JP2004086289A - Operation auxiliary device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation auxiliary device for realizing smooth control. <P>SOLUTION: The operation auxiliary device is provided with a peripheral situation detection means 10 of a self-vehicle A, a self-vehicle state detection means 11, an evaluation function constitution means 6a constituting an evaluation function for calculating desirability of an operation, a controlled variable operation means 6b and an actuator 12 controlling a self-vehicle unit. The evaluation function constitution means 6a is provided with a label bestowal means 6-1 requesting bestowal of a label calculating a risk degree of an object being an obstacle, a label deletion means 6-2 requesting deletion of the label and a label management means 6-3, and it constitutes the evaluation function from an item for evaluating a size of a controlled variable of the self-vehicle A, an item for evaluating a self-vehicle state, an item for evaluating the risk degrees of the respective objects and a weighting coefficient on which significance of evaluation against the respective items is reflected. The controlled variable operation means 6b is provided with a weighting coefficient change means 6-4 changing a value of the weighting coefficient of the applied object when the label management means 6-3 receives the request of bestowal or deletion of the label. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の運転操作を補助するための運転操作補助装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に制御則の設計においては、しばしば制御性能を評価するための評価関数が定義され、評価関数が最小になる操作量を求めるという問題を解いて得られた解が用いられることがある。制御性能の評価には、多くの場合、何らかの重み付けがなされ、重み付けの調整によって望ましい制御特性が得られるような構成となっている。
特に、制御系の運転条件が大きく変化するような場合には、運転条件に応じた重み付けのオンライン調整は、制御系の性能維持に必須の技術となる。特開平6−130970はそのような技術の例である。この特開平6−130970では、重み付け係数(フィルタ係数)が音響伝達系と騒音の発生状態の特性を表現したパラメータとなっている。重み付け係数の調整は、それらの物理的な特性の推定に対応しており、LMSアルゴリズムをベースとした重み付け係数の調整に関する技術が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
重み付け係数は、必ずしも物理的な特性を反映したものが常に取られるわけではない。特に、運転者の運転を補助する装置の制御系を設計する場合には、運転者の感覚などの主観的な要素を反映したパラメータが重み付け係数としてとられる場合がある。その場合には、重み付け係数の調整は、物理的な特性の推定とは異なる意味を持つので、従来技術のような定式化や重み付け係数の調整技術をそのまま流用しても意味をなさない。
【0004】
本発明の目的は、運転者に違和感を与えない滑らかな制御を実現できる運転操作補助装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の運転操作補助装置は、自車両の周囲状況を検出する周囲状況検出手段と、自車両の状態を検出する自車両状態検出手段と、自車両に対する運転操作の望ましさを算出する評価関数を構成する評価関数構成手段と、自車両機器に対する制御信号を演算する制御量演算手段と、自車両機器を制御するアクチュエータとを有し、評価関数構成手段は、自車両に対して障害となり得る物体に、リスク度を算出するためにラベル付与を要求するラベル付与手段と、ラベル付与物体に対するリスク度評価を打ち切る場合にラベルの削除を要求するラベル削除手段と、ラベルとラベルが付与された物体との対応関係を記録し、ラベル付与手段とラベル削除手段からの要求に応じて対応関係を更新するラベル管理手段とを備え、自車両に対する操作量の大きさを評価する項と、自車両の状態を評価する項と、各ラベル付与物体の自車両に対するリスク度を評価する項と、各項に対する評価の重要度を反映する重み付け係数とから評価関数を構成し、制御量演算手段は、ラベル管理手段がラベルの付与または削除の要求を受け取った場合に、該当物体に対する重み付け係数の値を変更する重み付け係数変更手段を備えることを特徴とする。
【0006】
【発明の効果】
本発明によれば、運転者に違和感を与えない滑らかな制御を実現できる運転操作補助装置を提供することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0008】
第一の実施の形態
本発明の第一の実施の形態を図1から図6までの図面に基づいて説明する。 図1は運転操作補助装置全体の構成を示した配置図である。
図1において、前方レーダー1aは自車両Aの前面に取り付けられ、自車両Aの前方に位置する複数の車両の位置を測定する。画像センサ1bも自車両Aの前面の適当な位置に取り付けられ、前方レーダー1aの測定情報を補完する。後方レーダー1cは自車両Aの背面に取り付けられ、自車両Aの後方に位置する複数の車両の位置を測定する。側方センサ1dは左右の自車両Aの側面に一個ずつ取り付けられ、前方レーダー1aと後方レーダー1cの死角となる自車両Aの側方に位置する車両の位置を検出する。なお、側方センサ1dとしてはレーダーを用いることもできるが、超音波センサや画像センサを用いることができる。
【0009】
車速センサ2はロータリーエンコーダーをホイールに取り付けることで実現できる。ホイールの回転速度に応じた周期のパルス列を出力し、車速の計測値を得る。
【0010】
アクセルペダル3にはアクセルペダル角度センサ4が取り付けられ、運転者のアクセルペダル3の踏み込み角を計測する。さらに、アクセルペダル3には反力モーター5が取り付けられ、演算部6からの信号を受けて、アクセルペダル3にかかる反力の大きさを調整し、運転者に望ましいアクセル角度の情報を提示する。
【0011】
演算部6はマイクロコンピュータとその周辺部品から構成され、各センサからの信号を内蔵メモリに記録されたプログラムに従って処理し、反力モーター5を制御する。
【0012】
システム起動/停止スイッチ7は自車両Aの車室内の適当な場所に取り付けられ、起動スイッチを押すことでシステムを起動し、運転の補助動作を開始する。また、停止スイッチを押すことで、補助動作を停止するように、演算部6の動作を切り替える。
【0013】
演算部6はマイクロコンピュータのソフトウェア形態により、図2に示すブロック6a、6b、および6−1〜6−4を構成する。
【0014】
図2において、10は周囲状況検出手段であり、前方レーダー1a、画像センサ1b、後方レーダー1c、側方センサ1dから構成される。11は自車両状態検出手段であり、車速センサ2、アクセルペダル角度センサ4から構成される。演算部6は、評価関数構成手段6aと、制御量演算手段6bから構成される。評価関数構成手段6aは、ラベル付与手段6−1、ラベル削除手段6−2、ラベル管理手段6−3から構成され、制御量演算手段6bは、重み付け係数変更手段6−4から構成される。12はアクチュエータで、反力モーター5から構成される。
【0015】
以下、図3に示すような道路状況を例にとり、各ブロックの具体的な構成方法と処理手順を説明する。
【0016】
図3では、片側一車線の道路を自車両Aが走行しており、その後方を後方車Cが追従走行している場面で、前方に自車両Aよりも遅い速度で走行している先行車Bが現れた場面を示している。運転の補助をする場合には、自車両Aの走行を制約する物体を認識し、その物体に必要以上に近づかないような操作を促す必要がある。ここでは、認識した物体に、“1”、“2”、“3”、という番号ラベルを付けて、制御量演算の処理を行なうものとする。付けられたラベルと認識物体との対応関係は、ラベル管理手段6−3に記録、保持される。
【0017】
この場合、自車両Aの走行を制約する可能性がある物体は、後方車Cと先行車Bである。ラベル付与手段6−1はこれらの車両を認識して、自車両Aにとっての障害物となり得る物体としてラベルを付与するようにラベル管理手段6−3に要求を出す。ラベルは、物体がセンサの検出範囲に入ると同時に付与してもよいが、図3に示したようにラベル付与区間を検出範囲よりも小さくとることもできる。ラベルは検出した順番に付けられていくものとすると、後方車Cに“1”というラベルが付けられ、先行車Bがラベル付与区間に入ってきた時に、先行車Bに“2”というラベルが付けられる。なお、ラベル削除手段6−2は、検出物が検出範囲の外に出た場合や、自車両Aから十分離れるなどしてリスク度評価の対象とならなくなった場合に、対象物に付されていたラベルを削除するようにラベル管理手段6−3に要求を出す。例えば、図3のようにラベル保持区間を定義し、検出物がラベル保持区間の外側に出たときに、ラベル削除要求が出されるものとする。ラベル保持区間をラベル付与区間よりも広くとって、ラベルの付与と削除にヒステリシスを導入すると、検出物がラベル付与区間の境界上に滞留した場合でも、ラベルの付与と削除が繰り返されることがなくなり、ラベリングの処理が安定するという効果がある。
【0018】
周囲状況検出手段10では、各物体までの距離と相対速度が検出されるものとし、自車両状態検出手段11で検出される自車両速度と合わせて各物体の絶対速度を算出することができる。また、自車両Aの位置を適当な値(例えば0)と定めることによって、各物体の位置を定義することができる。以下、そのようにして定められたラベル“i”が付けられた物体の位置と速度をそれぞれx、vと表すことにする。
【0019】
ラベルが付けられた物体に対しては、自車両Aに対するリスク度の評価が行なわれる。リスク度の指標としては様々なものが考えられるが、例えば車間時間(車間距離/車速)を指標として利用することができる。値が小さいほど評価がよくなるように評価項を構成するものとすると、ラベルiがつけられた物体に対するリスク度評価として、
【0020】
【数1】

Figure 2004086289
のような関数を用いることができる。
【0021】
自車両Aに対する望ましい操作を算出するためには、評価関数として(1)式のような周囲環境に対する評価項だけでなく、自車両Aに対する操作そのものを評価する項が必要である。例えば、自車両Aに対する加減速の指令値をuとするなら、次のような評価項が必要になる。
【0022】
【数2】
Figure 2004086289
この他に、自車両Aの状態を評価に加えることもできる。例えば、自車両Aの希望走行車速をvに設定していたとすると、希望車速と実走行車速の偏差の二乗である
【0023】
【数3】
Figure 2004086289
を評価項に加えることができる。以上のような評価項に重み付け係数をつけて和をとった式を評価式として導入する。すなわち、
【0024】
【数4】
Figure 2004086289
で定義される関数Lを、ある瞬間における評価量として構成する。ここで、w、w、wは、各評価項に対する重み付け係数である。評価関数は、関数Lを所定の評価区間にわたって積分した量として定義される。すなわち、
【0025】
【数5】
Figure 2004086289
が評価関数である。ここで、tは現在の時刻を表し、Tは評価区間の長さを表す。評価関数構成手段6aでは、以上のような処理が行なわれ、構成された評価関数に関する情報が制御量演算手段6bに送られる。
【0026】
制御量演算手段6bは、評価関数設定手段6aで設定された評価関数の情報を受けて、アクチュエータを制御する制御量の算出を行なう。制御量の演算は、評価関数(5)式が最小となるような自車両Aに対する操作量u(τ)、t≦τ≦t+Tを求め、算出された操作量u(τ)に沿うような操作を運転者に促すように反力を制御する指令値を反力モーター5に送る。
【0027】
評価関数(5)式を評価するためには、評価区間t≦τ≦t+Tにおける自車両Aおよび他物体の状態を予測する必要があるが、図3の場面では、予測式として次のようなものを考えることができる。
自車両Aに関しては、
【0028】
【数6】
Figure 2004086289
で状態量を予測する。後方車Cの予測式としては、自車両Aに追従走行しているモデルとして、
【0029】
【数7】
Figure 2004086289
を用いることができる。ここで、k、kは後方車Cの追従特性を表す定数、hは後方車Cの目標車間時間である。先行車Bについては、一定速度で走行するものとして、
【0030】
【数8】
Figure 2004086289
というモデルを用いる。
【0031】
以上のように、評価区間t≦τ≦t+Tの間の自車両Aおよび各物体の状態量を予測する式を定義できれば、(5)式を最小にするような制御量を求める問題は、最適制御問題として定式化されており、その系統的な解法はよく研究されている(例えば、文献1:加藤寛一郎著 工学的最適制御 非線形へのアプローチ、など)。
【0032】
ここで問題となるのは、先行車Bがラベル付与区間内に進入し、評価項(4)式右辺第三項において、それまでの後方車Cだけの評価項に加えて、先行車Bに対する評価項が加わった場合である。一般に、最適制御問題は、連続な予測式と連続な評価関数を用いていれば、評価の始端における状態量の連続的な変化に対して、最適解も連続的に変化する。最適解が連続的に変化すれば、最適解から生成されるアクチュエータ12の制御量も連続的に変化するので、提示される反力も滑らかなものになる。ところが、先行車Bに対する評価項が加わった場合には、評価関数自体が不連続に変化しているので、得られる最適解もそれを反映した不連続性が現れ、提示される反力も不連続に変化する。また、文献2:T. Ohtsuka, “Continuation/GMRES method for fast algorithm of nonlinear recedinghorizon control” Proc. 39th IEEE Conference on Decision and Control, pp.766−771, 2000.に示されているような、解の連続性を前提に最適制御問題を高速に解くアルゴリズムを利用する場合にも、評価関数の不連続性は解の連続性の仮定に反するものであり、アルゴリズムの性能劣化の懸念が生じる。
【0033】
このような不連続性を補償するために、制御量演算手段6bに重み付け係数変更手段6−4を設ける。先行車Bにラベルが付与される前は、評価式(4)は
【0034】
【数9】
Figure 2004086289
であり、先行車Bにラベルが付与されると、
【0035】
【数10】
Figure 2004086289
に変化する。このままだと、前述の通り、評価項wが加わることによる不連続性の問題点が現れてくる恐れがある。そこで、本来は固定のパラメータである重み付け係数wを時刻tとともに変化する時変のパラメータとする。すなわち、
【0036】
【数11】
Figure 2004086289
とする。今、先行車Bにラベルが付与された時刻をtとして、w(t)=0となるようにw(t)を設定すれば、時刻tにおいて評価関数(11)式はCにラベルが付与される前の評価関数と一致するので、評価関数の連続性を保つことができる。時刻t以降は、w(t)を本来の設計値であるwまで漸増させていけば、(9)式から(10)式まで連続的に評価関数を変形していくことができるので、結果として生成される最適解も連続的に変化していき、制御量も滑らかな変化をするようになる。
【0037】
(t)の変化のさせ方としては、例えば図4のように、変化率を一定に保って、本来の設計値であるwまで漸増させる方法が考えられる。式で表現すると次式のようになる。
【0038】
【数12】
Figure 2004086289
ただし、Tはw(t)の変化率を決定するパラメータである。一般にTを大きくとれば、評価関数の変化はゆっくりとしたものとなり、得られる制御量もより滑らかに変化するものと期待できる。しかし、Tを長くとり過ぎると、新たに検出した物体に対する評価が反映されにくくなり、新たに検出した物体が自車両Aに対して急接近してくるような場面では、対応が遅れ気味となり、かえって運転者に違和感を与える恐れがある。そこで、パラメータTを、新たに検出した物体の自車両Aに対する衝突時間Tに応じて調節するという方法が考えられる。すなわち、図3の場面においては、
【0039】
【数13】
Figure 2004086289
【0040】
【数14】
Figure 2004086289
のような調整方法を用いることができる。ここで、T min、T maxはパラメータTの調節範囲の下限と上限を表す定数であり、T min、T maxは時間の次元を持つ適当な定数である。
【0041】
具体的な反力指令値の演算方法としては、例えば以下のようなものが考えられる。評価関数(5)式を最小にする最適解の現在時刻tにおける値をu (t)とし、車両の加速度がu (t)となるようなアクセルペダル3の踏み込み角をθ(t)とする。実際に運転者が操作しているアクセルペダル3の踏み込み角をθ(t)とし、さらに反力制御を適用しない通常のアクセルペダル3の反力特性を、F(θ)で表す。このとき、反力モータ−の駆動力によって、実際の反力が次式と一致するように制御指令を出力する。
【0042】
【数15】
Figure 2004086289
ただし、Kは適当な正のゲインであり、fは反力修正量の上限値であり、
【0043】
【数16】
Figure 2004086289
である。すなわち、実際の踏み込み角θ(t)が最適解に対応する踏み込み角よりも大きい場合には、反力が大きくなって運転者に減速を促し、逆の場合には、反力が小さくなって、まだアクセルペダル3を踏み込む余裕があることを知らせる。
【0044】
以上の処理をフローチャートにまとめたものが図5である。
ステップ1において周囲状況検出手段10からの信号を受けて、障害物となり得る物体を識別する。
ステップ2において、新たにラベル付与区間内に入ってきた障害物の有無をチェックする。新たな障害物を検出した場合には、それに対応する評価項と予測式をそれぞれステップ3とステップ4で生成した上で、ステップ5へ進む。
ステップ5では最適制御問題を解く際に用いる重み付け係数の設定を行なう。既に本来の設計値まで到達している重み付け係数はそのままにして、重み付け係数が漸増中のものは新たな値に更新し、新しく追加された重み付け係数は0に設定する。
ステップ6では、そのように設定された重み付け係数に基づいて、最適制御問題を解いて最適解を得る。
ステップ7では、得られた最適解の始端点の値をもとに(15)式に従って反力の指令値を計算して、1サイクルの処理を終了する。
【0045】
図6に本発明を図3の場面に適用した場合に得られる結果の例を示す。
簡単のため、ここでは運転者は算出された最適解u (t)を正確にトレースしているという場合を考えて、u (t)の値の変化を示す。先行車Bを検出する前は、希望車速vで一定速走行をしていたものとしている。図6に示したように、先行車Bに対する評価を重み付け係数を本来の設計値に固定したままで導入した場合には、先行車Bに対する評価を入れた瞬間に最適解が不連続的に変化している。最適解の不連続的な変化は(15)式の反力演算式を通して提示される反力の不連続性の原因となる。一方、本発明の第一の実施の形態で示したように重み付け係数の調整を行なった場合には、最適解が連続的に変化しているため、提示される反力も連続的に変化することになる。
【0046】
以上のように、本発明の第一の実施の形態は、自車両Aの周囲状況を検出する周囲状況検出手段10と、自車両Aの状態を検出する自車両状態検出手段11と、周囲状況検出手段10と自車両状態検出手段11からの信号により自車両Aに対する運転操作の望ましさを算出する評価関数を構成する評価関数構成手段6aと、運転者に望ましい操作を促すために自車両機器に対する制御信号を演算する制御量演算手段6bと、制御量演算手段6bからの信号により自車両機器を制御するアクチュエータ12とを有し、評価関数構成手段6aは、周囲状況検出手段10からの信号により自車両Aに対して障害となり得る物体に、物体に対するリスク度を算出するためのラベルを付与するように要求するラベル付与手段6−1と、ラベルを付与された物体に対するリスク度評価を打ち切る場合にラベルを削除するように要求するラベル削除手段6−2と、ラベルとラベルが付与された物体との対応関係を記録し、ラベル付与手段6−1とラベル削除手段6−2からの要求に応じて対応関係を更新するラベル管理手段6−3とを備え、自車両Aに対する操作量の大きさを評価する項と、自車両Aの状態を評価する項と、ラベルを付与された各物体の自車両Aに対するリスク度を評価する項と、各項に対する評価の重要度を反映する重み付け係数とから評価関数を構成し、制御量演算手段6bは、ラベル管理手段6−3がラベルの付与または削除の要求を受け取った場合に、該当する物体に対する重み付け係数の値を変更する重み付け係数変更手段6−4を備えている。このような構成により、評価関数の不連続な変化を、重み付け係数の調整によって補償することができるので、算出される制御指令を滑らかなものにすることができる。
【0047】
なお、評価関数による定式化をした場合、障害物に対応する評価項とそれに対する重みが設定されるが、そこで設定される重みに物理的な意味はなく、運転者が障害物との接近をどの程度許容するかによって最適な値が定まる主観的なパラメータなので、本実施例にあっては推定パラメータでなく、制御パラメータとみなして演算処理している。また、運転操作補助の際考慮しなければならない自車両周囲の障害物は必ずしも一つとは限らず、走行する環境によって障害物の数が時々刻々と変化しており、障害物数の変化に伴って、評価関数の構成自体も変化している。一方、運転操作補助の制御において、運転者に違和感を与えないために滑らかな制御が求められることが、評価関数が不連続に変化してしまうと、算出される制御指令も不連続に変化してしまうので、必ずしも滑らかな制御にならない。また、一般に評価関数を最小にする操作量を求める最適化演算は、計算負荷が高くなることが多く、特に制御対象や評価関数が非線形の場合には計算時間が大きな問題になる。
【0048】
このため、本実施例では、上記構成をとることにより解の変化の連続性を仮定することで計算時間を短縮し、評価関数の不連続な変化や、解の変化の連続性が外れることがないようにしており、これによりアルゴリズムの性能に悪影響を与えることをなくし、滑らかな違和感ない制御を実現している。
【0049】
また、ラベル付与手段6−1は、自車両Aに対して障害となり得る物体と自車両Aとの距離が所定値よりも小さくなった場合に、対象となる物体にラベルを付与するように要求し、ラベル削除手段6−2は、物体と自車両Aとの距離が別の所定値よりも大きくなったか、あるいは周囲状況検出手段10で検出できなくなった場合に、ラベルの削除を要求するようになっている。このような構成により、評価対象となる障害物の判定にヒステリシスをつけることができるようになるので、障害物が評価対象となる範囲の境界上に留まるような場合においても、ラベルの付与と削除が頻繁に繰り返されるような事態を防止できるようになり、より安定した制御指令を算出することができる。
【0050】
また、制御量演算手段6bは、ラベル管理手段6−3が新たなラベル付与の要求を検出した場合に、新たにラベルが割り当てられた物体のリスク度に対する重み付け係数の値を0にセットし、その後、所定時間にわたって重み付け係数の値を漸増させるようになっている。このような構成により、新たな障害物を評価に入れる必要性が生じた瞬間において、評価関数の変化の連続性を保ちながら評価に組み込んでいくようになっているので、新たな障害物の検出に伴う制御量の変化を滑らかなものにすることができる。
【0051】
また、式12、13に示したように、重み付け係数変更手段における重み付け係数の値の変化率を一定値とし、値の変化率を新たに検出された物体に対する衝突時間(=車間距離/相対速度)に応じて決めるようになっている。このような構成により、重み付け係数の変化率を障害物との衝突時間に応じて決めているので、物体の接近速度に応じて制御系の応答の速さと制御の滑らかさのバランスを変えることができる。
【0052】
また、評価関数構成手段6aは、評価対象となる自車両Aに対する操作量の大きさとして、自車両Aに対する加減速指令を評価に含むような評価関数を構成するようになっている。このような構成により、自車両Aに対する操作量を評価対象としているので、過大な制御量が算出されることを防止し、現実的な操作の範囲内で制御量を算出することができる。
【0053】
また、評価関数構成手段6aは、評価対象となる自車両Aの状態として、自車両Aの速度を評価に含むような評価関数を構成するようになっている。このような構成により、自車両Aに対する状態を評価対象としているので、運転者の希望走行車速を考慮した制御量を算出し、運転者の意向に沿った運転操作の補助を行なうことができる。
【0054】
また、評価関数構成手段6aは、ラベルを付与された物体の自車両Aに対するリスク度として、自車両Aに対する距離が小さいほど、あるいは自車両Aに接近する速度が大きければ大きいほど、リスク度を大きく評価する項を用いて評価関数を構成するようになっている。このような構成により、リスク度の評価を障害物までの距離と相対速度に応じて決めているので、自車両Aが障害物に衝突する潜在的なリスク度合いを客観的に評価して、障害物と適切な距離を保つことを促すような制御量を算出することができる。
【0055】
なお、重み付け係数変更手段6−4における重み付け係数の値の変化率を、値を変化させる区間の始端と終端において0に設定し、値の平均変化率を新たに検出された物体に対する衝突時間に応じて決めることで、重み付け係数の変化率を連続になるように構成し、重み付け係数の値が連続となっている場合よりもさらに滑らかな制御を実現することもできる。
【0056】
また、重み付け係数変更手段6−4における重み付け係数の値の変化率を一定値とし、値の変化率を該当する物体に対する相対速度に応じて決めることで、重み付け係数の変化率を障害物との相対速度に応じて決め、制御量演算の際に考慮する必要性が低い物体を早く評価対象から外すこともできる。
【0057】
更に、重み付け係数変更手段6−4における重み付け係数の値の変化率を、値を変化させる区間の始端と終端において0に設定し、値の平均変化率を削除対象となった物体に対する相対速度に応じて決めることで、重み付け係数の変化率も連続になるように構成し、重み付け係数の値が連続となっている場合よりもさらに滑らかな制御を実現することができる。
【0058】
以上が本発明の第一の実施の形態である。
【0059】
第二の実施の形態
本発明の第二の実施の形態を図7から図10までの図面に基づいて説明する。
第二の実施の形態の主な構成は、第一の実施の形態と同一であり、配置図は図1、構成図は図2で表される。
以下、図7に示すような道路状況を例にとり、第二の実施の形態における各ブロックの具体的な動作を説明する。
【0060】
図7では、片側一車線の道路を先行車B、自車両A、後方車Cの順に走行している状態から、後方車Cの車速が低下して、後方車Cが自車両Aの障害物評価区間であるラベル保持区間の外側に出た場面を示している。なお、後方車Cにはラベル“1”が、先行車Cにはラベル“2”が付与されているものとする。第一の実施の形態と同じ評価式を用いているとすると、評価式は(10)式と同じになる。
【0061】
後方車Cがラベル保持区間の外側に出たことで、ラベル削除手段6−2は、ラベル管理手段6−3に対して、後方車Cに付与されたラベル“1”を削除するように要求を出す。削除要求に即座に応えた場合、評価式は
【0062】
【数17】
Figure 2004086289
のようになり、後方車Cに対する評価項wの分だけ不連続性が生じ、第一の実施の形態で説明したことと同様の不都合が生じる恐れがある。そこで、ラベル管理手段6−3は削除要求を受け取っても、ただちに後方車Cのラベル“1”を削除せず、制御量演算手段6bにラベル“1”に対応する重み付け係数を変更するように指令する。すなわち、評価式を
【0063】
【数18】
Figure 2004086289
として、重み付け係数w(t)を本来の設計値wから漸減させ、値が0まで減少したところで、ラベル“1”を削除する。そうすることにより、評価関数の連続性を保つことができ、生成される制御量の変化を滑らかなものにすることができる。
【0064】
重み付け係数w(t)の変化のさせ方としては、第一の実施の形態の(12)式に示したように、変化率を一定に保って漸減させる方法をとることもできるが、ラベルを削除する場面では削除対象となる物体に対する応答の速さがあまり問題にならないので、より滑らかさを重視した重み付け係数の変化方法をとることができる。具体的には、重み付け係数を単に連続的に変化させるだけではなく、図8に示したように変化率も連続となるように滑らかに変化させる。式の形で書くと、例えば、
【0065】
【数19】
Figure 2004086289
のような式が考えられる。ここでtはラベル管理手段6−3がラベル“1”の削除要求を受け取った時刻である。(19)式のような変化をさせると、
【0066】
【数20】
Figure 2004086289
が成り立ち、重み付け係数を変化させる区間の両端でその変化率が0になり、値だけでなく変化率も連続となるので、より滑らかな変化にすることができる。このような滑らかさを重視した変化式は、変化の初期における値の変化を抑制することになるので、応答性は遅くなるが、応答性があまり重要でない場面では問題とはならない。平均的な応答速度については、第一の実施の形態と同様に、パラメータTを変えることで調節することが可能である。ただ、ラベルを削除する場面は、該当物体が離れていく場面であり、衝突時間が無限大となってしまうので、(13)式のような衝突時間を基準にした調節方法は意味をなさない。そこで、衝突時間ではなく、相対速度を基準に調節する次式のような方法が考えられる。
【0067】
【数21】
Figure 2004086289
ただし、R max、R minは速度の次元を持つ適当な定数である。
【0068】
物体が離れていく場面では、重み付け係数が0になる前に、該当物体がセンサの検出範囲外に出てしまい、評価項(1)式が計算できなくなってしまう事態が考えられる。特に、ラベル保持区間をセンサの検出範囲と同じ範囲にとった場合には、該当物体のロストがラベル削除要求のトリガーとなるので、該当物体に関する情報がそれ以上得られない。そのような場合には、該当物体をロストする直前のデータを用いて、ロストした物体の位置と速度を推定し、推定値を用いて(1)式の評価を行なう。例えば、図7の場面で、後方車Cをロストする直前の時刻tblにおける位置と速度が、それぞれx bl、v blであったとき、次式に従って推定値を生成する。
【0069】
【数22】
Figure 2004086289
以上の処理をフローチャートにまとめたものが図9である。
ステップ1において、周囲状況検出手段10からの信号を受けて、障害物となり得るものを識別する。
ステップ2において、ラベル保持区間外へ出た障害物の有無をチェックする。
該当する物体がある場合には、ステップ3でその物体に対してラベル削除要求を出しておく。ステップ3の段階では、削除要求が出されるだけで、ただちに削除はしない。
ステップ4では、ラベルが付与されていた物体の中で、センサがロストした物体の有無をチェックする。
もしあった場合には、ステップ5で(22)式のような推定値を生成し、推定値を検出値の代わりに利用する。
ステップ6では重み付け係数の更新を行なう。ラベル削除要求が出されている物体に対する重みは減少させ、そうでない物体の重みは保持する。
ステップ7では、更新された重み付け係数の値をチェックし、値が0になったものの有無を調べる。
値が0になったものがある場合には、ステップ8で該当するラベル、および評価項と予測式を削除する。
ステップ9では、残った評価項と予測式から構成された評価関数と予測式を用いて最適制御問題を解き、最適解を得る。
ステップ10では、得られた最適解の始端点の値をもとに(15)式に従って反力の指令値を計算して、1サイクルの処理を終了する。
【0070】
図10に本発明を図7の場面に適用した場合に得られる結果の例を示す。
第一の実施の形態と同様に、ここでは運転者は算出された最適解u (t)を正確にトレースしているという場合を考えて、u (t)の値の変化を示す。時刻0から時刻tbdまでは三車が同一の速度で一定速走行していたとし、時刻tbdから後方車Cが減速を始めて、時刻tで後方車Cがラベル保持区間の外側に出た場面を想定している。後方車Cとの車間距離が開くと、先行車Cとの車間距離を広げるため、最適解は若干の減速を指令した後、再度加速するような解となる。図10には、重み付け係数を固定とした場合と、重み付け係数を(12)式と同様に一定の変化率で漸減させた場合と、重み付け係数を(19)式のように変化率にも連続性をもたせて漸減させた場合の3通りの結果を示している。重み係数を固定した場合には、第一の実施の形態と同様に、時刻tでu (t)の値が不連続に変化してしまう。一方、変化率を一定にして重みを漸減させた場合には、時刻tにおけるu (t)の連続性は保たれているが、変化率に若干のギャップが見られる。重み付け係数の変化率にも連続性を持たせた場合には、u (t)も滑らかに変化している。
【0071】
以上のように、本発明の第二の実施の形態は、制御量演算手段6bは、ラベル管理手段6−3がラベルの削除要求を検出した場合に、削除対象となったラベルが割り当てられた物体のリスク度に対する重み付け係数の値を所定時間にわたって0まで漸減させ、所定時間後に該当するラベルを削除するようになっている。このような構成により、検出物体を制御量算出の評価から外す時に、評価関数の変化の連続性を保ちながら評価から外す構成としているので、リスク度評価対象物体の変化に伴う制御量の変化を滑らかなものにすることができる。
【0072】
また、式21、22に示したように、制御量演算手段6bは、重み付け係数の値が0になる前に対象となる物体が周囲状況検出手段10で検出できなくなった場合に、検出できなくなった直前の時点における物体との距離と相対速度から外挿した暫定値を用いて制御量の演算を行なうようになっている。このような構成により、周囲状況検出手段10から直接検出されるデータだけでなく、必要に応じて暫定値を用いているので、障害物のロストによる制御量演算への影響を小さくすることができる。
【0073】
以上が本発明の第二の実施の形態である。
【0074】
第三の実施の形態
本発明の第三の実施の形態を図11および図12の図面に基づいて説明する。
第三の実施の形態の主な構成は、第一の実施の形態と同一であり、配置図は図1、構成図は図2で表される。
以下、図11に示すような道路状況を例にとり、第三の実施の形態における各ブロックの具体的な動作を説明する。
【0075】
図11では、片側一車線の道路を先行車B、自車両A、後方車Cの順にほぼ同じ速度で走行している状態を示している。自車両Aは先行車Bにやや接近して走行している。先行車B、後方車Cともに、自車両Aが障害物としての評価を行なうラベル付与区間の内部を走行しているものとする。ここでは、そのような場面において、運転操作補助装置のシステム起動スイッチが押されて、運転補助の動作が開始される状況を特に考えることにする。起動スイッチが押された瞬間を時刻t=0と定義しておく。
【0076】
システムが起動されると、周囲状況検出手段10は先行車Bと後方車Cをラベル付与区間の内部に検出する。その結果が演算部6に送られると、ラベル付与手段6−1はただちにラベル管理手段6−3に対して、両車にラベルを付与するように要求する。ラベル管理手段6−3は要求を受けて、各車に適当なラベルを付与する。ここでは、先行車Bにラベル“1”が、後方車Cにラベル“2”が付与されたものとする。
【0077】
評価関数構成手段6aは、検出結果を受けて(10)式と同じ評価式を構成し、制御量演算手段6bへ処理をわたす。制御量演算手段6bでは、重み付け係数の修正が行なわれるが、この場合、ラベル1、2両方とも新規検出対象であるので、両方の重み付け係数が可変となるように評価式が再構成される。すなわち、
【0078】
【数23】
Figure 2004086289
と評価式が設定される。重み付け係数の変化のさせ方については、第一の実施の形態における(12)〜(14)式に準じた方法を利用することができる。また、各車の挙動予測の式についても、第一の実施の形態における(6)〜(8)式を流用することができる。
【0079】
システム起動直後の動作が他の時点と異なるのは、システム起動直後はそれ以前に生成された最適解に関する情報を利用できないことである。このことは、最適化問題を解く際に、直前に得られた解を利用して効率良く問題を解く手法が利用できなくなり、計算負荷が高くなるという問題と、最初に得られる解の値によっては提示される反力が不連続に変化して、乗員に違和感を与えるという問題がある。
【0080】
前記文献2には、このような問題を解決する方法として、評価関数(5)式における評価区間の長さTを可変とし、時刻t=0において評価区間の長さを0として、その後、時間の経過とともに評価区間の長さを本来の設計値まで漸増させていくという方法が開示されている。評価区間の長さを0にした場合には、最適解は常に操作量が0となる自明解が得られる。自明解を得るには実質的に計算が不要なので、計算負荷の問題が回避される。また、得られる操作量が0なので、システム起動直後は反力を修正するような指令が発せられることがなくなり、不連続性の問題の解決にもなっている。
【0081】
評価区間の長さの設定方法としては、次式のようなものが例として挙げられる。
【0082】
【数24】
Figure 2004086289
ただし、T(t)は時刻tにおける評価区間の長さ、Tは本来の評価区間長の設計値、αは適当な正の定数である。
【0083】
以上のような評価区間長の調整と重み付け係数の調整を併用することによって、システム起動から定常運転に至るまでの制御量の変化を滑らかなものにすることができる。
【0084】
図12に図11の場面でシステムを起動した直後に得られる結果の例を示す。
第一の実施の形態と同様、ここでもu (t)の値の変化を示す。また、評価区間長と重み付け係数を両方とも固定とした場合、評価区間長は可変とするが、重み付け係数は固定とした場合、評価区間長、重み付け係数ともに可変とした場合の3通りの結果を示している。
【0085】
図11の場面では、自車両Aが先行車Bに近づき過ぎているので、車間距離を広げるために減速を促す指令が出力されるはずである。評価区間と重み付け係数を両方とも固定とした場合には、システム起動直後に減速指令が発生し、大きな補助反力が発生する。評価区間を可変とした場合には、初期最適解は0となり、時刻t=0において補助反力は発生しない。重み付け係数を固定とした場合には時刻t=0における最適解の変化率に不連続性が残るが、重み付け係数も可変とした場合には、最適解の変化率も連続となり、滑らかな反力提示を行なうことができる。
【0086】
以上が本発明の第三の実施の形態である。
【0087】
以上本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態の一配置図を示す図である。
【図2】本発明の第一の実施の形態の構成図を示す図である。
【図3】本発明の第一の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。
【図4】本発明の第一の実施の形態の重み付け係数の変化方法の一例を示す図である。
【図5】本発明の第一の実施の形態における処理の手順を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第一の実施の形態を適用した場合に得られる結果の一例を示す図である。
【図7】本発明の第二の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。
【図8】本発明の第二の実施の形態の重み付け係数の変化方法の一例を示す図である。
【図9】本発明の第二の実施の形態における処理の手順を示すフローチャートである。
【図10】本発明の第二の実施の形態を適用した場合に得られる結果の一例を示す図である。
【図11】本発明の第三の実施の形態の適用場面の一例を示す図である。
【図12】本発明の第三の実施の形態を適用した場合に得られる結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
1a…前方レーダー
1b…画像センサ
1c…後方レーダー
1d…側方センサ
2…車速センサ
3…アクセルペダル
4…アクセルペダル角度センサ
5…反力モーター
6…演算部
6a…評価関数構成手段
6−1…ラベル付与手段
6−2…ラベル削除手段
6−3…ラベル管理手段
6b…制御量演算手段
6−4…重み付け係数変更手段
7…システム起動/停止スイッチ
A…自車両
10…周囲状況検出手段
11…自車両状態検出手段
12…アクチュエータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving operation assisting device for assisting a driving operation of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
In general, in the design of a control law, an evaluation function for evaluating control performance is often defined, and a solution obtained by solving a problem of finding an operation amount that minimizes the evaluation function may be used. In many cases, the control performance is evaluated in such a manner that some weighting is performed and a desired control characteristic can be obtained by adjusting the weighting.
In particular, when the operating conditions of the control system greatly change, online adjustment of the weights according to the operating conditions is an essential technique for maintaining the performance of the control system. JP-A-6-130970 is an example of such a technique. In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-130970, the weighting coefficient (filter coefficient) is a parameter expressing the characteristics of the sound transmission system and the noise generation state. Adjustment of weighting coefficients corresponds to estimation of their physical characteristics, and a technique relating to adjustment of weighting coefficients based on the LMS algorithm is disclosed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The weighting factor does not always reflect a physical characteristic. In particular, when designing a control system of a device that assists a driver in driving, a parameter reflecting a subjective factor such as a driver's feeling may be used as a weighting coefficient. In this case, since the adjustment of the weighting coefficient has a different meaning from the estimation of the physical characteristics, it does not make sense to use the formalization or the adjustment technique of the weighting coefficient as in the related art as it is.
[0004]
An object of the present invention is to provide a driving assist system that can realize smooth control that does not give a driver an uncomfortable feeling.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a driving operation assisting device according to the present invention includes: a surrounding state detecting unit that detects a surrounding state of a host vehicle; a host vehicle state detecting unit that detects a state of the host vehicle; Evaluation function configuration means for configuring an evaluation function for calculating desirability; control amount calculation means for calculating a control signal for the own vehicle device; and an actuator for controlling the own vehicle device. A labeling means for requesting labeling to calculate a risk degree for an object that may be an obstacle to a vehicle; a label deleting means for requesting deletion of a label when the risk degree evaluation for the labeling object is terminated; and a label. And label management means for recording the correspondence between the label and the object to which the label is attached, and updating the correspondence in response to a request from the label assignment means and the label deletion means. Reflects the importance of the evaluation of the terms for evaluating the magnitude of the operation amount for the own vehicle, evaluating the state of the own vehicle, evaluating the risk of each labeled object with respect to the own vehicle, and A weighting coefficient to be used to form an evaluation function, and the control amount calculating means includes weighting coefficient changing means for changing the value of the weighting coefficient for the object when the label management means receives a request for adding or deleting a label. It is characterized by the following.
[0006]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the driving | operation assistance apparatus which can implement | achieve a smooth control which does not give a driver an uncomfortable feeling can be provided.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, those having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.
[0008]
First embodiment
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a layout diagram showing the configuration of the entire driving assist system.
In FIG. 1, a front radar 1a is attached to the front of the host vehicle A and measures the positions of a plurality of vehicles located in front of the host vehicle A. The image sensor 1b is also mounted at an appropriate position on the front of the vehicle A, and complements the measurement information of the forward radar 1a. The rear radar 1c is attached to the back of the host vehicle A, and measures the positions of a plurality of vehicles located behind the host vehicle A. The side sensors 1d are attached to the left and right sides of the own vehicle A one by one, and detect the position of the vehicle located on the side of the own vehicle A, which is a blind spot of the front radar 1a and the rear radar 1c. Note that a radar can be used as the side sensor 1d, but an ultrasonic sensor or an image sensor can be used.
[0009]
The vehicle speed sensor 2 can be realized by attaching a rotary encoder to a wheel. A pulse train having a cycle corresponding to the rotation speed of the wheel is output to obtain a measured value of the vehicle speed.
[0010]
An accelerator pedal angle sensor 4 is attached to the accelerator pedal 3, and measures the driver's depression angle of the accelerator pedal 3. Further, a reaction force motor 5 is attached to the accelerator pedal 3, receives a signal from the calculation unit 6, adjusts the magnitude of the reaction force applied to the accelerator pedal 3, and presents a driver with information on a desired accelerator angle. .
[0011]
The arithmetic unit 6 is composed of a microcomputer and its peripheral parts, processes signals from each sensor according to a program recorded in a built-in memory, and controls the reaction force motor 5.
[0012]
The system start / stop switch 7 is attached to an appropriate place in the cabin of the host vehicle A, and starts the system by pressing the start switch to start the driving assist operation. Further, by pressing the stop switch, the operation of the arithmetic unit 6 is switched so that the auxiliary operation is stopped.
[0013]
The arithmetic unit 6 comprises blocks 6a, 6b and 6-1 to 6-4 shown in FIG.
[0014]
In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a surrounding state detecting means, which comprises a forward radar 1a, an image sensor 1b, a backward radar 1c, and a side sensor 1d. Reference numeral 11 denotes a vehicle state detecting means, which includes a vehicle speed sensor 2 and an accelerator pedal angle sensor 4. The calculating unit 6 includes an evaluation function forming unit 6a and a control amount calculating unit 6b. The evaluation function constructing means 6a includes a label assigning means 6-1, a label deleting means 6-2, and a label managing means 6-3, and the control amount calculating means 6b includes a weighting coefficient changing means 6-4. Reference numeral 12 denotes an actuator, which comprises the reaction motor 5.
[0015]
Hereinafter, a specific configuration method and a processing procedure of each block will be described taking a road situation as shown in FIG. 3 as an example.
[0016]
In FIG. 3, in a scene where the host vehicle A is traveling on a one-lane road on one side, and the rear vehicle C is following the road, the preceding vehicle traveling forward at a slower speed than the host vehicle A. The scene where B appeared is shown. When assisting driving, it is necessary to recognize an object that restricts the travel of the host vehicle A, and to prompt an operation so as not to approach the object more than necessary. Here, it is assumed that the recognized objects are numbered “1”, “2”, and “3”, and the control amount calculation process is performed. The correspondence between the attached label and the recognized object is recorded and held in the label management unit 6-3.
[0017]
In this case, the objects that may restrict the traveling of the host vehicle A are the rear vehicle C and the preceding vehicle B. The label assigning unit 6-1 recognizes these vehicles and issues a request to the label managing unit 6-3 to assign a label as an object that can be an obstacle to the vehicle A. The label may be provided at the same time when the object enters the detection range of the sensor, but the label provision section may be made smaller than the detection range as shown in FIG. Assuming that the labels are assigned in the order of detection, the rear car C is labeled "1", and when the preceding car B enters the labeling section, the label "2" is assigned to the preceding car B. Attached. Note that the label deletion unit 6-2 is attached to the target object when the detected object goes out of the detection range or when it is no longer a target of the risk evaluation because it is sufficiently separated from the vehicle A. A request is issued to the label management means 6-3 to delete the label. For example, it is assumed that a label holding section is defined as shown in FIG. 3 and a label deletion request is issued when the detected object comes out of the label holding section. If the label holding section is made wider than the labeling section and hysteresis is introduced for label addition and deletion, label addition and deletion will not be repeated even if the detected object stays on the boundary of the label addition section. This has the effect of stabilizing the labeling process.
[0018]
The surrounding situation detecting means 10 detects the distance to each object and the relative speed, and can calculate the absolute speed of each object together with the own vehicle speed detected by the own vehicle state detecting means 11. By determining the position of the host vehicle A as an appropriate value (for example, 0), the position of each object can be defined. Hereinafter, the position and the velocity of the object labeled with the label “i” thus determined are respectively expressed by xi, ViWill be expressed as
[0019]
For the labeled object, the risk degree for the vehicle A is evaluated. Although various indicators can be considered as the index of the risk degree, for example, inter-vehicle time (inter-vehicle distance / vehicle speed) can be used as the index. Assuming that the evaluation term is configured so that the smaller the value is, the better the evaluation is, the risk degree evaluation for the object labeled i is as follows.
[0020]
(Equation 1)
Figure 2004086289
Can be used.
[0021]
In order to calculate a desired operation for the vehicle A, a term for evaluating the operation itself for the vehicle A is required as an evaluation function, in addition to an evaluation item for the surrounding environment such as Expression (1). For example, the acceleration / deceleration command value for the vehicle A is set to uxIf so, the following evaluation terms are required.
[0022]
(Equation 2)
Figure 2004086289
In addition, the state of the host vehicle A can be added to the evaluation. For example, the desired traveling speed of the vehicle A is represented by vdIs the square of the deviation between the desired vehicle speed and the actual traveling vehicle speed.
[0023]
(Equation 3)
Figure 2004086289
Can be added to the evaluation term. An expression obtained by adding a weighting coefficient to the above-described evaluation terms and taking the sum is introduced as an evaluation expression. That is,
[0024]
(Equation 4)
Figure 2004086289
Is defined as an evaluation amount at a certain moment. Where wX, WV, WiIs a weighting coefficient for each evaluation term. The evaluation function is defined as an amount obtained by integrating the function L over a predetermined evaluation section. That is,
[0025]
(Equation 5)
Figure 2004086289
Is an evaluation function. Here, t represents the current time, and T represents the length of the evaluation section. The above-described processing is performed in the evaluation function construction means 6a, and information on the constructed evaluation function is sent to the control amount calculation means 6b.
[0026]
The control amount calculating means 6b receives the information of the evaluation function set by the evaluation function setting means 6a and calculates a control amount for controlling the actuator. The calculation of the control amount is performed by manipulating the operation amount u for the vehicle A such that the evaluation function (5) is minimized.x(Τ), t ≦ τ ≦ t + T, and the calculated operation amount uxA command value for controlling the reaction force to urge the driver to perform an operation along (τ) is sent to the reaction force motor 5.
[0027]
In order to evaluate the evaluation function (5), it is necessary to predict the state of the vehicle A and other objects in the evaluation section t ≦ τ ≦ t + T. In the scene of FIG. You can think of things.
Regarding own vehicle A,
[0028]
(Equation 6)
Figure 2004086289
Predicts the state quantity. As a prediction formula of the rear vehicle C, as a model following the own vehicle A,
[0029]
(Equation 7)
Figure 2004086289
Can be used. Where k1, K2Is a constant representing the following characteristic of the following vehicle C, hBIs a target inter-vehicle time of the rear vehicle C. For the preceding vehicle B, it is assumed that the vehicle travels at a constant speed.
[0030]
(Equation 8)
Figure 2004086289
Model is used.
[0031]
As described above, if an equation for predicting the state quantities of the vehicle A and each object during the evaluation section t ≦ τ ≦ t + T can be defined, the problem of finding a control amount that minimizes the equation (5) is optimal. It is formulated as a control problem, and its systematic solution is well studied (for example, Ref. 1: Kanichiro Kato, {Engineering Optimal Control}, Nonlinear Approach, etc.).
[0032]
The problem here is that the preceding vehicle B enters the labeling section, and in the third term on the right side of the evaluation term (4), in addition to the evaluation term of only the rear car C up to that point, the preceding vehicle B This is when an evaluation term is added. In general, in the optimal control problem, if a continuous prediction equation and a continuous evaluation function are used, the optimal solution also changes continuously with respect to a continuous change in the state quantity at the beginning of the evaluation. If the optimum solution changes continuously, the control amount of the actuator 12 generated from the optimum solution also changes continuously, so that the presented reaction force becomes smooth. However, when the evaluation term for the preceding vehicle B is added, since the evaluation function itself changes discontinuously, the obtained optimal solution also exhibits discontinuity reflecting the change, and the presented reaction force also changes discontinuously. Changes to Reference 2: T.I. Ohtsuka, “Continuation / GMRES method for fast algorithm of nonlinear reducinghorizon control Proc. 39th IEEE Conference on Decision and Control, pp. 766-771, @ 2000. When using an algorithm that solves the optimal control problem at high speed based on the continuity of the solution as shown in the above, the discontinuity of the evaluation function is contrary to the assumption of the continuity of the solution. There is a concern that the performance of the device may deteriorate.
[0033]
In order to compensate for such a discontinuity, a weighting coefficient changing means 6-4 is provided in the control amount calculating means 6b. Before the label is given to the preceding vehicle B, the evaluation expression (4) is
[0034]
(Equation 9)
Figure 2004086289
When the label is given to the preceding vehicle B,
[0035]
(Equation 10)
Figure 2004086289
Changes to In this state, as described above, the evaluation term w2l2May cause a problem of discontinuity. Therefore, the weighting coefficient w which is originally a fixed parameter2Is a time-varying parameter that changes with time t. That is,
[0036]
[Equation 11]
Figure 2004086289
And Now, the time when the label is given to the preceding vehicle B is represented by t.0As w2(T0) = 0 so that w2If (t) is set, time t0Since the evaluation function (11) matches the evaluation function before the label is assigned to C, the continuity of the evaluation function can be maintained. Time t0Hereafter, w2(T) is replaced with the original design value w2If the value is gradually increased, the evaluation function can be continuously transformed from Expression (9) to Expression (10), so that the resulting optimal solution also changes continuously, and the control amount Also change smoothly.
[0037]
w2As a way of changing (t), for example, as shown in FIG. 4, the rate of change is kept constant, and the original design value w2It is conceivable to increase it gradually. This can be expressed by the following equation.
[0038]
(Equation 12)
Figure 2004086289
Where TtIs w2This is a parameter for determining the change rate of (t). Generally TtIs large, it is expected that the evaluation function changes slowly, and that the obtained control amount also changes more smoothly. But TtIs too long, the evaluation of the newly detected object becomes difficult to be reflected, and in a situation where the newly detected object approaches the own vehicle A suddenly, the response tends to be delayed, and the driver May cause discomfort. Therefore, the parameter TtIs the collision time T of the newly detected object with respect to the host vehicle A.CA method of adjusting according to the situation can be considered. That is, in the scene of FIG.
[0039]
(Equation 13)
Figure 2004086289
[0040]
[Equation 14]
Figure 2004086289
The following adjustment method can be used. Where Tt min, Tt maxIs the parameter TtIs a constant representing the lower and upper limits of the adjustment range ofC min, TC maxIs a suitable constant with the dimension of time.
[0041]
As a specific method of calculating the reaction force command value, for example, the following method can be considered. The value at the current time t of the optimal solution that minimizes the evaluation function (5) is expressed as ux *(T), and the acceleration of the vehicle is ux *The depression angle of the accelerator pedal 3 such that (t) is θ*(T). The depression angle of the accelerator pedal 3 actually operated by the driver is represented by θ (t), and the reaction force characteristic of the normal accelerator pedal 3 to which no reaction force control is applied is represented by F (θ). At this time, the control command is output by the driving force of the reaction force motor so that the actual reaction force matches the following equation.
[0042]
(Equation 15)
Figure 2004086289
Where K is an appropriate positive gain, f is the upper limit of the reaction force correction amount,
[0043]
(Equation 16)
Figure 2004086289
It is. That is, when the actual stepping angle θ (t) is larger than the stepping angle corresponding to the optimal solution, the reaction force is increased to prompt the driver to decelerate, and in the opposite case, the reaction force is reduced. Is notified that the accelerator pedal 3 can still be depressed.
[0044]
FIG. 5 is a flowchart summarizing the above processing.
In step 1, upon receiving a signal from the surrounding situation detecting means 10, an object that can be an obstacle is identified.
In step 2, it is checked whether there is an obstacle newly entering the label provision section. When a new obstacle is detected, an evaluation term and a prediction equation corresponding to the obstacle are generated in steps 3 and 4, respectively, and then the process proceeds to step 5.
In step 5, the weighting coefficient used for solving the optimal control problem is set. The weighting coefficient that has already reached the original design value is kept as it is, the weighting coefficient whose value is gradually increasing is updated to a new value, and the newly added weighting coefficient is set to zero.
In step 6, the optimal control problem is solved to obtain an optimal solution based on the weighting factors set as described above.
In step 7, the command value of the reaction force is calculated according to the equation (15) based on the obtained value of the starting point of the optimal solution, and the processing of one cycle is completed.
[0045]
FIG. 6 shows an example of a result obtained when the present invention is applied to the scene of FIG.
For simplicity, here the driver calculates the optimal solution ux *Considering that (t) is accurately traced, ux *The change of the value of (t) is shown. Before detecting the preceding vehicle B, the desired vehicle speed vdIt is assumed that the vehicle was traveling at a constant speed. As shown in FIG. 6, when the evaluation for the preceding vehicle B is introduced with the weighting coefficient fixed at the original design value, the optimal solution changes discontinuously at the moment when the evaluation for the preceding vehicle B is entered. are doing. The discontinuous change of the optimal solution causes the discontinuity of the reaction force presented through the reaction force calculation expression of Expression (15). On the other hand, when the weighting coefficient is adjusted as shown in the first embodiment of the present invention, since the optimal solution changes continuously, the presented reaction force also changes continuously. become.
[0046]
As described above, the first embodiment of the present invention includes a surrounding situation detecting unit 10 for detecting the surrounding situation of the host vehicle A, a host vehicle state detecting unit 11 for detecting the state of the host vehicle A, Evaluation function constructing means 6a for constructing an evaluation function for calculating the desirability of the driving operation for the vehicle A based on signals from the detecting means 10 and the vehicle state detecting means 11; and host vehicle equipment for prompting the driver to perform the desired operation. , And an actuator 12 for controlling the own-vehicle device by a signal from the control amount calculating means 6b. The evaluation function forming means 6a includes a signal from the surrounding state detecting means 10 A label assigning unit 6-1 for requesting an object that can be an obstacle to the host vehicle A to assign a label for calculating a risk degree to the object, A label deletion unit 6-2 for requesting that the label be deleted when the risk degree evaluation for the object is terminated; a correspondence relationship between the label and the labeled object is recorded; A section for evaluating the magnitude of the operation amount for the own vehicle A; and a section for evaluating the state of the own vehicle A, including a label managing means 6-3 for updating the correspondence in response to a request from the means 6-2. An evaluation function is composed of a term for evaluating the degree of risk of the object to which the label is attached to the vehicle A and a weighting factor reflecting the importance of the evaluation for each item. When the means 6-3 receives a request for adding or deleting a label, a weight coefficient changing means 6-4 for changing the value of the weight coefficient for the corresponding object is provided. With such a configuration, discontinuous changes in the evaluation function can be compensated for by adjusting the weighting coefficient, so that the calculated control command can be made smooth.
[0047]
In the case of formulating using an evaluation function, the evaluation term corresponding to the obstacle and the weight for the evaluation term are set, but the weight set there has no physical meaning, and the driver needs to approach the obstacle. Since this is a subjective parameter for which an optimal value is determined depending on how much is allowed, in the present embodiment, the arithmetic processing is performed not as an estimated parameter but as a control parameter. In addition, the number of obstacles around the host vehicle that must be considered when driving assistance is not always one, and the number of obstacles changes every moment depending on the driving environment, and with the change in the number of obstacles, The configuration of the evaluation function itself has also changed. On the other hand, in the control of driving assistance, smooth control is required in order not to give a sense of incongruity to the driver.If the evaluation function changes discontinuously, the calculated control command also changes discontinuously. Control is not always smooth. In addition, generally, the optimization calculation for obtaining the operation amount that minimizes the evaluation function often requires a high calculation load, and particularly when the control target and the evaluation function are non-linear, the calculation time becomes a serious problem.
[0048]
For this reason, in the present embodiment, by taking the above configuration, the calculation time is shortened by assuming the continuity of the change of the solution, and the discontinuity of the evaluation function and the continuity of the change of the solution may be lost. As a result, the performance of the algorithm is not adversely affected, and smooth control without discomfort is realized.
[0049]
Further, the labeling means 6-1 requests that a label be given to the target object when the distance between the object that can be an obstacle to the host vehicle A and the host vehicle A becomes smaller than a predetermined value. Then, the label deletion unit 6-2 requests deletion of the label when the distance between the object and the host vehicle A becomes larger than another predetermined value or when the detection by the surrounding situation detection unit 10 becomes impossible. It has become. With such a configuration, it is possible to add hysteresis to the determination of the obstacle to be evaluated, so that even when the obstacle stays on the boundary of the range to be evaluated, the label is added and deleted. Can be prevented from occurring frequently, and a more stable control command can be calculated.
[0050]
When the label management unit 6-3 detects a new label assignment request, the control amount calculation unit 6b sets the value of the weighting coefficient for the risk degree of the object to which the new label is assigned to 0, Thereafter, the value of the weighting coefficient is gradually increased over a predetermined time. With such a configuration, at the moment when a new obstacle needs to be included in the evaluation, the evaluation function is incorporated into the evaluation while maintaining the continuity of the change, so that a new obstacle can be detected. , The change in the control amount can be made smooth.
[0051]
Further, as shown in Expressions 12 and 13, the rate of change of the value of the weighting coefficient in the weighting coefficient changing means is set to a constant value, and the rate of change of the value is determined as the collision time (= inter-vehicle distance / relative speed) with respect to the newly detected object ). With such a configuration, the rate of change of the weighting coefficient is determined according to the collision time with the obstacle, so that the balance between the response speed of the control system and the smoothness of the control can be changed according to the approach speed of the object. it can.
[0052]
Further, the evaluation function forming means 6a is configured to form an evaluation function that includes an acceleration / deceleration command for the vehicle A in the evaluation as the magnitude of the operation amount for the vehicle A to be evaluated. With such a configuration, since the operation amount for the host vehicle A is to be evaluated, it is possible to prevent an excessive control amount from being calculated and calculate the control amount within a realistic operation range.
[0053]
Further, the evaluation function forming means 6a is configured to form an evaluation function that includes the speed of the host vehicle A in the evaluation as the state of the host vehicle A to be evaluated. With such a configuration, since the state of the host vehicle A is to be evaluated, it is possible to calculate a control amount in consideration of the driver's desired traveling vehicle speed, and to assist the driving operation according to the driver's intention.
[0054]
In addition, the evaluation function constructing means 6a sets the risk degree of the labeled object to the own vehicle A as the distance to the own vehicle A is smaller or as the speed of approaching the own vehicle A is larger. An evaluation function is configured by using a term to be greatly evaluated. With such a configuration, the evaluation of the risk degree is determined according to the distance to the obstacle and the relative speed. Therefore, the potential risk degree at which the vehicle A collides with the obstacle is objectively evaluated, and the obstacle is evaluated. It is possible to calculate a control amount that encourages maintaining an appropriate distance from the object.
[0055]
The rate of change of the value of the weighting coefficient in the weighting coefficient changing means 6-4 is set to 0 at the beginning and end of the section in which the value is changed, and the average rate of change of the value is set to the collision time with respect to the newly detected object. By deciding accordingly, it is possible to configure the rate of change of the weighting coefficient to be continuous, and to realize more smooth control than when the value of the weighting coefficient is continuous.
[0056]
Further, the rate of change of the weighting coefficient in the weighting coefficient changing means 6-4 is set to a constant value, and the rate of change of the value is determined according to the relative speed with respect to the corresponding object. An object which is determined according to the relative speed and need not be considered when calculating the control amount can be quickly excluded from the evaluation target.
[0057]
Further, the rate of change of the value of the weighting coefficient in the weighting coefficient changing means 6-4 is set to 0 at the beginning and end of the section in which the value is changed, and the average rate of change of the value is set to the relative speed with respect to the object to be deleted. By deciding accordingly, the rate of change of the weighting coefficient is configured to be continuous, and more smooth control can be realized as compared with the case where the value of the weighting coefficient is continuous.
[0058]
The above is the first embodiment of the present invention.
[0059]
Second embodiment
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The main configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the layout is shown in FIG. 1 and the configuration is shown in FIG.
Hereinafter, a specific operation of each block in the second embodiment will be described by taking a road condition as shown in FIG. 7 as an example.
[0060]
In FIG. 7, the vehicle speed of the rear vehicle C decreases from the state in which the preceding vehicle B, the own vehicle A, and the rear vehicle C are traveling on the one-lane road in one order, and the rear vehicle C becomes an obstacle of the own vehicle A. A scene outside the label holding section, which is an evaluation section, is shown. It is assumed that a label “1” is given to the rear vehicle C and a label “2” is given to the preceding vehicle C. Assuming that the same evaluation expression as that of the first embodiment is used, the evaluation expression is the same as Expression (10).
[0061]
Since the rear vehicle C has moved out of the label holding section, the label deletion unit 6-2 requests the label management unit 6-3 to delete the label “1” assigned to the rear vehicle C. Put out. If you immediately respond to the deletion request, the evaluation formula is
[0062]
[Equation 17]
Figure 2004086289
And the evaluation term w for the rear vehicle C1l1, A discontinuity may occur, and the same inconvenience as that described in the first embodiment may occur. Therefore, even if the label management unit 6-3 receives the deletion request, the label management unit 6b does not immediately delete the label "1" of the rear vehicle C, and changes the weighting coefficient corresponding to the label "1" to the control amount calculation unit 6b. Command. That is, the evaluation expression
[0063]
(Equation 18)
Figure 2004086289
As a weighting coefficient w1(T) is the original design value w1And when the value decreases to 0, the label “1” is deleted. By doing so, the continuity of the evaluation function can be maintained, and the change in the generated control amount can be made smooth.
[0064]
Weighting coefficient w1As a way of changing (t), as shown in equation (12) of the first embodiment, a method of keeping the rate of change constant and gradually decreasing it can be used. In this case, since the speed of response to the object to be deleted does not matter so much, it is possible to adopt a method of changing the weighting coefficient with an emphasis on smoothness. Specifically, the weighting coefficient is not only changed continuously but also smoothly changed so that the change rate becomes continuous as shown in FIG. In the form of an expression, for example,
[0065]
[Equation 19]
Figure 2004086289
An expression such as Where t0Is the time when the label management unit 6-3 receives the request to delete the label "1". When a change like the equation (19) is made,
[0066]
(Equation 20)
Figure 2004086289
Holds, the rate of change becomes 0 at both ends of the section where the weighting coefficient is changed, and not only the value but also the rate of change are continuous, so that a smoother change can be achieved. Such a change expression emphasizing smoothness suppresses a change in the value at the beginning of the change, so that the response becomes slow, but does not pose a problem in a situation where the response is not so important. As for the average response speed, as in the first embodiment, the parameter TtIt is possible to adjust by changing. However, the scene in which the label is deleted is a scene in which the target object leaves, and the collision time becomes infinite. Therefore, the adjustment method based on the collision time as in Expression (13) does not make sense. . Therefore, a method such as the following formula for adjusting the relative speed instead of the collision time can be considered.
[0067]
(Equation 21)
Figure 2004086289
Where Rd max, Rd minIs a suitable constant with the dimension of velocity.
[0068]
In a situation in which the object is moving away, there is a possibility that the object goes out of the detection range of the sensor before the weighting coefficient becomes 0, and the evaluation term (1) cannot be calculated. In particular, when the label holding section is set in the same range as the detection range of the sensor, the loss of the corresponding object triggers a label deletion request, so that information on the corresponding object cannot be obtained any more. In such a case, the position and speed of the lost object are estimated using the data immediately before the object is lost, and the expression (1) is evaluated using the estimated value. For example, in the scene of FIG. 7, the time t immediately before the rear car C is lostblPosition and velocity at xB bl, VB bl, An estimated value is generated according to the following equation.
[0069]
(Equation 22)
Figure 2004086289
FIG. 9 summarizes the above processing in a flowchart.
In step 1, a signal from the surrounding situation detecting means 10 is received, and a potential obstacle is identified.
In step 2, it is checked whether there is an obstacle that has come out of the label holding section.
If there is a corresponding object, a label deletion request is issued to the object in step 3. At the stage of step 3, only a deletion request is issued, and deletion is not performed immediately.
In step 4, the presence / absence of a lost object is checked by the sensor among the objects to which the label has been given.
If there is, in step 5, an estimated value as shown in equation (22) is generated, and the estimated value is used instead of the detected value.
In step 6, the weighting coefficient is updated. The weight of the object for which the label deletion request has been issued is reduced, and the weight of the other object is retained.
In step 7, the value of the updated weighting coefficient is checked, and it is checked whether or not any of the weighting coefficients has become 0.
If any value has become 0, the corresponding label, the evaluation term and the prediction formula are deleted in step 8.
In step 9, the optimal control problem is solved by using the evaluation function and the prediction formula composed of the remaining evaluation terms and the prediction formula, and the optimum solution is obtained.
In step 10, the command value of the reaction force is calculated according to the equation (15) based on the obtained value of the starting point of the optimal solution, and the processing of one cycle is completed.
[0070]
FIG. 10 shows an example of a result obtained when the present invention is applied to the scene of FIG.
As in the first embodiment, here the driver determines the calculated optimal solution u.x *Considering that (t) is accurately traced, ux *The change of the value of (t) is shown. From time 0 to time tbdUntil the three vehicles are traveling at a constant speed at the same speed, and at time tbdAt the time t0It is assumed that the rear car C comes out of the label holding section. When the inter-vehicle distance with the following vehicle C increases, the inter-vehicle distance with the preceding vehicle C increases, so that the optimal solution is a solution in which a slight deceleration is commanded and then the vehicle is accelerated again. FIG. 10 shows a case where the weighting factor is fixed, a case where the weighting factor is gradually reduced at a constant rate of change similarly to the equation (12), and a case where the weighting factor is continuously changed to the rate of change as shown in the equation (19). 3 shows three results in the case of gradual decrease with the property. When the weighting factor is fixed, as in the first embodiment, the time t0In ux *The value of (t) changes discontinuously. On the other hand, when the rate of change is constant and the weight is gradually reduced, the time t0U inx *Although the continuity of (t) is maintained, there is a slight gap in the rate of change. When the rate of change of the weighting coefficient is given continuity, ux *(T) also changes smoothly.
[0071]
As described above, in the second embodiment of the present invention, when the label management unit 6-3 detects a label deletion request, the control amount calculation unit 6b allocates the label to be deleted. The value of the weighting coefficient for the risk degree of the object is gradually reduced to 0 over a predetermined time, and after a predetermined time, the corresponding label is deleted. With such a configuration, when the detected object is excluded from the evaluation of the control amount calculation, it is excluded from the evaluation while maintaining the continuity of the change of the evaluation function. It can be smooth.
[0072]
Further, as shown in Expressions 21 and 22, the control amount calculating means 6b cannot detect the target object if the surrounding situation detecting means 10 cannot detect the target object before the value of the weighting coefficient becomes zero. The control amount is calculated using a provisional value extrapolated from the distance to the object and the relative speed at the time immediately before. With such a configuration, not only the data directly detected from the surrounding situation detecting means 10 but also a provisional value is used as necessary, so that the influence of the lost obstacle on the control amount calculation can be reduced. .
[0073]
The above is the second embodiment of the present invention.
[0074]
Third embodiment
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The main configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, and the layout is shown in FIG. 1 and the configuration is shown in FIG.
Hereinafter, a specific operation of each block in the third embodiment will be described by taking a road situation as shown in FIG. 11 as an example.
[0075]
FIG. 11 shows a state in which the vehicle is traveling on a one-lane road on one side at substantially the same speed in the order of the preceding vehicle B, the host vehicle A, and the rear vehicle C. The host vehicle A is running slightly closer to the preceding vehicle B. It is assumed that both the preceding vehicle B and the following vehicle C are traveling inside the labeling section in which the own vehicle A evaluates as an obstacle. Here, in such a situation, a situation where the system start switch of the driving assist device is pressed to start the driving assist operation will be particularly considered. The moment when the start switch is pressed is defined as time t = 0.
[0076]
When the system is started, the surrounding situation detecting means 10 detects the preceding vehicle B and the following vehicle C inside the labeling section. When the result is sent to the arithmetic unit 6, the label assigning means 6-1 immediately requests the label managing means 6-3 to assign labels to both vehicles. Upon receiving the request, the label management unit 6-3 assigns an appropriate label to each vehicle. Here, it is assumed that the label “1” is given to the preceding vehicle B and the label “2” is given to the following vehicle C.
[0077]
The evaluation function structuring means 6a receives the detection result, forms the same evaluation expression as the expression (10), and passes the processing to the control amount calculating means 6b. The control amount calculating means 6b corrects the weighting coefficients. In this case, since both labels 1 and 2 are new detection targets, the evaluation formula is reconfigured so that both weighting coefficients are variable. That is,
[0078]
[Equation 23]
Figure 2004086289
And the evaluation formula are set. For changing the weighting coefficient, a method according to the equations (12) to (14) in the first embodiment can be used. Further, the equations (6) to (8) in the first embodiment can be applied to the equation for predicting the behavior of each vehicle.
[0079]
The difference between the operation immediately after the system startup and the other time is that immediately after the system startup, the information on the optimal solution generated before that time cannot be used. This means that when solving an optimization problem, it is impossible to use a method that efficiently solves the problem using the solution obtained immediately before, which increases the computational load and the value of the solution obtained first. However, there is a problem that the presented reaction force changes discontinuously, giving the occupant a sense of incongruity.
[0080]
As a method for solving such a problem, Literature 2 makes the length T of the evaluation section in the evaluation function (5) variable, sets the length of the evaluation section to 0 at time t = 0, and then sets time A method is disclosed in which the length of the evaluation section is gradually increased to the original design value as time elapses. When the length of the evaluation section is set to 0, a trivial solution in which the operation amount is always 0 is obtained as the optimal solution. Since calculation is practically unnecessary to obtain an obvious solution, the problem of calculation load is avoided. Further, since the obtained operation amount is 0, a command for correcting the reaction force is not issued immediately after the system is started, which also solves the problem of discontinuity.
[0081]
As a setting method of the length of the evaluation section, the following equation is given as an example.
[0082]
(Equation 24)
Figure 2004086289
Here, T (t) is the length of the evaluation section at time t,0Is an original design value of the evaluation section length, and α is an appropriate positive constant.
[0083]
By using the adjustment of the evaluation section length and the adjustment of the weighting coefficient as described above, it is possible to smoothly change the control amount from the start of the system to the steady operation.
[0084]
FIG. 12 shows an example of a result obtained immediately after starting the system in the scene of FIG.
Here, as in the first embodiment, ux *The change of the value of (t) is shown. In addition, when both the evaluation section length and the weighting coefficient are fixed, the evaluation section length is variable, but when the weighting coefficient is fixed, the evaluation section length and the weighting coefficient are both variable. Is shown.
[0085]
In the scene shown in FIG. 11, since the host vehicle A is too close to the preceding vehicle B, a command prompting deceleration should be output to increase the inter-vehicle distance. When both the evaluation section and the weighting coefficient are fixed, a deceleration command is generated immediately after the system is started, and a large auxiliary reaction force is generated. When the evaluation section is variable, the initial optimal solution is 0, and no auxiliary reaction force occurs at time t = 0. When the weighting coefficient is fixed, the rate of change of the optimal solution at time t = 0 remains discontinuous. However, when the weighting coefficient is also variable, the rate of change of the optimal solution becomes continuous, and a smooth reaction force is obtained. A presentation can be made.
[0086]
The above is the third embodiment of the present invention.
[0087]
Although the present invention has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an arrangement diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an application scene of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method of changing a weighting coefficient according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure of a process according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a result obtained when the first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an application scene of a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method of changing a weighting coefficient according to the second embodiment of this invention.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a procedure of a process according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a result obtained when the second embodiment of the present invention is applied.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an application scene of a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a result obtained when the third embodiment of the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1a ... Forward radar
1b ... Image sensor
1c ... rear radar
1d ... side sensor
2: Vehicle speed sensor
3. Accelerator pedal
4: Accelerator pedal angle sensor
5: Reaction motor
6 arithmetic unit
6a ... Evaluation function construction means
6-1 ... Labeling means
6-2 ... Label deletion means
6-3 ... Label management means
6b: Control amount calculating means
6-4: Weighting coefficient changing means
7. System start / stop switch
A: Own vehicle
10: Surrounding situation detecting means
11 ... own vehicle state detecting means
12. Actuator

Claims (12)

自車両の周囲状況を検出する周囲状況検出手段と、
前記自車両の状態を検出する自車両状態検出手段と、
前記周囲状況検出手段と前記自車両状態検出手段からの信号により前記自車両に対する運転操作の望ましさを算出する評価関数を構成する評価関数構成手段と、
前記運転者に望ましい操作を促すために自車両機器に対する制御信号を演算する制御量演算手段と、
前記制御量演算手段からの信号により前記自車両機器を制御するアクチュエータと、を有する運転操作補助装置において、
前記評価関数構成手段は、
前記周囲状況検出手段からの信号により前記自車両に対して障害となり得る物体に、前記物体に対するリスク度を算出するためのラベルを付与するように要求するラベル付与手段と、
前記ラベルを付与された前記物体に対するリスク度評価を打ち切る場合に前記ラベルを削除するように要求するラベル削除手段と、
前記ラベルと前記ラベルが付与された前記物体との対応関係を記録し、前記ラベル付与手段と前記ラベル削除手段からの要求に応じて前記対応関係を更新するラベル管理手段と、を備え、
前記自車両に対する操作量の大きさを評価する項と、
前記自車両の状態を評価する項と、
前記ラベルを付与された各前記物体の前記自車両に対する前記リスク度を評価する項と、
各前記項に対する評価の重要度を反映する重み付け係数と、から評価関数を構成し、
前記制御量演算手段は、前記ラベル管理手段が前記ラベルの付与または削除の要求を受け取った場合に、該当する前記物体に対する前記重み付け係数の値を変更する重み付け係数変更手段を備えることを特徴とする運転操作補助装置。
An ambient condition detecting means for detecting an ambient condition of the vehicle;
Own vehicle state detecting means for detecting the state of the own vehicle,
Evaluation function configuration means for configuring an evaluation function for calculating desirability of a driving operation on the own vehicle by a signal from the surrounding situation detection means and the own vehicle state detection means,
Control amount calculating means for calculating a control signal for the own vehicle device to prompt the driver to perform a desired operation;
An actuator that controls the host vehicle device based on a signal from the control amount calculation unit,
The evaluation function configuration means,
A label providing unit that requests to give a label for calculating a risk degree for the object to an object that may become an obstacle to the own vehicle by a signal from the surrounding situation detecting unit,
Label deletion means requesting to delete the label when discontinuing the risk assessment for the object given the label,
A label management unit that records a correspondence relationship between the label and the object to which the label is attached, and updates the correspondence relationship in response to a request from the label assignment unit and the label deletion unit.
A term for evaluating the magnitude of the operation amount for the vehicle,
A term for evaluating the state of the vehicle,
A term for evaluating the risk degree for the subject vehicle of each of the objects provided with the label,
A weighting coefficient that reflects the importance of the evaluation for each of the above terms, and constitutes an evaluation function,
The control amount calculating unit includes a weighting factor changing unit that changes a value of the weighting factor for the corresponding object when the label managing unit receives a request for adding or deleting the label. Driving operation assist device.
前記ラベル付与手段は、前記自車両に対して障害となり得る前記物体と前記自車両との距離が所定値よりも小さくなった場合に、対象となる前記物体に前記ラベルを付与するように要求し、
前記ラベル削除手段は、前記物体と前記自車両との距離が別の所定値よりも大きくなったか、あるいは前記周囲状況検出手段で検出できなくなった場合に、前記ラベルの削除を要求することを特徴とする請求項1記載の運転操作補助装置。
The label applying means requests that the label be applied to the target object when a distance between the object and the host vehicle that can be an obstacle to the host vehicle becomes smaller than a predetermined value. ,
The label deletion unit requests deletion of the label when the distance between the object and the host vehicle is larger than another predetermined value or when the detection by the surrounding situation detection unit becomes impossible. The driving operation assisting device according to claim 1, wherein
前記制御量演算手段は、前記ラベル管理手段が新たなラベル付与の要求を検出した場合に、新たに前記ラベルが割り当てられた前記物体の前記リスク度に対する前記重み付け係数の値を0にセットし、
その後、所定時間にわたって前記重み付け係数の値を漸増させることを特徴とする請求項1または2記載の運転操作補助装置。
The control amount calculating means, when the label management means detects a new label assignment request, sets the value of the weighting coefficient for the risk degree of the object to which the label is newly assigned to 0,
The driving operation assisting device according to claim 1, wherein the value of the weighting coefficient is gradually increased over a predetermined time thereafter.
前記重み付け係数変更手段における前記重み付け係数の値の変化率を一定値とし、値の変化率を新たに検出された前記物体に対する衝突時間(=車間距離/相対速度)に応じて決めることを特徴とする請求項3記載の運転操作補助装置。The rate of change of the value of the weighting coefficient in the weighting coefficient changing means is a fixed value, and the rate of change of the value is determined according to the collision time (= inter-vehicle distance / relative speed) with respect to the newly detected object. The driving operation assisting device according to claim 3, wherein 前記重み付け係数変更手段における前記重み付け係数の値の変化率を、値を変化させる区間の始端と終端において0に設定し、値の平均変化率を新たに検出された前記物体に対する衝突時間に応じて決めることを特徴とする請求項3記載の運転操作補助装置。The rate of change of the value of the weighting coefficient in the weighting coefficient changing means is set to 0 at the beginning and end of the section in which the value is changed, and the average rate of change of the value is determined according to the collision time with the newly detected object. The driving operation assisting device according to claim 3, wherein the driving operation assisting device is determined. 前記制御量演算手段は、前記ラベル管理手段が前記ラベルの削除要求を検出した場合に、削除対象となった前記ラベルが割り当てられた前記物体の前記リスク度に対する前記重み付け係数の値を所定時間にわたって0まで漸減させ、所定時間後に該当する前記ラベルを削除することを特徴とする請求項1または2記載の運転操作補助装置。The control amount calculation means, when the label management means detects the label deletion request, the value of the weighting coefficient for the risk degree of the object to which the label targeted for deletion is allocated over a predetermined time The driving operation assisting device according to claim 1 or 2, wherein the label is gradually reduced to 0, and the label is deleted after a predetermined time. 前記制御量演算手段は、前記重み付け係数の値が0になる前に対象となる前記物体が前記周囲状況検出手段で検出できなくなった場合に、検出できなくなった直前の時点における前記物体との距離と相対速度から外挿した暫定値を用いて制御量の演算を行なうことを特徴とする請求項6記載の運転操作補助装置。The control amount calculating means is configured such that, if the target object cannot be detected by the surrounding situation detecting means before the value of the weighting coefficient becomes 0, the distance to the object at a time immediately before the detection becomes impossible. 7. The driving assist system according to claim 6, wherein the control amount is calculated using a provisional value extrapolated from the relative speed and the relative speed. 前記重み付け係数変更手段における前記重み付け係数の値の変化率を一定値とし、値の変化率を該当する前記物体に対する相対速度に応じて決めることを特徴とする請求項6または7記載の運転操作補助装置。8. The driving operation assistance according to claim 6, wherein the rate of change of the value of the weighting coefficient in the weighting coefficient changing unit is a constant value, and the rate of change of the value is determined according to a relative speed with respect to the corresponding object. apparatus. 前記重み付け係数変更手段における前記重み付け係数の値の変化率を、値を変化させる区間の始端と終端において0に設定し、値の平均変化率を削除対象となった前記物体に対する相対速度に応じて決めることを特徴とする請求項6または7記載の運転操作補助装置。The rate of change of the value of the weighting coefficient in the weighting coefficient changing means is set to 0 at the beginning and end of the section in which the value is changed, and the average rate of change of the value is determined according to the relative speed to the object to be deleted. 8. The driving operation assisting device according to claim 6, wherein the driving operation assisting device is determined. 前記評価関数構成手段は、評価対象となる前記自車両に対する前記操作量の大きさとして、前記自車両に対する加減速指令を評価に含むような評価関数を構成することを特徴とする請求項1ないし9のいずれか記載の運転操作補助装置。4. The evaluation function configuration unit according to claim 1, wherein the evaluation function is configured to include an acceleration / deceleration command for the host vehicle in the evaluation as the magnitude of the operation amount for the host vehicle to be evaluated. 10. The driving operation assisting device according to any one of items 9 to 9. 前記評価関数構成手段は、評価対象となる前記自車両の状態として、前記自車両の速度を評価に含むような評価関数を構成することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか記載の運転操作補助装置。The driving according to any one of claims 1 to 10, wherein the evaluation function configuration unit configures an evaluation function that includes a speed of the host vehicle in an evaluation as a state of the host vehicle to be evaluated. Operation assistance device. 前記評価関数構成手段は、前記ラベルを付与された前記物体の前記自車両に対する前記リスク度として、前記自車両に対する距離が小さいほど、あるいは前記自車両に接近する速度が大きければ大きいほど、リスク度を大きく評価する項を用いて評価関数を構成することを特徴とする請求項1ないし11のいずれか記載の運転操作補助装置。The evaluation function constructing means, as the risk degree of the object given the label to the own vehicle, the smaller the distance to the own vehicle, or the greater the speed of approaching the own vehicle, the greater the risk degree The driving operation assisting device according to any one of claims 1 to 11, wherein the evaluation function is configured by using a term that greatly evaluates the following.
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