する。 図２は，その上を２台の車両２１，２２が同一方向に走行する２車線道路２０ を示す。符号２１は，本発明にかかる装置を有する車両を示す。角度範囲２４は ，車両２１の前から始まる間隔センサ１０の検知領域を表す。一点鎖線で示すラ イン２６は，車両２１の前方コース推移を示す。線分２３は，車両２１及び２２ 間の横変位量ｑを示す。符号２５は固定障害物，例えば道路脇の樹木を示す。 図３は，同様に，その上に３台の車両３１，３２，３３が２つの異なる時点ｔ ０とｔ１で図示される２車線道路３０を示す。時点ｔ０での車両位置は破線で図 示されており，３１ａ，３２ａ及び３３ａの符号で示す。時点ｔ１での車両位置 は，３１ｂ，３２ｂ及び３３ｂの符号で示す。２本の線分３４及び３５は，各々 車両３１及び３２，車両３１及び３３の間の横変位量ｑ１及びｑ２を示す。 図４は，本発明の第１の実施例のフローチャートを示す。ステップ４１に示す ように，間隔センサ１０により先行車両Ｆｖｉが検知される。このとき，図２及 び図３に示すように，車両２２，３２，３３が検知される。ステップ４２におい て，個々の先行車両の位置Ｐｖｉを決定する。各ステップは，間隔センサ１０内 の評価回路あるいは評価・制御ユニット１１の現実化に従って実行することがで きる。先行車両 Ｆｖｉの決定位置Ｐｖｉは，距離ｄｉと角度αｉを含む。ステップ４３により， 図２及び図３において線分２３，３４，３５で記載される横変位量ｑｉを決定す る。純粋な数学的には，横変位量ｑｉは以下のように表される： ｑｉ＝ｄｉ＊ｓｉｎαｉ しかしながら，この式では，道路２０，３０の曲率及びそれに続く車両Ｆｖｉに 付加される横変位量は考慮されていないので，各々の横変位量ｑｉは，時点ｔ１ での車両３１の位置Ｐ及び時点ｔ０での先行車両３２，３３の位置Ｐｖｉに基づ いて決定するのが好ましい。換言すると，各横変位量ｑｉは，第１の車両３１が ，１つあるいは複数の測定点で，その都度の先行車両の予め内部の位置にあるい はその隣の位置にいる場合に初めて決定される。 ステップ４４により，被制御車両２１，３１の前方コース領域ＫＢが，第１の 車両の仮定幅ｂ，先行車両Ｆｖｉのコース推移ＫＶｉ，その各々の横変位量ｑｉ ，さらには，必要に応じて予め決定されたコース推移に基づいて決定される。こ の仮定は，第１の車両がその後１台あるいは複数台の先行車両と同じように走行 することに基づいている。例えばウィンカ信号に応じて，第１の車両の車線変更 の意志あるいは開始を認識した場合に，決定した予測コース領域を対応する方向 に拡幅するのが好ましい。このことにより，決定した前方コース領域ＫＢと道路 推移の純粋な予測とが区別される。ステップ４７により，第１の車両の前方コー ス領域ＫＢの決定は，反復して実行され，即ち，ここで新しい決定サイクルが閉 じられる。本発明の好ましい実施形態は，ステップ４５に示すように，決定され た前方コース領域を，固定障害物２５及びもしあれば，図２と図３には示さない 検知した接近車両ＦＧに基づいて決定することにある。 次のステップ４６は，本発明にかかる方法を適応走行速度制御及び間隔制御の 範囲内で使用することを例に挙げる。ここでは，間隔制御の制御目標として先行 車両の選択が実行される。このとき，決定した前方コース領域ＫＢ内に存在する 先行車両のみを考慮するのが好ましい。この領域に複数の先行車両が存在する場 合には，選択は，どの先行車両が被制御車両に最も小さい目標加速度あるいは最 も大きい目標減速度を要求するかに応じて実行されるのが好ましい。なお，この 選択の代わりにあるいはそれに加えて，他の判断基準に応じて実行することもで きる。例えば，選択は，どの先行車両が第１の被制御車両に対して最も小さい間 隔を有するかに応じて実行することができる。符号４８は，本発明の好ましい実 施形態にかかる方法を繰り返し実行することを示す。 図５は，本発明にかかる第２の実施例のフローチャートを示す。ステップ５１ から５４は，図４のステップ４１から４４に対応する。このとき，本発明の第２ の実施形態によれば，ステップ５５において，検証される前方コース領域ＫＢｖ ｅｒの決定が行われる。そのために，符号５６に示す他の測定データ，特に他の 方法で決定した前方コース領域ＫＢ２を使用する。この他の方法で決定した前方 コース領域ＫＢ２は，例えば従来技術で公知の方法に基づいてヨーレートあるい は横加速度により決定することができる。互いに独立して決定した複数の前方コ ース領域を論理結合することにより，各々に存在する誤り率がさらに低減する。 最も簡易な場合には，２つの決定した前方コース領域ＫＢとＫＢ２の論理結合は ，決定した最小数の先行車両を検知している間は，第１の決定したコース領域Ｋ Ｂを使用することにより実行される。この決定した数よりも少ない先行車両を検 知した場合には，前方コース領域ＫＢ２を使用する。あるいはまた，検証される コース 領域ＫＢｖｅｒを得るために，２つの決定したコース領域ＫＢとＫＢ２のデータ を互いに相関させることもできる。符号５８に示すように，前方領域の検証され るコース領域の決定を，反復して実行することができる。ステップ５７は，図４ のステップ４６に対応し，ここでも適応走行速度制御及び間隔制御範囲内で先行 車両の目標選択を実行する。 図６は，図４と図５のステップ４４及び５４に基づく前方コース領域ＫＢを決 定するための処理ステップを詳細に示す。それによれば，図４と図５のステップ ４４と５４の代わりにステップ６１から６３を挿入することができる。ステップ ６１では，検知した先行車両Ｆｖｉの位置Ｐｖｉを固有の決定した横変位量ｑｉ と比較することにより，サンプリング箇所Ｓｉが決定する。このとき，決定した 全てのサンプリング箇所Ｓｉは，第１の車両の前方コース推移ＫＶに一致するカ ーブ上にくるのが理想的である。ステップ６２では，例えば多項式形式で決定す る関数が，可能な全てのサンプリング箇所Ｓｉを，少なくとも近似的に把握する ことにより，このカーブ推移ＫＶを決定する。このとき，この決定した関数が， 前方領域のカーブ推移ＫＶを描く。その後，ステップ６３において，コース推移 ＫＶを第１の車両の幅ｂだけ拡幅することにより，前方コース領域ＫＢが決定す る。必要に応じて，第１の車両が認識した車線変更信号に応じて，さらに拡幅Ｅ を実行するのが好ましい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年８月２４日（１９９９．８．２４） 【補正内容】 請求の範囲 １．第１の車両に対する先行車両の少なくとも１つの相対位置を決定する間隔 センサを搭載した前記第１の車両の前方コース領域の決定方法であって， −前記第１の車両に対する前記先行車両の少なくとも２つの相対位置を決定し， −当該相対位置に基づいて，前記先行車両と前記第１の車両との間の横変位量を 決定する方法において， −前記第１の車両の前記前方コース領域を，少なくとも前記先行車両のカーブ推 移に基づいて決定し， −前記先行車両の前記カーブ推移が，前記先行車両の少なくとも２つの決定した 相対位置から形成され， −前記横変位量と前記先行車両の前記カーブ推移に応じて，サンプリング箇所を 形成し， −可能な全てのサンプリング箇所を近似的に把握する関数を決定し， −当該関数が，前記第１の車両の前方領域の前記カーブ推移と一致し， 一前記第１の車両の前記前方領域のカーブ推移を，所定幅だけ拡幅することによ り，前記第１の車両の前記前方領域のカーブ領域を得る，ことを特徴とする第１ の車両の前方コース領域の決定方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 113:00 Ｇ０１Ｓ 17/88 Ａ (72)発明者 リヒテンベルク，ベルント ドイツ連邦共和国 71665 ファイヒンゲ ン／エンツ ヴァイツェンシュトラッセ 13 (72)発明者 ウーラー，ヴェルナー ドイツ連邦共和国 76646 ブルックザル アウグシュタイナー 11

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の車両に対する先行車両の少なくとも１つの相対位置を決定する間隔セ ンサを搭載した前記第１の車両の前方コース領域の決定方法であって， 前記前方コース領域は，少なくとも先行車両のカーブ推移に基づいて決定され ることを特徴とする第１の車両の前方コース領域の決定方法。 ２．−前記第１の車両に対する先行車両の相対位置を決定し， −当該相対位置に基づいて，前記先行車両と前記被制御車両との間の横変位量を 決定し， −前記横変位量と前記先行車両のコース推移に応じて，前記被制御車両の前記前 方コース領域を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．決定時点あるいは選択可能時点での各々の前記横変位量を新しく決定し， 前記各々決定した横変位量は，当該時点間では一定と見なされることを特徴と する請求項２に記載の方法。 ４．前記前方コース領域を，複数の先行車両のコース推移に基づいて決定し， 個々の先行車両の車線変更は，全ての先行車両の前記コース推移の比較，相関 あるいは平均によりフィルタ処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法 。 ５．−前記被制御車両の少なくとも１つの他の前方コース領域を，前記被制御車 両の操舵角，ステアリングホィール角，ヨーレート，車輪速度の差あるいは横加 速度に基づいて，あるいは前記被制御車両の間 隔センサにより検知される固定障害物に基づいて，あるいは接近車両に基づいて 決定し， −前記第１及び前記少なくとも１つの他の決定された前方コース領域に基づいて ，仮定を立証する前方コース領域を決定することを特徴とする請求項１に記載の 方法。 ６．前記前方コース領域は，検知した固定障害物の位置に基づいて，あるいは検 知した接近車両の位置に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の 方法。 ７．請求項１に記載の方法を実施する装置において， −先行車両を検知する間隔センサと， −各先行車両の少なくとも１つの角度，距離及び速度を決定するための評価装置 と， −前記被制御車両に対する各先行車両の横変位量を決定する手段と， −少なくとも１台の先行車両の前記走行及び当該横変位量に基づいて，前記被制 御車両の前方コース領域を決定する手段と， を有する装置。