JP2006143009A - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえ、低速域での追従制御と中高速域での追従制御においても目標車間時間を連続して共通に用いることができドライバが自然な感覚で利用することを可能とする。
【解決手段】走行制御ユニット５における自動追従制御では、目標車間時間Ｔｔを自車速Ｖ０に基づいて演算設定し、先行車との車間距離Ｌと先行車速Ｖｆと自車速Ｖ０と目標車間時間Ｔｔとに基づき目標加速度ａを演算して、自動ブレーキ制御や自動加速制御等を行う。ここで、目標車間時間Ｔｔの演算設定は、自車速Ｖ０の関数で演算され、この関数は、自車速Ｖが高くなるほど目標車間時間Ｔｔが小さくなる傾向の関数に設定され、第１の設定値と第２の設定値とを予め定め、自車速Ｖ０を第２の設定値を指数として累乗し、該累乗した値に第１の設定値を乗算した項を少なくとも有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステレオカメラ、単眼カメラ、ミリ波レーダ等で検出した自車両前方の先行車に対して自動追従制御を行う車両の運転支援装置に関する。

近年、車載したカメラ等により前方の走行環境を検出し、この走行環境データから先行車を検出して、この先行車に対する追従走行制御や、先行車との車間距離等を一定以上に保つ走行制御装置が実用化されている。

例えば、特開２００２−１２７７８１号公報では、車間距離及び自車速に基づき自車両が先行車の現在位置に到達するまでの時間差である車間時間を演算し、演算した車間時間を予め定めた目標車間時間（一定値）に保持すべく電子スロットルおよびブレーキアクチュエータを制御する技術が開示されている。このとき、先行車の減速度の大きさが、第１の規定値以上になった場合は、所定の補正値を目標車間時間に加えて補正車間時間とし、この補正車間時間を目標として加減速制御する。
特開２００２−１２７７８１号公報

ところで、上述の特許文献１で定めるような目標車間時間は、自車両の走行状態に応じて異なった値とした方が、よりドライバに対して自然であり、上述の特許文献１のような一定値の目標車間時間では、たとえ、先行車が減速をした際に補正したとしても、追従走行中でのドライバが自然で且つ良好なフィーリングで追従走行を行うことができないという問題がある。一方、追従制御においては、低速域で行う制御と中高速域で行う制御とでは、確保すべき車間距離やゆとりの時間等の観点から目標車間時間を共通とすることは困難で、この目標車間時間の違いから、その境目においてドライバに不自然な感覚を与えてしまうという問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、たとえ、低速域での追従制御と中高速域での追従制御においても目標車間時間を連続して共通に用いることができドライバが自然な感覚で利用できる車両の運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、自車両の走行情報を検出する自車走行情報検出手段と、先行車を認識し該先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、目標とする車間時間を上記自車走行情報検出手段で検出する自車速の関数として設定する目標車間時間設定手段と、上記自車走行情報と上記先行車情報と上記目標車間時間に基づき目標とする加速度を演算する目標加速度演算手段と、上記目標加速度に基づき加減速制御する加減速制御手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両の運転支援装置は、たとえ、低速域での追従制御と中高速域での追従制御においても目標車間時間を連続して共通に用いることができドライバが自然な感覚で利用することが可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図３は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両に搭載した運転支援装置の概略構成図、図２は自動追従制御プログラムのフローチャート、図３は目標車間時間の特性図である。

図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）で、この車両１には、車両用運転支援装置の一例としてのクルーズコントロールシステム（ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）システム）２が搭載されている。このＡＣＣシステム２は、ステレオカメラ３、ステレオ画像認識装置４、走行制御ユニット５を有して主要に構成され、このＡＣＣシステム２では、基本的に、先行車が存在しない定速走行制御状態のときにはドライバが設定した車速を保持した状態で走行し、先行車が存在する場合には、後述の図２の自動追従制御プログラムにより制御される。この自動追従制御プログラムは、詳細は後述するが、目標車間時間Ｔｔを自車速Ｖ０に基づいて演算設定し、先行車との車間距離Ｌと先行車速Ｖｆと自車速Ｖ０と目標車間時間Ｔｔとに基づき目標加速度ａを演算して、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うものである。この自動追従制御プログラムは、走行制御ユニット５にて実行されるものであり、従って、走行制御ユニット５は目標車間時間設定手段、目標加速度演算手段及び加減速制御手段としての機能を備えて構成されるものである。

ステレオカメラ３は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラで構成され、これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、ステレオ画像認識装置４に出力される。

また、自車両１には、自車走行情報検出手段としての、自車速Ｖ０を検出する車速センサ６が設けられており、この自車速Ｖ０は、ステレオ画像認識装置４と走行制御ユニット５とに出力される。更に、自車両１のブレーキスイッチ７からのブレーキペダルのＯＮ−ＯＦＦ信号は、走行制御ユニット５に入力される。

ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３からの画像、車速センサ６からの自車速Ｖ０が入力され、ステレオカメラ３からの画像に基づき自車両１前方の立体物データと白線データの前方情報を検出し、自車両１の進行路（自車進行路）を推定する。そして、自車両１前方の先行車を抽出して、先行車距離（車間距離）Ｌ、先行車速（（車間距離Ｌの変化量）＋（自車速Ｖ０））Ｖｆ、先行車加速度（先行車速Ｖｆの微分値）ａｆ、先行車以外の静止物位置、白線座標、白線認識距離、自車進行路座標等の各データを走行制御ユニット５に出力する。

ここで、ステレオ画像認識装置４における、ステレオカメラ３からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ３のＣＣＤカメラで撮像した自車両１の進行方向の環境の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成する。そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。立体物データでは、立体物までの距離と、この距離の時間的変化（自車両１に対する相対速度）が求められ、特に自車進行路上にある最も近い車両で、自車両１と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行するものが先行車として抽出される。尚、先行車の中で速度Ｖｆが略０km/hである車両は、停止した先行車として認識される。このように、ステレオカメラ３及びステレオ画像認識装置４は、先行車情報検出手段として設けられている。

走行制御ユニット５は、ドライバの操作入力によって設定される走行速度を維持するよう定速走行制御を行なう定速走行制御の機能、及び、後述の図２に示す自動追従制御の機能を実現するもので、ステアリングコラムの側部等に設けられた定速走行操作レバーに連結される複数のスイッチ類で構成された定速走行スイッチ８、ステレオ画像認識装置４、車速センサ６、ブレーキスイッチ７等が接続されている。

定速走行スイッチ８は、定速走行時の目標車速を設定する車速セットスイッチ、主に目標車速を下降側へ変更設定するコーストスイッチ、主に目標車速を上昇側へ変更設定するリジュームスイッチ等で構成されている。更に、この定速走行操作レバーの近傍には、定速走行制御及び自動追従制御のＯＮ／ＯＦＦを行うメインスイッチ（図示せず）が配設されている。

ドライバが図示しないメインスイッチをＯＮし、定速走行操作レバーにより、希望する速度をセットすると、定速走行スイッチ８からの信号が走行制御ユニット５に入力される。そして、車速センサ６で検出した車速が、ドライバのセットした設定車速に収束するように、スロットル弁制御装置９に信号出力してスロットル弁１０の開度をフィードバック制御し、自車両１を自動的に定速状態で走行させ、或いは、自動ブレーキ制御装置１１に減速信号を出力して自動ブレーキを作動させる。

又、走行制御ユニット５は、定速走行制御を行っている際に、ステレオ画像認識装置４にて先行車を認識した場合には、所定の条件で後述する自動追従制御へ自動的に切換えられる。尚、定速走行制御の機能、及び、自動追従制御の機能は、ドライバがブレーキを踏んだ場合や、自車速Ｖ０が予め設定しておいた上限値を超える場合、或いは、メインスイッチがＯＦＦされた場合には、解除されるようになっている。

すなわち、自動追従制御実行制御ユニット５における自動追従制御プログラムは、図２に示すように、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要パラメータの読み込みを行い、Ｓ１０２に進み、目標車間時間Ｔｔの演算を、例えば、以下の（１）式により行う。
Ｔｔ＝α・Ｖ０^−β …（１）
ここで、αは第１の設定値としての、α＞０のゲインであり、本実施の形態では、例えば１７に設定されている。また、βは第２の設定値としての、β＞０の値であり、本実施の形態では、１＞β＞０の値で、例えば、０．３〜０．８の間に設定されている。この（１）式により設定される目標車間時間Ｔｔは、例えば、図３に示すような、特性となり、自車速Ｖ０が高くなるほど目標車間時間Ｔｔが小さくなる傾向の関数となっている。

その後、Ｓ１０３に進むと、Ｓ１０１で読み込んだ先行車との車間距離Ｌと先行車速Ｖｆと自車速Ｖ０と、Ｓ１０２で演算した目標車間時間Ｔｔを基に、以下の（２）式により目標加速度ａを設定する。
ａ＝ｋ１・（Ｔｔ・Ｖ０−Ｌ）＋ｋ２・（Ｖｆ−Ｖ０） …（２）
ここで、ｋ１、ｋ２は定数である。

そして、Ｓ１０４に進み、Ｓ１０３で演算した目標加速度に基づき、スロットル弁制御装置９、或いは、自動ブレーキ制御装置１１に指示信号を出力して加減速制御を行われプログラムを抜ける。

このように本実施の形態によれば、目標車間時間Ｔｔを（１）式により演算するようにしたので、たとえ、低速域での追従制御と中高速域での追従制御においても目標車間時間Ｔｔを連続して共通に用いることができドライバが自然な感覚で利用することが可能となる。

また、第１の設定値αと第２の設定値βの組合せを変更することで、様々な特性の目標車間時間Ｔｔを得ることができ、設計開発に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

尚、本実施の形態では、（１）式、すなわち、Ｔｔ＝α・Ｖ０^−βのみで目標車間時間Ｔｔを得るようにしているが、α・Ｖ０^−βの項を有す関数であれば、他の関数、例えば、Ｔｔ＝α・Ｖ０^−β＋γ（γは定数）等で導くようにしても良い。

また、（１）式で導く目標車間時間Ｔｔは、自車速Ｖ０の所定の領域に限定し、他の領域では他の関数、或いは、一定値としても良い。

更に、本実施の形態では、先行車の認識をステレオカメラからの画像を基に行うようになっているが、他の技術、例えば、ミリ波レーダと単眼カメラからの情報を基に認識するものであっても良い。

車両に搭載した運転支援装置の概略構成図 自動追従制御プログラムのフローチャート 目標車間時間の特性図

符号の説明

１ 自車両
２ ＡＣＣシステム（運転支援装置）
３ ステレオカメラ（先行車情報検出手段）
４ ステレオ画像認識装置（先行車情報検出手段）
５ 走行制御ユニット（目標車間時間設定手段、目標加速度演算手段、加減速制御手段）
６ 車速センサ（自車走行情報検出手段）
９ スロットル弁制御装置
１０ スロットル弁
１１ 自動ブレーキ制御装置
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (5)

1. 自車両の走行情報を検出する自車走行情報検出手段と、
   先行車を認識し該先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、
   目標とする車間時間を上記自車走行情報検出手段で検出する自車速の関数として設定する目標車間時間設定手段と、
   上記自車走行情報と上記先行車情報と上記目標車間時間に基づき目標とする加速度を演算する目標加速度演算手段と、
   上記目標加速度に基づき加減速制御する加減速制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 上記目標車間時間を定める自車速の関数は、自車速が高くなるほど目標車間時間が小さくなる傾向の関数であることを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
3. 上記目標車間時間を定める自車速の関数は、第１の設定値と第２の設定値とを予め定め、自車速を上記第２の設定値を指数として累乗し、該累乗した値に第１の設定値を乗算した項を少なくとも有することを特徴とする請求項２記載の車両の運転支援装置。
4. 上記第１の設定値は、０より大きな値に設定することを特徴とする請求項３記載の車両の運転支援装置。
5. 上記第２の設定値は、０より大きく１より小さい値に設定することを特徴とする請求項３又は請求項４記載の車両の運転支援装置。

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