JP2002537542A - 制御対象物を突き止めるための方法および装置 - Google Patents

制御対象物を突き止めるための方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、車両（１）の予測される走行レーン（Ｆ）に存在している制御対象物（Ｅ１）を突き止めるための方法であって、当該車両の、制御対象物（Ｅ１）に対する距離が測定されかつ目標距離になるように制御される形式の方法に関する。車両の走行レーン（Ｆ）が短時間および突然変化した場合にも、信頼できる距離制御を可能にする、制御対象物（Ｅ１）を信頼性を以て突き止めるための方法は、走行レーンをカバーする、車両の走行レーンより幅の広い対象物レーン（Ｏ）を突き止め、制御対象がこの対象物レーンに留まっている限りは、この制御対象物に対する制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、制御対象物を突き止める方法であって、該制御対象物の、後続車に
対する距離を測定し、ここで制御対象物が後続車の予想される走行レーンにある
とき、制御対象物と車両との間の距離を目標距離になるように制御する形式の方
法およびこの方法を実施するための装置に関する。
【０００２】 交通状況を捕捉検出するための自動的な速度および距離制御システムにおいて
、通例、ヨーレートセンサないし横加速度センサからの信号を用いて、車両が走
行するであろうドライビングパス、すなわち車両の走行レーンを予測している。
すなわち、どの箇所で車両は前以て決められた時間空間の経過後留まっておりか
つどの先行車が当該車両の走行レーンに留まるかが検出される。
【０００３】 距離制御される走行のために、レーダによって求められた対象物に基づいて、
計算された走行レーンから、制御対象物が求められる。この対象物は距離制御の
ための間隔制御器（車両の長手方向、すなわち車両が走行する方向に関しての制
御器）の形の距離制御装置によって使用される。問題の走行レーンに最も近いも
のとして留まる車両が制御対象物として認識される。
【０００４】 その際走行レーンは、求められた半径によって前以て決められる方向に車両が
走行するという、将来における仮定である。その後この制御対象物が予測された
走行レーンを離れると、それはこれ以上制御対象物として認識されない。
【０００５】 このことは、車両のカーブ走行または蛇行のような極限状況に対しても当ては
まる。
【０００６】 従って本発明の課題は、車両の走行レーンが短期間かつ唐突に変化した場合も
信頼できる距離制御を可能にする、制御対称物を信頼性を以て突き止めるための
方法を提供することである。
【０００７】 本発明によれば、この課題は、制御対象物が、車両の走行レーンより幅広であ
る対象物レーンに留まっている限りは、制御対象物が走行レーンを離れた後にも
、該制御対象物に対して引き続き距離を制御することによって解決される。
【０００８】 本発明の利点は、走行軌道内で走行路の半径が変化し、車両の走行がずれて、
走行レーンが少々揺れた場合にも、制御対象物を引き続いて信頼性を以て認識す
ることができるという点にある。このようにレーンが揺れ動くと予測される走行
レーンはその都度変化することになる。
【０００９】 このことは殊に、車両のカーブ走行および蛇行においても当てはまる。その際
制御すべき車両の走行レーンは、制御対象物に対するキャッチレーンして用いら
れ、一方走行レーンをカバーする対象物レーンは制御対象物の離れていくレーン
、すなわち出口レーンとして利用される。従って、制御対象物を求めるために、
比較的狭いレーン（走行レーン）が利用され、一方新しい別の制御対象物は、こ
れまでの制御対象物が対象物レーンの外側にあるとき漸く求められる。
【００１０】 有利には、車両の対象物レーンの幅は距離に依存して選択されている。その際
、制御すべき車両の近くに存在する制御対象物に対して、対象物レーンは、制御
すべき車両から離れて留まっている対象物に対するよりも小さく選択されていれ
ば有利であることがわかっている。
【００１１】 車両の対象物レーンは実施形態において、制御すべき車両が移動する走行路の
走行路幅と同じ幅である。普通、走行レーンは車両の走行路より常に狭い。しか
しそれは少なくとも常に、車両の車軸の２つの車輪の車輪間隔と同じ幅でなけれ
ばならない。
【００１２】 従って対象物レーンは、市街道路を走行しているかのかアウトバーンを走行し
ているのかに応じて、異なった道路状況に調整設定することができる。
【００１３】 制御対象物を突き止めるために、制御すべき車両は別の先行車を無線で監視し
かつ走行レーンに存在している車両から、制御すべき、すなわち当該車両に対し
て最小の距離を有している車両を選択する。この最も近い車両が制御対象物と認
識される。
【００１４】 実施の形態において、対象物レーンは制御すべき車両の走行レーンから導出可
能である。このようにして、制御すべき車両の対象物レーンおよび走行レーンは
常に、同一の車両基準点に関連付けられていることが保証されている。
【００１５】 １つの実施の形態において、車両の走行レーンは、ヨーレートセンサによって
測定される、車両のヨーレートから突き止められる。
【００１６】 このことに対して択一的に、車両の走行レーンは、２つの車輪、殊に１つの軸
の車輪の差分速度から突き止められる曲率半径を介して突き止められる。
【００１７】 このことは、車輪速度の測定によって、２つの車輪における実際の速度差が走
行レーンを突き止める際に関連付けられるという利点を有している。このように
して走行レーンは非常に正確に突き止めることができる。というのは、走行ダイ
ナミック特性がこのような形式および手法で直接考慮されるからである。
【００１８】 有利には、２つの車輪の車輪速度が測定されかつ２つの車輪速度の差から車両
のヨーレートが突き止められる。
【００１９】 この方法を実施するために装置において、車両の走行方向において生じる対象
物を捕捉検出するセンサは、センサ信号処理装置に接続されており、該センサ信
号処理装置は、監視される対象物の距離および相対速度を制御装置に導き、該制
御装置が車両の対象物レーンを突き止める。
【００２０】 従って本発明の装置は簡単な形式および方法で対象物軌跡を求めることができ
る。別の付加的な装置は必要でない。
【００２１】 実施形態においてセンサが制御すべき車両のフロント部に先行車を捕捉検出す
るために配置されている。このセンサは戻り放射原理により動作しかつ有利には
レーダセンサである。
【００２２】 実施形態において制御装置は車両の走行レーンを突き止めかつ制御対象物に対
する距離を調整設定する。
【００２３】 このようにして、信号評価回路が集積されているセンサに比べてそれほど余分
な構造空間を必要としないスペース節約型のセンサユニットが可能になる。
【００２４】 本発明は数多くの実施例が可能である。そのうちの１つを図示の例に基づいて
詳細に説明したい。
【００２５】 その際： 図１は、自動車における距離制御システムの装置を示し、 図２は、距離制御システムの基本構成を示し、 図３は、自動車の走行レーン（ドライビングパス）を突き止めるための装置を示
し、 図４は、制御対象物の捕捉検出を説明し、 図５は、図１に示された装置によって実施される、制御対象物を突き止めるため
の方法を示す。
【００２６】 図１において、自動車１のバンパー２に、自動車の安全車間距離を維持するた
めの自動的な速度および車間距離制御システム３が配置されている。制御される
車両が比較的速度の遅い車両に接近すると、この先行車に対する距離および速度
が自動的に制御される。走行レーンが再び空いている状況では、システムは当該
車両をその前に設定されていた所望の速度に加速する。
【００２７】 速度および距離制御システム３のオン／オフは、操作レバー９により行われる
。車両の所望の速度も操作レバー９を用いて設定される。運転者によって所望さ
れるクルージング速度はこのようにして記憶され、高められまたは低減される。
【００２８】 自動的な速度および距離制御システム３はバスシステム４を介して機関制御部
５，プレーキ７および変速機８に接続されている。電子的な命令が先行車に対す
る距離および速度を制御する。同じく、速度および距離制御システム３によって
バスシステム４、有利にはＣＡＮバスを介して制御される指示ユニット６を介し
て、それぞれの時点（実時点）の速度および先行車に対する距離も指示される。
【００２９】 図２に示されているように、自動的な速度および距離制御システム３は、セン
サ１０，センサ信号処理装置１１および距離制御システム１２間の構造ユニット
を形成している。
【００３０】 その際距離制御システム１２は、車両１のドライビングパスである走行レーン
および対象物にとってのパスである対象物レーンを突き止めるための装置１２ａ
並びに制御対象物に対する距離を形成する間隔調整器１２ｂを有している。
【００３１】 その際センサ１０はレーダまたはレーザセンサである。センサは規則的な間隔
をおいて、例えば６０ｍｓ毎に車両の走行方向に信号を送出し、信号は、信号放
射内にある車両によって反射される。このようにして送り返された信号から、信
号処理回路１１によって先行車との距離および相対速度が突き止められる。この
測定結果は信号処理回路１１から距離制御システム１２に転送される。
【００３２】 図３に示されているように、距離制御システム１２は高性能のマイクロ計算機
から成っている。マイクロ計算機は、中央計算ユニット１３，作業メモリ１４、
固定値メモリ１５並びに入出力ユニット１６から構成されている。その際入出力
ユニット１６は、上述したように、センサ信号処理回路１１から先行車との距離
および相対速度に関する情報を受け取る。走行レーンおよび対象物レーンを突き
止めかつ間隔制御を行うというタスクはこのマイクロ計算機によって実行される
。
【００３３】 車両自体において、それぞれ２つの詳しく図示されていない前輪にインクリメ
ントホイール１７および１８が配置されている。インクリメントホイール１７お
よび１８に対向して、回転数センサ１９，２０が配置されている。回転数センサ
１９，２０によって検出された回転数信号は同様に入出力ユニット１６を介して
マイクロ計算機１２に供給される。マイクロ計算機１２はセンサ１０から供給さ
れる信号（距離信号および相対速度信号）から車輪速度を用いて、２つの車両間
の速度差を計算しかつこれらから、安全な最小距離を求める。この距離を下回る
と、システムは警報機能を活性化して運転者に警報を与える。
【００３４】 「距離制御作動」が運転者によってスイッチオンされていれば、先行車との距
離は選択可能な距離に合うように自動的に制御される。上述したように、操作ス
イッチ９のキーを押すことで、所望の速度および／または所望の距離が設定され
かつ記憶されかつシステムによって維持される。
【００３５】 比較的低速の車両に接近すると、マイクロ計算機１２は絞り弁５の自動的な閉
鎖によって車両速度の低減を行いかつこのようにして先行車に対して設定された
目標距離を制御するが、この場合目標距離は常に、法的に定められている安全距
離より大きいかまたは等しい。絞り弁５の自動的な閉鎖の他に、車両速度を低減
するためにブレーキ７も作用することおよび／または変速機制御部８を制御する
ことが可能である。その際絞り弁５，ブレーキ７および変速機８の制御は、それ
ぞれの電気的な出力段２３を介して行われる。走行レーンが再び空いているとき
には、距離制御器１２は車両を設定されている最大速度に加速する。先行車があ
る場合には常に、距離制御部はアクティブである。
【００３６】 更に、マイクロ計算機１２は車両ブレーキ２１ないしクラッチ２２のスイッチ
に接続されている。これらが運転者によってクラッチペダルおよびブレーキペダ
ルを介して操作されると、これらは通常運転において制御が遮断されるようにす
る。
【００３７】 マイクロプロセッサ１２において、間隔制御器１２ｂは、ソフトウェアにファ
イルされている制御構想の目標値および実際値間の比較を行う。制御領域にある
ときには、マイクロ計算機から、制御構想によって求められる出力信号が出力さ
れる。
【００３８】 次に、図４および図５に基づいて、制御対象物を突き止める手法について詳細
に説明する。
【００３９】 回転数センサ１９，２０によって検出された回転数信号（図５のステップ１）
から、マイクロプロセッサ１２に形成されている、走行レーンおよび対象物レー
ンを突き止めるための装置１２ａが車両のヨーレートを算出する（ステップ２お
よび３）。
【００４０】 ヨーレートは次のようにして求められる：
【００４１】
【数１】
【００４２】 ここで、 ΔＶVRは、車両の前輪の速度差であり、 ｓは、前輪の軌道間の幅であり、 ｖは、車両速度であり、 ｋは、ダイナミック補正係数である。
【００４３】 次いで、このようにして突き止められたヨーレートを用いて、自動車１の走行
レーンＦが曲率半径
【００４４】
【数２】
【００４５】 から計算される（ステップ４）。
【００４６】
【外１】
【００４７】 で除算することによって突き止められる。
【００４８】 ステップ５において、走行レーンＦが右の前輪ＲRおよび左の前輪ＲLの半径の
関数として形成される。同時に、対象物レーンＯが右の前輪ＲRおよび左の前輪
ＲLの関数として形成されるが、この場合軌跡は拡幅されているので、対象物レ
ーンはＲL＋ＸL，ＲR＋ＸRの関数として形成される。
【００４９】 ステップ６において、車両１は放射されるレーダビーム２４を用いて複数の車
両Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３（図４参照）を捕捉検出する。センサ評価電子回路１１はこ
れら３つの対象物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３から制御すべき車両１に対する距離を位置座
標ｘ、ｙの形においてかつそれぞれの車両の、車両１に対する相対速度を算出す
る。更に、検出された対象物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３がそれぞれの測定において再び捕
捉検出されるかどうかが監視される。
【００５０】 簡単にするために図４において、原点が車両１の前面の中心にある座標系が示
された。原点にレーダセンサが存在している。対象物Ｅ１は座標ｘ1，ｙ1を有し
、対象物Ｅ２は座量ｘ2，ｙ2を有しかつ対象物Ｅ３は座標ｘ3，ｙ3を有している
。
【００５１】 次にステップ７において、対象物Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が走行レーンＦに留まって
いるかどうかが検査される。明らかであるように、対象物Ｅ３は走行レーンＦの
外を走行しかつ引き続く考察において考慮から外される。次に、どの車両が制御
すべき車両に最も近くに存在するかを検出するために、ステップ８において、制
御すべき車両Ｋに対する、問題になっている制御車両Ｅ１ないしＥ２の距離が比
較される。この場合、ｙ１の方がｙ２より小さく、すなわち対象物Ｅ１の方が車
両Ｋより近くにあるので、従ってこれがステップ９において制御対象物と見なさ
れる。
【００５２】 この制御対象物Ｅ１の選択後、この制御対象物に対する距離制御が設定される
。その後、再びステップ６に戻りかつレーダビームを用いて、走行レーンに存在
している対象物が検出される。引き続いて、ステップ１０において、制御対象物
Ｅ１が引き続き走行レーンＦに存在しているかどうかが検査される。イエスであ
れば、引き続き、距離制御に対する制御対象物として利用される。
【００５３】 ステップ１０において、制御対象物Ｅ１がもはや走行レーンに留まっていない
ことが検出されると、ステップ１１において、制御対象物Ｅ１が対象物レーンに
留まっているかどうかが検査される。この対象物Ｅ１が対象物レーンにおいて検
出されると、ステップ１２において引き続き、制御対象物Ｅ１に対する制御が行
われる。しかしステップ１１において、この制御対象物が対象物レーンも離れた
ことが検出されると、制御対象物Ｅ１は距離制御に対する考察から外される。そ
れからステップ６における対象物捕捉検出に戻って、すべての新たに捕捉検出さ
れた対象物が既述の形式および方法で検査されかつ制御対象物が選択される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 自動車の距離制御システムの概略を示す線図である。
【図２】 距離制御システムの基本構成を示す回路略図である。
【図３】 自動車の走行レーンを突き止めるための装置の回路略図である。
【図４】 制御対象物の捕捉検出を例示する略図である。
【図５】 図１に装置において実施される、制御対象を突き止めるための方法のステップ
を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０１Ｓ 13/60 Ｇ０１Ｓ 13/60 Ｃ Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｇ０８Ｇ 1/16 Ｅ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ Ｆターム(参考） 3D044 AA25 AB01 AC00 AC19 AC24 AC26 AC59 AD04 AD17 AD21 AE01 AE04 AE21 3G093 AA01 AA04 BA23 CB09 CB10 DB02 DB05 DB10 DB15 DB16 EA09 EB03 EB04 EC01 FA02 FA04 FA11 FA12 FB01 FB02 5H180 AA01 CC03 CC14 CC27 LL01 LL04 LL06 LL09 LL15 5J070 AC02 AC06 AE01 AF03 AK22 BF02 BF03 BF19

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御対象物を突き止める方法であって、該制御対象物の、後
    続車に対する距離を測定し、ここで制御対象物が後続車の予想される走行レーン
    にあるとき、制御対象物と車両との間の距離を目標距離になるように制御する形
    式の方法であって、 制御対象物が、車両の走行レーンより幅広である対象物レーンに留まっている限
    りは、制御対象物が走行レーンを離れた後にも、前記距離を引き続き該制御対象
    物に対して制御する ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記対象物レーン（Ｏ）の幅を距離に依存して選択する 請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記対象物レーン（Ｏ）は、前記車両（１）が移動する車線
    の車線幅程度の広さである 請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記対象物レーン（Ｏ）は、前記車両（１）の車線より狭い
    請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 制御すべき車両（１）は別の先行車（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）を
    無線で監視しかつ該車両（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）からどれが自分の走行レーン（Ｆ
    ）にある化を選択し、ここで該制御すべき車両（１）に対して最短の距離を有し
    ている車両を制御対象物（Ｅ１）と認識する 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記対象物レーン（Ｏ）を制御すべき車両（１）の走行レー
    ン（Ｆ）から突き止める 請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記車両（１）の予測される走行レーン（Ｆ）を該車両の車
    両速度およびヨーレートを用いて突き止める 請求項１，５または６のいずれか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 ヨーレートセンサによって測定される、前記車両（１）のヨ
    ーレートから、外車量（１）の走行レーン（Ｆ）を突き止める 請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記車両の走行レーンを、２つの車輪、例えば１つの軸の車
    輪の差分速度から突き止められる曲率半径を介して突き止める 請求項７記載の方法。
  10. 【請求項１０】 ２つの車輪の車輪速度を測定しかつ該２つの車輪速度の差
    から当該車両のヨーレートを突き止める 請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 センサ（３）が車両（１）の走行方向に現れる対象物（Ｅ
    １，Ｅ２，Ｅ３）を監視し、前記センサ（３）に接続されているセンサ信号処理
    装置（１１）が監視される対象物の距離および相対速度を制御装置（１１）に導
    き、該制御装置が前記車両（１）の対象物レーン（Ｏ）を突き止める ことを特徴とする請求項１記載の方法を実施するための装置、
  12. 【請求項１２】 前記センサ（３）は、先行する制御対象物（Ｅ１）を監視
    するために当該車両（１）のフロント部に配置されている 請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記センサ（３）はエコー原理に従って動作する 請求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記センサ（３）はレーダセンサである 請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記制御装置（１２）は、前記車両（１）の走行レーン（
    Ｆ）を突き止めかつ制御対象物（Ｅ１）に対する距離を調整設定する 請求項１１記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記センサ（３）、信号ショアリソ打ち（１１）並びに制
    御装置（１２）は一体構造のユニットを形成している 請求項１１および１５記載の装置。
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