JP2003011695A

JP2003011695A - 先行車両の速度推定装置

Info

Publication number: JP2003011695A
Application number: JP2001205080A
Authority: JP
Inventors: Makoto Niwa; 真丹羽; Masaki Hasegawa; 勝紀長谷川
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】測定異常による車間距離の跳躍があっても、ま
た、先行車が交替した場合であっても先行車速を変動が
少なく正確に、且つ安定して演算する。【解決手段】車間距離の検出データに前回と今回とで跳
躍があるか判定（Ｓ２０１）し、跳躍があれば先行車仮
速度の演算結果を退避させ（Ｓ２０２）、車間距離の変
化無しとして前回と同じ車間距離変化の無い値で先行車
仮速度を演算する（Ｓ２０３）。一方、跳躍がなけれ
ば、跳躍した値で継続しているか判定（Ｓ２０４）し、
跳躍した値で継続していれば、跳躍後、一定時間経過し
たか判定（Ｓ２０５）し、跳躍後、一定時間経過してい
なければ、先行車仮速度の演算結果を退避させ、車間距
離の変化無しとして前回と同じ車間距離変化の無い値で
先行車仮速度を演算する。跳躍後、一定時間経過した場
合は、今まで退避した先行車仮速度の演算結果を復帰さ
せる（Ｓ２０６）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先行車両を認識し
て追従走行する追従走行制御装置や定速走行制御装置に
採用される先行車両の速度を推定する先行車両の速度推
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等の車両においては、走
行中に運転者が操作スイッチ等によって希望の車速をセ
ットすると、その速度を記憶し、アクセルペダルを踏ま
なくとも車両を自動的に一定速度で走行させる定速走行
制御装置（オートクルーズ）が普及しており、高速道路
を長時間走行する場合等に、運転者の疲労を軽減するこ
とができる。また、最近では、車両に搭載したＣＣＤカ
メラ等で認識した先行車両と自車両との車間距離、及び
自車両と先行車両との相対速度を算出し、先行車両の速
度が自車両の設定した目標速度よりも遅い場合は、先行
車両と自車両との車間距離、及び相対速度に基づいて、
車間距離を一定に保持した状態で追従走行させる、いわ
ゆる追従走行制御が実用化されている。

【０００３】このような、定速走行制御装置や追従走行
制御装置で重要なパラメータとなる先行車両の速度は、
例えば特開２０００−６６８４号公報では、スキャン式
レーザレーダからの情報により演算した車間距離の前回
値と今回値との変化量に基づいて自車両と先行車両との
相対速度を演算し、この相対速度を自車速に加算して演
算することが開示されている。

【０００４】ところで、このように演算される先行車速
は、車間距離データがばらついて演算結果がばらつくこ
とを抑制するため、今回演算した先行車速と過去に演算
した複数の先行車速との所定の平均化処理を行って演算
することが行われている。

【０００５】また、車間距離の検出データは、先行車両
の入れ替わりで大きく変動（跳躍）する場合があるた
め、図６に示すように、検出データが予め設定した大き
めの閾値（例えば１０ｍ）を超えて跳躍する場合（時間
ｔｓ〜）は、平均化処理するデータ数を最小とし、デー
タ跳躍後の値を主に演算に用いることがなされている。

【０００６】この先行車両の入れ替わりを考慮した演算
により、図７に示すように、車間距離の検出データが、
例えばノイズ等で、上述の大きめの閾値を超えて跳躍す
る場合（時間ｔｓ〜時間ｔｅ）は、先行車速演算値の変
動も小さく抑制され好ましい方向に修正されることにな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の先行車
両の入れ替わりを考慮した演算では、図８に示すよう
に、車間距離の検出データが、例えばノイズ等で、上述
の大きめの閾値の範囲内で跳躍する場合（時間ｔｓ〜時
間ｔｅ）は、この測定異常による車間距離の跳躍が先行
車速に反映され、正確な先行車速が得られないという問
題がある。

【０００８】また、上述のように先行車両の入れ替わり
で先行車速を演算した場合でも、或いは、車間距離の大
きな跳躍により先行車速演算値の変動を小さく抑制して
演算した場合でも、これらを演算するデータ数は当初少
ないため、その値の安定に時間を要するという問題もあ
る。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、測定異常による車間距離の跳躍があっても、また、
先行車が交替した場合であっても先行車速を変動が少な
く正確に、且つ安定して演算することができる先行車両
の速度推定装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の本発明による先行車両の速度推定装置
は、自車両の速度を検出する自車速検出手段と、先行車
両を検出する先行車両検出手段と、上記先行車両と上記
自車両との車間距離を演算する車間距離演算手段と、上
記自車速と上記車間距離とに基づき先行車速を演算する
先行車速演算手段とを備えた先行車両の速度推定装置に
おいて、上記先行車速演算手段は、上記車間距離の予め
設定しておいた閾値を超える変動の発生と、該変動発生
後の車間距離の値の継続時間とに応じて演算に用いる車
間距離を設定することを特徴としている。

【００１１】すなわち、上記請求項１記載の先行車両の
速度推定装置は、自車速検出手段で自車両の速度を検出
し、先行車両検出手段で先行車両を検出し、車間距離演
算手段で先行車両と自車両との車間距離を演算し、先行
車速演算手段で自車速と車間距離とに基づき先行車速を
演算する。この際、先行車速演算手段は、車間距離の予
め設定しておいた閾値を超える変動の発生と、該変動発
生後の車間距離の値の継続時間とに応じて演算に用いる
車間距離を設定する。このように、先行車速演算手段
は、車間距離の予め設定しておいた閾値を超える変動の
発生と、該変動発生後の車間距離の値の継続時間とに応
じて演算に用いる車間距離を設定するので、たとえ測定
異常による車間距離の跳躍があっても、また、先行車が
交替した場合であっても車間距離が最適に設定され、先
行車速を変動が少なく正確に、且つ安定して演算するこ
とができる。

【００１２】また、請求項２記載の本発明による先行車
両の速度推定装置は、請求項１記載の先行車両の速度推
定装置において、上記先行車速演算手段は、今回演算し
た先行車速と過去に演算した複数の先行車速との所定の
平均化処理データを最終的な先行車速とすることを特徴
とし、突発的な測定異常等に対する演算の安定性に優れ
ている。

【００１３】更に、請求項３記載の本発明による先行車
両の速度推定装置は、請求項１又は請求項２記載の先行
車両の速度推定装置において、上記先行車速演算手段
は、上記車間距離の予め設定しておいた閾値を超える変
動が発生した際は、この変動した車間距離で演算した先
行車速を退避し、変動前の車間距離で先行車速を演算す
ることを特徴とし、車間距離の跳躍が発生した際には、
この跳躍による影響が先行車速に反映されることを防止
する。

【００１４】また、請求項４記載の本発明による先行車
両の速度推定装置は、請求項３記載の先行車両の速度推
定装置において、上記先行車速演算手段は、上記変動発
生後の車間距離の値の継続時間が予め設定した時間を超
える際は、上記退避した変動した車間距離で演算した先
行車速を用いて先行車速を演算することを特徴とし、交
替した先行車両の先行車速が少ないデータ数で演算され
ることを防止して、安定した先行車速を得る。

【００１５】

【発明の実施の形態】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〜図５は本発明の実施の一形
態を示し、図１は走行制御装置の全体構成図、図２は先
行車速演算処理のフローチャート、図３は先行車仮速度
変更ルーチンのフローチャート、図４は測定異常による
車間距離の跳躍が生じた際の一例を示すタイムチャー
ト、図５は先行車交替による車間距離の跳躍が生じた際
の一例を示すタイムチャートである。

【００１６】図１の符号１は自動車等の車両（自車両）
で、この車両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とで構成される。そして、走行制御装置２
は、定速走行制御状態のときは運転者が設定した車速を
保持した状態で走行し、追従走行制御状態のときは目標
車速を先行車両の車速に設定し、先行車両に対して一定
車間距離を保持した状態で走行する。

【００１７】ステレオ光学系４は、自車両の進行方向に
存在する先行車両を検出する先行車両検出手段として機
能するもので、車外の対象を撮像する撮像系としての左
右１組のＣＣＤカメラからなる。これらの左右１組のＣ
ＣＤカメラが接続される画像処理ユニット５では、自車
両の速度に基づいて目標車間距離を設定すると共に先行
車両検出手段で検出した先行車両を認識し、認識した先
行車両と自車両との車間距離を演算すると共に、先行車
両の速度（先行車速）を算出する機能、すなわち、先行
車両の速度推定装置としての機能を有している。

【００１８】具体的には、ステレオ光学系４のＣＣＤカ
メラ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、自車両直前の先行車両を特定し、
自車両と先行車両との車間距離を求め、また、後述の先
行車速演算処理のフローチャートに従って、車間距離及
び車速センサ７で検出した自車速に基づいて、先行車速
を算出し、走行制御ユニット３へ出力する。すなわち、
本実施の形態においては、車速センサ７が自車速検出手
段、画像処理ユニット５が車間距離演算手段、及び、先
行車速演算手段としての機能を有している。

【００１９】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、及び自車両と先行車両
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６、車速セン
サ７、画像処理ユニット５等が接続されている。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、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、走行制御のＯＮ／ＯＦ
Ｆを行うメインスイッチ（図示せず）が配設されてい
る。

【００２０】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、自車両を自動的に定速状態で
走行させる。

【００２１】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にて先行車両
を認識し、先行車両の速度が自車両の設定した目標速度
以下の場合には、先行車両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。

【００２２】車両の走行制御が追従走行制御へ移行する
と、画像処理ユニット５で求めた自車両と先行車両との
車間距離及び先行車速と、車速センサ７で検出した自車
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、先行車両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。

【００２３】次に、画像処理ユニット５で、先行車速を
演算する処理を、図２及び図３のフローチャートで詳し
く説明する。図２に示すルーチンは所定時間（例えば５
０msec）毎に起動され、先ず、ステップ（以下「Ｓ」と
略称）１０１で、車間距離、自車速等の必要なパラメー
タの読み込みが行われる。

【００２４】Ｓ１０２に進むと、車間距離の前回と今回
の距離変化をサンプリング時間で除し、これに自車速を
加算して先行車両の今回の演算値が先行車仮速度として
演算される。

【００２５】その後、Ｓ１０３に進み、Ｓ１０２で演算
された先行車仮速度の変更処理が後述の図３に示す先行
車仮速度変更ルーチンのフローチャートに従って行わ
れ、先行車仮速度の変更、或いは、そのままの出力が決
定される。

【００２６】そして、Ｓ１０４に進み、ステレオ光学系
４のＣＣＤカメラによるノイズ等の除去のため、Ｓ１０
３で最終的に決定された最新の先行車仮速度を、直前数
回の先行車仮速度演算結果と平均化処理（例えば、最大
２０回分の平均化処理）し、これを先行車速として出力
する。

【００２７】次に、図３はＳ１０３で実行される先行車
仮速度変更ルーチンのフローチャートを示し、先ず、Ｓ
２０１では、車間距離の検出データに、前回と今回とで
変動（跳躍）が検出されたか否か、すなわち予め設定し
ておいた閾値（例えば、３ｍ）を超える跳躍が検出され
たか否か判定される。

【００２８】Ｓ２０１の判定の結果、跳躍が検出されて
いればＳ２０２に進み、この跳躍した車間距離データが
先行車速に影響を与え、演算値を不安定にすることを防
止するべく先行車仮速度の演算結果をメモリ内に退避さ
せ、Ｓ２０３に進んで、車間距離の変化無しとして、前
回と同じ車間距離変化の無い値で先行車仮速度を演算し
ルーチンを抜ける。

【００２９】一方、Ｓ２０１の判定の結果、跳躍が検出
されていないのであればＳ２０４に進み、跳躍した車間
距離データが跳躍したままの値で継続しているか否か判
定される。

【００３０】このＳ２０４の判定の結果、跳躍した車間
距離データが跳躍したままの値で継続しているのであれ
ばＳ２０５に進み、跳躍後、一定時間（例えば、約１．
５sec）経過しているか否か判定される。

【００３１】Ｓ２０５の判定の結果、跳躍後、一定時間
経過していないのであればＳ２０２に進み、再びこの跳
躍した車間距離データが先行車速に影響を与え、演算値
を不安定にすることを防止するべく先行車仮速度の演算
結果をメモリ内に退避させ、Ｓ２０３に進んで、車間距
離の変化無しとして、前回と同じ車間距離変化の無い値
で先行車仮速度を演算しルーチンを抜ける。

【００３２】また、Ｓ２０５の判定の結果、跳躍後、一
定時間経過している場合は、この車間距離データの跳躍
は先行車両が入れ替わったことによるものと判断しＳ２
０６に進んで、Ｓ１０４での先行車速の演算に用いるべ
く、今まで退避した先行車仮速度の演算結果をメモリか
ら復帰させルーチンを抜ける。

【００３３】一方、Ｓ２０４の判定の結果、跳躍した車
間距離データが跳躍したままの値で継続していないので
あればそのままルーチンを抜ける。

【００３４】上述の図２、図３によるフローチャートで
演算される先行車速の例を図４、図５のタイムチャート
で説明する。図４のタイムチャートは、車間距離データ
に時刻ｔｓで何らかのノイズ等の測定異常で跳躍が発生
し、時刻ｔｅで復帰する例を示したものである。尚、時
刻ｔｓ〜時刻ｔｅまでの時間は、Ｓ２０５での一定時間
より短い時間である。

【００３５】この図４（ａ）で示すように、時刻ｔｓ、
時刻ｔｅで車間距離データに跳躍が発生しても、車間距
離データは前回と同じ車間距離変化の無い値で先行車仮
速度が演算されるため、図４（ｂ）に示すように、先行
車速の演算値は殆ど変動のない安定した値が得られる。
尚、この場合、平均化データ点数は、図４（ｃ）に示す
ように、規定値のままである。

【００３６】また、図５のタイムチャートは、先行車交
替による車間距離の跳躍が生じた際の例を示し、時刻ｔ
ｓにて先行車交替による車間距離の跳躍が発生する。
尚、時刻ｔｓ〜時刻ｔｑまでの時間は、Ｓ２０５での一
定時間である。

【００３７】時刻ｔｓの後、時刻ｔｑになると、Ｓ２０
５で、この車間距離データの跳躍は、先行車両が入れ替
わったことによるものと判断され、時刻ｔｓの車間距離
データの跳躍発生から今まで退避した図５（ａ）の破線
で示す部分の車間距離データで演算した先行車仮速度の
演算結果をメモリから復帰させ、この復帰した先行車仮
速度を用いて先行車速の演算が行われる。従って、図５
（ｃ）に示すように、平均化データ点数は時刻ｔｓから
となり当初は規定値より僅かに少なくなるが、先行車速
の演算値は図５（ｂ）に示すように、正確で安定した値
が得られようになっている。

【００３８】こうして、走行制御ユニット３は、上述の
ように正確で安定した先行車速を用いることにより、精
度の良い定速走行制御の機能、及び追従走行制御の機能
を実現できるようになっている。

【００３９】このように本実施の形態によれば、例えば
ノイズ等の測定異常で車間距離の検出データに跳躍が発
生しても、この跳躍したデータは退避され、直ちに演算
に用いられることが回避されるため、先行車速の演算値
がこれの影響を受けて不安定になることがなく、正確な
先行車速を得ることができる。また、この先行車速の演
算で用いる平均化処理のデータ数も少なくすることなく
演算でき、安定した信頼性の高い演算結果となってい
る。

【００４０】また、先行車両の入れ替わりで先行車速を
演算した場合等、跳躍した車間距離データが跳躍したま
まの値で一定時間以上継続しているのであれば、平均化
処理の演算に用いることなく退避しておいた先行車仮速
度を復帰させ演算するようになっているので、先行車入
れ替わり後の先行車速の演算値が当初より変動の少ない
安定した状態で得られる。

【００４１】尚、先行車検出手段はＣＣＤカメラを用い
たステレオ光学系に限らず、掃射したレーザ光の反射光
を受光して先行車両を検出するレーダ装置であってもよ
く、更に、電波や音波を用いて先行車両を検出するよう
にしてもよい。

【００４２】また、本実施の形態では、定速走行制御の
機能、及び追従走行制御の機能を有する走行制御ユニッ
ト３に先行車速を出力する先行車両の速度推定装置の例
を示しているが、これに限ることなく、単に先行車速を
表示するモニタ、或いは、定速走行制御の機能と追従走
行制御の機能のどちらかの機能しか有しない制御装置に
先行車速を出力するものであっても良い。

【００４３】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
測定異常による車間距離の跳躍があっても、また、先行
車が交替した場合であっても先行車速を変動が少なく正
確に、且つ安定して演算することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】走行制御装置の全体構成図

【図２】先行車速演算処理のフローチャート

【図３】先行車仮速度変更ルーチンのフローチャート

【図４】測定異常による車間距離の跳躍が生じた際の一
例を示すタイムチャート

【図５】先行車交替による車間距離の跳躍が生じた際の
一例を示すタイムチャート

【図６】従来技術による先行車交替による車間距離の跳
躍が生じた際の説明をするタイムチャート

【図７】従来技術による大きな測定異常による車間距離
の跳躍が生じた際の説明をするタイムチャート

【図８】従来技術による小さな測定異常による車間距離
の跳躍が生じた際の説明をするタイムチャート

【符号の説明】

１自車両２走行制御装置３走行制御ユニット４ステレオ光学系（先行車両検出手段）５画像処理ユニット（先行車両の速度推定装置、車間
距離演算手段、先行車速演算手段）７車速センサ（自車速検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ０２Ｄ 29/02 ３０１Ｆ０２Ｄ 29/02 ３０１ＤＧ０８Ｇ 1/16 Ｇ０８Ｇ 1/16 ＥＦターム(参考） 3D044 AA25 AB01 AC26 AC56 AC59 AD04 AE01 AE04 AE07 AE14 AE15 AE21 3G093 BA23 CB10 DB05 DB16 DB18 DB23 EA09 EC01 FA02 FA07 FA11 FA12 5H180 AA01 CC04 LL04 LL09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自車両の速度を検出する自車速検出手段
と、先行車両を検出する先行車両検出手段と、上記先行車両と上記自車両との車間距離を演算する車間
距離演算手段と、上記自車速と上記車間距離とに基づき先行車速を演算す
る先行車速演算手段とを備えた先行車両の速度推定装置
において、上記先行車速演算手段は、上記車間距離の予め設定して
おいた閾値を超える変動の発生と、該変動発生後の車間
距離の値の継続時間とに応じて演算に用いる車間距離を
設定することを特徴とする先行車両の速度推定装置。
【請求項２】上記先行車速演算手段は、今回演算した
先行車速と過去に演算した複数の先行車速との所定の平
均化処理データを最終的な先行車速とすることを特徴と
する請求項１記載の先行車両の速度推定装置。
【請求項３】上記先行車速演算手段は、上記車間距離
の予め設定しておいた閾値を超える変動が発生した際
は、この変動した車間距離で演算した先行車速を退避
し、変動前の車間距離で先行車速を演算することを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の先行車両の速度推定
装置。
【請求項４】上記先行車速演算手段は、上記変動発生
後の車間距離の値の継続時間が予め設定した時間を超え
る際は、上記退避した変動した車間距離で演算した先行
車速を用いて先行車速を演算することを特徴とする請求
項３記載の先行車両の速度推定装置。