JP2006347403A - Relative velocity calculation device and inter-vehicle distance controller - Google Patents

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Ryoji Kato
良治 加藤
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Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a relative speed calculation device and an inter-vehicle distance controller for making compatible both the reduction of noise included in a relative speed calculation value and the reduction of a response delay generated when filtering the relative speed calculation value. <P>SOLUTION: This relative speed calculation device is provided with an inter-vehicle distance detection means 100 for detecting inter-vehicle distance information between an own vehicle and the other vehicle traveling ahead or behind the own vehicle and a relative speed calculation means 108 for calculating the relative speed information of the own vehicle and the other vehicle in each arithmetic period(for example, 20 milli-second) preliminarily set based on the inter-vehicle distance information. The relative speed calculation means 108 calculates relative speed information based on the inter-vehicle distance information inputted in the arithmetic period n and the inter-vehicle distance information inputted in an arithmetic period (n-r) prior to the arithmetic period n by the number r (r=15, for example) of prescribed periods. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両を所定の速度で自動的に走行させるオートクルーズ制御装置等に用いて好適な、自車両と他車両との相対速度算出装置、および、相対速度を用いて設定された車間距離を維持する車間距離制御装置に関する。   The present invention is suitable for use in an auto-cruise control device or the like for automatically driving a vehicle at a predetermined speed, and a relative speed calculation device between the host vehicle and another vehicle, and an inter-vehicle distance set using the relative speed. The present invention relates to an inter-vehicle distance control device that maintains the above.

近年、自車両と自車両前方の対象物(先行車両)または自車両後方の対象物(後続車両)との車間距離情報に基づいて車両と対象物との相対速度を算出する技術や相対速度に基づいて走行を制御する技術が開発されており、例えば、車両を設定された速度で自動的に定速走行させるオートクルーズ装置に、先行車との車間距離を所定距離に維持する車間距離制御機能を付加したものが実用化されている。   In recent years, the technology and relative speed for calculating the relative speed between the vehicle and the object based on the inter-vehicle distance information between the vehicle and the object in front of the vehicle (preceding vehicle) or the object behind the vehicle (following vehicle). For example, an auto cruise device that automatically drives a vehicle at a set speed at a set speed to maintain a distance between the vehicle and the preceding vehicle at a predetermined distance has been developed. Those with the added are put into practical use.

このような車間距離制御機能付オートクルーズ装置では、先行車両の有無及び先行車両がある場合には自車両と先行車両との車間距離を検知又は検出し、先行車両が検知されない場合には設定された車速を設定車速に維持する定速制御を行い、先行車両が検知された場合には、検出した車間距離情報に基づいて車間距離を所定距離に維持する車間距離制御を行っている。   In such an auto cruise device with an inter-vehicle distance control function, the presence or absence of a preceding vehicle and the preceding vehicle are detected or detected when there is a preceding vehicle, and are set when no preceding vehicle is detected. When the preceding vehicle is detected, the inter-vehicle distance control is performed to maintain the inter-vehicle distance at a predetermined distance based on the detected inter-vehicle distance information.

この車間距離制御では、検出された車間距離情報が目標とする車間距離(所定距離)となるように自車両を加速または減速させるフィードバック制御を行えばよい。なお、目標車間距離は、最もシンプルには、一定距離とすることもできるが、自車両の車速に応じて目標とする車間距離(所定距離)を設定することが好ましい。この場合、当然ながら、目標車間距離は自車両の車速が大きい程大きく設定される。   In this inter-vehicle distance control, feedback control for accelerating or decelerating the host vehicle may be performed so that the detected inter-vehicle distance information becomes a target inter-vehicle distance (predetermined distance). Although the target inter-vehicle distance can be set to a fixed distance in the simplest case, it is preferable to set a target inter-vehicle distance (predetermined distance) according to the vehicle speed of the host vehicle. In this case, of course, the target inter-vehicle distance is set larger as the vehicle speed of the host vehicle is higher.

また、このような車間距離制御に自車両と先行車両との相対速度を用いる技術が提案されている(例えば特許文献1,2参照)。
例えば、特許文献1には、自車両と先行車両との車間距離情報と目標車間距離との差と、自車両と先行車両との相対速度とに基づいて自車両の車速を制御する技術が公開されている。
In addition, a technique using the relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle for such inter-vehicle distance control has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
For example, Patent Document 1 discloses a technique for controlling the vehicle speed of the host vehicle based on the difference between the inter-vehicle distance information between the host vehicle and the preceding vehicle and the target inter-vehicle distance and the relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle. Has been.

なお、このような車間距離制御装置では、自車両と先行車両との車間距離をレーザーレーダーやカメラ等の車間距離センサによって検出している。
また、自車両と先行車両との相対速度情報は車間距離の変化率を算出することで求めることができ、一般に車間距離情報を所定の演算周期(ここでは、20ミリ秒)毎に微分処理することによって相対速度情報(相対速度算出値)を算出するようになっている。
In such an inter-vehicle distance control device, the inter-vehicle distance between the host vehicle and the preceding vehicle is detected by an inter-vehicle distance sensor such as a laser radar or a camera.
The relative speed information between the host vehicle and the preceding vehicle can be obtained by calculating the rate of change of the inter-vehicle distance. Generally, the inter-vehicle distance information is differentiated every predetermined calculation cycle (here, 20 milliseconds). Thus, relative speed information (relative speed calculation value) is calculated.

しかしながら、車間距離検出センサで検出した車間距離情報及び車間距離情報を微分処理することによって算出した相対速度算出値は、そのまま用いるとノイズ等の影響が大きいのでECUによる車間距離制御が不安定になる。そのため、ECUでは所定のフィルタ係数でこれらの信号にフィルタ処理を行うことによって信号値を平滑化したものを用いている。   However, the inter-vehicle distance information detected by the inter-vehicle distance detection sensor and the relative speed calculation value calculated by differentiating the inter-vehicle distance information are greatly affected by noise and the like, so the inter-vehicle distance control by the ECU becomes unstable. . Therefore, the ECU uses a signal value smoothed by performing a filtering process on these signals with a predetermined filter coefficient.

このフィルタ処理にはローパスフィルタ(LPF)が用いられ、LPFでは、所定の演算周期(例えば20ミリ秒)毎に所定のフィルタ係数に基づいてフィルタ演算が行われる。
また、LPFでは、(a+b=1,a>0,b>0)を満たすフィルタ係数a,bを設定し、1演算周期前にLPFが算出したフィルタ後信号値F(n−1)と入力された信号値(フィルタ前信号値)L(n)とにフィルタ係数a,bをそれぞれ乗算したものを加算することによってフィルタ後信号値F(n)を算出するようになっている[F(n)=aF(n−1)+bL(n)]。
A low-pass filter (LPF) is used for the filter processing, and the LPF performs a filter operation based on a predetermined filter coefficient every predetermined operation period (for example, 20 milliseconds).
In the LPF, filter coefficients a and b satisfying (a + b = 1, a> 0, b> 0) are set, and the filtered signal value F (n−1) calculated by the LPF one calculation cycle before is input. The filtered signal value F (n) is calculated by adding the signal value (pre-filter signal value) L (n) multiplied by the filter coefficients a and b, respectively [F ( n) = aF (n−1) + bL (n)].

これにより、フィルタ前信号値に含まれるノイズ(微小変化)分は、LPFによるフィルタ処理によってカット又は抑制されてフィルタ後信号値は滑らかな変動特性となる。
なお、LPFによってフィルタ処理されたフィルタ後信号値はそれ以前の各周期におけるフィルタ前信号値の影響を累積的に受けることになるが、この影響は、その時点に近いフィルタ前信号値ほど大きく、その時点から遠いフィルタ前信号値ほど小さくなる。
Thereby, the noise (minute change) included in the pre-filter signal value is cut or suppressed by the filter processing by the LPF, and the post-filter signal value has a smooth variation characteristic.
The post-filter signal value filtered by the LPF is cumulatively affected by the pre-filter signal value in each previous period, but this effect is greater as the pre-filter signal value near that point in time, The smaller the pre-filter signal value from that point, the smaller.

このとき、1演算周期前のフィルタ後信号値F(n−1)を乗算するフィルタ係数aの値を大きく(入力信号値L(n)を乗算するフィルタ係数bの値を小さく)する(フィルタを重くするともいう)ほど、算出されるフィルタ後信号値は当該演算周期における入力信号値L(n)内のノイズがより強く抑制されるので、振幅の大きなノイズでも除去することができる。   At this time, the value of the filter coefficient a that is multiplied by the filtered signal value F (n−1) before one calculation cycle is increased (the value of the filter coefficient b that is multiplied by the input signal value L (n) is decreased) (filter) Since the noise in the input signal value L (n) in the calculation cycle is more strongly suppressed in the calculated filtered signal value, noise with a large amplitude can be removed.

しかしこのようにフィルタ係数aの値を大きくすると直近の入力信号値L(n)が軽視されることになるので、例えば、図4に示すようにフィルタ前信号値L(n)が変動した場合、フィルタ後信号値の値にフィルタ前信号値の変動が反映されるまでの応答遅れΔTが大きくなってしまう。
反対に、フィルタ係数aの値を小さく(フィルタ係数bの値を大きく)設定する(フィルタを軽くするともいう)と応答遅れΔTを小さくすることができるが、ノイズの振幅が大きい場合にはノイズを十分に除去することができず、車間距離制御が不安定になってしまう。
However, if the value of the filter coefficient a is increased in this way, the latest input signal value L (n) is neglected. For example, when the pre-filter signal value L (n) varies as shown in FIG. The response delay ΔT until the fluctuation of the signal value before filtering is reflected in the value of the signal value after filtering becomes large.
Conversely, if the value of the filter coefficient a is set to be small (the value of the filter coefficient b is set to be large) (also referred to as making the filter lighter), the response delay ΔT can be reduced, but if the noise amplitude is large, the noise Cannot be removed sufficiently, and the inter-vehicle distance control becomes unstable.

したがって、フィルタ係数a,bの値はノイズを確実に除去できると同時に、フィルタ前信号値の変動に対して応答遅れを許容限度内に抑えながらノイズを一定レベル以上除去することができる値に設定することが望ましい。
特開2004−127926公報 特開2000−285395公報
Therefore, the values of the filter coefficients a and b are set to values that can remove noise reliably, and at the same time, can reduce noise more than a certain level while suppressing the response delay within the allowable limit with respect to fluctuations in the signal value before filter. It is desirable to do.
JP 2004-127926 A JP 2000-285395 A

しかしながら、車間距離情報を微分処理して算出する相対速度算出値は、車間距離情報に含まれるノイズが増幅されることになるため、従来の相対速度算出方法では図4に示すようにこのノイズを除去できるように上述のフィルタ係数aをある程度大きく(フィルタ係数bを小さく)設定すると、図4に示すようにフィルタ後の相対速度算出値許容できない程度のに大きな応答遅れ(ΔT)が生じてしまうことになる。   However, the relative speed calculation value calculated by differentiating the inter-vehicle distance information amplifies the noise included in the inter-vehicle distance information. Therefore, in the conventional relative speed calculation method, as shown in FIG. If the above-described filter coefficient a is set to be somewhat large so that it can be removed (filter coefficient b is small), a large response delay (ΔT) is generated that is not acceptable as shown in FIG. It will be.

このように、従来の技術によれば、相対速度算出値のノイズを除くようにフィルタ処理を行うと、フィルタ後の相対速度算出値の応答遅れが大きくなり、ひいてはECUによる車間距離制御に遅れが生じてしまうことになり、ノイズの除去と応答遅れの回避とを同時に実現することが困難であった。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、オートクルーズ制御装置等に好適に用いることができ、車間距離情報に基づいて算出した相対速度算出値に含まれるノイズの抑制と、相対速度算出値をフィルタ処理する際に生じる応答遅れの低減とを両立させることができるようにした、相対速度算出装置および相対速度を用いた車間距離制御装置を提供することを目的とする。
As described above, according to the conventional technique, when the filter process is performed so as to remove the noise of the relative speed calculation value, the response delay of the relative speed calculation value after the filter becomes large, and thus the inter-vehicle distance control by the ECU is delayed. As a result, it is difficult to simultaneously eliminate noise and avoid response delay.
The present invention has been devised in view of such problems, and can be suitably used for an auto cruise control device or the like, and can suppress noise included in a relative speed calculation value calculated based on inter-vehicle distance information, It is an object of the present invention to provide a relative speed calculation device and an inter-vehicle distance control device using a relative speed, which can simultaneously reduce response delay that occurs when filtering a calculated value.

上述の目的を達成するために、請求項1記載の本発明の相対速度算出装置は、自車両と該自車両の前方または後方を走行する他車両との車間距離情報を検出する車間距離検出手段と、該車間距離情報に基づいて予め設定された演算周期毎に該自車両と該他車両との相対速度情報を算出する相対速度算出手段と、を備えた相対速度算出装置において、該相対速度算出手段は、演算周期nにおいて入力された該車間距離情報と所定周期数rだけ前の演算周期(n−r)において入力された該車間距離情報とに基づいて、該相対速度情報を算出することを特徴としている。   In order to achieve the above-described object, the relative speed calculation device according to the first aspect of the present invention is an inter-vehicle distance detection unit that detects inter-vehicle distance information between the host vehicle and another vehicle traveling in front of or behind the host vehicle. And a relative speed calculation means for calculating relative speed information between the host vehicle and the other vehicle for each preset calculation cycle based on the inter-vehicle distance information. The calculation means calculates the relative speed information based on the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle n and the inter-vehicle distance information input in the previous calculation cycle (n−r) by a predetermined number of cycles r. It is characterized by that.

また、請求項2記載の本発明の相対速度算出装置は請求項1のものにおいて、該相対速度算出手段によって算出された該相対速度情報をフィルタ処理するフィルタ手段をそなえることを特徴としている。
また、請求項3記載の本発明の相対速度算出装置は請求項1又は2のものにおいて、該相対速度算出手段は、該演算周期毎に、演算周期nにおいて入力された該車間距離情報と所定周期前の演算周期(n−r)において入力された該車間距離情報との差を該所定周期数rに相当する時間で除算して該相対速度情報を算出することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a relative speed calculation apparatus according to the first aspect of the present invention, further comprising a filter means for filtering the relative speed information calculated by the relative speed calculation means.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the relative speed calculation device according to the first or second aspect, wherein the relative speed calculation means is configured to determine, for each calculation cycle, the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle n and a predetermined distance. The relative speed information is calculated by dividing the difference from the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle (n−r) before the cycle by the time corresponding to the predetermined number of cycles r.

また、請求項4記載の本発明の相対速度算出装置は、請求項1〜3のいずれか1項のものにおいて、該演算周期の周期は10〜40ミリ秒であり、該所定周期数rは5〜50であり、該相対速度算出手段は、1演算周期毎に当該演算周期において入力された該車間距離情報と、該所定周期数rだけ前の演算周期(n−r)において入力された該車間距離情報との差を該所定周期数rに相当する時間で除算して該相対速度情報を算出することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the relative speed calculation device according to the first aspect of the present invention, the cycle of the calculation cycle is 10 to 40 milliseconds, and the predetermined cycle number r is 5 to 50, and the relative speed calculation means is input in the calculation cycle (n−r) before the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle every calculation cycle and the predetermined number of cycles r. The relative speed information is calculated by dividing a difference from the inter-vehicle distance information by a time corresponding to the predetermined period number r.

演算周期を短くすると、この演算周期に応じて車間距離制御を行えば、高精度な制御が行えるが、演算及び制御の頻度が高くなって、コントローラ系の大きな負担となる。一方、演算周期を長くすると演算や制御の頻度は低く抑えられるが、制御の精度が低下してしまう。このような観点から、演算周期は10〜40ミリ秒を設定している。
また、上記の所定周期数rに相当する時間は、長すぎると実際の相対速度に対する応答遅れが大きくなりすぎ、また、短すぎると相対速度算出値のノイズの振幅抑制効果が薄れるので、好適には、上記の所定周期数rに相当する時間が200ミリ秒から500ミリ秒程度の範囲になるようにrの値を設定する。
If the calculation cycle is shortened, high-precision control can be performed if inter-vehicle distance control is performed according to the calculation cycle, but the frequency of calculation and control becomes high, which imposes a heavy burden on the controller system. On the other hand, if the calculation cycle is lengthened, the frequency of calculation and control can be kept low, but the accuracy of control is reduced. From such a viewpoint, the calculation cycle is set to 10 to 40 milliseconds.
Further, if the time corresponding to the predetermined number of cycles r is too long, the response delay with respect to the actual relative speed becomes too large, and if it is too short, the effect of suppressing the amplitude of the noise of the relative speed calculated value is reduced. Sets the value of r so that the time corresponding to the predetermined number of cycles r is in the range of about 200 milliseconds to 500 milliseconds.

また、請求項5記載の本発明の相対速度算出装置は、請求項1〜4のいずれか1項のものにおいて、該車間距離検出手段が検出した該車間距離情報をフィルタ処理する車間距離フィルタ手段を備え、該相対速度算出手段は、該車間距離フィルタ手段によってフィルタ処理されたフィルタ後車間距離情報に基づいて該相対速度情報を算出することを特徴としている。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a relative speed calculation device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the inter-vehicle distance filter means filters the inter-vehicle distance information detected by the inter-vehicle distance detection means. The relative speed calculation means calculates the relative speed information based on the filtered inter-vehicle distance information filtered by the inter-vehicle distance filter means.

また、請求項6記載の本発明の車間距離制御装置は、自車両を加速または減速する加減速手段と、該自車両と該自車両の前方を走行する先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、該車間距離検出手段が検出した車間距離情報に基づいて予め設定された演算周期毎に該自車両と該先行車両との相対速度を算出する相対速度算出手段と、該相対速度算出手段が算出した相対速度情報をフィルタ処理するフィルタ手段と、該フィルタ手段がフィルタ処理した相対速度情報および該車間距離検出手段が検出した車間距離情報に基づいて、該自車両と該先行車両との車間距離が所定の目標値となるように該加減速手段の作動を制御する加減速制御手段と、を備えた車間距離制御装置において、該相対速度算出手段が、演算周期nにおいて入力された該車間距離情報を所定周期数rだけ前の演算周期(n−r)において入力された該車間距離情報に基づいて、該相対速度を算出することを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an inter-vehicle distance control device according to the present invention, which detects an inter-vehicle distance between acceleration / deceleration means for accelerating or decelerating the own vehicle and a preceding vehicle traveling in front of the own vehicle. Distance detecting means, relative speed calculating means for calculating a relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle for each predetermined calculation cycle based on the inter-vehicle distance information detected by the inter-vehicle distance detecting means, and the relative speed Based on the relative speed information filtered by the filter means and the inter-vehicle distance information detected by the inter-vehicle distance detection means, the own vehicle and the preceding vehicle are filtered. And an acceleration / deceleration control means for controlling the operation of the acceleration / deceleration means so that the inter-vehicle distance becomes a predetermined target value. Based 該車 distance information to 該車 distance information entered only in the previous calculation cycle (n-r) predetermined cycle number r, is characterized by calculating the said relative velocity.

したがって、請求項1記載の本発明の相対速度算出装置によれば、演算周期nにおいて相対速度情報を算出する際には、演算周期nの車間距離情報と所定周期rだけ前の演算周期(n−r)の車間距離情報とに基づいて相対速度情報を算出するので、従来のものよりも長い時間における車間距離情報の変化率を算出することにより、算出した相対速度算出値に含まれるノイズの振幅を抑制することができる。   Therefore, according to the relative speed calculation apparatus of the first aspect of the present invention, when calculating the relative speed information in the calculation cycle n, the inter-vehicle distance information of the calculation cycle n and the calculation cycle (n Since the relative speed information is calculated based on the inter-vehicle distance information of -r), by calculating the change rate of the inter-vehicle distance information in a longer time than the conventional one, the noise included in the calculated relative speed calculated value is calculated. The amplitude can be suppressed.

また、請求項2記載の本発明の相対速度算出装置によれば、請求項1の効果に加え、相対速度算出手段が算出した相対速度情報をフィルタ処理して安定した相対速度情報を得ることができ、また、これをフィルタ処理する際には比較的軽めのフィルタでも十分にノイズが抑制されるので、実際の相対速度の変動に対して応答性よく相対速度を算出することができる。   According to the relative speed calculation apparatus of the present invention as set forth in claim 2, in addition to the effect of claim 1, the relative speed information calculated by the relative speed calculation means can be filtered to obtain stable relative speed information. In addition, when the filter processing is performed, noise is sufficiently suppressed even with a relatively light filter, so that the relative speed can be calculated with high responsiveness to the actual relative speed fluctuation.

また、請求項3記載の本発明の相対速度算出装置によれば、請求項1又は2の効果に加え、演算周期nにおける車間距離情報と所定周期前の演算周期(n−r)における車間距離情報との差をr演算周期で除算することで相対速度を算出できるので、簡単かつ確実に相対速度を得ることができる。
また、請求項4記載の本発明の相対速度算出装置によれば、請求項1〜3の効果に加え、10〜40ミリ秒である各演算周期毎に、現在の演算周期と5〜50周期である演算周期数rだけ前に入力された該車間距離情報との差を演算周期数rに相当する時間で除算して該相対速度情報を算出するので、実際の相対速度の変動に対して遅れることなく相対速度情報を算出できる上、算出した相対速度情報に含まれるノイズの振幅を抑制することができる。
According to the relative speed calculation apparatus of the present invention as set forth in claim 3, in addition to the effect of claim 1 or 2, the inter-vehicle distance information in the calculation cycle n and the inter-vehicle distance in the calculation cycle (n−r) before the predetermined cycle. Since the relative speed can be calculated by dividing the difference from the information by the r calculation cycle, the relative speed can be obtained easily and reliably.
According to the relative speed calculation apparatus of the present invention as set forth in claim 4, in addition to the effects of claims 1 to 3, the current calculation cycle and 5 to 50 cycles for each calculation cycle of 10 to 40 milliseconds. The relative speed information is calculated by dividing the difference from the inter-vehicle distance information input before the calculation cycle number r by the time corresponding to the calculation cycle number r. Relative speed information can be calculated without delay, and the amplitude of noise included in the calculated relative speed information can be suppressed.

また、請求項5記載の本発明の相対速度算出装置によれば、請求項1〜4の効果に加え、フィルタ処理を行ってノイズを少なくした車間距離情報に基づいて相対速度情報を算出するのでさらに相対速度算出値に含まれるノイズの振幅を低減することができる。
また、請求項6記載の本発明の車間距離制御装置によれば、相対速度算出手段が所定数の周期を遡ったときの車間距離情報を用いて相対速度を算出し、さらにこれをフィルタ処理することでノイズを除去しているのでフィルタを通常よりも軽く設定することができ、ノイズ・遅れ、共に少ない良好な相対速度を得ることができる。したがって、安定した応答性の良い加減速制御が可能となり、無用な加減速の少ない車間距離制御を行うことができる。
Further, according to the relative speed calculation device of the present invention described in claim 5, in addition to the effects of claims 1 to 4, the relative speed information is calculated based on the inter-vehicle distance information in which the noise is reduced by performing the filtering process. Furthermore, the amplitude of noise included in the calculated relative speed can be reduced.
According to the inter-vehicle distance control device of the present invention as set forth in claim 6, the relative speed calculation means calculates the relative speed using the inter-vehicle distance information when the predetermined number of cycles are traced back, and further filters this. Since the noise is removed, the filter can be set lighter than usual, and a good relative speed with less noise and delay can be obtained. Therefore, stable acceleration / deceleration control with good responsiveness is possible, and it is possible to perform inter-vehicle distance control with little unnecessary acceleration / deceleration.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図1〜図3は本発明の一実施形態に係る相対速度算出装置を含む車間距離制御装置を説明するためのものであって、図1はその構成を示すブロック図、図2は車間距離情報及び相対速度情報のフィルタ処理にかかる演算回路並びに相対速度算出にかかる演算回路を模式的に示す回路図、図3は本実施形態における相対速度情報(車間距離情報の微分値)とフィルタ後信号値との経時変化を示すグラフである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 are for explaining an inter-vehicle distance control device including a relative speed calculation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration, and FIG. 2 is an inter-vehicle distance information. FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing an arithmetic circuit for filtering relative speed information and an arithmetic circuit for calculating relative speed, and FIG. 3 shows relative speed information (differential value of inter-vehicle distance information) and post-filter signal value in this embodiment. It is a graph which shows a time-dependent change.

本実施形態は、本発明の相対速度算出装置ならびに車間距離制御装置をオートクルーズ制御装置に適用したものである。このオートクルーズ制御装置では、自車両の前方に先行車両がいない場合、もしくは自車両と先行車両との車間距離Dが車間距離制御開始閾値Ds以上の十分に広い場合には車両を設定車速V0で自動的に定速走行(定速制御モード)させ、上記車間距離Dが車間距離制御開始閾値Dsよりも短い場合には、車間距離Dが目標車間距離Dtを維持するように自車両を加減速して車間距離を制御(車間距離制御モード)する。   In the present embodiment, the relative speed calculation device and the inter-vehicle distance control device of the present invention are applied to an auto cruise control device. In this auto-cruise control device, when there is no preceding vehicle ahead of the host vehicle or when the inter-vehicle distance D between the host vehicle and the preceding vehicle is sufficiently wider than the inter-vehicle distance control start threshold Ds, the vehicle is set at the set vehicle speed V0. When the vehicle is automatically driven at a constant speed (constant speed control mode) and the inter-vehicle distance D is shorter than the inter-vehicle distance control start threshold Ds, the host vehicle is accelerated or decelerated so that the inter-vehicle distance D maintains the target inter-vehicle distance Dt. Then, the inter-vehicle distance is controlled (inter-vehicle distance control mode).

なお、車間距離制御開始閾値Dsは車間距離センサの検出限度値に設定してもよく、あるいは、検出限度値よりも短く設定してもよい。
図1に示すように、本実施形態におけるオートクルーズ制御装置は、メモリ(ROM,RAM)及びCPU等で構成されるECU(電子制御装置)150、車間距離検出手段(車間距離センサ)100、車速センサ101、ブレーキスイッチ102、スロットル開度センサ103、及び作動スイッチ104を備え、さらに加減速手段としてのスロットルアクチュエータ105、ブレーキアクチュエータ106を備えている。
The inter-vehicle distance control start threshold Ds may be set to the detection limit value of the inter-vehicle distance sensor or may be set to be shorter than the detection limit value.
As shown in FIG. 1, the auto cruise control device according to the present embodiment includes an ECU (electronic control device) 150 including a memory (ROM, RAM) and a CPU, an inter-vehicle distance detection means (inter-vehicle distance sensor) 100, a vehicle speed. A sensor 101, a brake switch 102, a throttle opening sensor 103, and an operation switch 104 are provided, and a throttle actuator 105 and a brake actuator 106 as acceleration / deceleration means are further provided.

ECU150の入力側には、車間距離検出手段100、車速センサ101、ブレーキスイッチ102、スロットル開度センサ103、及び作動スイッチ104が接続され、ECU150の出力側には、スロットルアクチュエータ105及びブレーキアクチュエータ106が接続されている。
車速センサ101、ブレーキスイッチ102、スロットル開度センサ103はそれぞれ自車両の走行速度、図示しないブレーキペダルのオン/オフ、スロットル弁の開度の情報を検出するセンサである。作動スイッチ104はECU150にオートクルーズ制御の開始を指示するためのスイッチであり、運転者が作動スイッチ104をオンとすることでその時の走行車速を設定車速V0に設定してオートクルーズ制御を開始するようになっている。なお、作動スイッチ104には、オートクルーズ時の設定車速V0を増減調整しうる機能も付設されている。
The input side of the ECU 150 is connected to an inter-vehicle distance detecting means 100, a vehicle speed sensor 101, a brake switch 102, a throttle opening sensor 103, and an operation switch 104. On the output side of the ECU 150, a throttle actuator 105 and a brake actuator 106 are connected. It is connected.
A vehicle speed sensor 101, a brake switch 102, and a throttle opening sensor 103 are sensors for detecting information on the traveling speed of the host vehicle, on / off of a brake pedal (not shown), and the opening of a throttle valve, respectively. The operation switch 104 is a switch for instructing the ECU 150 to start auto-cruise control. When the driver turns on the operation switch 104, the traveling vehicle speed at that time is set to the set vehicle speed V0 and the auto-cruise control is started. It is like that. The operation switch 104 is also provided with a function that can increase or decrease the set vehicle speed V0 during auto-cruising.

また、オートクルーズ制御の作動解除は、作動スイッチ104をオフとすることでも行えるが、ブレーキスイッチ102の信号から検知されるブレーキ作動によってもオートクルーズ制御が解除されるようになっている。
車間距離検出手段(車間距離センサ)100は、例えばレーザーレーダー等によって自車両前方の対象物(先行車両)の有無及び自車両と先行車両との車間距離を検出するセンサであり、ここでは検出した車間距離情報を電圧値信号として出力するようになっている。なお、車間距離センサ100の検出限度値はここでは150メートルであり、先行車両がいない場合あるいは車間距離が検出限度値以上の場合には車間距離検出手段はこの検出限度値(150メートル)を車間距離情報として出力するようになっている。
In addition, the auto-cruise control can be released by turning off the operation switch 104, but the auto-cruise control is also released by the brake operation detected from the signal of the brake switch 102.
The inter-vehicle distance detection means (inter-vehicle distance sensor) 100 is a sensor that detects the presence of an object (preceding vehicle) ahead of the host vehicle and the inter-vehicle distance between the host vehicle and the preceding vehicle, for example, using a laser radar or the like. The inter-vehicle distance information is output as a voltage value signal. Here, the detection limit value of the inter-vehicle distance sensor 100 is 150 meters, and when there is no preceding vehicle or the inter-vehicle distance is equal to or greater than the detection limit value, the inter-vehicle distance detection means sets the detection limit value (150 meters) to the inter-vehicle distance. It is output as distance information.

また、ECU150は機能要素として車間距離LPF107、微分回路(相対速度算出手段)108、相対速度LPF(フィルタ手段としてのローパスフィルタ)109、目標車間距離設定手段110、目標車速算出手段(目標車速設定手段)111及び加減速制御手段112を備えている。
車間距離検出手段100からECU150に入力された車間距離検出信号は、車間距離LPF107によってフィルタ処理がなされる。これによって車間距離検出信号(車間距離情報)に含まれる微小な変動(ノイズ)が除去されて、不必要な変動の少ない安定した信号値(フィルタ後車間距離情報D)に変換される。そして、このフィルタ後車間距離情報Dは目標車速算出手段111に入力される。
The ECU 150 includes, as functional elements, an inter-vehicle distance LPF 107, a differentiation circuit (relative speed calculating means) 108, a relative speed LPF (low-pass filter as a filter means) 109, a target inter-vehicle distance setting means 110, a target vehicle speed calculating means (target vehicle speed setting means). ) 111 and acceleration / deceleration control means 112.
The inter-vehicle distance detection signal input from the inter-vehicle distance detection means 100 to the ECU 150 is filtered by the inter-vehicle distance LPF 107. As a result, minute fluctuations (noise) included in the inter-vehicle distance detection signal (inter-vehicle distance information) are removed and converted into a stable signal value (filtered inter-vehicle distance information D) with less unnecessary fluctuations. The filtered inter-vehicle distance information D is input to the target vehicle speed calculation unit 111.

また、車間距離LPF107によってフィルタ処理されたフィルタ後車間距離情報Dは微分回路(相対速度算出手段)108にも入力される。微分回路108では入力されたフィルタ後車間距離情報に微分処理が行われ、フィルタ後車間距離情報の変化率から相対速度情報(相対速度算出値)を算出するようになっている。
そして、算出された相対速度算出値は、相対速度LPF109に入力されてフィルタ処理がなされる。これによって微分回路108から出力される相対速度算出値に含まれる微小な変動(ノイズ)が除去されて、不必要な変動の少ない安定した信号値(フィルタ後相対速度情報)ΔVに変換される。
The filtered inter-vehicle distance information D filtered by the inter-vehicle distance LPF 107 is also input to a differentiating circuit (relative speed calculating means) 108. The differentiating circuit 108 performs a differentiation process on the input post-filter distance information, and calculates relative speed information (relative speed calculation value) from the rate of change of the post-filter distance information.
Then, the calculated relative speed calculated value is input to the relative speed LPF 109 for filtering. As a result, minute fluctuations (noise) included in the relative speed calculation value output from the differentiating circuit 108 are removed and converted to a stable signal value (filtered relative speed information) ΔV with little unnecessary fluctuation.

かかるフィルタ処理及び相対速度情報の算出の詳細については後述する。
目標車間距離設定手段110には目標とするべき車間距離が自車両の車速Vに対応したマップとして記憶されており、このマップを用いて、車速センサ101から入力された自車両の車速Vに基づいて、目標とする車間距離(目標車間距離)D0を設定するようになっている。
Details of the filtering process and the calculation of the relative speed information will be described later.
The target inter-vehicle distance setting means 110 stores a target inter-vehicle distance as a map corresponding to the vehicle speed V of the host vehicle, and based on the vehicle speed V of the host vehicle input from the vehicle speed sensor 101 using this map. Thus, a target inter-vehicle distance (target inter-vehicle distance) D0 is set.

目標車速算出手段111は車間距離LPF107から入力される車間距離(フィルタ後車間距離情報)Dが、車間距離制御開始閾値Ds以上である場合は、自車両前方に先行車両がいないか、あるいは自車両と先行車両との車間距離が十分であると判断して、設定車速V0を目標車速Vtに設定して加減速制御手段112に送出する(定速モード)。
また、車間距離Dが車間距離制御開始閾値Dsよりも小さい場合には、演算周期nにおいて車間距離LPF107から入力される車間距離(フィルタ後車間距離)Dn、相対速度LPF109から入力される相対速度(フィルタ後相対速度情報)ΔVn、目標車間距離設定手段110から入力される目標車間距離Dtn及び車速センサ102から入力される自車両の車速Vnとに基づいて
Vtn=Vn+a(Dn−Dtn)+bΔVn・・・(A)
の演算を行って目標車速Vtnを算出する。ただし、算出された目標車速Vtnが設定車速V0よりも大きい場合には設定車速V0を目標車速Vtに設定する。このようにして設定した目標車速Vtnは各演算周期毎に加減速制御手段112に入力される。
When the inter-vehicle distance (filtered inter-vehicle distance information) D input from the inter-vehicle distance LPF 107 is equal to or greater than the inter-vehicle distance control start threshold Ds, the target vehicle speed calculation unit 111 indicates that there is no preceding vehicle ahead of the own vehicle or the own vehicle And the preceding vehicle is determined to be sufficient, the set vehicle speed V0 is set to the target vehicle speed Vt and sent to the acceleration / deceleration control means 112 (constant speed mode).
When the inter-vehicle distance D is smaller than the inter-vehicle distance control start threshold Ds, the inter-vehicle distance (filtered inter-vehicle distance) Dn input from the inter-vehicle distance LPF 107 in the calculation cycle n, and the relative speed input from the relative speed LPF 109 ( Based on the filtered relative speed information) ΔVn, the target inter-vehicle distance Dtn input from the target inter-vehicle distance setting means 110, and the vehicle speed Vn of the host vehicle input from the vehicle speed sensor 102, Vtn = Vn + a (Dn−Dtn) + bΔVn.・ (A)
To calculate the target vehicle speed Vtn. However, when the calculated target vehicle speed Vtn is larger than the set vehicle speed V0, the set vehicle speed V0 is set to the target vehicle speed Vt. The target vehicle speed Vtn set in this way is input to the acceleration / deceleration control means 112 at each calculation cycle.

なお、相対速度ΔVは自車両と先行車両との車間距離が大きくなる方向が正となる。
そして、加減速制御手段112では車速センサ101より入力された自車両の車速Vが目標車速Vtになるように自車両を加速または減速させるフィードバック制御を行う。これによって定速モードでは自車両は設定車速V0で定速走行し、車間距離制御モードでは、自車両と先行車両との車間距離が目標車間距離D0に維持されるようになっている。
The relative speed ΔV is positive in the direction in which the distance between the host vehicle and the preceding vehicle increases.
The acceleration / deceleration control means 112 performs feedback control for accelerating or decelerating the host vehicle so that the vehicle speed V of the host vehicle input from the vehicle speed sensor 101 becomes the target vehicle speed Vt. Thus, in the constant speed mode, the own vehicle travels at the set vehicle speed V0, and in the inter-vehicle distance control mode, the inter-vehicle distance between the own vehicle and the preceding vehicle is maintained at the target inter-vehicle distance D0.

次に、図2を参照して車間距離LPF107及び相対速度LPF109におけるのフィルタ処理並びに相対速度算出手段(微分回路)108における相対速度の算出について説明する。
図2に示すように、車間距離LPF107は、信号認知部201、第1増幅器202、第2増幅器203、遅延素子204、加算回路205によって構成されている。
Next, filter processing in the inter-vehicle distance LPF 107 and the relative speed LPF 109 and calculation of the relative speed in the relative speed calculation means (differential circuit) 108 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the inter-vehicle distance LPF 107 includes a signal recognition unit 201, a first amplifier 202, a second amplifier 203, a delay element 204, and an adder circuit 205.

車間距離センサ100によって検出された車間距離情報の信号(電圧値)はまず、車間距離LPF107の信号認知部201に入力され、そして信号認識部201は1演算周期(ここでは20ミリ秒)毎に入力される車間距離検出信号の値を認識して、認識した値を車間距離検出信号値L1(n)として出力するようになっている。
第1増幅器202は遅延素子204と加算回路205との間に、また、第2増幅器203は信号認識部201と加算回路205との間にそれぞれ介装されており、第1増幅器202及び第2増幅器203は入力された信号値にそれぞれ設定されたフィルタ係数a1,b1(ただし、a1+b1=1,a1>0,b1>0)を乗じた値を出力するようになっている。
The signal (voltage value) of the inter-vehicle distance information detected by the inter-vehicle distance sensor 100 is first input to the signal recognition unit 201 of the inter-vehicle distance LPF 107, and the signal recognition unit 201 is every 1 calculation cycle (here, 20 milliseconds). The input inter-vehicle distance detection signal value is recognized, and the recognized value is output as the inter-vehicle distance detection signal value L 1 (n).
The first amplifier 202 is interposed between the delay element 204 and the adder circuit 205, and the second amplifier 203 is interposed between the signal recognition unit 201 and the adder circuit 205, respectively. The amplifier 203 outputs values obtained by multiplying the input signal values by the set filter coefficients a 1 and b 1 (where a 1 + b 1 = 1, a 1 > 0, b 1 > 0). ing.

なお、フィルタ係数a1,b1は車間距離検出信号値L1(n)の微小変化(ノイズ)を十分に除去できるように予め設定された値である。この場合フィルタ係数a1が大きい(フィルタ係数b1が小さい)程大きなノイズを除去できる反面、車間距離検出信号値L1(n)の変化に対する応答遅れが大きくなるので、フィルタ係数a1,b1の値はノイズを確実に除去できると同時に、車間距離検出信号値L1(n)の変化に対する応答遅れがあまり大きくならないような値に設定する。 The filter coefficients a 1 and b 1 are values set in advance so that a minute change (noise) of the inter-vehicle distance detection signal value L 1 (n) can be sufficiently removed. In this case, the larger the filter coefficient a 1 (the smaller the filter coefficient b 1 ) is, the larger noise can be removed, but the response delay with respect to the change in the inter-vehicle distance detection signal value L 1 (n) increases, so the filter coefficients a 1 , b The value of 1 is set to such a value that the noise can be surely removed, and at the same time, the response delay to the change in the inter-vehicle distance detection signal value L 1 (n) does not become so large.

加算回路205には、第1増幅器202及び第2増幅器203から信号値が入力され、加算回路205は入力された信号値の値を加算して出力するようになっている。遅延素子204は加算回路205と第1増幅器202との間に介装され、遅延素子204は、加算回路205から入力された信号値(即ち、フィルタ後車間距離情報)を1演算周期(20ミリ秒)遅延させて出力するようになっている。   The adder circuit 205 receives signal values from the first amplifier 202 and the second amplifier 203, and the adder circuit 205 adds the values of the input signal values and outputs the sum. The delay element 204 is interposed between the adder circuit 205 and the first amplifier 202, and the delay element 204 converts the signal value input from the adder circuit 205 (that is, the inter-filter distance information) into one calculation cycle (20 mm). (Second) is output with a delay.

したがって、信号認知部201から第2増幅器203に入力された車間距離検出信号値L1(n)は第2増幅器203によってフィルタ係数b1を乗算した信号値b11(n)に変換されて加算回路205に入力され、第1増幅器202には遅延素子204から1演算周期前のフィルタ後信号値F1(n−1)が入力され、入力された1演算周期前のフィルタ後信号値F1(n−1)は第1増幅器202によってフィルタ係数a1を乗算した信号値a11(n−1)に変換されて加算回路205に入力される。 Therefore, the inter-vehicle distance detection signal value L 1 (n) input from the signal recognition unit 201 to the second amplifier 203 is converted into a signal value b 1 L 1 (n) obtained by multiplying the filter coefficient b 1 by the second amplifier 203. Is input to the adder circuit 205, and the first amplifier 202 is supplied with the post-filter signal value F 1 (n−1) before one operation cycle from the delay element 204, and is input with the post-filter signal value one operation cycle before. F 1 (n−1) is converted to a signal value a 1 F 1 (n−1) obtained by multiplying the filter coefficient a 1 by the first amplifier 202 and input to the adder circuit 205.

加算回路205は、第1増幅器202から入力された信号値a11(n−1)と第2増幅器203から入力された信号値b11(n)とを加算し、加算された信号値a11(n−1)+b11(n)を出力する。
すなわち、車間距離LPF107全体としてみれば、車間距離センサ100から入力された車間距離検出信号値L1(n)を
1(n)=a11(n−1)+b11(n)・・・(B)
に変換して車間距離LPF107から出力するようになっている。
The adder circuit 205 adds the signal value a 1 F 1 (n−1) input from the first amplifier 202 and the signal value b 1 L 1 (n) input from the second amplifier 203 and adds them. The signal value a 1 F 1 (n−1) + b 1 L 1 (n) is output.
That is, when viewed as the entire inter-vehicle distance LPF 107, the inter-vehicle distance detection signal value L 1 (n) input from the inter-vehicle distance sensor 100 is expressed as F 1 (n) = a 1 F 1 (n−1) + b 1 L 1 (n ) ... (B)
And output from the inter-vehicle distance LPF 107.

そして、車間距離LPF107において演算周期毎にフィルタ処理されたフィルタ後車間距離情報は微分回路(相対速度算出手段)108及び目標車速設定手段111に入力されるようになっている。
微分回路108は、遅延素子206、加算回路207及び除算回路208によって構成される。
The filtered inter-vehicular distance information filtered at the inter-vehicle distance LPF 107 for each calculation cycle is input to the differentiating circuit (relative speed calculating means) 108 and the target vehicle speed setting means 111.
The differentiation circuit 108 includes a delay element 206, an addition circuit 207, and a division circuit 208.

演算周期nにおいて、車間距離LPF107から微分回路108に入力されたフィルタ後車間距離情報F1(n)は、微分回路108の遅延素子206及び加算回路207に入力されるようになっている。
遅延素子206は、入力されたフィルタ後車間距離情報を10〜25演算周期(ここでは15演算周期とする)遅延させて出力するようになっており、遅延されたフィルタ後車間距離情報F1(n−15)を正負を反転させた上で加算回路207に入力するようになっている。
In the calculation cycle n, the filtered inter-vehicle distance information F 1 (n) input from the inter-vehicle distance LPF 107 to the differentiating circuit 108 is input to the delay element 206 and the adding circuit 207 of the differentiating circuit 108.
The delay element 206 is configured to delay the inputted post-filter inter-vehicle distance information by 10 to 25 computation cycles (here, 15 computation cycles) and output the delayed post-filter inter-vehicle distance information F 1 ( n-15) is input to the adder circuit 207 after inverting the sign.

そして、加算回路207は演算周期nにおいて入力されたフィルタ後車間距離情報F1(n)と正負を反転させた15演算周期前のフィルタ後車間距離情報−F1(n−15)とを加算した信号値を出力する。
そして、加算回路207から出力された信号は除算回路208に入力され、15演算周期に相当する時間(即ち、300ミリ秒)で除算された値を出力するようになっている。
Then, the adder circuit 207 adds the filtered inter-vehicle distance information F 1 (n) input in the arithmetic cycle n and the post-filter inter-vehicle distance information −F 1 (n−15) 15 arithmetic cycles before reversing the positive / negative. Output the signal value.
The signal output from the adder circuit 207 is input to the divider circuit 208, and a value divided by a time corresponding to 15 calculation cycles (ie, 300 milliseconds) is output.

つまり、微分回路108全体とすると
2(n)=[F1(n)−F1(n−15)]/15演算周期・・・(C)
として演算周期nにおける相対速度算出値L2(n)を出力する。
ちなみに、次演算周期(n+1)において微分回路108は
2(n+1)=[F1(n+1)−F1(n−14)]/15演算周期・・(C´)
を出力することになる。つまり、微分回路108では各演算周期(20ミリ秒)毎に現在の演算周期において入力されたフィルタ後車間距離情報と現在の演算周期よりも15演算周期前に入力されたフィルタ後車間距離情報との差を15演算周期に相当する時間(300ミリ秒)で除した信号値を出力するようになっている。
That is, assuming that the differentiation circuit 108 as a whole, L 2 (n) = [F 1 (n) −F 1 (n−15)] / 15 calculation cycle (C)
As a result, the relative speed calculation value L 2 (n) in the calculation cycle n is output.
Incidentally, in the next calculation cycle (n + 1), the differentiating circuit 108 determines that L 2 (n + 1) = [F 1 (n + 1) −F 1 (n−14)] / 15 calculation cycle (C ′).
Will be output. That is, in the differentiating circuit 108, the filtered inter-vehicular distance information input in the current arithmetic cycle for each arithmetic cycle (20 milliseconds), and the filtered inter-vehicle distance information input 15 arithmetic cycles before the current arithmetic cycle, A signal value obtained by dividing the difference by a time (300 milliseconds) corresponding to 15 calculation cycles is output.

このようにして微分回路108において算出された信号値は車間距離情報(フィルタ後車間距離情報)の変化率は、即ち、自車両と先行車両との速度差(相対速度)を示す。つまり、微分回路108は各演算周期毎に相対速度算出値を算出して、相対速度LPF109に入力するようになっている。
相対速度LPF109の構成は車間距離LPF107の構成とほぼ同じであり、第1増幅器209、第2増幅器210、遅延素子211及び加算回路212によって構成されている。ただし、相対速度LPF109には、すでに演算周期毎に相対速度算出値L2(n)が入力されるため、車間距離LPF107における信号認知部201のように信号を演算周期毎に認識する手段を備える必要はない。
The signal value calculated in the differentiation circuit 108 in this way indicates the rate of change of the inter-vehicle distance information (filtered inter-vehicle distance information), that is, the speed difference (relative speed) between the host vehicle and the preceding vehicle. That is, the differentiating circuit 108 calculates a relative speed calculation value for each calculation cycle and inputs it to the relative speed LPF 109.
The configuration of the relative speed LPF 109 is substantially the same as the configuration of the inter-vehicle distance LPF 107, and includes a first amplifier 209, a second amplifier 210, a delay element 211, and an adder circuit 212. However, since the relative speed calculated value L 2 (n) is already input to the relative speed LPF 109 for each calculation period, the relative speed LPF 109 includes means for recognizing a signal for each calculation period like the signal recognition unit 201 in the inter-vehicle distance LPF 107. There is no need.

第1増幅器209及び第2増幅器210は入力された信号値にそれぞれ設定されたフィルタ係数a2,b2(ただし、a2+b2=1,a2>0,b2>0)を乗じた値を出力するようになっている。
なお、フィルタ係数a2,b2は、相対速度算出値L2(n)に対応して相対速度算出値L2(n)の微小変化(ノイズ)を十分に除去できるように予め設定された値であるが、本発明によれば、相対速度算出値L2(n)に含まれるノイズの振幅が従来のものよりも抑制されるので、フィルタ係数a2は小さく(フィルタ係数b2が大きく)設定して相対速度算出値L2(n)の変化に対する応答遅れが大きくならないようにする。
The first amplifier 209 and the second amplifier 210 multiply the input signal values by set filter coefficients a 2 and b 2 (where a 2 + b 2 = 1, a 2 > 0, b 2 > 0), respectively. A value is output.
The filter coefficients a 2 and b 2 are set in advance so as to sufficiently remove a minute change (noise) of the relative speed calculation value L 2 (n) corresponding to the relative speed calculation value L 2 (n). According to the present invention, the amplitude of noise included in the relative speed calculation value L 2 (n) is suppressed as compared with the conventional one, so that the filter coefficient a 2 is small (the filter coefficient b 2 is large). ) Set so that the response delay to the change of the relative speed calculation value L 2 (n) does not become large.

したがって、微分回路108から演算周期nにおいて入力された相対速度算出値L2(n)は、相対速度LPF109において
2(n)=a22(n−1)+b22(n)・・・(D)
に変換してフィルタ後信号値F2(n)を出力するようになっている。
本発明の一実施形態に係る、車間距離制御装置(特に微分回路108)はこのように構成されているので、現在の演算周期における車間距離情報と15演算周期前における車間距離情報との差を15演算周期に相当する時間(300ミリ秒)で除算して算出するので、算出した相対速度算出値のばらつき(ノイズ)の幅を小さく抑えることができる(図3参照)。
Therefore, the relative speed calculated value L 2 (n) input from the differentiating circuit 108 in the calculation cycle n is F 2 (n) = a 2 F 2 (n−1) + b 2 L 2 (n) in the relative speed LPF 109. ... (D)
And the filtered signal value F 2 (n) is output.
Since the inter-vehicle distance control device (particularly the differentiation circuit 108) according to an embodiment of the present invention is configured in this manner, the difference between the inter-vehicle distance information in the current calculation cycle and the inter-vehicle distance information before 15 calculation cycles is calculated. Since the calculation is performed by dividing by a time corresponding to 15 calculation cycles (300 milliseconds), the range of variation (noise) in the calculated relative speed calculation value can be suppressed small (see FIG. 3).

また、これによって、相対速度LPF109において設定されるフィルタ係数a2の値を小さく(b2の値を大きく)設定しても相対速度算出値に含まれるノイズを十分に除去することができる。したがって、フィルタを通常よりも軽く設定することで応答遅れの少ない構成とすることができる。
また、微分回路108は、1演算周期(20ミリ秒)毎に相対速度算出値を算出するので、実際の相対速度に変化に対して遅れることなく相対速度算出値を算出することができる。
This also makes it possible to sufficiently remove noise contained in the calculated relative speed even if the filter coefficient a 2 set in the relative speed LPF 109 is set to a small value (b 2 is set to a large value). Therefore, by setting the filter lighter than usual, a configuration with less response delay can be achieved.
In addition, since the differentiating circuit 108 calculates the relative speed calculation value every calculation cycle (20 milliseconds), the relative speed calculation value can be calculated without delaying the actual relative speed with respect to the change.

したがって、本実施形態における相対速度算出装置は、図3に示すように相対速度算出値L2(n)に対するフィルタ後相対速度情報F2(n)の応答遅れΔTを低減することができ、相対速度算出値L2(n)に含まれるノイズは確実に除去されながら、応答遅れΔTが小さく、安定した相対速度情報(フィルタ後信号値)を算出することができる。また、このようにして得られた相対速度が目標車速算出手段111に入力されるので、本実施形態における車間距離制御装置は目標車速算出手段111が実際の相対速度の変化に対して遅れることなく、安定した目標車速Vtを設定するので、加減速制御手段112が自車両を加速または減速させて安定し、かつ、応答性の良好な車間距離制御を行うことができる。
[その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
Therefore, the relative speed calculation device according to the present embodiment can reduce the response delay ΔT of the filtered relative speed information F 2 (n) with respect to the relative speed calculation value L 2 (n) as shown in FIG. While the noise included in the speed calculation value L 2 (n) is reliably removed, the response delay ΔT is small and stable relative speed information (filtered signal value) can be calculated. In addition, since the relative speed obtained in this way is input to the target vehicle speed calculation unit 111, the inter-vehicle distance control device in the present embodiment does not cause the target vehicle speed calculation unit 111 to be delayed with respect to the actual relative speed change. Since the stable target vehicle speed Vt is set, the acceleration / deceleration control means 112 can stabilize the vehicle by accelerating or decelerating the vehicle, and can perform inter-vehicle distance control with good responsiveness.
[Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上述の実施形態においては、フィルタ処理及び微分処理に係る演算周期は1演算周期が20ミリ秒であるが1演算周期の時間はこれに限定するものではない。
ただし、演算周期を40ミリ秒程度よりも長く設定すると演算及び制御の頻度が低減するのでCPU等にかかる負荷は低減するが、相対速度算出値の精度(データ密度)が低下し、目標車速設定手段111及び加減速制御手段112における制御の精度が粗くなる上、実際の相対速度に対する相対速度算出値の応答遅れも増大する。
For example, in the above-described embodiment, the calculation cycle related to the filter processing and the differentiation processing is one calculation cycle of 20 milliseconds, but the time of one calculation cycle is not limited to this.
However, if the calculation cycle is set longer than about 40 milliseconds, the frequency of calculation and control is reduced, so the load on the CPU and the like is reduced. However, the accuracy (data density) of the relative speed calculation value is reduced, and the target vehicle speed is set. The accuracy of control in the means 111 and the acceleration / deceleration control means 112 becomes coarse, and the response delay of the relative speed calculation value with respect to the actual relative speed also increases.

また、演算周期を10ミリ秒程度よりも短く設定すると、制御の精度及び相対速度算出応答性は向上するが、それよりも、時間当たりの演算及び制御の頻度が過多となり、CPUにかかる負荷が大きくなりすぎる。
このため、演算処理にかかる負荷を抑えながら、相対速度算出値の応答遅れの増大及び制御上の精度の悪化が生じないように、演算周期の長さは10〜40ミリ秒の範囲に設定するのが好ましい。
If the calculation cycle is set shorter than about 10 milliseconds, the control accuracy and the relative speed calculation responsiveness are improved. However, the calculation and control frequency per hour is excessive, and the load on the CPU is increased. Too big.
For this reason, the length of the calculation cycle is set in the range of 10 to 40 milliseconds so as not to increase the response delay of the relative speed calculation value and deteriorate the control accuracy while suppressing the load on the calculation process. Is preferred.

また、実施形態において、微分回路108の遅延素子206が遅延させる時間(即ち所定周期数rに相当する時間)についてもこれに限定するものではない。
ただし、所定周期数rに相当する時間が長すぎると実際の相対速度に対する相対速度算出値応答遅れが大きくなってしまう。また、所定周期数rに相当する時間が短すぎると相対速度算出値に含まれるノイズを十分に抑制することができない。このため、所定周期数rに相当する時間は、200ミリ秒から500ミリ秒の範囲に設定するのが好ましい。
Further, in the embodiment, the time that the delay element 206 of the differentiating circuit 108 delays (that is, the time corresponding to the predetermined period number r) is not limited to this.
However, if the time corresponding to the predetermined period number r is too long, the relative speed calculation value response delay with respect to the actual relative speed becomes large. Moreover, if the time corresponding to the predetermined number of cycles r is too short, noise included in the relative speed calculation value cannot be sufficiently suppressed. For this reason, it is preferable to set the time corresponding to the predetermined number of cycles r in the range of 200 milliseconds to 500 milliseconds.

例えば、1演算周期を10ミリ秒に設定した場合には所定周期数rの値は20〜50の範囲に設定し、1演算周期を20ミリ秒に設定した場合には所定周期数rの値は10〜25の範囲に設定し、1演算周期を40ミリ秒に設定した場合には所定周期数rの値は5〜12の範囲に設定するのが好ましい。
また、上述の実施形態では目標車速設定手段111がフィルタ後相対速度情報を用いて目標車速を算出するが、相対速度算出装置の出力であるフィルタ後相対速度情報の用途はこれに限定するものではない。
For example, when one calculation cycle is set to 10 milliseconds, the value of the predetermined cycle number r is set in the range of 20 to 50, and when one calculation cycle is set to 20 milliseconds, the value of the predetermined cycle number r is set. Is set in the range of 10 to 25, and when one calculation cycle is set to 40 milliseconds, the value of the predetermined cycle number r is preferably set in the range of 5 to 12.
In the above-described embodiment, the target vehicle speed setting unit 111 calculates the target vehicle speed using the filtered relative speed information. However, the use of the filtered relative speed information that is the output of the relative speed calculation device is not limited to this. Absent.

例えば、相対速度情報に基づいた目標車速を設定せずに、目標車間距離と検出した車間距離とに基づいてスロットル制御によって自車両の加速または減速をフィードバック制御するような場合でも、相対速度が負で絶対値がかなり大きな値の場合(即ち、先行車両に急接近している場合)には、スロットルの制御のみでは、十分に自車両を減速させることができない可能性があるため、例えば相対速度が負で絶対値が所定値以上の場合には運転者に警告するようにしたり、ブレーキによる減速を行うようにしてもよい。   For example, even if the target vehicle speed based on the relative speed information is not set and the acceleration or deceleration of the host vehicle is feedback controlled by throttle control based on the target inter-vehicle distance and the detected inter-vehicle distance, the relative speed is negative. In the case where the absolute value is considerably large (that is, when the vehicle approaches the preceding vehicle rapidly), for example, the vehicle may not be sufficiently decelerated only by the throttle control. If the value is negative and the absolute value is greater than or equal to a predetermined value, the driver may be warned or the vehicle may be decelerated by braking.

また、上述の実施形態においては、検出した車間距離及び算出した相対速度をそれぞれフィルタ処理してノイズを除去しているが、本発明における相対速度算出手段のように、現在の車間距離と所定演算周期前の車間距離との差に着目して相対速度を算出することで、ノイズが十分に抑制され、応答遅れも十分に抑制されるのであれば、車間距離LPF(車間距離フィルタ手段)及び相対速度LPF(フィルタ手段)のどちらか一方もしくは両方は省略して実施することも可能である。   In the above-described embodiment, the detected inter-vehicle distance and the calculated relative speed are each filtered to remove noise. However, like the relative speed calculation means in the present invention, the current inter-vehicle distance and a predetermined calculation are performed. By calculating the relative speed by paying attention to the difference from the inter-vehicle distance before the cycle, if the noise is sufficiently suppressed and the response delay is also sufficiently suppressed, the inter-vehicle distance LPF (inter-vehicle distance filter means) and the relative Either or both of the speed LPFs (filter means) may be omitted.

特に、車間距離LPFによって、ノイズが抑制されたフィルタ後車間距離情報に基づいて相対速度算出値を算出すれば、相対速度LPFを用いずとも十分な効果が得られることが考えられる。   In particular, it is conceivable that a sufficient effect can be obtained without using the relative speed LPF if the calculated relative speed is calculated based on the filtered inter-vehicle distance information in which noise is suppressed by the inter-vehicle distance LPF.

本発明の一実施形態に係る、相対速度算出装置および車間距離制御装置を適用したオートクルーズ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the auto-cruise control apparatus to which the relative speed calculation apparatus and the inter-vehicle distance control apparatus which concern on one Embodiment of this invention are applied. 本発明の一実施形態に係る、車間距離情報及び相対速度情報のフィルタ処理にかかる演算回路並びに相対速度算出にかかる演算回路を模式的に示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing an arithmetic circuit related to filter processing of inter-vehicle distance information and relative speed information and an arithmetic circuit related to relative speed calculation according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る、相対速度情報(車間距離情報の微分値)とフィルタ後信号値との経時変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of a time-dependent change of relative speed information (differential value of distance information between vehicles) and a signal value after a filter concerning one embodiment of the present invention. 従来の車間距離制御装置に用いられる相対速度情報に関するフィルタ前の信号値及びフィルタ後の信号値の経時変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the time-dependent change of the signal value before a filter regarding the relative speed information used for the conventional inter-vehicle distance control apparatus, and the signal value after a filter.

符号の説明Explanation of symbols

100 車間距離検出手段(車間距離センサ)
101 車速センサ
102 ブレーキスイッチ
103 スロットル開度センサ
104 作動スイッチ
105 スロットルアクチュエータ
106 ブレーキアクチュエータ
107 車間距離LPF
108 微分回路
109 相対速度LPF(フィルタ手段)
110 相対速度認識手段
111 目標車間距離設定手段
112 加減速制御手段
150 ECU
201 信号認知部
202 第1増幅器(車間距離)
203 第2増幅器(車間距離)
204 遅延素子(車間距離)
205 加算回路(車間距離)
206 遅延素子(微分回路)
207 加算回路(微分回路)
208 除算回路
209 第1増幅器(相対速度)
210 第2増幅器(相対速度)
211 遅延素子(相対速度)
212 加算回路(相対速度)
100 Inter-vehicle distance detection means (inter-vehicle distance sensor)
101 Vehicle speed sensor 102 Brake switch 103 Throttle opening sensor 104 Operation switch 105 Throttle actuator 106 Brake actuator 107 Distance between vehicles LPF
108 Differentiation circuit 109 Relative speed LPF (filter means)
110 Relative speed recognition means 111 Target inter-vehicle distance setting means 112 Acceleration / deceleration control means 150 ECU
201 Signal recognition unit 202 First amplifier (distance between vehicles)
203 Second amplifier (distance between vehicles)
204 Delay element (distance between vehicles)
205 Adder circuit (distance between vehicles)
206 Delay element (differential circuit)
207 Adder circuit (differential circuit)
208 Divider 209 First Amplifier (Relative Speed)
210 Second amplifier (relative speed)
211 Delay element (relative speed)
212 Adder circuit (relative speed)

Claims (6)

自車両と該自車両の前方または後方を走行する他車両との車間距離情報を検出する車間距離検出手段と、
該車間距離情報に基づいて予め設定された演算周期毎に該自車両と該他車両との相対速度情報を算出する相対速度算出手段と、を備えた相対速度算出装置において、
該相対速度算出手段は、演算周期nにおいて入力された該車間距離情報と所定周期数rだけ前の演算周期(n−r)において入力された該車間距離情報とに基づいて、該相対速度情報を算出する
ことを特徴とする、相対速度算出装置。
An inter-vehicle distance detecting means for detecting inter-vehicle distance information between the own vehicle and another vehicle traveling in front of or behind the own vehicle;
In a relative speed calculation device comprising: relative speed calculation means for calculating relative speed information between the host vehicle and the other vehicle for each preset calculation cycle based on the inter-vehicle distance information;
The relative speed calculation means is configured to calculate the relative speed information based on the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle n and the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle (n−r) preceding the predetermined cycle number r. Relative speed calculation device characterized by calculating.
該相対速度算出手段によって算出された該相対速度情報をフィルタ処理するフィルタ手段をそなえる
ことを特徴とする、請求項1記載の相対速度算出装置。
2. The relative speed calculation apparatus according to claim 1, further comprising filter means for filtering the relative speed information calculated by the relative speed calculation means.
該相対速度算出手段は、該演算周期毎に、演算周期nにおいて入力された該車間距離情報と所定周期前の演算周期(n−r)において入力された該車間距離情報との差を該所定周期数rに相当する時間で除算して該相対速度情報を算出する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の相対速度算出装置。
The relative speed calculation means calculates, for each calculation cycle, the difference between the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle n and the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle (n−r) before the predetermined cycle. 3. The relative speed calculation device according to claim 1, wherein the relative speed information is calculated by dividing by a time corresponding to the number of periods r.
該演算周期の周期は10〜40ミリ秒であり、該所定周期数rは5〜50であり、該相対速度算出手段は、1演算周期毎に当該演算周期において入力された該車間距離情報と、該所定周期数rだけ前の演算周期(n−r)において入力された該車間距離情報との差を該所定周期数rに相当する時間で除算して該相対速度情報を算出する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の相対速度算出装置。
The cycle of the calculation cycle is 10 to 40 milliseconds, the predetermined cycle number r is 5 to 50, and the relative speed calculation means calculates the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle every calculation cycle. The relative speed information is calculated by dividing the difference from the inter-vehicle distance information input in the previous calculation cycle (n−r) by the predetermined cycle number r by the time corresponding to the predetermined cycle number r. The relative speed calculation apparatus according to claim 1, wherein the relative speed calculation apparatus is characterized.
該車間距離検出手段が検出した該車間距離情報をフィルタ処理する車間距離フィルタ手段を備え、
該相対速度算出手段は、該車間距離フィルタ手段によってフィルタ処理されたフィルタ後車間距離情報に基づいて該相対速度情報を算出する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の相対速度算出装置。
An inter-vehicle distance filter means for filtering the inter-vehicle distance information detected by the inter-vehicle distance detection means;
5. The relative speed calculation unit calculates the relative speed information based on the filtered inter-vehicle distance information filtered by the inter-vehicle distance filter unit. 6. Relative speed calculation device.
自車両を加速または減速する加減速手段と、
該自車両と該自車両の前方を走行する先行車両との車間距離を検出する車間距離検出手段と、
該車間距離検出手段が検出した車間距離情報に基づいて予め設定された演算周期毎に該自車両と該先行車両との相対速度を算出する相対速度算出手段と、
該相対速度算出手段が算出した相対速度情報をフィルタ処理するフィルタ手段と、
該フィルタ手段がフィルタ処理した相対速度情報および該車間距離検出手段が検出した車間距離情報に基づいて、該自車両と該先行車両との車間距離が所定の目標値となるように該加減速手段の作動を制御する加減速制御手段と、を備えた車間距離制御装置において、
該相対速度算出手段が、演算周期nにおいて入力された該車間距離情報を所定周期数rだけ前の演算周期(n−r)において入力された該車間距離情報に基づいて、該相対速度を算出する
ことを特徴とする、車間距離制御装置。
Acceleration / deceleration means for accelerating or decelerating the vehicle;
An inter-vehicle distance detecting means for detecting an inter-vehicle distance between the host vehicle and a preceding vehicle traveling in front of the host vehicle;
A relative speed calculating means for calculating a relative speed between the host vehicle and the preceding vehicle for each preset calculation cycle based on the inter-vehicle distance information detected by the inter-vehicle distance detecting means;
Filter means for filtering the relative speed information calculated by the relative speed calculation means;
Based on the relative speed information filtered by the filter means and the inter-vehicle distance information detected by the inter-vehicle distance detection means, the acceleration / deceleration means is set so that the inter-vehicle distance between the host vehicle and the preceding vehicle becomes a predetermined target value. An inter-vehicle distance control device comprising acceleration / deceleration control means for controlling the operation of
The relative speed calculation means calculates the relative speed based on the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle (n−r) preceding the inter-vehicle distance information input in the calculation cycle n by a predetermined cycle number r. A vehicle-to-vehicle distance control device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010257378A (en) * 2009-04-28 2010-11-11 Honda Motor Co Ltd Vehicle surroundings monitoring apparatus

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