JP2004122823A - 先行車追従制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】先行車追従制御による車間距離と道路幅との関係で生じる運転者の違和感を抑制防止できる。
【解決手段】先行車追従制御装置は、道路幅を検出する道路幅検出手段と、道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を設定する車間距離設定手段と、記自車両と先行車両との間の車間距離が目標車間距離になるように車速を制御する車速制御手段とを備える。その制御では、具体的には、車線数が少なくなるほどその値が大きくなるゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて、新たな目標車間距離Ｌ＊を得る（ステップＳ３〜ステップＳ６）。そして、その目標車間距離Ｌ＊に実際の車間距離が一致するように車速を制御する。
【選択図】 図８
【解決手段】先行車追従制御装置は、道路幅を検出する道路幅検出手段と、道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を設定する車間距離設定手段と、記自車両と先行車両との間の車間距離が目標車間距離になるように車速を制御する車速制御手段とを備える。その制御では、具体的には、車線数が少なくなるほどその値が大きくなるゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて、新たな目標車間距離Ｌ＊を得る（ステップＳ３〜ステップＳ６）。そして、その目標車間距離Ｌ＊に実際の車間距離が一致するように車速を制御する。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車両と自車両との車間距離を目標車間距離に保ちつつ、当該先行車両に自車両を追従させる先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先行車追従制御装置としては、例えば先行車両との車間距離と目標車間距離との差に第１のゲインを乗じた値と前記先行車両との相対速度に第２のゲインを乗じた値との加算値を含んで目標車速を設定し、当該目標車速に自車速が一致するように制駆動力を制御するレギュレータによって、前記先行車両に自車両を追従させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０５０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、先行車両に追従走行する際の車速の制御特性は車線数や車線幅に対して一定であるが、車線数が少ない道路では、車線数が多い道路に比較して、運転者は、その追従制御による車間距離が短いと感じて違和感を覚えることが、本願発明者の研究により判明した。車線幅についても同様に、車線幅が狭いと、車線幅が広い場合に比較して、運転者は、その追従制御による車間距離が短いと感じて違和感を覚える。
【０００５】
すなわち、図１４中（Ａ）に示すように車線数が少ないと、運転者は、自車両１００と先行車両１０１との間の追従制御による車間距離を短いと感じ、もう少し車間距離を長めに欲しいと感じる。その一方で、図１４中（Ｂ）に示すように車線数が多ければ、運転者は、自車両１００と先行車両１０１との間の追従制御による車間距離に比較的余裕があると感じる。
【０００６】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みてなされたものであり、運転者の違和感を抑制防止できる先行車追従制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項１記載の発明に係る先行車追従制御装置では、道路幅検出手段により道路幅を検出し、道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車間距離設定手段により目標車間距離を設定し、自車両と先行車両との間の車間距離が目標車間距離になるように車速制御手段により車速を制御する。
【０００８】
また、請求項２記載の発明に係る追従制御装置では、道路幅検出手段により道路幅を検出し、自車両と先行車両との間の実車間距離を車間距離検出手段により検出し、自車両と先行車両との間の目標車間距離を車間距離設定手段により設定し、車間距離検出手段が検出した実車間距離が車間距離設定手段が設定した目標車間距離になるように車速制御手段により自車両の車速を制御する。そして、車間距離設定手段は、道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を補正する。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、先行車追従制御による目標車間距離を道路幅に基づいて設定あるいは補正することで、先行車追従制御時の車間距離と道路幅との関係で生じる運転者の違和感をなくすことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態の先行車追従制御装置を示す概略構成図である。
車間距離センサ１は、車間距離検出手段であり、レーザ光を掃射して先行車両からの反射光を受光するレーダー方式のセンサヘッドである。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測してもよい。ＣＣＤカメラ２は、自車両前方の道路状況を撮影する。例えば、ＣＣＤカメラ２は、車両前側あるいは車室内に取り付けられている。カーナビゲーション装置３は、運転者に道路に関する情報を提供する。このカーナビゲーション装置３は、道路地図データを記録するメモリを内蔵しており、メモリに記憶されている道路地図データに基づいて任意の地点の道路に関する情報を提供する。車速センサ４は、変速機の出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパルス列を出力する。スロットルアクチュエータ５は、スロットル開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジンの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節する。自動変速機６は、車速とスロットル開度に応じて変速比を変える。制動装置７は車両に制動力を発生させる装置である。
【００１１】
追従制御コントローラ１０はマイクロコンピュータとその周辺部品を備え、車間距離の検出値と自車速の検出値とに基づいて目標車速を求め、スロットルアクチュエータ５、自動変速機６及び制動装置７を制御する。
追従制御コントローラ１０は、図２に示すように、マイクロコンピュータのソフトウエア形態によって制御ブロック１１，１２，１３，１４，３０を構成する。
【００１２】
測距信号処理部１４は、車間距離センサ１によりレーザ光を掃射してから先行車両の反射光を受光するまでの時間を計測し、自車両と先行車両との車間距離を演算する。なお、前方に複数の先行車両が存在する場合は追従すべき先行車両を特定して車間距離を演算する。
車速信号処理部１１は、車速センサ４からの車速パルスの周期を計測し、自車両の速度を検出する。
【００１３】
先行車追従制御部３０は、相対速度演算部３１、車間距離制御部３２及び目標車間距離設定部３３を備え、車間距離Ｌと自車速Ｖとに基づいて目標車間距離Ｌ＊と目標車速Ｖ＊とを演算する。
具体的には、相対速度演算部３１は、測距信号処理部１４により検出された車間距離Ｌに基づいて自車両と先行車両との相対速度ΔＶを演算する。車間距離制御部３２は、相対速度ΔＶを考慮して車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に一致させるための目標車速Ｖ＊を演算する。目標車間距離設定部３３は、先行車車速ＶＴまたは自車速Ｖに応じた目標車間距離Ｌ＊を設定する。
【００１４】
また、車速制御部１３は、自車速Ｖが目標車速Ｖ＊に一致するようにスロットルアクチュエータ５のスロットル開度と、自動変速機６の変速比と、制動装置７の制動力とを制御する。
次に、測距信号処理部１４と先行車追従制御部３０とを詳細に説明する。先ず、相対速度ΔＶの演算方法について説明する。
【００１５】
相対速度ΔＶは、図３及び図４に示すように、測距信号処理部１４で算出された自車両から先行車両までの車間距離Ｌを入力とし、バンドパスフィルタあるいはハイパスフィルタを用いて近似的に求めることができる。例えば、バンドパスフィルタは下記（１）式に示す伝達関数で実現できる。
Ｆ（ｓ）＝ωｃ２ｓ／（ｓ２＋２ζωｃｓ＋ωｃ２） ……（１）
ここで、ωｃは２πｆｃであり、ｓはラプラス演算子である。なお、フィルタ伝達関数のカットオフ周波数ｆｃは、車間距離Ｌに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後Ｇ変動の許容値より決定する。
【００１６】
次に、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちつつ、先行車両に追従するための制御則について説明する。
基本的な制御系の構成は、図２に示すように先行車追従制御部３０と車速制御部１２とをそれぞれ独立に備えた構成になる。なお、先行車追従制御部３０の出力は目標車速（車速指令値）Ｖ＊であり、車間距離Ｌを直接に制御する構成としていない。
【００１７】
先行車追従制御部３０の車間距離制御部３２は、車間距離Ｌと相対速度ΔＶとに基づいて、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちながら先行車両に自車両が追従走行するための目標車速Ｖ＊を演算する。具体的には、図５に示すように、下記（２）式に従って、目標車間距離Ｌ＊と実車間距離Ｌとの差（Ｌ＊−Ｌ）に第１のゲインである制御ゲインｆｄを乗じたものと、相対速度ΔＶに第２のゲインである制御ゲインｆｖを乗じたものとの加算値ΔＶ＊を先行車車速ＶＴから減じて算出する。
【００１８】
Ｖ＊＝ＶＴ−ΔＶ＊ ……（２）
ΔＶ＊＝ｆｄ（Ｌ＊−Ｌ）＋ｆｖ・ΔＶ
ここで、制御ゲインｆｄ，ｆｖは先行車両に対する追従制御性能を決めるパラメータである。このシステムは２個の目標値（車間距離と相対速度）を１個の入力（目標車速）で制御する１入力２出力系であることから、制御法として状態フィードバック（レギュレーター）を用い、制御系を設計している。
【００１９】
以下、制御系設計の手順を説明する。
先ず、システムの状態変数ｘ１，ｘ２を下記（３）式で定義する。
ｘ１＝ＶＴ−Ｖ，ｘ２＝Ｌ＊−Ｌ ……（３）
また、制御入力（コントローラーの出力）ΔＶ＊を下記（４）式で定義する。
ΔＶ＊＝ＶＴ−Ｖ＊ ……（４）
ここで、車間距離Ｌは下記（５）式のように記述できる。
【００２０】
Ｌ＝∫（ＶＴ−Ｖ）ｄｔ＋Ｌｏ ……（５）
また、車速サーボ系は線形伝達関数によって、例えば下記（６）式のように目標車速Ｖ＊に対して実車速Ｖが一時遅れで近似的に表現できる。
Ｖ＝１／（１＋τｖ・ｓ）
ｄＶ／ｄｔ＝１／τｖ（Ｖ＊−Ｖ） ……（６）
それゆえ、先行車車速ＶＴが一定であるとすると、前記（３）式、（４）式及び（６）式より、前記状態変数ｘ１は下記（７）式のように記述できる。
【００２１】
ｄｘ１／ｄｔ＝−１／τｖ・ｘ１＋１／τｖ・ΔＶ＊ ……（７）
また、目標車間距離Ｌ＊が一定であるとすると、前記（３）式及び（５）式より、前記状態変数ｘ２は下記（８）式のように記述できる。
ｘ２＝−（ＶＴ−Ｖ）＝−ｘ１ ……（８）
したがって、前記（７）式及び（８）式より、システムの状態方程式は下記（９）式のように記述できる。
【００２２】
【数１】
【００２３】
また、状態フィードバックが施された全体システムの状態方程式は下記（１０）式のように記述できる。
ｄＸ／ｄｔ＝（Ａ＋ＢＦ）Ｘ ……（１０）
但し、制御入力ｕ＝ＦＸ，Ｆ＝［ｆｖ ｆｄ］
したがって、前記（１０）式より、全体システムの特性方程式は下記（１１）式のように記述できる。
｜ｓＩ−Ａ’｜＝ｓ２＋（１−ｆｖ）／τｖ・ｓ＋ｆｄ／τｖ＝０ ……（１１）
但し、Ａ’＝Ａ＋ＢＦ
【００２４】
【数２】
【００２５】
車速制御部１３の車速サーボ系は近似的に線形伝達関数で表現でき、この伝達特性に基づき車間距離Ｌが目標車間距離Ｌ＊へ、相対速度ΔＶが０へ、それぞれ収束する収束特性が、設計者の意図する特性（減衰係数ζ、固有振動数ωｎ）となるように、下記（１２）式に従って制御ゲインｆｄ，ｆｖを設定する。
ｆｖ＝１−２ζωｎ・τｖ
ｆｄ＝ωｎ２・τｖ ……（１２）
一方、相対速度ΔＶは先行車両と自車両との車速差であることから、図６に示すように、先行車車速ＶＴを自車速Ｖと相対速度ΔＶとに基づいて下記（１３）式に従って算出する。
【００２６】
ＶＴ＝Ｖ＋ΔＶ ……（１３）
したがって、前記（２）式及び（１３）式より、目標車速Ｖ＊は下記（１４）式のように記述できる。
Ｖ＊＝Ｖ−ｆｄ（Ｌ＊−Ｌ）＋（１−ｆｖ）ΔＶ ……（１４）
なお、目標車間距離Ｌ＊は接近警報などで用いられる車間時間という概念を用いて設定してもよいが、ここでは制御の収束性にまったく影響を及ぼさないという観点から先行車車速ＶＴの関数とする。前記（１３）式で定義した先行車車速ＶＴを用いて、下記（１５）式に示すように設定する。
【００２７】
Ｌ＊＝ａ・ＶＴ＋Ｌ０＝ａ（Ｖ＋ΔＶ）＋Ｌ０ ……（１５）
ここで、Ｌ０は車間距離の初期値である。
あるいは、先行車車速ＶＴを自車速Ｖと相対速度ΔＶとから算出した値を用いると、相対速度検出値に重畳されるノイズの影響を受けるため、図７に示すように自車速Ｖの関数として、下記（１６）式に示すように設定してもよい。
【００２８】
Ｌ＊＝ａ・Ｖ＋Ｌ０ ……（１６）
なお、目標車間距離Ｌ＊は車線数に応じて設定している。これについては後述する。
以上が、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちつつ、自車両を先行車両に追従させるための制御則である。
【００２９】
次に、目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理を説明する。
本発明を適用した先行車追従制御装置は、目標車間距離Ｌ＊を車線数に応じて設定している。図８は、目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理を示すフローチャートである。この目標車間距離設定処理は、目標車間距離設定部３３が行っており、目標車間距離設定部３３は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
【００３０】
先ず、ステップＳ１において、ＡＣＣ（ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）セット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ２では、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できるか否かを判定する。ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合、ステップＳ３に進み、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ３では、車線数が２（車線数＝２）であるか否かを判定する。ここで、車線数が２である場合、ステップＳ４に進み、車線数が２でない場合、ステップＳ５に進む。
ステップＳ４では、目標車間距離Ｌ＊にゲインマップから算出した２車線時のゲインを掛ける。ここで、ゲインが掛けられる目標車間距離Ｌ＊は、前記（１５）式あるいは（１６）式で得られる値である。
【００３２】
図９はゲインマップの例を示す。この図９に示すゲインマップでは、車速とゲインとの関係を、１車線時、２車線時、３車線時をパラメータとして、示している。
３車線時のゲイン特性については、車線によらずゲインが１．０で一定であり、１車線時と２車線時とのゲイン特性については、車速の増加に伴い、ゲインも１．０から増加し、ある車速以降でゲインが推移するようになっている。そして、１車線時の特性は、２車線時の特性と比較し、車速に対する増加割合が多くなっている。このように、３車線時を基準とし、これにより車線数が減少するほどゲインが大となるようにし、ゲイン自体も車速が増大するほど大となるようにしている。
【００３３】
ステップＳ４では、このようなゲインマップを利用して車速に対応するゲインを得て、その得たゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。そして、当該処理を終了する。
なお、ゲインが掛けられる目標車間距離Ｌ＊は、前記（１５）式あるいは（１６）式で得られる値である。
【００３４】
ステップＳ５では、車線数が１（車線数＝１）であるか否かを判定する。ここで、車線数が１である場合、ステップＳ６に進み、車線数が１でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ６では、目標車間距離Ｌ＊にゲインマップから算出した１車線時のゲインを掛ける。すなわち、前述の図９に示したゲインマップを利用して１車線時のゲインを得て、その得たゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。そして、当該処理を終了する。
【００３５】
なお、ステップＳ３で車線数が２でもなく、ステップＳ５で車線数が１でもない場合、すなわち、車線数が３あるいはそれ以上の場合、前述の図９に示したゲインマップを利用して３車線時のゲインを得て、その得たゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。なお、ゲインが掛けられる目標車間距離Ｌ＊は、前記（１５）式あるいは（１６）式で得られる値である。
【００３６】
以上のように目標車間距離Ｌ＊を設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ２の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ３〜ステップＳ６の処理は、道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を設定する車間距離設定手段、あるいは道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を補正する車間距離設定手段を実現している。
【００３７】
次に動作を説明する。
ＡＣＣセット中である場合、追従制御コントローラ１０の目標車間距離設定部３３は、目標車間距離設定処理を実行する（前記ステップＳ１）。そして、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合（前記ステップＳ２）、受信した車線数に応じた目標車間距離Ｌ＊を設定する。すなわち、自車両が走行している道路の車線数が２であれば、図９に示すゲインテーブルの２車線時に対応するゲイン特性から、車速に応じたゲインを得る。そして、このゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る（前記ステップＳ３及びステップＳ４）。また、自車両が走行している道路の車線数が１であれば、図９に示すゲインテーブルの１車線時に対応するゲイン特性から、車速に応じたゲインを得る。そして、このゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る（前記ステップＳ５及びステップＳ６）。そして、自車両が走行している車線数が３あるいはそれ以上であれば、図９に示すゲインテーブルの３車線時に対応するゲイン特性から、車速に応じたゲインを得る。そして、このゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。そして、この目標車間距離Ｌ＊に実際の車間距離が一致するように、車速を制御する。
【００３８】
前述したように、目標車間距離Ｌ＊に掛けられるゲインは、３車線時を基準にして、これにより車線数が減少するほどゲインが大きくなり、ゲイン自体も車速が増大するほど大きくなる。
このような関係を有するゲインＫが掛けられた目標車間距離Ｌ＊は、定性的特性が同様となり、すなわち、目標車間距離Ｌ＊は、車線数が少なくなるほど長くなり、さらに、車速が増大するほど長くなる。
【００３９】
図１０は、このように目標車間距離Ｌ＊を変化させた場合の実際の車間距離の変化を示す。この図１０に示すように、車間距離は、車線数が減少するほど長くなり、さらに、車速が増大するほど長くなる。
このように、先行車追従制御装置は、車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定し、車線数が少なくなるほど目標車間距離が長くなるように先行車追従制御を行うようになる。
【００４０】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定し、車線数が少なくなるほど目標車間距離Ｌ＊が長くなるように先行車追従制御を行っている。
一般的に、車線数が少ない道路では、運転者は、車間距離が短いと感じてしまうが、本発明によれば、車線数が少なくなるほど先行車追従制御の目標車間距離を長くとることで、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００４１】
また、車速が増大するほど運転者は車間距離が短いと感じる度合が大きいが、本発明では、車線数に対応したゲイン自体を車速が増大するほど大きくすることで、前述の効果をより確実に奏し得る。
次に第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は先行車追従制御装置である。
【００４２】
前述の第１の実施の形態では、目標車間距離Ｌ＊の設定を車線数に応じて行っているが、これに対して、第２の実施の形態では、車線幅を取得し、その車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定している。
この第２の実施の形態の先行車追従制御装置は、車線幅に応じた目標車間距離Ｌ＊の設定を、目標車間距離設定部３３で行っている。また、車線幅の情報は前記ＣＣＤカメラ２による撮像データから得ている。
【００４３】
例えば、車線データを取得する技術としてはレーンキープ制御がある。レーンキープ制御は、カメラにより路面上に白線を検出し、その検出した白線に基づいて走行レーン内を走行させる技術である（例えば、特開２００１−２６６１６３号公報参照）。
このような技術を利用して、ＣＣＤカメラ２により得た撮像画像中のレーンマーカに基づいて車線幅データを得る。
【００４４】
なお、他の構成については、前述の第１の実施の形態の先行車追従制御装置と同一であり、その説明は省略する。
図１１は、目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理を示すフローチャートである。この目標車間距離設定処理は、目標車間距離設定部３３が行っており、目標車間距離設定部３３は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
【００４５】
先ず、ステップＳ１１において、ＡＣＣセット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ１２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ１２では、前述のレーンキープ制御を行うレーンキープＥＣＵ（電子コントロールユニット）から車線幅情報を受信できるか否かを判定する。レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合、ステップＳ１３に進み、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
【００４６】
ステップＳ１３では、レーンキープＥＣＵから受信した車線幅を変数として、ゲインＫｗｉｄｔｈを算出する。例えば、下記（１７）式によりゲインＫｗｉｄｔｈを算出する。
Ｋｗｉｄｔｈ＝（４．２−車線幅［ｍ］）／（４．２−２．７） ……（１７）
ここで、「４．２（ｍ）」はデフォルト値である。この式は次のような関係を示している。
【００４７】
車線幅は法規によって設定されており、国内の高速道路であれば、車線幅は例えば３．２５ｍ〜３．７５ｍとされている。さらに、国内の一般道や海外の道路を含めると、車線幅は概ね２．７ｍ〜４．２ｍの範囲とされている。
よって、前記（１７）式は、車線幅が広いほど（４．２ｍに近くなるほど）、小さなゲインＫｗｉｄｔｈを与え、車幅線が狭いほど（２．７ｍに近くなるほど）、大きなゲインＫｗｉｄｔｈを与える。
【００４８】
このように、ステップＳ１３では、車線幅を変数とするゲインＫｗｉｄｔｈを算出する。
続いて、ステップＳ１４において、ゲインＫｍａｐを算出する。ゲインＫｍａｐは例えばゲインマップから算出する。図１２はゲインマップの例を示す。
この図１２に示すゲインマップでは、車速が０からある車速になるまでゲインＫｍａｐを１．０とし、さらに車速が増加するとゲインＫｍａｐも増加させ、その後ある車速になったときゲインＫｍａｐを一定に推移させている。
【００４９】
ステップＳ１４では、このようなゲインマップを利用して車速に対応するゲインＫｍａｐを得る。
続いて、ステップＳ１５において、ゲインＫを得る。例えば、下記（１８）式によりゲインＫを算出する。
Ｋ＝（（Ｋｍａｐ−１．０）×Ｋｗｉｄｔｈ）＋１．０ ……（１８）
そして、続くステップＳ１６において、前記ステップＳ１５で算出したゲインＫを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。そして、当該処理を終了する。
【００５０】
以上のように目標車間距離Ｌ＊を設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ１２の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ１３〜ステップＳ１６の処理は道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を設定する車間距離設定手段、あるいは道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を補正する車間距離設定手段を実現している。
【００５１】
次に動作を説明する。
ＡＣＣセット中である場合、目標車間距離設定部３３は目標車間距離設定処理を実行する（前記ステップＳ１１）。そして、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合（前記ステップＳ１２）、前記（１７）式により車線幅に応じたゲインＫｗｉｄｔｈを算出し（前記ステップＳ１３）、続いて、車速に応じたゲインＫｍａｐを算出する（前記ステップＳ１４）。そいて、これらゲインＫｗｉｄｔｈ及びＫｍａｐに基づいて前記（１８）によりゲインＫを算出し（前記ステップＳ１５）、この算出したゲインＫを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る（前記ステップＳ１６）。そして、この目標車間距離Ｌ＊に実際の車間距離が一致するように、車速を制御する。
【００５２】
ここで、前記ゲインＫｗｉｄｔｈは、前記（１７）式により、車線幅が狭くなるほど大きな値をとる。また、前記ゲインＫｍａｐは、車速が速くなるほど１．０以上で大きな値をとる。よって、このようなゲインＫｗｉｄｔｈとゲインＫｍａｐとを変数とするゲインＫは、前記（１８）式により、車線幅が狭くなるほど大きな値になり、また、車速が速くなるほど大きな値になる。
【００５３】
このような関係を有するゲインＫが掛けられた目標車間距離Ｌ＊は、定性的特性が同様となり、すなわち、目標車間距離Ｌ＊は、車線幅が狭くなるほど長くなり、さらに、車速が増大するほど長くなる。
図１３は、このように目標車間距離Ｌ＊を変化させた場合の実際の車間距離の変化を示す。この図１３に示すように、車間距離は、車線幅が狭くなるほど長くなり、さらに、車速が増大するほど長くなる。
【００５４】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線幅に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定し、車線幅が狭くなるほど目標車間距離Ｌ＊が長くなるように先行車追従制御を行っている。
一般的に、車線幅が狭い道路では、運転者は、車間距離が短いと感じてしまうが、本発明によれば、車線幅が狭くなるほど先行車追従制御の目標車間距離を長くとることで、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００５５】
また、車速が増大するほど運転者は車間距離が短いと感じる度合が大きいが、本発明では、車線幅に対応したゲイン自体を車速が増大するほど大きくすることで、前述の効果をより確実に奏し得る。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
【００５６】
前述の実施の形態では、図９のゲインテーブルで得た車線数に応じたゲインを得て、このゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けることで車線数に応じた目標車間距離Ｌ＊を得ているが、これに限定されるものではない。すなわち例えば、図９のような特性のゲインテーブルを用いることに限定されるものでもない。また、ゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けることで車線数に応じた目標車間距離Ｌ＊を得ているが、他の手法により、車線数に応じた目標車間距離Ｌ＊を得てもよい。
【００５７】
また、前述の実施の形態では、前記（１７）式及び（１８）式、並びに図１２に示すゲインテーブルから、車線幅に応じて変化するゲインＫを得て、このゲインＫを目標車間距離Ｌ＊に掛けることで車線幅に応じた目標車間距離Ｌ＊を得ているが、これに限定されるものではない。すなわち例えば、前述の式やゲインテーブルを用いることに限定されるものでもない。また、ゲインＫを目標車間距離Ｌ＊に掛けることで車線幅に応じた目標車間距離Ｌ＊を得ているが、他の手法により、車線幅に応じた目標車間距離Ｌ＊を得てもよい。
【００５８】
また、前述の実施の形態では、先行車追従制御について具体的に式や処理手順を挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。本発明が適用可能である限り、他の式や処理手順により実施される先行車追従制御に本発明を適用することができる。
また、前述の第２の実施の形態では、レーンキープ制御の技術を利用して車線幅の情報を取得するように説明した。しかし、これに限定されるものではなく、他の技術により車線幅を取得してもよい（例えば、特開平８−１３６２３７号公報参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の先行車追従制御装置を示す概略構成図である。
【図２】前記先行車追従制御装置の追従制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】前記追従制御コントローラの測距信号処理部を説明するためのブロック図である。
【図４】前記追従制御コントローラの相対速度演算部を説明するためのブロック図である。
【図５】前記追従制御コントローラの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。
【図６】前記追従制御コントローラの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。
【図７】前記追従制御コントローラの目標車間距離設定部を説明するためのブロック図である。
【図８】第１の実施の形態における処理内容であって、車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】前記目標車間距離設定処理で使用した、車線数に応じたゲインを得るためのゲインテーブルを示す図である。
【図１０】車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を車線数毎について示す特性図である。
【図１１】第２の実施の形態における処理内容であって、車線幅に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】前記目標車間距離設定処理で使用した、車速に応じたゲインＫｍａｐを得るためのゲインテーブルを示す図である。
【図１３】車線幅に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を車線幅毎について示す特性図である。
【図１４】車線数が少ない道路で、運転者が先行車追従制御による車間距離を短く感じることについての説明に使用した図である。
【符号の説明】
１ 車間距離センサ
２ ＣＣＤカメラ
３ ナビゲーション装置
４ 車速センサ
５ スロットルアクチュエータ
６ 自動変速機
７ 制動装置
１０ 追従制御コントローラ
１１ 車速信号処理部
１２ 画像処理部
１３ 車速制御部
１４ 測距信号処理部
３０ 先行車追従制御部
３１ 相対速度演算部
３２ 車間距離制御部
３３ 目標車間距離設定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車両と自車両との車間距離を目標車間距離に保ちつつ、当該先行車両に自車両を追従させる先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先行車追従制御装置としては、例えば先行車両との車間距離と目標車間距離との差に第１のゲインを乗じた値と前記先行車両との相対速度に第２のゲインを乗じた値との加算値を含んで目標車速を設定し、当該目標車速に自車速が一致するように制駆動力を制御するレギュレータによって、前記先行車両に自車両を追従させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０５０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、先行車両に追従走行する際の車速の制御特性は車線数や車線幅に対して一定であるが、車線数が少ない道路では、車線数が多い道路に比較して、運転者は、その追従制御による車間距離が短いと感じて違和感を覚えることが、本願発明者の研究により判明した。車線幅についても同様に、車線幅が狭いと、車線幅が広い場合に比較して、運転者は、その追従制御による車間距離が短いと感じて違和感を覚える。
【０００５】
すなわち、図１４中（Ａ）に示すように車線数が少ないと、運転者は、自車両１００と先行車両１０１との間の追従制御による車間距離を短いと感じ、もう少し車間距離を長めに欲しいと感じる。その一方で、図１４中（Ｂ）に示すように車線数が多ければ、運転者は、自車両１００と先行車両１０１との間の追従制御による車間距離に比較的余裕があると感じる。
【０００６】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みてなされたものであり、運転者の違和感を抑制防止できる先行車追従制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の問題を解決するために、請求項１記載の発明に係る先行車追従制御装置では、道路幅検出手段により道路幅を検出し、道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて車間距離設定手段により目標車間距離を設定し、自車両と先行車両との間の車間距離が目標車間距離になるように車速制御手段により車速を制御する。
【０００８】
また、請求項２記載の発明に係る追従制御装置では、道路幅検出手段により道路幅を検出し、自車両と先行車両との間の実車間距離を車間距離検出手段により検出し、自車両と先行車両との間の目標車間距離を車間距離設定手段により設定し、車間距離検出手段が検出した実車間距離が車間距離設定手段が設定した目標車間距離になるように車速制御手段により自車両の車速を制御する。そして、車間距離設定手段は、道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を補正する。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、先行車追従制御による目標車間距離を道路幅に基づいて設定あるいは補正することで、先行車追従制御時の車間距離と道路幅との関係で生じる運転者の違和感をなくすことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態の先行車追従制御装置を示す概略構成図である。
車間距離センサ１は、車間距離検出手段であり、レーザ光を掃射して先行車両からの反射光を受光するレーダー方式のセンサヘッドである。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測してもよい。ＣＣＤカメラ２は、自車両前方の道路状況を撮影する。例えば、ＣＣＤカメラ２は、車両前側あるいは車室内に取り付けられている。カーナビゲーション装置３は、運転者に道路に関する情報を提供する。このカーナビゲーション装置３は、道路地図データを記録するメモリを内蔵しており、メモリに記憶されている道路地図データに基づいて任意の地点の道路に関する情報を提供する。車速センサ４は、変速機の出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパルス列を出力する。スロットルアクチュエータ５は、スロットル開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジンの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節する。自動変速機６は、車速とスロットル開度に応じて変速比を変える。制動装置７は車両に制動力を発生させる装置である。
【００１１】
追従制御コントローラ１０はマイクロコンピュータとその周辺部品を備え、車間距離の検出値と自車速の検出値とに基づいて目標車速を求め、スロットルアクチュエータ５、自動変速機６及び制動装置７を制御する。
追従制御コントローラ１０は、図２に示すように、マイクロコンピュータのソフトウエア形態によって制御ブロック１１，１２，１３，１４，３０を構成する。
【００１２】
測距信号処理部１４は、車間距離センサ１によりレーザ光を掃射してから先行車両の反射光を受光するまでの時間を計測し、自車両と先行車両との車間距離を演算する。なお、前方に複数の先行車両が存在する場合は追従すべき先行車両を特定して車間距離を演算する。
車速信号処理部１１は、車速センサ４からの車速パルスの周期を計測し、自車両の速度を検出する。
【００１３】
先行車追従制御部３０は、相対速度演算部３１、車間距離制御部３２及び目標車間距離設定部３３を備え、車間距離Ｌと自車速Ｖとに基づいて目標車間距離Ｌ＊と目標車速Ｖ＊とを演算する。
具体的には、相対速度演算部３１は、測距信号処理部１４により検出された車間距離Ｌに基づいて自車両と先行車両との相対速度ΔＶを演算する。車間距離制御部３２は、相対速度ΔＶを考慮して車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に一致させるための目標車速Ｖ＊を演算する。目標車間距離設定部３３は、先行車車速ＶＴまたは自車速Ｖに応じた目標車間距離Ｌ＊を設定する。
【００１４】
また、車速制御部１３は、自車速Ｖが目標車速Ｖ＊に一致するようにスロットルアクチュエータ５のスロットル開度と、自動変速機６の変速比と、制動装置７の制動力とを制御する。
次に、測距信号処理部１４と先行車追従制御部３０とを詳細に説明する。先ず、相対速度ΔＶの演算方法について説明する。
【００１５】
相対速度ΔＶは、図３及び図４に示すように、測距信号処理部１４で算出された自車両から先行車両までの車間距離Ｌを入力とし、バンドパスフィルタあるいはハイパスフィルタを用いて近似的に求めることができる。例えば、バンドパスフィルタは下記（１）式に示す伝達関数で実現できる。
Ｆ（ｓ）＝ωｃ２ｓ／（ｓ２＋２ζωｃｓ＋ωｃ２） ……（１）
ここで、ωｃは２πｆｃであり、ｓはラプラス演算子である。なお、フィルタ伝達関数のカットオフ周波数ｆｃは、車間距離Ｌに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後Ｇ変動の許容値より決定する。
【００１６】
次に、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちつつ、先行車両に追従するための制御則について説明する。
基本的な制御系の構成は、図２に示すように先行車追従制御部３０と車速制御部１２とをそれぞれ独立に備えた構成になる。なお、先行車追従制御部３０の出力は目標車速（車速指令値）Ｖ＊であり、車間距離Ｌを直接に制御する構成としていない。
【００１７】
先行車追従制御部３０の車間距離制御部３２は、車間距離Ｌと相対速度ΔＶとに基づいて、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちながら先行車両に自車両が追従走行するための目標車速Ｖ＊を演算する。具体的には、図５に示すように、下記（２）式に従って、目標車間距離Ｌ＊と実車間距離Ｌとの差（Ｌ＊−Ｌ）に第１のゲインである制御ゲインｆｄを乗じたものと、相対速度ΔＶに第２のゲインである制御ゲインｆｖを乗じたものとの加算値ΔＶ＊を先行車車速ＶＴから減じて算出する。
【００１８】
Ｖ＊＝ＶＴ−ΔＶ＊ ……（２）
ΔＶ＊＝ｆｄ（Ｌ＊−Ｌ）＋ｆｖ・ΔＶ
ここで、制御ゲインｆｄ，ｆｖは先行車両に対する追従制御性能を決めるパラメータである。このシステムは２個の目標値（車間距離と相対速度）を１個の入力（目標車速）で制御する１入力２出力系であることから、制御法として状態フィードバック（レギュレーター）を用い、制御系を設計している。
【００１９】
以下、制御系設計の手順を説明する。
先ず、システムの状態変数ｘ１，ｘ２を下記（３）式で定義する。
ｘ１＝ＶＴ−Ｖ，ｘ２＝Ｌ＊−Ｌ ……（３）
また、制御入力（コントローラーの出力）ΔＶ＊を下記（４）式で定義する。
ΔＶ＊＝ＶＴ−Ｖ＊ ……（４）
ここで、車間距離Ｌは下記（５）式のように記述できる。
【００２０】
Ｌ＝∫（ＶＴ−Ｖ）ｄｔ＋Ｌｏ ……（５）
また、車速サーボ系は線形伝達関数によって、例えば下記（６）式のように目標車速Ｖ＊に対して実車速Ｖが一時遅れで近似的に表現できる。
Ｖ＝１／（１＋τｖ・ｓ）
ｄＶ／ｄｔ＝１／τｖ（Ｖ＊−Ｖ） ……（６）
それゆえ、先行車車速ＶＴが一定であるとすると、前記（３）式、（４）式及び（６）式より、前記状態変数ｘ１は下記（７）式のように記述できる。
【００２１】
ｄｘ１／ｄｔ＝−１／τｖ・ｘ１＋１／τｖ・ΔＶ＊ ……（７）
また、目標車間距離Ｌ＊が一定であるとすると、前記（３）式及び（５）式より、前記状態変数ｘ２は下記（８）式のように記述できる。
ｘ２＝−（ＶＴ−Ｖ）＝−ｘ１ ……（８）
したがって、前記（７）式及び（８）式より、システムの状態方程式は下記（９）式のように記述できる。
【００２２】
【数１】
また、状態フィードバックが施された全体システムの状態方程式は下記（１０）式のように記述できる。
ｄＸ／ｄｔ＝（Ａ＋ＢＦ）Ｘ ……（１０）
但し、制御入力ｕ＝ＦＸ，Ｆ＝［ｆｖ ｆｄ］
したがって、前記（１０）式より、全体システムの特性方程式は下記（１１）式のように記述できる。
｜ｓＩ−Ａ’｜＝ｓ２＋（１−ｆｖ）／τｖ・ｓ＋ｆｄ／τｖ＝０ ……（１１）
但し、Ａ’＝Ａ＋ＢＦ
【００２４】
【数２】
車速制御部１３の車速サーボ系は近似的に線形伝達関数で表現でき、この伝達特性に基づき車間距離Ｌが目標車間距離Ｌ＊へ、相対速度ΔＶが０へ、それぞれ収束する収束特性が、設計者の意図する特性（減衰係数ζ、固有振動数ωｎ）となるように、下記（１２）式に従って制御ゲインｆｄ，ｆｖを設定する。
ｆｖ＝１−２ζωｎ・τｖ
ｆｄ＝ωｎ２・τｖ ……（１２）
一方、相対速度ΔＶは先行車両と自車両との車速差であることから、図６に示すように、先行車車速ＶＴを自車速Ｖと相対速度ΔＶとに基づいて下記（１３）式に従って算出する。
【００２６】
ＶＴ＝Ｖ＋ΔＶ ……（１３）
したがって、前記（２）式及び（１３）式より、目標車速Ｖ＊は下記（１４）式のように記述できる。
Ｖ＊＝Ｖ−ｆｄ（Ｌ＊−Ｌ）＋（１−ｆｖ）ΔＶ ……（１４）
なお、目標車間距離Ｌ＊は接近警報などで用いられる車間時間という概念を用いて設定してもよいが、ここでは制御の収束性にまったく影響を及ぼさないという観点から先行車車速ＶＴの関数とする。前記（１３）式で定義した先行車車速ＶＴを用いて、下記（１５）式に示すように設定する。
【００２７】
Ｌ＊＝ａ・ＶＴ＋Ｌ０＝ａ（Ｖ＋ΔＶ）＋Ｌ０ ……（１５）
ここで、Ｌ０は車間距離の初期値である。
あるいは、先行車車速ＶＴを自車速Ｖと相対速度ΔＶとから算出した値を用いると、相対速度検出値に重畳されるノイズの影響を受けるため、図７に示すように自車速Ｖの関数として、下記（１６）式に示すように設定してもよい。
【００２８】
Ｌ＊＝ａ・Ｖ＋Ｌ０ ……（１６）
なお、目標車間距離Ｌ＊は車線数に応じて設定している。これについては後述する。
以上が、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ＊に保ちつつ、自車両を先行車両に追従させるための制御則である。
【００２９】
次に、目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理を説明する。
本発明を適用した先行車追従制御装置は、目標車間距離Ｌ＊を車線数に応じて設定している。図８は、目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理を示すフローチャートである。この目標車間距離設定処理は、目標車間距離設定部３３が行っており、目標車間距離設定部３３は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
【００３０】
先ず、ステップＳ１において、ＡＣＣ（ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）セット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ２では、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できるか否かを判定する。ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合、ステップＳ３に進み、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ３では、車線数が２（車線数＝２）であるか否かを判定する。ここで、車線数が２である場合、ステップＳ４に進み、車線数が２でない場合、ステップＳ５に進む。
ステップＳ４では、目標車間距離Ｌ＊にゲインマップから算出した２車線時のゲインを掛ける。ここで、ゲインが掛けられる目標車間距離Ｌ＊は、前記（１５）式あるいは（１６）式で得られる値である。
【００３２】
図９はゲインマップの例を示す。この図９に示すゲインマップでは、車速とゲインとの関係を、１車線時、２車線時、３車線時をパラメータとして、示している。
３車線時のゲイン特性については、車線によらずゲインが１．０で一定であり、１車線時と２車線時とのゲイン特性については、車速の増加に伴い、ゲインも１．０から増加し、ある車速以降でゲインが推移するようになっている。そして、１車線時の特性は、２車線時の特性と比較し、車速に対する増加割合が多くなっている。このように、３車線時を基準とし、これにより車線数が減少するほどゲインが大となるようにし、ゲイン自体も車速が増大するほど大となるようにしている。
【００３３】
ステップＳ４では、このようなゲインマップを利用して車速に対応するゲインを得て、その得たゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。そして、当該処理を終了する。
なお、ゲインが掛けられる目標車間距離Ｌ＊は、前記（１５）式あるいは（１６）式で得られる値である。
【００３４】
ステップＳ５では、車線数が１（車線数＝１）であるか否かを判定する。ここで、車線数が１である場合、ステップＳ６に進み、車線数が１でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ６では、目標車間距離Ｌ＊にゲインマップから算出した１車線時のゲインを掛ける。すなわち、前述の図９に示したゲインマップを利用して１車線時のゲインを得て、その得たゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。そして、当該処理を終了する。
【００３５】
なお、ステップＳ３で車線数が２でもなく、ステップＳ５で車線数が１でもない場合、すなわち、車線数が３あるいはそれ以上の場合、前述の図９に示したゲインマップを利用して３車線時のゲインを得て、その得たゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。なお、ゲインが掛けられる目標車間距離Ｌ＊は、前記（１５）式あるいは（１６）式で得られる値である。
【００３６】
以上のように目標車間距離Ｌ＊を設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ２の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ３〜ステップＳ６の処理は、道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を設定する車間距離設定手段、あるいは道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を補正する車間距離設定手段を実現している。
【００３７】
次に動作を説明する。
ＡＣＣセット中である場合、追従制御コントローラ１０の目標車間距離設定部３３は、目標車間距離設定処理を実行する（前記ステップＳ１）。そして、ナビゲーション装置３から車線数情報を受信できる場合（前記ステップＳ２）、受信した車線数に応じた目標車間距離Ｌ＊を設定する。すなわち、自車両が走行している道路の車線数が２であれば、図９に示すゲインテーブルの２車線時に対応するゲイン特性から、車速に応じたゲインを得る。そして、このゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る（前記ステップＳ３及びステップＳ４）。また、自車両が走行している道路の車線数が１であれば、図９に示すゲインテーブルの１車線時に対応するゲイン特性から、車速に応じたゲインを得る。そして、このゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る（前記ステップＳ５及びステップＳ６）。そして、自車両が走行している車線数が３あるいはそれ以上であれば、図９に示すゲインテーブルの３車線時に対応するゲイン特性から、車速に応じたゲインを得る。そして、このゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。そして、この目標車間距離Ｌ＊に実際の車間距離が一致するように、車速を制御する。
【００３８】
前述したように、目標車間距離Ｌ＊に掛けられるゲインは、３車線時を基準にして、これにより車線数が減少するほどゲインが大きくなり、ゲイン自体も車速が増大するほど大きくなる。
このような関係を有するゲインＫが掛けられた目標車間距離Ｌ＊は、定性的特性が同様となり、すなわち、目標車間距離Ｌ＊は、車線数が少なくなるほど長くなり、さらに、車速が増大するほど長くなる。
【００３９】
図１０は、このように目標車間距離Ｌ＊を変化させた場合の実際の車間距離の変化を示す。この図１０に示すように、車間距離は、車線数が減少するほど長くなり、さらに、車速が増大するほど長くなる。
このように、先行車追従制御装置は、車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定し、車線数が少なくなるほど目標車間距離が長くなるように先行車追従制御を行うようになる。
【００４０】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定し、車線数が少なくなるほど目標車間距離Ｌ＊が長くなるように先行車追従制御を行っている。
一般的に、車線数が少ない道路では、運転者は、車間距離が短いと感じてしまうが、本発明によれば、車線数が少なくなるほど先行車追従制御の目標車間距離を長くとることで、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００４１】
また、車速が増大するほど運転者は車間距離が短いと感じる度合が大きいが、本発明では、車線数に対応したゲイン自体を車速が増大するほど大きくすることで、前述の効果をより確実に奏し得る。
次に第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は先行車追従制御装置である。
【００４２】
前述の第１の実施の形態では、目標車間距離Ｌ＊の設定を車線数に応じて行っているが、これに対して、第２の実施の形態では、車線幅を取得し、その車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定している。
この第２の実施の形態の先行車追従制御装置は、車線幅に応じた目標車間距離Ｌ＊の設定を、目標車間距離設定部３３で行っている。また、車線幅の情報は前記ＣＣＤカメラ２による撮像データから得ている。
【００４３】
例えば、車線データを取得する技術としてはレーンキープ制御がある。レーンキープ制御は、カメラにより路面上に白線を検出し、その検出した白線に基づいて走行レーン内を走行させる技術である（例えば、特開２００１−２６６１６３号公報参照）。
このような技術を利用して、ＣＣＤカメラ２により得た撮像画像中のレーンマーカに基づいて車線幅データを得る。
【００４４】
なお、他の構成については、前述の第１の実施の形態の先行車追従制御装置と同一であり、その説明は省略する。
図１１は、目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理を示すフローチャートである。この目標車間距離設定処理は、目標車間距離設定部３３が行っており、目標車間距離設定部３３は、所定の時間間隔でこの制御を実行する。
【００４５】
先ず、ステップＳ１１において、ＡＣＣセット中か否かを判定する。ここで、ＡＣＣセット中である場合、ステップＳ１２に進み、ＡＣＣセット中でない場合、当該処理を終了する。
ステップＳ１２では、前述のレーンキープ制御を行うレーンキープＥＣＵ（電子コントロールユニット）から車線幅情報を受信できるか否かを判定する。レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合、ステップＳ１３に進み、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できない場合、当該処理を終了する。
【００４６】
ステップＳ１３では、レーンキープＥＣＵから受信した車線幅を変数として、ゲインＫｗｉｄｔｈを算出する。例えば、下記（１７）式によりゲインＫｗｉｄｔｈを算出する。
Ｋｗｉｄｔｈ＝（４．２−車線幅［ｍ］）／（４．２−２．７） ……（１７）
ここで、「４．２（ｍ）」はデフォルト値である。この式は次のような関係を示している。
【００４７】
車線幅は法規によって設定されており、国内の高速道路であれば、車線幅は例えば３．２５ｍ〜３．７５ｍとされている。さらに、国内の一般道や海外の道路を含めると、車線幅は概ね２．７ｍ〜４．２ｍの範囲とされている。
よって、前記（１７）式は、車線幅が広いほど（４．２ｍに近くなるほど）、小さなゲインＫｗｉｄｔｈを与え、車幅線が狭いほど（２．７ｍに近くなるほど）、大きなゲインＫｗｉｄｔｈを与える。
【００４８】
このように、ステップＳ１３では、車線幅を変数とするゲインＫｗｉｄｔｈを算出する。
続いて、ステップＳ１４において、ゲインＫｍａｐを算出する。ゲインＫｍａｐは例えばゲインマップから算出する。図１２はゲインマップの例を示す。
この図１２に示すゲインマップでは、車速が０からある車速になるまでゲインＫｍａｐを１．０とし、さらに車速が増加するとゲインＫｍａｐも増加させ、その後ある車速になったときゲインＫｍａｐを一定に推移させている。
【００４９】
ステップＳ１４では、このようなゲインマップを利用して車速に対応するゲインＫｍａｐを得る。
続いて、ステップＳ１５において、ゲインＫを得る。例えば、下記（１８）式によりゲインＫを算出する。
Ｋ＝（（Ｋｍａｐ−１．０）×Ｋｗｉｄｔｈ）＋１．０ ……（１８）
そして、続くステップＳ１６において、前記ステップＳ１５で算出したゲインＫを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る。そして、当該処理を終了する。
【００５０】
以上のように目標車間距離Ｌ＊を設定する。
なお、以上の処理において、ステップＳ１２の処理は道路幅を検出する道路幅検出手段を実現している。また、ステップＳ１３〜ステップＳ１６の処理は道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を設定する車間距離設定手段、あるいは道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を補正する車間距離設定手段を実現している。
【００５１】
次に動作を説明する。
ＡＣＣセット中である場合、目標車間距離設定部３３は目標車間距離設定処理を実行する（前記ステップＳ１１）。そして、レーンキープＥＣＵから車線幅情報を受信できる場合（前記ステップＳ１２）、前記（１７）式により車線幅に応じたゲインＫｗｉｄｔｈを算出し（前記ステップＳ１３）、続いて、車速に応じたゲインＫｍａｐを算出する（前記ステップＳ１４）。そいて、これらゲインＫｗｉｄｔｈ及びＫｍａｐに基づいて前記（１８）によりゲインＫを算出し（前記ステップＳ１５）、この算出したゲインＫを目標車間距離Ｌ＊に掛けて新たな目標車間距離Ｌ＊を得る（前記ステップＳ１６）。そして、この目標車間距離Ｌ＊に実際の車間距離が一致するように、車速を制御する。
【００５２】
ここで、前記ゲインＫｗｉｄｔｈは、前記（１７）式により、車線幅が狭くなるほど大きな値をとる。また、前記ゲインＫｍａｐは、車速が速くなるほど１．０以上で大きな値をとる。よって、このようなゲインＫｗｉｄｔｈとゲインＫｍａｐとを変数とするゲインＫは、前記（１８）式により、車線幅が狭くなるほど大きな値になり、また、車速が速くなるほど大きな値になる。
【００５３】
このような関係を有するゲインＫが掛けられた目標車間距離Ｌ＊は、定性的特性が同様となり、すなわち、目標車間距離Ｌ＊は、車線幅が狭くなるほど長くなり、さらに、車速が増大するほど長くなる。
図１３は、このように目標車間距離Ｌ＊を変化させた場合の実際の車間距離の変化を示す。この図１３に示すように、車間距離は、車線幅が狭くなるほど長くなり、さらに、車速が増大するほど長くなる。
【００５４】
次に本発明の効果を説明する。
前述したように、本発明を適用した先行車追従制御装置は、車線幅に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定し、車線幅が狭くなるほど目標車間距離Ｌ＊が長くなるように先行車追従制御を行っている。
一般的に、車線幅が狭い道路では、運転者は、車間距離が短いと感じてしまうが、本発明によれば、車線幅が狭くなるほど先行車追従制御の目標車間距離を長くとることで、そのような運転者の違和感を抑止防止することができる。
【００５５】
また、車速が増大するほど運転者は車間距離が短いと感じる度合が大きいが、本発明では、車線幅に対応したゲイン自体を車速が増大するほど大きくすることで、前述の効果をより確実に奏し得る。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施の形態として実現されることに限定されるものではない。
【００５６】
前述の実施の形態では、図９のゲインテーブルで得た車線数に応じたゲインを得て、このゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けることで車線数に応じた目標車間距離Ｌ＊を得ているが、これに限定されるものではない。すなわち例えば、図９のような特性のゲインテーブルを用いることに限定されるものでもない。また、ゲインを目標車間距離Ｌ＊に掛けることで車線数に応じた目標車間距離Ｌ＊を得ているが、他の手法により、車線数に応じた目標車間距離Ｌ＊を得てもよい。
【００５７】
また、前述の実施の形態では、前記（１７）式及び（１８）式、並びに図１２に示すゲインテーブルから、車線幅に応じて変化するゲインＫを得て、このゲインＫを目標車間距離Ｌ＊に掛けることで車線幅に応じた目標車間距離Ｌ＊を得ているが、これに限定されるものではない。すなわち例えば、前述の式やゲインテーブルを用いることに限定されるものでもない。また、ゲインＫを目標車間距離Ｌ＊に掛けることで車線幅に応じた目標車間距離Ｌ＊を得ているが、他の手法により、車線幅に応じた目標車間距離Ｌ＊を得てもよい。
【００５８】
また、前述の実施の形態では、先行車追従制御について具体的に式や処理手順を挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。本発明が適用可能である限り、他の式や処理手順により実施される先行車追従制御に本発明を適用することができる。
また、前述の第２の実施の形態では、レーンキープ制御の技術を利用して車線幅の情報を取得するように説明した。しかし、これに限定されるものではなく、他の技術により車線幅を取得してもよい（例えば、特開平８−１３６２３７号公報参照）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の先行車追従制御装置を示す概略構成図である。
【図２】前記先行車追従制御装置の追従制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】前記追従制御コントローラの測距信号処理部を説明するためのブロック図である。
【図４】前記追従制御コントローラの相対速度演算部を説明するためのブロック図である。
【図５】前記追従制御コントローラの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。
【図６】前記追従制御コントローラの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。
【図７】前記追従制御コントローラの目標車間距離設定部を説明するためのブロック図である。
【図８】第１の実施の形態における処理内容であって、車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】前記目標車間距離設定処理で使用した、車線数に応じたゲインを得るためのゲインテーブルを示す図である。
【図１０】車線数に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を車線数毎について示す特性図である。
【図１１】第２の実施の形態における処理内容であって、車線幅に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定する目標車間距離設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】前記目標車間距離設定処理で使用した、車速に応じたゲインＫｍａｐを得るためのゲインテーブルを示す図である。
【図１３】車線幅に応じて目標車間距離Ｌ＊を設定した場合の先行車追従制御の特性であって、その特性を車線幅毎について示す特性図である。
【図１４】車線数が少ない道路で、運転者が先行車追従制御による車間距離を短く感じることについての説明に使用した図である。
【符号の説明】
１ 車間距離センサ
２ ＣＣＤカメラ
３ ナビゲーション装置
４ 車速センサ
５ スロットルアクチュエータ
６ 自動変速機
７ 制動装置
１０ 追従制御コントローラ
１１ 車速信号処理部
１２ 画像処理部
１３ 車速制御部
１４ 測距信号処理部
３０ 先行車追従制御部
３１ 相対速度演算部
３２ 車間距離制御部
３３ 目標車間距離設定部
Claims (6)
- 道路幅を検出する道路幅検出手段と、
前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて目標車間距離を設定する車間距離設定手段と、
前記自車両と先行車両との間の車間距離が前記目標車間距離になるように車速を制御する車速制御手段と、
を備えたことを特徴とする先行車追従制御装置。 - 道路幅を検出する道路幅検出手段と、
自車両と先行車両との間の実車間距離を検出する車間距離検出手段と、
自車両と先行車両との間の目標車間距離を設定する車間距離設定手段と、
前記車間距離検出手段が検出した実車間距離が前記車間距離設定手段が設定した前記目標車間距離になるように自車両の車速を制御する車速制御手段と、を備え、
前記車間距離設定手段は、前記道路幅検出手段が検出した道路幅に基づいて前記目標車間距離を補正することを特徴とする先行車追従制御装置。 - 自車両に車速を検出する自車速検出手段をさらに備え、
前記車間距離設定手段は、前記自車速検出手段が検出した自車速に基づいて、前記道路幅に基づく目標車間距離の補正量を変更することを特徴とする請求項２記載の先行車追従制御装置。 - 前記車間距離設定手段は、前記自車速が速くなるほど、前記目標車間距離を長くすることを特徴とする請求項３記載の先行車追従制御装置。
- 前記車間距離設定手段は、前記道路幅が狭くなるほど、前記目標車間距離を長くすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の先行車追従制御装置。
- 前記道路幅検出手段は、車線数又は車線幅を前記道路幅として検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の先行車追従制御装置。
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