JP2004249748A - 自動車の追突防止制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】入力するべきパラメータが１種類のみであり、前走車との追突事故を確実に防止することが出来て、十分にアクセルを踏むことが出来て、車両の加速性能を十分に生かしきることが出来る様な自動車の追突防止制御システムの提供。
【課題を解決するための手段】前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ、Ｄ（ｔ））を計測する相対距離計測手段（２）と、１制御周期（Ｔ）だけ相対距離（Ｄ、Ｄ（ｔ））を遅らせることにより前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対速度（ｄ´（ｔ））を求める手段（ＦＰ８、ＯＳＤ１０）と、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ、Ｄ（ｔ））及び相対速度（ｄ´（ｔ））が入力されるとファジィ制御を行って追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を出力するファジィ推論部（ＦＩＰ５）とを有している。
【選択図】 図１
【課題を解決するための手段】前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ、Ｄ（ｔ））を計測する相対距離計測手段（２）と、１制御周期（Ｔ）だけ相対距離（Ｄ、Ｄ（ｔ））を遅らせることにより前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対速度（ｄ´（ｔ））を求める手段（ＦＰ８、ＯＳＤ１０）と、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ、Ｄ（ｔ））及び相対速度（ｄ´（ｔ））が入力されるとファジィ制御を行って追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を出力するファジィ推論部（ＦＩＰ５）とを有している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は前走車と追跡車両とが同一方向へ走行している際に、追跡車両が前走車に追突してしまうことを防止出来る自動車の追突防止制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１７で示す様に、前走車Ｒが存在する場合、後続車両（追跡車両）Ｃのドライバーは追突を恐れるため、十分にアクセルを踏むことが出来ず、車両Ｃの加速性能を十分に生かしきれないことが多い。このことは、追突防止という観点のみから論ずる限り、何等問題は無い。
しかしながら、十分にアクセルを踏むことが出来ず、車両の加速性能を十分に生かしきれないことが、後続車両（追跡車両）Ｃのドライバーに対して精神的なストレスを及ぼしてしまい、交通安全の見地から、却って好ましくない事態を生じる可能性が否定出来ない。
【０００３】
十分にアクセルを踏むことが出来ないことに起因する後続車両（追跡車両）ドライバーにおける精神的なストレスを回避するために、自動制御による追突防止技術が、従来から提案されている。そして、その様な追突防止は、人間の感性に良く適合するファジィ制御を用いる場合が多い。
しかし、従来のファジィ制御を用いた追突防止技術では、入力するべきパラメータ（計測されるパラメータ）の数が数種類にも及び、非常に複雑な制御を必要とするので、その処理のためには高性能且つ大規模な構造が要求される。
従って、スペースが限られた車両内に設置するのに適さない場合が多い。そのため、入力するべきパラメータが少なく、理想的には入力するべきパラメータが１種類のみであり、前走車Ｒとの追突事故を確実に防止することが出来て、しかも、十分にアクセルを踏むことが出来て、車両の加速性能を十分に生かしきることが出来る様な自動車の追突防止制御システムが求められているが、現時点では実現されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、入力するべきパラメータが１種類のみであり、前走車との追突事故を確実に防止することが出来て、十分にアクセルを踏むことが出来て、車両の加速性能を十分に生かしきることが出来る様な自動車の追突防止制御システムの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は種々研究の結果、前走車両が存在する場合における後続車両（追跡車両）の運転、特に加速或いは制動操作の制御に良く適合したメンバーシップ関数（図６、図８で示すメンバーシップ関数：本明細書では、「キャリアモードメンバーシップ関数」と記載する）を使用して、適合度（ωｉｊ）及び後件部定数（Ｃｉｊ）を適宜設定することで、ファジィ制御により上述した問題を解消する手法を見出した。
本発明の自動車の追突防止制御システム（Ａ）は、係る手法を適用するものであり、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））を計測する相対距離計測手段（２）と、１制御周期（Ｔ）だけ相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））を遅らせることにより前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対速度（ｄ´（ｔ））を求める手段（フィードバック部分ＦＰ８、１回遅れ回路ＯＳＤ１０）と、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））及び相対速度（ｄ´（ｔ））が入力されるとファジィ制御を行って追跡車両の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を出力するファジィ推論部（ＦＩＰ５）とを有している（請求項１）。
【０００６】
ここで、前記ファジィ推論部（ＦＩＰ５）は、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））或いは前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対速度（ｄ´（ｔ））が入力されるメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ９：例えば図２で示す様に上下２ヶ所にそれぞれ２個ずつ、合計４個設けられている）と、メンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ９）の出力（μＡ、μＢ）に対する適合度（ωｉｊ）演算を行う演算回路（ω１１、ω１２、ω２１、ω２２）と、演算回路（ω１１、ω１２、ω２１、ω２２）で求められた適合度（ωｉｊ）に外部ディジタル入力により制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算する乗算回路（Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２）と、演算回路（ω１１、ω１２、ω２１、ω２２）の出力（適合度ωｉｊ）及び乗算回路（Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２）の出力（適合度に後件部定数を乗じたものＣｉｊωｉｊ）から重心点計算（式（２））により追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を求める推論回路（ｙ♯）とを有しているのが好ましい（請求項２）。
【０００７】
さらに、前記メンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ９）では、非ファジィ入力に対して、一定のグレード勾配（ΔＧ／ΔＤ）の部分と、グレードが変化しない部分（水平部分）と、グレードが急激に変化する部分（変化部分Δ１、Δ２）とを有するグレード特性であって、単調増加のグレード特性（図６（ｂ））と、単調減少のグレード特性（図６（ａ））とを組み合わせたメンバーシップ関数（図６（ｃ）：キャリアモードメンバーシップ関数）を用いているのが好ましい（請求項３）。
【０００８】
さらに本発明によれば、追跡車両（Ｃ）から見た画像を前処理して２次元観測窓（図１６のＷ）を作成し、該２次元観測窓（Ｗ）から１次元空間上であらわされた前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離データを算出する前処理手段（３５）を有しているのが好ましい。
但し、本発明において用いられる相対距離データの計測手段はこれに限定されるものではない。また、距離計測については、例えば、超音波を利用する方式、光学式等のどのような距離計測手段でも、本発明では利用可能である。
【０００９】
係る構成を具備する本発明の自動車の追突防止制御システムによれば、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））を計測するのみで、追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を得ることが出来る。そして、追跡車両（Ｃ）のドライバーのアクセル開度と、演算された追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））との誤差を修正する。
ここで、演算された最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））は、前走車（Ｒ）と追突しないという条件で求められたものであり、追跡車両（Ｃ）のアクセル開度が係る最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））で走行される限り、前走車（Ｒ）に追突することは無い。
換言すれば、制御目標Ｄ０は前走車と追跡車両との相対距離が０であるが、これに所定のオフセット量（例えば、５ｍ）を加えることにより、追跡車両は前走車から前記オフセット量だけ離れた位置を制御目標とすることになる。従って、制御が正確に行われれば、常時、前記オフセット量だけ、追跡車両と前走車との間に間隔が維持され、追跡車両が前走車に追突してしまうことが防止されるのである。
【００１０】
また、演算された最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））までのアクセル開放が可能であることと、ドライバーのアクセル開度が演算された最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を超えても、追跡車両（Ｃ）側で修正して当該最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））に抑えるので、追跡車両のドライバーは、十分にアクセルを踏み、車両の加速性能を十分に生かした感覚が味わえる。
そのため、追跡車両のドライバーに無用の精神的ストレスを及ぼすことが無くなり、交通安全上、大変望ましい。
【００１１】
さらに、人間の感性に近いファジィ制御を採用しているため、追跡車両のドライバーが制御によって不自然な感覚を持つことが無い。
これに加えて、前走車両が存在する場合における後続車両（追跡車両）の運転、特に加速或いは制動操作の制御に良く適合した前述したメンバーシップ関数（図６、図８で示すメンバーシップ関数：キャリアモードメンバーシップ関数）を使用するので、加速及び制動が円滑且つ安全に行われる。
【００１２】
本発明の移動障害物回避機構（Ｂ）は、上述した（請求項１〜３の）自動車の追突防止制御システム（Ａ）と共に、追跡車両（Ｃ）から見た画像を前処理して２次元観測窓（図１６のＷ）を作成し、該２次元観測窓（Ｗ）から２次元空間上の危険度データと追跡車両（Ｃ）の前走車（Ｒ）に対する目標角度データを算出する前処理手段（３５）と、前処理手段（３５）からの前記危険度データ及び目標角度データに基いて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構（３９）を有している（請求項４）。
【００１３】
係る構成を採用すれば、追突防止に加えて、ハンドル角度をも適正に制御して、運転の安全性をより向上させることが可能となる。
【００１４】
なお、本明細書において、「自動車」なる文言は、普通乗用車に限定されるのではない。貨物車両であっても良いし、自動２輪車や、特殊車両であっても良い。さらに、道路を走行できる原動機付きの乗り物のみならず、船舶についても本発明を適用可能である。換言すれば、道路を走行できる原動機付きの乗り物及び船舶は、全て、本明細書で言う「自動車」に包含する趣旨である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、貼付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１〜図８を参照して、第１実施形態を説明する。
【００１７】
図１において、本発明の第１実施形態に係る追突防止制御システムＡは、前走車Ｒを追跡している追跡車両すなわち自車Ｃと、仮想空間適合ファジィコントローラ１と、自車Ｃと仮想空間適合ファジィコントローラ１とを仲介するインターフェース３を有している。
【００１８】
ここで、前走車Ｒ及びそれを追跡している追跡車両（自車）Ｃが存在する実空間は、１次元空間として考える。そして、仮想空間適合ファジィコントローラ１は、仮想空間において、移動障害物である前走車Ｒと追跡車両Ｃとの各種シミュレーションを実施して、当該シミュレーションで安全が確認された推論結果を最大アクセル量ｙ♯（ｔ）として、自車側（追跡車両）Ｃへ提供するように構成されている。
【００１９】
図１において、仮想空間適合ファジィコントローラ１は、アナログスイッチ１１と、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２と、移動障害物である前走車Ｒと追跡車両Ｃとの各種シミュレーションを行う仮想空間ブロック１３とを有している。なお、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の詳細については、図４を参照して後述する。
【００２０】
図１では明確には示されていないが、追跡車Ｃは、移動障害物である前走車Ｒとの車間距離Ｄｉを計測する車間距離計測手段２が設けられている。そして、計測された車間距離Ｄｉは、インターフェース３及びアナログスイッチ１１を介して、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２へ入力される。
プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２は、ファジィ推論を用いて所定のアクセル開度を出力する。プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力であるアクセル開度は、仮想空間ブロック１３へ送られる（Ｐ１）と共に、メモリＭで一時的に貯蔵（Ｐ２）される。
【００２１】
仮想空間ブロック１３では、追跡車両Ｃのアクセル開度をプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力とした場合のシミュレーションが行われ、移動障害物Ｒとの車間距離ｄ（ｔ）が求められる。シミュレーションの結果として求められた車間距離ｄ（ｔ）は、アナログスイッチ１１へ送られる（Ｐ３）と共に、評価回路４に送られ（Ｐ４）、以って、追跡車両Ｃのアクセル開度をプログラマブルプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力にした場合に車間距離ｄ（ｔ）が所定値以下にならないか（追跡車両Ｃが前走車Ｒに許容値以上近接してしまわないか否か）が判定される。
評価回路４における判定結果は、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力であるアクセル開度が一時的に貯蔵されるメモリＭと、インターフェース３とに送られる（Ｐ５、Ｐ６）。そして、評価回路４においてプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力であるアクセル開度が妥当であると判定されたならば、当該アクセル開度がインターフェース３を介して自車Ｃに対する制御信号（ｙ＃（ｔ））として送られる。
【００２２】
なお、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９については、図４を参照して後述する。
【００２３】
図２では、図１で説明した第１実施形態に係る追突防止制御システムＡ、特にその回路構成を、より具体的な回路ブロック図で表現している。
図２において、追突防止制御システムＡは、ファジィ推論部（ＦＩＰ）５と、累積加算器（Ａｃｃ）６と、実際に走行している車両を表示する実空間部分（ＶＳＰ）７と、フィードバック部（ＦＰ）８とから、概略構成されている。
【００２４】
そして、ファジィ推論部（ＦＩＰ）５は、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）（図２で示す例では、上下２ヶ所にそれぞれ２個ずつ、合計４個設けられている）９と、演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２と、乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２と、推論回路（ｙ♯）Ｙとを有している。
ここで、ファジィ推論部（ＦＩＰ）５において、符号μＡは図２上方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の出力（グレード）を意味しており、符号μＢは図２下方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の出力（グレード）を意味している。
【００２５】
演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２は、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＦＣ）９の出力μＡ、μＢに対する適合度（ωｉｊ）演算を行う。
そして、乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、外部ディジタル入力ＤＩにより制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算する。ここで、後件部定数（Ｃｉｊ）は、例えば図８を参照して後述する規則１〜規則４に基いて決定される。
推論回路（ｙ♯）Ｙは、アクセル開度増加分（ｙ♯（ｔ））の推論を行う回路である。ここで、アクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）は、次の式で示される。
アクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）＝ΣωｉｊＣｉｊ／Σωｉｊ ・・・（２）
【００２６】
なお、図８を参照して後述するが、図２のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９において、符号Ｎは右下がりのキャリアモードメンバーシップ関数を意味しており、符号Ｐは右上がりのキャリアモードメンバーシップ関数を意味している。
【００２７】
図２の回路による作用を説明する。
実空間部（ＶＳＰ）７では、図２で示す回路により制御を受ける走行車両（追跡車両）Ｃと、移動障害物である前走車Ｒとの距離ｄ（ｔ）が、図示しない相対距離計測手段（図１の符号２）により、制御周期Ｔ（例えば１０ｍｓ〜５０ｍｓ）毎に計測される。
計測された距離ｄ（ｔ）は、フィードバック部（ＦＰ）８を介して、図２中上方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力Ｉ１される。
【００２８】
それと同時に、計測された距離ｄ（ｔ）は、フィードバック部（ＦＰ）８の１回遅れ回路（ＯＳＤ）１０で制御周期Ｔの１回分だけ遅延Ｉ２され、合流回路Ｇにおいて、１回遅れ回路（ＯＳＤ）１０を経由しなかった距離ｄ（ｔ）に関する新たな計測信号と合流される。
１回遅れ回路ＯＳＤで制御周期Ｔの１回分だけ遅延される結果、距離ｄ（ｔ）を示す信号の差分Δｄ（ｔ）が求まる。この差分Δｄ（ｔ）は１回の制御周期Ｔにより発生したものであるため、追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対速度ｄ´（ｔ）は、
相対速度ｄ´（ｔ）＝Δｄ（ｔ）／Ｔ
で求まる。
合流回路Ｇでは係る処理が為され、図２中下方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９には、追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対速度ｄ´（ｔ）が入力されることとなる。
【００２９】
図２中上方と下方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力された追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対距離ｄ（ｔ）及び相対速度ｄ´（ｔ）は、外部ディジタル入力で制御された極性、グレード勾配の他、しきい値制御量により、グレード値に変換されて、出力μＡ、μＢとなって、演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２に送られて、適合度（ωｉｊ）が演算される。この演算結果は、直接、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られると共に、乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２で外部ディジタル入力により制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算されて（ωｉｊＣｉｊ）、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られる。
そして、推論回路ｙ♯では、前記式（２）により、アクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）が演算或いは推論される。推論結果である開度増加分ｙ♯（ｔ）は、累積加算器（Ａｃｃ）６を介して追跡車両Ｃに入力され、追跡車両Ｃはそのアクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）に従って、十分な加速を行うのである。
すなわち、前走車Ｒが存在してもアクセルを十分に踏み込むことが出来るのである。
実際の制御に際しては、追跡車両Ｃで許容される最大アクセル開度は累積加算器で処理され、次の制御周期で追跡車両Ｃにおけるドライバーの誤操作（或いは、実際の操作と制御信号との差異）が補正されるのである。
【００３０】
次に、「仮想空間１３にて移動障害物である前走車Ｒと追跡車両Ｃとの各種シミュレーションを実施して、当該シミュレーションで安全が確認された推論結果を最大アクセル量として、追跡車両Ｃへ提供する」という上述の情報の流れを、フローチャート（図３）、及び図１、図２を参照して説明する。
【００３１】
ステップＳ１において、車間距離計測手段２によって車間距離を計測しており、１回遅延回路（ＯＳＤ）１０により相対速度ｄ´（ｔ）を算出する（ステップＳ２）。
【００３２】
次のステップＳ３では、車間距離及び相対距離をキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力する。キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力された追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対距離ｄ（ｔ）及び相対速度ｄ´（ｔ）は、外部ディジタル入力ＤＩで制御された極性、グレード勾配の他、しきい値制御量により、グレード値に変換されて、出力μＡ、μＢとなって、演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２に送られて、適合度（ωｉｊ）が演算される（ステップＳ４）。
【００３３】
この演算結果は、直接、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られると共に、乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２で外部ディジタル入力により制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算（ωｉｊＣｉｊ：ステップＳ５）されて、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られる。
【００３４】
次のステップＳ６では、適合度（ωｉｊ）および適合度（ωｉｊ）と後件部定数（Ｃｉｊ）の積（ωｉｊ）（Ｃｉｊ）から、前述の式（２）によってアクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）を推論する。
【００３５】
さらに累積加算器（Ａｃｃ）６により１制御周期前のアクセル開度に前述のステップで求めたアクセル開度増加分ｙ♯を加算し（ステップＳ７）、アクセル開度を追跡車両Ｃへ出力（アクセル開度の出力値：Ｓα）する（ステップＳ８）。
【００３６】
次のステップＳ９では、追跡車両Ｃのドライバーのアクセル開度は前記出力値Ｓα以上か否かが判断され、以上であれば（ステップＳ９のＹＥＳ）、ステップＳ１０に進み、アクセル開度を前記出力値Ｓαと一致させる。
一方、出力値未満であれば（ステップＳ９のＮＯ）、ステップＳ１１に進み、ドライバーのアクセル開度をそのまま維持させる。
【００３７】
そして元の状態に戻り、追跡車両Ｃのアクセル開度を増減させながらドライブを続行する（ステップＳ１２）。
【００３８】
次に、図４を参照して、図１において符号１２で示されているプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）について説明する。
図４で示すプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２では、６個のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９が設けられており、２個の入力Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２が接続点Ｘ１、Ｘ２を介して入力される。そして、１入力当り３個のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９が割り当てられている。そのため、１つの入力あたり３つの推論ルールが与えられるので、図４のプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２における推論ルールの最大数は９個となる。
【００３９】
それぞれが１入力に対して割り当てられている６個のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の出力は、推論ルールの最大数（９個）だけ設けられた最大値選択回路（ＭＡＸ）２１に入力される。そして、９個の最大値選択回路（ＭＡＸ）２１の出力には、それぞれ電流信号Ｉ０が付加される。
ここで、最大値選択回路（ＭＡＸ）の出力に電流信号Ｉ０が付加された信号は、信号Ｉ０を１とすれば「１−ＭＡＸ（ＣＭＭＦ出力）」となる。これは、ＭＩＮ演算に他ならない。そして、係るＭＩＮ演算は適合度演算である。
【００４０】
Ｉ０が付加された９個の最大値選択回路（ＭＡＸ）の出力は、９個の荷重比１：１のカレントミラー（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｉｒｒｏｒ：ＣＭ）２３の何れかに入力され、カレントミラー（ＣＭ）２３の出力は重み付け回路（Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ Ｄ／Ａ：ＤＡ）２５に入力される。これにより、重み付け回路（ＤＡ）２５の分解能を高めたのち、除算回路（ＤＩＶ）２７に入力される。そして、除算回路（ＤＩＶ）２７から出力電圧Ｖ０を出力する。
【００４１】
カレントミラー（ＣＭ）２３の出力は適合度ωｉｊに相当する。
全てのカレントミラーＣＭの出力は単一のラインを介して除算回路（ＤＩＶ）２７に入力される。これにより、除算回路（ＤＩＶ）２７にはカレントミラー（ＣＭ）２３の出力の総和であるΣωｉｊが入力される。
そして、適合度ωｉｊ（カレントミラー（ＣＭ）２３の出力）が重み付け回路（ＤＡ）２５を経過することにより、上述した重み付け回路（ＤＡ）２５の出力は後件部定数（Ｃｉｊ）が加えられる。この重み付け回路（ＤＡ）２５の出力が１つにまとめられることにより、当該出力はΣωｉｊＣｉｊとなり、当該出力ΣωｉｊＣｉｊが除算回路（ＤＩＶ）２７に入力される。
この結果、除算回路（ＤＩＶ）２７の出力は、上述した式（２）で示されるアクセル開度増加分（ｙ＃（ｔ））、ΣωｉｊＣｉｊ／Σωｉｊとなる。
【００４２】
ここで、図２では２つのキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９が設けられているのに対して、図４では３つのキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦが設けられている。
これは、図４の３つのキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦから２つのキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦを適宜選択すれば良いことを意味している。
換言すれば、図４のプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２は、図２の回路におけるコントローラとして機能するのに必要な性能が保証されているのである。
【００４３】
図５を参照して、図２、図４におけるキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９を詳細に説明する。
図５において、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の入力は電圧信号Ｖｉで示されており、出力は電流信号Ｉｇで示されている。
【００４４】
入力信号Ｖｉは、ＳＣＬの多段回路で構成されているレベルシフト回路（ＬＳＣ）２２に入力される。ここで、レベルシフト回路（ＬＳＣ）２２には、入力信号Ｖｉのみならず、グレードの勾配制御を行う外部ディジタル入力（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）２４が入力される。
レベルシフト回路（ＬＳＣ）２２の出力は電圧信号であり、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６に送られる。それと共に、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の各々には、感度極性切り替え設定を行う外部ディジタル入力（Ｐｏｌａｒ）２８が入力される。ここで、感度極性については、図７を参照して、後述する。
これに加えて、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の各々には、しきい値制御量を設定するディジタル入力（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ）３０が入力される。
２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の出力は電流信号であり、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の各々の出力電流は加算回路（Σ）３２で合算され、電流信号Ｉｇとなる。
【００４５】
次に、図６〜図８を参照して、上述したファジィ制御に関して用いられるメンバーシップ関数である「キャリアモードメンバーシップ関数」を説明する。
キャリアモードメンバーシップ関数は、非ファジィ入力の状態遷移方向に対応させて、グレード評価を２状態設定できる関数であり、これを実時間で処理できるという特徴を有している。
【００４６】
図６において、追跡車両と先行車両との相対距離（Ｄ或いはｄ（ｔ）で示す）と、グレード（ｇｒａｄｅ）との関係を示すキャリアモードメンバーシップ関数Ｆが示されている。
キャリアモードメンバーシップ関数Ｆは図６（ｃ）で示され（Ｆｃ）ており、図６（ａ）で示すメンバーシップ関数Ｆａと、図６（ｂ）で示すメンバーシップ関数Ｆｂとを組み合わせて構成されている。
【００４７】
メンバーシップ関数Ｆａは、追跡車両Ｃと先行車両Ｒとの相対距離Ｄが単調に減少する場合においては、図６（ａ）の図示の実線で示すように、右上から左下に移動する場合に対応する。
従来・公知のファジィ制御で用いられるメンバーシップ関数であれば、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に減少する場合は、図１８の右上から左下に向かって、勾配「ΔＧ／ΔＤ」の直線となる。これに対して、本発明で用いられるファジィ制御で用いられるメンバーシップ関数は、（従来の線形関数であるメンバーシップ関数とは、）次に述べるように相違している。
【００４８】
図６（ａ）において示されているメンバーシップ関数は、勾配「ΔＧ／ΔＤ」の直線の部分と、グレードが急激に変化する部分（変化部分Δ１、Δ２）とから成る。
初期の段階すなわち追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが大きい場合（図６（ａ）では中央よりも左側の領域）には、大きなアクセル開度が要求されるので、グレード変化量が大きい（符合「Δ１」で示す）。
【００４９】
収束点Ｄ０近傍においても、グレードが急激に変化する変化部分Δ２が設けられている。変化部分Δ２におけるグレード変化量は、変化部分Δ１におけるグレード変化量よりも小さいが、勾配ΔＧ／ΔＤに比較すれば、その変化量（負側或いは図中下側への変化量）は遥かに大きい。
ここで、収束点Ｄ０近傍にグレードが急激に（負側或いは図６（ａ）中下側へ）変化する変化部分Δ２を設けることにより、収束点Ｄ０を超えたアンダーシュートの低減に効果的である。それと同時に、収束点Ｄ０を超えたとしても、回復動作を強調させる効果がある。
【００５０】
図６（ｂ）で示すように、メンバーシップ関数Ｆｂが、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に増加する場合においては、左下から右上への移動に該当し、図６（ａ）において示されているメンバーシップ関数と同様に、勾配「ΔＧ／ΔＤ」の直線の部分と、グレードが急激に変化する部分（変化部分Δ１、Δ２）とから成る。
相対距離Ｄが単調増加する場合には、収束点Ｄ０付近においては、追従特性の感度を上げるため、グレード変化量を正側（図６（ｂ）中の上側）へ急激に変化させる必要がある。そのため、収束点Ｄ０近傍にグレードが急激に変化する変化部分Δ２を設けている。
【００５１】
図６（ａ）及び図６（ｂ）を比較すれば明らかな様に、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に減少する場合（図６（ａ））と、相対距離Ｄが単調に増加する場合（図６（ｂ））とを同時に満足させるメンバーシップ関数は存在しない。
そのため、図６（ａ）のメンバーシップ関数Ｆａと、図６（ｂ）のメンバーシップ関数Ｆｂとを組み合わせ、双方の特徴を取り入れることにより、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に減少する場合と、相対距離Ｄが単調に増加する場合とを同時に満足させるべく、構成したものが図６（ｃ）のキャリアモードメンバーシップ関数Ｆｃである。
【００５２】
図６で説明したメンバーシップ関数（Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ）の感度極性は、図５を参照して上述したように、外部ディジタル入力（Ｐｏｌａｒ：図５）２８により、感度極性切り替え設定が行われる。
【００５３】
図７は、メンバーシップ関数の感度極性の種類（外部から切り替え可能）を示したものである。
【００５４】
図７（ａ）は、メンバーシップ関数が高感度特性の場合を示している。ここで、図７（ａ）の左側は、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ：図５の符号９）の構成要素であるレベルシフト回路２４（図５）を構成するＳＣＬの参照電圧である。そして、図７（ａ）の右側は、メンバーシップ関数の高感度特性を示している。図７（ａ）の左側を参照すれば、メンバーシップ関数の高感度特性は、ＳＣＬの参照電圧ＶＲを固定すれば得られることが明らかである。
【００５５】
図７（ｂ）は、メンバーシップ関数が低感度特性の場合を示す。図７（ｂ）の左側で示すＳＣＬの参照電圧は、ＳＣＬの電圧入力を共用した時のＦＦ電圧である。換言すれば、メンバーシップ関数が低感度特性は、ＳＣＬの電圧入力を共用した時のＦＦ電圧をＳＣＬの参照電圧に用いた場合に得られる特性である。
これに対して、ＳＣＬの電圧入力を共用した時のＦＦ電圧の非反転出力をＳＣＬの参照電圧に用いた場合の特性が、図７（ｃ）で示されており、係る特性は超高感度特性と定義される。
【００５６】
図８は、図２で説明した追突防止制御システムＡで用いられるキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦ（図２では、上下２ヶ所にそれぞれ２個ずつ、合計４個設けられている）９で用いられる４個のキャリアモードメンバーシップ関数を示している。
図８（ａ）の車間距離、図８（ｂ）の相対速度では、左下から右上に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡと、左上から右下に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡとが、それぞれ示されている。
上述したように、左下から右上に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡが図２の符号「Ｐ」に対応し、左上から右下に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡが図２の符号「Ｎ」に対応する。
【００５７】
図８（ａ）は追跡車両と前走車との車間距離Ｄ或いはｄ（ｔ）とグレードとの関係を示すキャリアモードメンバーシップ関数を示しており、図８（ａ）中、左下から右上の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＰＡ」、左上から右下の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＮＡ」で示されている。
図８（ａ）において、「ＸＡ」は相対距離メンバーシップ関数における設定値である。
一方、図８（ｂ）は追跡車両と前走車との相対速度ｄ´（ｔ）とグレードとの関係を示すキャリアモードメンバーシップ関数を示しており、図８（ｂ）中、左下から右上の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＰＢ」、左上から右下の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＮＢ」で示されている。
図８（ｂ）において、「ＸＢ」は相対速度メンバーシップ関数における設定値である。
【００５８】
図８のキャリアモードメンバーシップ関数のグレードを用いて、アクセル開度の増分量について、以下の簡略化に基づく推論規則を適用する。
規則１： 車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＮＢである場合には、後件部としての定数はＣ１１とする。
規則２： 車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＰＢである場合には、後件部としての定数はＣ１２とする。
規則３： 車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＮＢである場合には、後件部としての定数はＣ２１とする。
規則４： 車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＰＢである場合には、後件部としての定数はＣ２２とする。
【００５９】
図２において、外部ディジタル入力Ｄ１により乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２に対して入力される後件部定数（Ｃｉｊ）は、図２では図示されない手段により、上述した規則１〜規則４に基づいて決定される。
【００６０】
図１〜図８を参照して説明した第１実施形態の効果について、図９〜図１４を参照して説明する。
制御対象として用いた車両の動力性能が図１１に示されている。図９（ａ）では、同一の出力を有する車両のアクセル開度を全開にした際の時間−速度特性が、車重１０８７ｋｇ、１３８７ｋｇ、１６８７ｋｇの各車両について、それぞれ示されている。そして、図９（ａ）によれば時速１００ｋｍ／ｈに達するまでの所要時間は車重１０８７ｋｇでは７．７３秒、１３８７ｋｇでは１０．０秒、１６８７ｋｇでは１２．３秒かかる。
図９（ｂ）では、各々の車両の制動特性が示されている。図９（ａ）の時間−速度特性では、車重の大きさによって特性は大きく異なったが、図９（ｂ）の制動特性は、車重による大きな差は見られない。
【００６１】
図１０は従来のファジィ制御による最大加速制動性能を示している。
図１０（ａ）では、相対速度メンバーシップ関数における設定値ＸＢが５０ｋｍ／ｈで一定であり、相対距離メンバーシップ関数における設定値Ｘａを３種類（５０ｍ、１００ｍ、１５０ｍ）に変化させた場合における車間距離特性を示している。図１０（ａ）から明らかなように、従来のファジィ制御による最大加速制動制御では、設定値Ｘａの値に関わらず、目標点付近で振動状態となる。そして、設定値Ｘａを大きくするほど、振動の振幅は小さくなる。
一方、図１０（ｂ）では、相対距離メンバーシップ関数における設定値ＸＡが１００ｍで一定であり、相対速度メンバーシップ関数における設定値Ｘｂを３種類（２０Ｋｍ／ｈ、５０Ｋｍ／ｈ、８０Ｋｍ／ｈ）とした場合の、相対速度特性を示している。図１０（ｂ）から明らかなように、相対速度特性においても振動モードが生じてしまい、Ｘｂが大きいほど振幅が大きくなる。
【００６２】
以上のシミュレーションから、Ｘａを大きく、Ｘｂを小さく設定することが好ましいことが分かった。
【００６３】
図１０で示すような従来のファジィ制御に対して、上述した第１実施形態で必要な回路（キャリアモードメンバーシップ関数を用いた回路）を構成して制御を行った場合が、図１２で示されている。
図１２では、キャリアモードメンバーシップ関数を用いた回路を構成して制御を行った場合の時間−速度特性（Ｓａ線）、制動特性（Ｄａ線）が時間軸を共有する同一のグラフ上に実線で描かれているが、比較対照のため、共に従来方式による特性が破線（Ｓｃ、Ｄｃ）で示されている。
図１２から明らかなように、上述した第１実施形態においては、若干の振動が観察されるものの、車間距離特性、相対速度特性の何れにおいても、従来のファジィ制御の結果Ｓｃ、Ｄｃに比較して、振動が極めて小さくなることが確認されている。
【００６４】
図１３は、図１２と同様のグラフであり、初期相対距離が小さい（１ｍ）場合であって、高速で遠ざかる（Ｓｒ＝１００ｋｍ／ｈ）前走車に対する追跡車両の車間距離特性、相対速度特性をシミュレートしたものである。
この場合であっても、車間距離特性、相対速度特性は、上述の実施形態を採用することにより、大幅に改善していることが理解できる。
【００６５】
図１４は、図１２と同様のグラフであり、初期相対距離が大きいが（１００ｍ）、前走車の遠ざかる速度が小さい（Ｓｒ＝１０Ｋｍ／ｈ）場合を示している。この場合であっても、上述の実施形態では、車間距離特性、相対速度特性が改善されている。
【００６６】
図１５及び図１６を参照して第２実施形態を説明する。
図１５及び図１６の第２実施形態は、図１〜図８の第１実施形態に係る追突防止制御システムＡを用いた移動障害物回避制御システムである。
図１５において、全体を符号Ｂで示す移動障害物回避制御システムは、移動障害物である前走車と追跡車両である自車４０との相対距離を検出・測定する距離センサ３４と、信号ラインＬ１を介して送られた距離センサ３４の電圧信号をアナログ信号に変換する前処理装置３５を有している。
【００６７】
また、移動障害物回避制御システムＢは、前処理装置３５で処理されたアナログ信号を信号ラインＬ２、Ｌ３を介して受け、上述したようにファジィ推論により、最も安全に加速するように加速を制御する制御装置３６と、前方に差し迫った障害物がある場合にその障害物を回避するように車両を制御する障害物回避制御装置３７とを有している。
【００６８】
更に、前記加速制御装置３６の制御信号及び前記障害物回避制御装置３７の制御信号を信号ラインＬ４、Ｌ５を介して受け、加減速を制御する加減速制御回路３８と、操舵を制御するステアリング制御機構３９、とを有し、信号ラインＬ６、Ｌ７を介して車両４０の加減速及び操舵を制御するように構成されている。
なお、制御後の車両の挙動は、フィードバック回路Ｌ８、Ｌ９によって、前記加速制御装置３６及び障害物回避制御装置３７に随時フィードバックされる。
【００６９】
図１６は図１５の移動障害物回避制御システムＢにおいて、追跡車両Ｃから見た画像を前処理して作成した２次元観測窓Ｗを表しており、図中の符号Ｒが移動障害物である前走車および自車との相対位置を示す。
【００７０】
上述のように、第２実施形態の移動障害物回避機構Ｂは、前述の追突防止制御システムＡと共に、追跡車両Ｃから見た画像を前処理して２次元観測窓をＷ作成し、該２次元観測窓Ｗから２次元空間上の危険度データと追跡車両Ｃの前走車Ｒに対する目標角度データを算出する前処理手段３５と、前処理手段３５からの前記危険度データ及び目標角度データに基づいて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構３９を有しているので、追突防止に加え、ハンドル角度をも適正に制御して、運転の安全性をより向上させることが可能となる。
【００７１】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
【００７２】
なお、本発明の実施に際しては、図１１で示す様に、追跡車両の能力の限界値を見極めて、その能力を極限まで発揮できるように、各種特性を決定することが好ましい旨を付記する。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１） 前走車と追跡車両との相対距離を計測する相対距離計測手段と、１制御周期だけ相対距離を遅らせることにより前走車と追跡車両との相対速度を求める手段と、前走車と追跡車両との相対距離及び相対速度が入力されるとファジィ制御を行って追跡車両の最大アクセル開度を出力するファジィ推論部とを有しているため、前走車と追跡車両との相対距離を計測するのみで、追跡車両の最大アクセル開度を得ることが出来る。そして、追跡車両のドライバーのアクセル開度と、演算された追跡車両の最大アクセル開度との誤差を修正する。そして、演算された最大アクセル開度は、前走車と追突しないという条件で求められたものであり、追跡車両のアクセル開度が係る最大アクセル開度で走行される限り、前走車に追突することは無い。
（２） 演算された最大アクセル開度までのアクセル開放が可能であることと、ドライバーのアクセル開度が演算された最大アクセル開度を超えても、追跡車両側で修正して当該最大アクセル開度に抑えるので、追跡車両のドライバーは、十分にアクセルを踏み、車両の加速性能を十分に生かした感覚が味わえる。
そのため、追跡車両のドライバーに無用の精神的ストレスを及ぼすことが無くなり、交通安全上、大変望ましい。
（３） 人間の感性に近いファジィ制御を採用しているため、追跡車両のドライバーが制御によって不自然な感覚を持つことが無い。これに加えて、前走車両が存在する場合における後続車両の運転、特に加速或いは制動操作の制御に良く適合した前述したメンバーシップ関数を使用するので、加速及び制動が円滑且つ安全に行われる。
（４） 本発明の移動障害物回避機構は、追突防止制御システムと共に、追跡車両から見た画像を前処理して２次元観測窓を作成し、該２次元観測窓から２次元空間上の危険度データと追跡車両の前走車に対する目標角度データを算出する前処理手段と、前処理手段からの前記危険度データ及び目標角度データに基づいて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構を有することが出来るので、追突防止に加え、ハンドル角度をも適正に制御して、運転の安全性をより向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムの回路構成を詳細に示すブロック図。
【図３】前方障害物に対して安全が確保できる最大アクセル量を算出する際のフローチャート。
【図４】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムのプログラマブルファジィコントローラの詳細構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムのキャリアモードメンバーシップ関数回路の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムで用いられるキャリアモードメンバーシップ関数を表す図。
【図７】メンバーシップ関数の感度極性の種類を示した図。
【図８】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムのキャリアモードメンバーシップ関数回路で用いられるキャリアモードメンバーシップ関数を表した図。
【図９】本発明の第１実施形態の効果として得られた加速・制動特性図。
【図１０】従来のファジィ制御による最大加速・制動性能を示す特性図。
【図１１】制御対象として用いた車両の動力性能を示した図。
【図１２】キャリアモードメンバーシップ関数回路を用いた制御及び従来方式によって制御した際の特性図。
【図１３】キャリアモードメンバーシップ関数回路を用いた制御及び従来方式によって制御した際の特性図で、初期相対距離が小さく、前走車が高速で遠ざかる場合の特性図。
【図１４】キャリアモードメンバーシップ関数回路を用いた制御及び従来方式によって制御した際の特性図で、初期相対距離が大きく、前走車の遠ざかる速度が小さい場合の特性図。
【図１５】本発明の第２実施形態である移動障害物回避制御システムの概略構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の第２実施形態である移動障害物回避制御システムにおいて、追跡車両から見た画像を処理して作成した２次元観測窓の概略図。
【図１７】前走車を追跡車両が追尾する様を示す様態図。
【図１８】従来技術におけるファジィ制御のメンバーシップ関数を表した図。
【符号の説明】
Ａ・・・追突防止制御システム
Ｂ・・・移動障害物回避機構
Ｃ・・・追跡車両
Ｒ・・・前走車
１・・・仮想空間適合ファジィコントローラ
２・・・距離センサ／相対距離計測手段
３・・・インターフェース
４・・・評価回路
５・・・ファジィ推論部／ＦＩＰ
６・・・累積加算器／Ａｃｃ
７・・・実空間部分／ＶＳＰ
８・・・フィードバック部／ＦＰ
９・・・キャリアモードメンバーシップ関数回路／ＣＭＭＦ
１０・・・１回遅れ回路
１１・・・アナログスイッチ
１２・・・プログラマブルファジィコントローラ／ＰＣＭＦＣ
１３・・・仮想空間ブロック
２２・・・レベルシフト回路／ＬＳＣ
２６・・・しきい値制御回路
３０・・・デジタル入力
【発明の属する技術分野】
本発明は前走車と追跡車両とが同一方向へ走行している際に、追跡車両が前走車に追突してしまうことを防止出来る自動車の追突防止制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１７で示す様に、前走車Ｒが存在する場合、後続車両（追跡車両）Ｃのドライバーは追突を恐れるため、十分にアクセルを踏むことが出来ず、車両Ｃの加速性能を十分に生かしきれないことが多い。このことは、追突防止という観点のみから論ずる限り、何等問題は無い。
しかしながら、十分にアクセルを踏むことが出来ず、車両の加速性能を十分に生かしきれないことが、後続車両（追跡車両）Ｃのドライバーに対して精神的なストレスを及ぼしてしまい、交通安全の見地から、却って好ましくない事態を生じる可能性が否定出来ない。
【０００３】
十分にアクセルを踏むことが出来ないことに起因する後続車両（追跡車両）ドライバーにおける精神的なストレスを回避するために、自動制御による追突防止技術が、従来から提案されている。そして、その様な追突防止は、人間の感性に良く適合するファジィ制御を用いる場合が多い。
しかし、従来のファジィ制御を用いた追突防止技術では、入力するべきパラメータ（計測されるパラメータ）の数が数種類にも及び、非常に複雑な制御を必要とするので、その処理のためには高性能且つ大規模な構造が要求される。
従って、スペースが限られた車両内に設置するのに適さない場合が多い。そのため、入力するべきパラメータが少なく、理想的には入力するべきパラメータが１種類のみであり、前走車Ｒとの追突事故を確実に防止することが出来て、しかも、十分にアクセルを踏むことが出来て、車両の加速性能を十分に生かしきることが出来る様な自動車の追突防止制御システムが求められているが、現時点では実現されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、入力するべきパラメータが１種類のみであり、前走車との追突事故を確実に防止することが出来て、十分にアクセルを踏むことが出来て、車両の加速性能を十分に生かしきることが出来る様な自動車の追突防止制御システムの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は種々研究の結果、前走車両が存在する場合における後続車両（追跡車両）の運転、特に加速或いは制動操作の制御に良く適合したメンバーシップ関数（図６、図８で示すメンバーシップ関数：本明細書では、「キャリアモードメンバーシップ関数」と記載する）を使用して、適合度（ωｉｊ）及び後件部定数（Ｃｉｊ）を適宜設定することで、ファジィ制御により上述した問題を解消する手法を見出した。
本発明の自動車の追突防止制御システム（Ａ）は、係る手法を適用するものであり、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））を計測する相対距離計測手段（２）と、１制御周期（Ｔ）だけ相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））を遅らせることにより前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対速度（ｄ´（ｔ））を求める手段（フィードバック部分ＦＰ８、１回遅れ回路ＯＳＤ１０）と、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））及び相対速度（ｄ´（ｔ））が入力されるとファジィ制御を行って追跡車両の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を出力するファジィ推論部（ＦＩＰ５）とを有している（請求項１）。
【０００６】
ここで、前記ファジィ推論部（ＦＩＰ５）は、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））或いは前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対速度（ｄ´（ｔ））が入力されるメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ９：例えば図２で示す様に上下２ヶ所にそれぞれ２個ずつ、合計４個設けられている）と、メンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ９）の出力（μＡ、μＢ）に対する適合度（ωｉｊ）演算を行う演算回路（ω１１、ω１２、ω２１、ω２２）と、演算回路（ω１１、ω１２、ω２１、ω２２）で求められた適合度（ωｉｊ）に外部ディジタル入力により制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算する乗算回路（Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２）と、演算回路（ω１１、ω１２、ω２１、ω２２）の出力（適合度ωｉｊ）及び乗算回路（Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２）の出力（適合度に後件部定数を乗じたものＣｉｊωｉｊ）から重心点計算（式（２））により追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を求める推論回路（ｙ♯）とを有しているのが好ましい（請求項２）。
【０００７】
さらに、前記メンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ９）では、非ファジィ入力に対して、一定のグレード勾配（ΔＧ／ΔＤ）の部分と、グレードが変化しない部分（水平部分）と、グレードが急激に変化する部分（変化部分Δ１、Δ２）とを有するグレード特性であって、単調増加のグレード特性（図６（ｂ））と、単調減少のグレード特性（図６（ａ））とを組み合わせたメンバーシップ関数（図６（ｃ）：キャリアモードメンバーシップ関数）を用いているのが好ましい（請求項３）。
【０００８】
さらに本発明によれば、追跡車両（Ｃ）から見た画像を前処理して２次元観測窓（図１６のＷ）を作成し、該２次元観測窓（Ｗ）から１次元空間上であらわされた前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離データを算出する前処理手段（３５）を有しているのが好ましい。
但し、本発明において用いられる相対距離データの計測手段はこれに限定されるものではない。また、距離計測については、例えば、超音波を利用する方式、光学式等のどのような距離計測手段でも、本発明では利用可能である。
【０００９】
係る構成を具備する本発明の自動車の追突防止制御システムによれば、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））を計測するのみで、追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を得ることが出来る。そして、追跡車両（Ｃ）のドライバーのアクセル開度と、演算された追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））との誤差を修正する。
ここで、演算された最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））は、前走車（Ｒ）と追突しないという条件で求められたものであり、追跡車両（Ｃ）のアクセル開度が係る最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））で走行される限り、前走車（Ｒ）に追突することは無い。
換言すれば、制御目標Ｄ０は前走車と追跡車両との相対距離が０であるが、これに所定のオフセット量（例えば、５ｍ）を加えることにより、追跡車両は前走車から前記オフセット量だけ離れた位置を制御目標とすることになる。従って、制御が正確に行われれば、常時、前記オフセット量だけ、追跡車両と前走車との間に間隔が維持され、追跡車両が前走車に追突してしまうことが防止されるのである。
【００１０】
また、演算された最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））までのアクセル開放が可能であることと、ドライバーのアクセル開度が演算された最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を超えても、追跡車両（Ｃ）側で修正して当該最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））に抑えるので、追跡車両のドライバーは、十分にアクセルを踏み、車両の加速性能を十分に生かした感覚が味わえる。
そのため、追跡車両のドライバーに無用の精神的ストレスを及ぼすことが無くなり、交通安全上、大変望ましい。
【００１１】
さらに、人間の感性に近いファジィ制御を採用しているため、追跡車両のドライバーが制御によって不自然な感覚を持つことが無い。
これに加えて、前走車両が存在する場合における後続車両（追跡車両）の運転、特に加速或いは制動操作の制御に良く適合した前述したメンバーシップ関数（図６、図８で示すメンバーシップ関数：キャリアモードメンバーシップ関数）を使用するので、加速及び制動が円滑且つ安全に行われる。
【００１２】
本発明の移動障害物回避機構（Ｂ）は、上述した（請求項１〜３の）自動車の追突防止制御システム（Ａ）と共に、追跡車両（Ｃ）から見た画像を前処理して２次元観測窓（図１６のＷ）を作成し、該２次元観測窓（Ｗ）から２次元空間上の危険度データと追跡車両（Ｃ）の前走車（Ｒ）に対する目標角度データを算出する前処理手段（３５）と、前処理手段（３５）からの前記危険度データ及び目標角度データに基いて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構（３９）を有している（請求項４）。
【００１３】
係る構成を採用すれば、追突防止に加えて、ハンドル角度をも適正に制御して、運転の安全性をより向上させることが可能となる。
【００１４】
なお、本明細書において、「自動車」なる文言は、普通乗用車に限定されるのではない。貨物車両であっても良いし、自動２輪車や、特殊車両であっても良い。さらに、道路を走行できる原動機付きの乗り物のみならず、船舶についても本発明を適用可能である。換言すれば、道路を走行できる原動機付きの乗り物及び船舶は、全て、本明細書で言う「自動車」に包含する趣旨である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、貼付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１〜図８を参照して、第１実施形態を説明する。
【００１７】
図１において、本発明の第１実施形態に係る追突防止制御システムＡは、前走車Ｒを追跡している追跡車両すなわち自車Ｃと、仮想空間適合ファジィコントローラ１と、自車Ｃと仮想空間適合ファジィコントローラ１とを仲介するインターフェース３を有している。
【００１８】
ここで、前走車Ｒ及びそれを追跡している追跡車両（自車）Ｃが存在する実空間は、１次元空間として考える。そして、仮想空間適合ファジィコントローラ１は、仮想空間において、移動障害物である前走車Ｒと追跡車両Ｃとの各種シミュレーションを実施して、当該シミュレーションで安全が確認された推論結果を最大アクセル量ｙ♯（ｔ）として、自車側（追跡車両）Ｃへ提供するように構成されている。
【００１９】
図１において、仮想空間適合ファジィコントローラ１は、アナログスイッチ１１と、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２と、移動障害物である前走車Ｒと追跡車両Ｃとの各種シミュレーションを行う仮想空間ブロック１３とを有している。なお、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の詳細については、図４を参照して後述する。
【００２０】
図１では明確には示されていないが、追跡車Ｃは、移動障害物である前走車Ｒとの車間距離Ｄｉを計測する車間距離計測手段２が設けられている。そして、計測された車間距離Ｄｉは、インターフェース３及びアナログスイッチ１１を介して、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２へ入力される。
プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２は、ファジィ推論を用いて所定のアクセル開度を出力する。プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力であるアクセル開度は、仮想空間ブロック１３へ送られる（Ｐ１）と共に、メモリＭで一時的に貯蔵（Ｐ２）される。
【００２１】
仮想空間ブロック１３では、追跡車両Ｃのアクセル開度をプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力とした場合のシミュレーションが行われ、移動障害物Ｒとの車間距離ｄ（ｔ）が求められる。シミュレーションの結果として求められた車間距離ｄ（ｔ）は、アナログスイッチ１１へ送られる（Ｐ３）と共に、評価回路４に送られ（Ｐ４）、以って、追跡車両Ｃのアクセル開度をプログラマブルプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力にした場合に車間距離ｄ（ｔ）が所定値以下にならないか（追跡車両Ｃが前走車Ｒに許容値以上近接してしまわないか否か）が判定される。
評価回路４における判定結果は、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力であるアクセル開度が一時的に貯蔵されるメモリＭと、インターフェース３とに送られる（Ｐ５、Ｐ６）。そして、評価回路４においてプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力であるアクセル開度が妥当であると判定されたならば、当該アクセル開度がインターフェース３を介して自車Ｃに対する制御信号（ｙ＃（ｔ））として送られる。
【００２２】
なお、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９については、図４を参照して後述する。
【００２３】
図２では、図１で説明した第１実施形態に係る追突防止制御システムＡ、特にその回路構成を、より具体的な回路ブロック図で表現している。
図２において、追突防止制御システムＡは、ファジィ推論部（ＦＩＰ）５と、累積加算器（Ａｃｃ）６と、実際に走行している車両を表示する実空間部分（ＶＳＰ）７と、フィードバック部（ＦＰ）８とから、概略構成されている。
【００２４】
そして、ファジィ推論部（ＦＩＰ）５は、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）（図２で示す例では、上下２ヶ所にそれぞれ２個ずつ、合計４個設けられている）９と、演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２と、乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２と、推論回路（ｙ♯）Ｙとを有している。
ここで、ファジィ推論部（ＦＩＰ）５において、符号μＡは図２上方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の出力（グレード）を意味しており、符号μＢは図２下方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の出力（グレード）を意味している。
【００２５】
演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２は、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＦＣ）９の出力μＡ、μＢに対する適合度（ωｉｊ）演算を行う。
そして、乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、外部ディジタル入力ＤＩにより制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算する。ここで、後件部定数（Ｃｉｊ）は、例えば図８を参照して後述する規則１〜規則４に基いて決定される。
推論回路（ｙ♯）Ｙは、アクセル開度増加分（ｙ♯（ｔ））の推論を行う回路である。ここで、アクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）は、次の式で示される。
アクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）＝ΣωｉｊＣｉｊ／Σωｉｊ ・・・（２）
【００２６】
なお、図８を参照して後述するが、図２のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９において、符号Ｎは右下がりのキャリアモードメンバーシップ関数を意味しており、符号Ｐは右上がりのキャリアモードメンバーシップ関数を意味している。
【００２７】
図２の回路による作用を説明する。
実空間部（ＶＳＰ）７では、図２で示す回路により制御を受ける走行車両（追跡車両）Ｃと、移動障害物である前走車Ｒとの距離ｄ（ｔ）が、図示しない相対距離計測手段（図１の符号２）により、制御周期Ｔ（例えば１０ｍｓ〜５０ｍｓ）毎に計測される。
計測された距離ｄ（ｔ）は、フィードバック部（ＦＰ）８を介して、図２中上方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力Ｉ１される。
【００２８】
それと同時に、計測された距離ｄ（ｔ）は、フィードバック部（ＦＰ）８の１回遅れ回路（ＯＳＤ）１０で制御周期Ｔの１回分だけ遅延Ｉ２され、合流回路Ｇにおいて、１回遅れ回路（ＯＳＤ）１０を経由しなかった距離ｄ（ｔ）に関する新たな計測信号と合流される。
１回遅れ回路ＯＳＤで制御周期Ｔの１回分だけ遅延される結果、距離ｄ（ｔ）を示す信号の差分Δｄ（ｔ）が求まる。この差分Δｄ（ｔ）は１回の制御周期Ｔにより発生したものであるため、追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対速度ｄ´（ｔ）は、
相対速度ｄ´（ｔ）＝Δｄ（ｔ）／Ｔ
で求まる。
合流回路Ｇでは係る処理が為され、図２中下方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９には、追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対速度ｄ´（ｔ）が入力されることとなる。
【００２９】
図２中上方と下方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力された追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対距離ｄ（ｔ）及び相対速度ｄ´（ｔ）は、外部ディジタル入力で制御された極性、グレード勾配の他、しきい値制御量により、グレード値に変換されて、出力μＡ、μＢとなって、演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２に送られて、適合度（ωｉｊ）が演算される。この演算結果は、直接、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られると共に、乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２で外部ディジタル入力により制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算されて（ωｉｊＣｉｊ）、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られる。
そして、推論回路ｙ♯では、前記式（２）により、アクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）が演算或いは推論される。推論結果である開度増加分ｙ♯（ｔ）は、累積加算器（Ａｃｃ）６を介して追跡車両Ｃに入力され、追跡車両Ｃはそのアクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）に従って、十分な加速を行うのである。
すなわち、前走車Ｒが存在してもアクセルを十分に踏み込むことが出来るのである。
実際の制御に際しては、追跡車両Ｃで許容される最大アクセル開度は累積加算器で処理され、次の制御周期で追跡車両Ｃにおけるドライバーの誤操作（或いは、実際の操作と制御信号との差異）が補正されるのである。
【００３０】
次に、「仮想空間１３にて移動障害物である前走車Ｒと追跡車両Ｃとの各種シミュレーションを実施して、当該シミュレーションで安全が確認された推論結果を最大アクセル量として、追跡車両Ｃへ提供する」という上述の情報の流れを、フローチャート（図３）、及び図１、図２を参照して説明する。
【００３１】
ステップＳ１において、車間距離計測手段２によって車間距離を計測しており、１回遅延回路（ＯＳＤ）１０により相対速度ｄ´（ｔ）を算出する（ステップＳ２）。
【００３２】
次のステップＳ３では、車間距離及び相対距離をキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力する。キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力された追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対距離ｄ（ｔ）及び相対速度ｄ´（ｔ）は、外部ディジタル入力ＤＩで制御された極性、グレード勾配の他、しきい値制御量により、グレード値に変換されて、出力μＡ、μＢとなって、演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２に送られて、適合度（ωｉｊ）が演算される（ステップＳ４）。
【００３３】
この演算結果は、直接、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られると共に、乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２で外部ディジタル入力により制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算（ωｉｊＣｉｊ：ステップＳ５）されて、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られる。
【００３４】
次のステップＳ６では、適合度（ωｉｊ）および適合度（ωｉｊ）と後件部定数（Ｃｉｊ）の積（ωｉｊ）（Ｃｉｊ）から、前述の式（２）によってアクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）を推論する。
【００３５】
さらに累積加算器（Ａｃｃ）６により１制御周期前のアクセル開度に前述のステップで求めたアクセル開度増加分ｙ♯を加算し（ステップＳ７）、アクセル開度を追跡車両Ｃへ出力（アクセル開度の出力値：Ｓα）する（ステップＳ８）。
【００３６】
次のステップＳ９では、追跡車両Ｃのドライバーのアクセル開度は前記出力値Ｓα以上か否かが判断され、以上であれば（ステップＳ９のＹＥＳ）、ステップＳ１０に進み、アクセル開度を前記出力値Ｓαと一致させる。
一方、出力値未満であれば（ステップＳ９のＮＯ）、ステップＳ１１に進み、ドライバーのアクセル開度をそのまま維持させる。
【００３７】
そして元の状態に戻り、追跡車両Ｃのアクセル開度を増減させながらドライブを続行する（ステップＳ１２）。
【００３８】
次に、図４を参照して、図１において符号１２で示されているプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）について説明する。
図４で示すプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２では、６個のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９が設けられており、２個の入力Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２が接続点Ｘ１、Ｘ２を介して入力される。そして、１入力当り３個のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９が割り当てられている。そのため、１つの入力あたり３つの推論ルールが与えられるので、図４のプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２における推論ルールの最大数は９個となる。
【００３９】
それぞれが１入力に対して割り当てられている６個のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の出力は、推論ルールの最大数（９個）だけ設けられた最大値選択回路（ＭＡＸ）２１に入力される。そして、９個の最大値選択回路（ＭＡＸ）２１の出力には、それぞれ電流信号Ｉ０が付加される。
ここで、最大値選択回路（ＭＡＸ）の出力に電流信号Ｉ０が付加された信号は、信号Ｉ０を１とすれば「１−ＭＡＸ（ＣＭＭＦ出力）」となる。これは、ＭＩＮ演算に他ならない。そして、係るＭＩＮ演算は適合度演算である。
【００４０】
Ｉ０が付加された９個の最大値選択回路（ＭＡＸ）の出力は、９個の荷重比１：１のカレントミラー（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｉｒｒｏｒ：ＣＭ）２３の何れかに入力され、カレントミラー（ＣＭ）２３の出力は重み付け回路（Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ Ｄ／Ａ：ＤＡ）２５に入力される。これにより、重み付け回路（ＤＡ）２５の分解能を高めたのち、除算回路（ＤＩＶ）２７に入力される。そして、除算回路（ＤＩＶ）２７から出力電圧Ｖ０を出力する。
【００４１】
カレントミラー（ＣＭ）２３の出力は適合度ωｉｊに相当する。
全てのカレントミラーＣＭの出力は単一のラインを介して除算回路（ＤＩＶ）２７に入力される。これにより、除算回路（ＤＩＶ）２７にはカレントミラー（ＣＭ）２３の出力の総和であるΣωｉｊが入力される。
そして、適合度ωｉｊ（カレントミラー（ＣＭ）２３の出力）が重み付け回路（ＤＡ）２５を経過することにより、上述した重み付け回路（ＤＡ）２５の出力は後件部定数（Ｃｉｊ）が加えられる。この重み付け回路（ＤＡ）２５の出力が１つにまとめられることにより、当該出力はΣωｉｊＣｉｊとなり、当該出力ΣωｉｊＣｉｊが除算回路（ＤＩＶ）２７に入力される。
この結果、除算回路（ＤＩＶ）２７の出力は、上述した式（２）で示されるアクセル開度増加分（ｙ＃（ｔ））、ΣωｉｊＣｉｊ／Σωｉｊとなる。
【００４２】
ここで、図２では２つのキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９が設けられているのに対して、図４では３つのキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦが設けられている。
これは、図４の３つのキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦから２つのキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦを適宜選択すれば良いことを意味している。
換言すれば、図４のプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２は、図２の回路におけるコントローラとして機能するのに必要な性能が保証されているのである。
【００４３】
図５を参照して、図２、図４におけるキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９を詳細に説明する。
図５において、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の入力は電圧信号Ｖｉで示されており、出力は電流信号Ｉｇで示されている。
【００４４】
入力信号Ｖｉは、ＳＣＬの多段回路で構成されているレベルシフト回路（ＬＳＣ）２２に入力される。ここで、レベルシフト回路（ＬＳＣ）２２には、入力信号Ｖｉのみならず、グレードの勾配制御を行う外部ディジタル入力（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）２４が入力される。
レベルシフト回路（ＬＳＣ）２２の出力は電圧信号であり、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６に送られる。それと共に、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の各々には、感度極性切り替え設定を行う外部ディジタル入力（Ｐｏｌａｒ）２８が入力される。ここで、感度極性については、図７を参照して、後述する。
これに加えて、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の各々には、しきい値制御量を設定するディジタル入力（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ）３０が入力される。
２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の出力は電流信号であり、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の各々の出力電流は加算回路（Σ）３２で合算され、電流信号Ｉｇとなる。
【００４５】
次に、図６〜図８を参照して、上述したファジィ制御に関して用いられるメンバーシップ関数である「キャリアモードメンバーシップ関数」を説明する。
キャリアモードメンバーシップ関数は、非ファジィ入力の状態遷移方向に対応させて、グレード評価を２状態設定できる関数であり、これを実時間で処理できるという特徴を有している。
【００４６】
図６において、追跡車両と先行車両との相対距離（Ｄ或いはｄ（ｔ）で示す）と、グレード（ｇｒａｄｅ）との関係を示すキャリアモードメンバーシップ関数Ｆが示されている。
キャリアモードメンバーシップ関数Ｆは図６（ｃ）で示され（Ｆｃ）ており、図６（ａ）で示すメンバーシップ関数Ｆａと、図６（ｂ）で示すメンバーシップ関数Ｆｂとを組み合わせて構成されている。
【００４７】
メンバーシップ関数Ｆａは、追跡車両Ｃと先行車両Ｒとの相対距離Ｄが単調に減少する場合においては、図６（ａ）の図示の実線で示すように、右上から左下に移動する場合に対応する。
従来・公知のファジィ制御で用いられるメンバーシップ関数であれば、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に減少する場合は、図１８の右上から左下に向かって、勾配「ΔＧ／ΔＤ」の直線となる。これに対して、本発明で用いられるファジィ制御で用いられるメンバーシップ関数は、（従来の線形関数であるメンバーシップ関数とは、）次に述べるように相違している。
【００４８】
図６（ａ）において示されているメンバーシップ関数は、勾配「ΔＧ／ΔＤ」の直線の部分と、グレードが急激に変化する部分（変化部分Δ１、Δ２）とから成る。
初期の段階すなわち追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが大きい場合（図６（ａ）では中央よりも左側の領域）には、大きなアクセル開度が要求されるので、グレード変化量が大きい（符合「Δ１」で示す）。
【００４９】
収束点Ｄ０近傍においても、グレードが急激に変化する変化部分Δ２が設けられている。変化部分Δ２におけるグレード変化量は、変化部分Δ１におけるグレード変化量よりも小さいが、勾配ΔＧ／ΔＤに比較すれば、その変化量（負側或いは図中下側への変化量）は遥かに大きい。
ここで、収束点Ｄ０近傍にグレードが急激に（負側或いは図６（ａ）中下側へ）変化する変化部分Δ２を設けることにより、収束点Ｄ０を超えたアンダーシュートの低減に効果的である。それと同時に、収束点Ｄ０を超えたとしても、回復動作を強調させる効果がある。
【００５０】
図６（ｂ）で示すように、メンバーシップ関数Ｆｂが、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に増加する場合においては、左下から右上への移動に該当し、図６（ａ）において示されているメンバーシップ関数と同様に、勾配「ΔＧ／ΔＤ」の直線の部分と、グレードが急激に変化する部分（変化部分Δ１、Δ２）とから成る。
相対距離Ｄが単調増加する場合には、収束点Ｄ０付近においては、追従特性の感度を上げるため、グレード変化量を正側（図６（ｂ）中の上側）へ急激に変化させる必要がある。そのため、収束点Ｄ０近傍にグレードが急激に変化する変化部分Δ２を設けている。
【００５１】
図６（ａ）及び図６（ｂ）を比較すれば明らかな様に、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に減少する場合（図６（ａ））と、相対距離Ｄが単調に増加する場合（図６（ｂ））とを同時に満足させるメンバーシップ関数は存在しない。
そのため、図６（ａ）のメンバーシップ関数Ｆａと、図６（ｂ）のメンバーシップ関数Ｆｂとを組み合わせ、双方の特徴を取り入れることにより、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に減少する場合と、相対距離Ｄが単調に増加する場合とを同時に満足させるべく、構成したものが図６（ｃ）のキャリアモードメンバーシップ関数Ｆｃである。
【００５２】
図６で説明したメンバーシップ関数（Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ）の感度極性は、図５を参照して上述したように、外部ディジタル入力（Ｐｏｌａｒ：図５）２８により、感度極性切り替え設定が行われる。
【００５３】
図７は、メンバーシップ関数の感度極性の種類（外部から切り替え可能）を示したものである。
【００５４】
図７（ａ）は、メンバーシップ関数が高感度特性の場合を示している。ここで、図７（ａ）の左側は、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ：図５の符号９）の構成要素であるレベルシフト回路２４（図５）を構成するＳＣＬの参照電圧である。そして、図７（ａ）の右側は、メンバーシップ関数の高感度特性を示している。図７（ａ）の左側を参照すれば、メンバーシップ関数の高感度特性は、ＳＣＬの参照電圧ＶＲを固定すれば得られることが明らかである。
【００５５】
図７（ｂ）は、メンバーシップ関数が低感度特性の場合を示す。図７（ｂ）の左側で示すＳＣＬの参照電圧は、ＳＣＬの電圧入力を共用した時のＦＦ電圧である。換言すれば、メンバーシップ関数が低感度特性は、ＳＣＬの電圧入力を共用した時のＦＦ電圧をＳＣＬの参照電圧に用いた場合に得られる特性である。
これに対して、ＳＣＬの電圧入力を共用した時のＦＦ電圧の非反転出力をＳＣＬの参照電圧に用いた場合の特性が、図７（ｃ）で示されており、係る特性は超高感度特性と定義される。
【００５６】
図８は、図２で説明した追突防止制御システムＡで用いられるキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦ（図２では、上下２ヶ所にそれぞれ２個ずつ、合計４個設けられている）９で用いられる４個のキャリアモードメンバーシップ関数を示している。
図８（ａ）の車間距離、図８（ｂ）の相対速度では、左下から右上に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡと、左上から右下に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡとが、それぞれ示されている。
上述したように、左下から右上に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡが図２の符号「Ｐ」に対応し、左上から右下に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡが図２の符号「Ｎ」に対応する。
【００５７】
図８（ａ）は追跡車両と前走車との車間距離Ｄ或いはｄ（ｔ）とグレードとの関係を示すキャリアモードメンバーシップ関数を示しており、図８（ａ）中、左下から右上の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＰＡ」、左上から右下の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＮＡ」で示されている。
図８（ａ）において、「ＸＡ」は相対距離メンバーシップ関数における設定値である。
一方、図８（ｂ）は追跡車両と前走車との相対速度ｄ´（ｔ）とグレードとの関係を示すキャリアモードメンバーシップ関数を示しており、図８（ｂ）中、左下から右上の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＰＢ」、左上から右下の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＮＢ」で示されている。
図８（ｂ）において、「ＸＢ」は相対速度メンバーシップ関数における設定値である。
【００５８】
図８のキャリアモードメンバーシップ関数のグレードを用いて、アクセル開度の増分量について、以下の簡略化に基づく推論規則を適用する。
規則１： 車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＮＢである場合には、後件部としての定数はＣ１１とする。
規則２： 車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＰＢである場合には、後件部としての定数はＣ１２とする。
規則３： 車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＮＢである場合には、後件部としての定数はＣ２１とする。
規則４： 車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＰＢである場合には、後件部としての定数はＣ２２とする。
【００５９】
図２において、外部ディジタル入力Ｄ１により乗算回路Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２に対して入力される後件部定数（Ｃｉｊ）は、図２では図示されない手段により、上述した規則１〜規則４に基づいて決定される。
【００６０】
図１〜図８を参照して説明した第１実施形態の効果について、図９〜図１４を参照して説明する。
制御対象として用いた車両の動力性能が図１１に示されている。図９（ａ）では、同一の出力を有する車両のアクセル開度を全開にした際の時間−速度特性が、車重１０８７ｋｇ、１３８７ｋｇ、１６８７ｋｇの各車両について、それぞれ示されている。そして、図９（ａ）によれば時速１００ｋｍ／ｈに達するまでの所要時間は車重１０８７ｋｇでは７．７３秒、１３８７ｋｇでは１０．０秒、１６８７ｋｇでは１２．３秒かかる。
図９（ｂ）では、各々の車両の制動特性が示されている。図９（ａ）の時間−速度特性では、車重の大きさによって特性は大きく異なったが、図９（ｂ）の制動特性は、車重による大きな差は見られない。
【００６１】
図１０は従来のファジィ制御による最大加速制動性能を示している。
図１０（ａ）では、相対速度メンバーシップ関数における設定値ＸＢが５０ｋｍ／ｈで一定であり、相対距離メンバーシップ関数における設定値Ｘａを３種類（５０ｍ、１００ｍ、１５０ｍ）に変化させた場合における車間距離特性を示している。図１０（ａ）から明らかなように、従来のファジィ制御による最大加速制動制御では、設定値Ｘａの値に関わらず、目標点付近で振動状態となる。そして、設定値Ｘａを大きくするほど、振動の振幅は小さくなる。
一方、図１０（ｂ）では、相対距離メンバーシップ関数における設定値ＸＡが１００ｍで一定であり、相対速度メンバーシップ関数における設定値Ｘｂを３種類（２０Ｋｍ／ｈ、５０Ｋｍ／ｈ、８０Ｋｍ／ｈ）とした場合の、相対速度特性を示している。図１０（ｂ）から明らかなように、相対速度特性においても振動モードが生じてしまい、Ｘｂが大きいほど振幅が大きくなる。
【００６２】
以上のシミュレーションから、Ｘａを大きく、Ｘｂを小さく設定することが好ましいことが分かった。
【００６３】
図１０で示すような従来のファジィ制御に対して、上述した第１実施形態で必要な回路（キャリアモードメンバーシップ関数を用いた回路）を構成して制御を行った場合が、図１２で示されている。
図１２では、キャリアモードメンバーシップ関数を用いた回路を構成して制御を行った場合の時間−速度特性（Ｓａ線）、制動特性（Ｄａ線）が時間軸を共有する同一のグラフ上に実線で描かれているが、比較対照のため、共に従来方式による特性が破線（Ｓｃ、Ｄｃ）で示されている。
図１２から明らかなように、上述した第１実施形態においては、若干の振動が観察されるものの、車間距離特性、相対速度特性の何れにおいても、従来のファジィ制御の結果Ｓｃ、Ｄｃに比較して、振動が極めて小さくなることが確認されている。
【００６４】
図１３は、図１２と同様のグラフであり、初期相対距離が小さい（１ｍ）場合であって、高速で遠ざかる（Ｓｒ＝１００ｋｍ／ｈ）前走車に対する追跡車両の車間距離特性、相対速度特性をシミュレートしたものである。
この場合であっても、車間距離特性、相対速度特性は、上述の実施形態を採用することにより、大幅に改善していることが理解できる。
【００６５】
図１４は、図１２と同様のグラフであり、初期相対距離が大きいが（１００ｍ）、前走車の遠ざかる速度が小さい（Ｓｒ＝１０Ｋｍ／ｈ）場合を示している。この場合であっても、上述の実施形態では、車間距離特性、相対速度特性が改善されている。
【００６６】
図１５及び図１６を参照して第２実施形態を説明する。
図１５及び図１６の第２実施形態は、図１〜図８の第１実施形態に係る追突防止制御システムＡを用いた移動障害物回避制御システムである。
図１５において、全体を符号Ｂで示す移動障害物回避制御システムは、移動障害物である前走車と追跡車両である自車４０との相対距離を検出・測定する距離センサ３４と、信号ラインＬ１を介して送られた距離センサ３４の電圧信号をアナログ信号に変換する前処理装置３５を有している。
【００６７】
また、移動障害物回避制御システムＢは、前処理装置３５で処理されたアナログ信号を信号ラインＬ２、Ｌ３を介して受け、上述したようにファジィ推論により、最も安全に加速するように加速を制御する制御装置３６と、前方に差し迫った障害物がある場合にその障害物を回避するように車両を制御する障害物回避制御装置３７とを有している。
【００６８】
更に、前記加速制御装置３６の制御信号及び前記障害物回避制御装置３７の制御信号を信号ラインＬ４、Ｌ５を介して受け、加減速を制御する加減速制御回路３８と、操舵を制御するステアリング制御機構３９、とを有し、信号ラインＬ６、Ｌ７を介して車両４０の加減速及び操舵を制御するように構成されている。
なお、制御後の車両の挙動は、フィードバック回路Ｌ８、Ｌ９によって、前記加速制御装置３６及び障害物回避制御装置３７に随時フィードバックされる。
【００６９】
図１６は図１５の移動障害物回避制御システムＢにおいて、追跡車両Ｃから見た画像を前処理して作成した２次元観測窓Ｗを表しており、図中の符号Ｒが移動障害物である前走車および自車との相対位置を示す。
【００７０】
上述のように、第２実施形態の移動障害物回避機構Ｂは、前述の追突防止制御システムＡと共に、追跡車両Ｃから見た画像を前処理して２次元観測窓をＷ作成し、該２次元観測窓Ｗから２次元空間上の危険度データと追跡車両Ｃの前走車Ｒに対する目標角度データを算出する前処理手段３５と、前処理手段３５からの前記危険度データ及び目標角度データに基づいて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構３９を有しているので、追突防止に加え、ハンドル角度をも適正に制御して、運転の安全性をより向上させることが可能となる。
【００７１】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
【００７２】
なお、本発明の実施に際しては、図１１で示す様に、追跡車両の能力の限界値を見極めて、その能力を極限まで発揮できるように、各種特性を決定することが好ましい旨を付記する。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１） 前走車と追跡車両との相対距離を計測する相対距離計測手段と、１制御周期だけ相対距離を遅らせることにより前走車と追跡車両との相対速度を求める手段と、前走車と追跡車両との相対距離及び相対速度が入力されるとファジィ制御を行って追跡車両の最大アクセル開度を出力するファジィ推論部とを有しているため、前走車と追跡車両との相対距離を計測するのみで、追跡車両の最大アクセル開度を得ることが出来る。そして、追跡車両のドライバーのアクセル開度と、演算された追跡車両の最大アクセル開度との誤差を修正する。そして、演算された最大アクセル開度は、前走車と追突しないという条件で求められたものであり、追跡車両のアクセル開度が係る最大アクセル開度で走行される限り、前走車に追突することは無い。
（２） 演算された最大アクセル開度までのアクセル開放が可能であることと、ドライバーのアクセル開度が演算された最大アクセル開度を超えても、追跡車両側で修正して当該最大アクセル開度に抑えるので、追跡車両のドライバーは、十分にアクセルを踏み、車両の加速性能を十分に生かした感覚が味わえる。
そのため、追跡車両のドライバーに無用の精神的ストレスを及ぼすことが無くなり、交通安全上、大変望ましい。
（３） 人間の感性に近いファジィ制御を採用しているため、追跡車両のドライバーが制御によって不自然な感覚を持つことが無い。これに加えて、前走車両が存在する場合における後続車両の運転、特に加速或いは制動操作の制御に良く適合した前述したメンバーシップ関数を使用するので、加速及び制動が円滑且つ安全に行われる。
（４） 本発明の移動障害物回避機構は、追突防止制御システムと共に、追跡車両から見た画像を前処理して２次元観測窓を作成し、該２次元観測窓から２次元空間上の危険度データと追跡車両の前走車に対する目標角度データを算出する前処理手段と、前処理手段からの前記危険度データ及び目標角度データに基づいて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構を有することが出来るので、追突防止に加え、ハンドル角度をも適正に制御して、運転の安全性をより向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムの回路構成を詳細に示すブロック図。
【図３】前方障害物に対して安全が確保できる最大アクセル量を算出する際のフローチャート。
【図４】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムのプログラマブルファジィコントローラの詳細構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムのキャリアモードメンバーシップ関数回路の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムで用いられるキャリアモードメンバーシップ関数を表す図。
【図７】メンバーシップ関数の感度極性の種類を示した図。
【図８】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムのキャリアモードメンバーシップ関数回路で用いられるキャリアモードメンバーシップ関数を表した図。
【図９】本発明の第１実施形態の効果として得られた加速・制動特性図。
【図１０】従来のファジィ制御による最大加速・制動性能を示す特性図。
【図１１】制御対象として用いた車両の動力性能を示した図。
【図１２】キャリアモードメンバーシップ関数回路を用いた制御及び従来方式によって制御した際の特性図。
【図１３】キャリアモードメンバーシップ関数回路を用いた制御及び従来方式によって制御した際の特性図で、初期相対距離が小さく、前走車が高速で遠ざかる場合の特性図。
【図１４】キャリアモードメンバーシップ関数回路を用いた制御及び従来方式によって制御した際の特性図で、初期相対距離が大きく、前走車の遠ざかる速度が小さい場合の特性図。
【図１５】本発明の第２実施形態である移動障害物回避制御システムの概略構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の第２実施形態である移動障害物回避制御システムにおいて、追跡車両から見た画像を処理して作成した２次元観測窓の概略図。
【図１７】前走車を追跡車両が追尾する様を示す様態図。
【図１８】従来技術におけるファジィ制御のメンバーシップ関数を表した図。
【符号の説明】
Ａ・・・追突防止制御システム
Ｂ・・・移動障害物回避機構
Ｃ・・・追跡車両
Ｒ・・・前走車
１・・・仮想空間適合ファジィコントローラ
２・・・距離センサ／相対距離計測手段
３・・・インターフェース
４・・・評価回路
５・・・ファジィ推論部／ＦＩＰ
６・・・累積加算器／Ａｃｃ
７・・・実空間部分／ＶＳＰ
８・・・フィードバック部／ＦＰ
９・・・キャリアモードメンバーシップ関数回路／ＣＭＭＦ
１０・・・１回遅れ回路
１１・・・アナログスイッチ
１２・・・プログラマブルファジィコントローラ／ＰＣＭＦＣ
１３・・・仮想空間ブロック
２２・・・レベルシフト回路／ＬＳＣ
２６・・・しきい値制御回路
３０・・・デジタル入力
Claims (4)
- 前走車と追跡車両との相対距離を計測する相対距離計測手段と、１制御周期だけ相対距離を遅らせることにより前走車と追跡車両との相対速度を求める手段と、前走車と追跡車両との相対距離及び相対速度が入力されるとファジィ制御を行って追跡車両の最大アクセル開度を出力するファジィ推論部とを有していることを特徴とする自動車の追突防止制御システム。
- 前記ファジィ推論部は、前走車と追跡車両との相対距離或いは相対速度が入力されるメンバーシップ関数回路と、メンバーシップ関数回路の出力に対する適合度演算を行う演算回路と、該演算回路で求められた適合度に外部ディジタル入力により制御された後件部定数を乗算する乗算回路と、演算回路の出力及び乗算回路の出力から重心点計算により追跡車両の最大アクセル開度を求める推論回路とを有している請求項１の自動車の追突防止制御システム。
- 前記メンバーシップ関数回路では、非ファジィ入力に対して、一定のグレード勾配の部分と、グレードが変化しない部分と、グレードが急激に変化する部分とを有するグレード特性であって、単調増加のグレード特性と、単調減少のグレード特性とを組み合わせたメンバーシップ関数を用いる請求項２の自動車の追突防止制御システム。
- 請求項１〜３の何れか１項の自動車の追突防止制御システムと共に、追跡車両から見た画像を前処理して２次元観測窓を作成し、該２次元観測窓から２次元空間上の危険度データと追跡車両の前走車に対する目標角度データを算出する前処理手段と、前処理手段からの前記危険度データ及び目標角度データに基いて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構を有していることを特徴とする移動障害物回避機構。
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