JP2008176400A - 車両の先行車認識装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】自車両前方の先行車を検知する先行車検知手段を備えた車両の先行車認識装置において、自車両のヨーレートと車速とに基づいて自車両の進行路を推定する場合に、その推定を出来る限り正確に行えるようにして、先行車が自車両の進行路上に存在するか否かを正確に判定できるようにする。
【解決手段】先行車と自車両との車間距離と自車両のステアリングの操舵角速度とに応じてヨーレートを補正し(ステップS6、S7、S9及びS10)、この補正後のヨーレートと自車両の車速とに基づいて、自車両の進行路を推定する(ステップS11)。
【選択図】図3

Description

本発明は、自車両前方の先行車を検知するレーダ装置等の先行車検知手段を備えた車両の先行車認識装置に関する技術分野に属する。
従来より、レーダ装置を用いて自車両前方の先行車を検知するようにした先行車認識装置はよく知られており、その検知した先行車に追従する追従走行制御等を行う。この種の先行車認識装置の中には、自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサの検出値と、自車両の車速を検出する車速センサの検出値とに基づいて、自車両の進行路を推定するものがある(例えば、特許文献1参照)。すなわち、このものでは、ヨーレートセンサと車速とで自車両の旋回半径を算出し、この旋回半径が、自車両の進行路の曲率半径であるとしている。そして、先行車に追従する追従走行制御を行っている場合、上記推定した進行路上に、上記検知した先行車が存在するか否かを判定して、その先行車が上記進行路上に存在していると判定したときには、そのまま追従走行制御を続行する一方、上記進行路上に存在しないと判定したときには、乗員が設定した目標車速で走行させる定速走行制御を行うようにしている。
上記ヨーレートセンサの検出値はノイズ等の影響を受け易くて大きく変動するため、誤検出される場合があり、このため、特許文献2では、レーダー装置の検知結果及び進行路の推定結果に基づいて複数の先行車を認識し、これら複数の先行車の位置及び進行路の推定結果に基づいて自車両の進行路を補正するようにしている。
特開平8−161697号公報 2006−213073号公報
ところで、上記特許文献1の進行路推定方法では、進行路が一定の曲率半径であると推定するため、コーナの出入口付近のように曲率半径が徐々に変化するカーブを先行車及び自車両が走行している場合には、その先行車が自車両の進行路上に存在するか否かを正確に判定することが困難になる。
そこで、特許文献2の考え方を適用して、複数の先行車を検知した場合には、これら複数の先行車の位置及び進行路の推定結果に基づいて自車両の進行路を補正するようにすることが考えられる。
しかしながら、上記特許文献2のものでは、複数の先行車を検知した場合を前提としており、1台の先行車しか検知できない場合等に適用することは困難である。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記のように自車両のヨーレートと車速とに基づいて自車両の進行路を推定する場合に、その推定を出来る限り正確に行えるようにして、先行車が自車両の進行路上に存在するか否かを正確に判定できるようにすることにある。
上記の目的を達成するために、この発明では、先行車と自車両との車間距離と自車両のステアリングの操舵角速度とに応じてヨーレートを補正し、この補正後のヨーレートと自車両の車速とに基づいて、自車両の進行路を推定するようにした。
具体的には、請求項1の発明では、自車両前方の先行車を検知する先行車検知手段と、該先行車検知手段により検知された先行車と自車両との車間距離を検知する車間距離検知手段と、自車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、自車両の車速を検出する車速検出手段と、上記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートと上記車速検出手段により検出された車速とに基づいて、自車両の進行路を推定する進行路推定手段と、上記先行車検知手段により検知された先行車が、上記進行路推定手段により推定された進行路上に存在するか否かを判定する判定手段とを備えた車両の先行車認識装置を対象とする。
そして、自車両のステアリングの操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、上記車間距離検知手段により検知された車間距離と上記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度とに応じて、上記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートを補正する補正手段とを備え、上記進行路推定手段は、上記補正手段による補正後のヨーレートと上記車速検出手段により検出された車速とに基づいて、自車両の進行路を推定するように構成されているものとする。
上記の構成により、ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートを、先行車と自車両との車間距離と自車両のステアリングの操舵角速度とに応じて補正するので、自車両の進行路を正確に推定することができるようになる。すなわち、ヨーレートが検出された時点で、ステアリングがカーブの方向に更に切り込まれつつあるときには、進行路の曲率半径が、上記検出時点の走行地点よりも先で小さくなっている(操舵角速度が大きい場合には、曲率半径がより小さくなっている)ことを示し、カーブとは反対の方向に切り戻しされつつあるときには、進行路の曲率半径が、上記検出時点の走行地点よりも先で大きくなっていることを示している。したがって、進行路の推定に際して、検出されたヨーレートに、操舵角速度を加味することで、ヨーレート検出時点よりも先の進行路の曲率半径を正確に推定することができるようになる。また、先行車と自車両との車間距離が小さい場合には、先行車の走行地点が自車両の走行地点に近いので、車間距離が大きい場合に比べて、操舵角速度を大きく加味する必要はなく、車間距離が大きい場合には、操舵角速度を大きく加味することで、先行車走行地点近傍における自車両の進行路を正確に推定することができる。よって、曲率半径が徐々に変化するカーブを先行車が走行している場合であっても、その先行車が自車両の進行路上に存在するか否かを正確に判定することができるようになる。
請求項2の発明では、請求項1の発明において、上記補正手段は、上記車間距離検知手段により検知された車間距離が大きいほど、上記ヨーレートの補正量を大きくするように構成されているものとする。
このことにより、先行車と自車両との車間距離が大きいほど、操舵角速度を大きく加味してヨーレートの補正量を大きくすることで、先行車走行地点近傍における自車両の進行路を正確に推定することができるようになる。
請求項3の発明では、請求項2の発明において、上記補正手段は、上記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度に、上記車間距離検知手段により検知された車間距離が大きいほど大きい値に設定される補正係数を掛けることで、上記ヨーレートの補正量を算出するように構成されているものとする。
すなわち、ヨーレートは操舵角に対して比例して大きくなり、その比例定数kは車両によって決まっている。この結果、ヨーレートの変化速度は操舵角速度にkを掛けた値となる。そして、検出されたヨーレートがφ1であるときに、その検出時点からt時間経過後のヨーレートφ2は、ヨーレートの変化速度をφ′とし、操舵角速度をθ′として、
φ2=φ1+tφ′
=φ1+tkθ′
となる。上記式中のtkが本発明の補正係数に相当し、tkθ′がヨーレートの補正量に相当するので、本発明では、ヨーレートの検出時点から或る時間経過後のヨーレートになるようにヨーレートを補正していることになる。この経過時間は、先行車と自車両との車間距離に応じて設定する、つまり車間距離が大きいほど大きい値に設定すればよい。これにより、補正係数は、車間距離が大きいほど大きい値に設定されることになる。このようにすれば、先行車走行地点近傍における自車両の進行路をより一層正確に推定することができるようになる。
請求項4の発明では、請求項1〜3のいずれか1つの発明において、上記補正手段は、上記車間距離及び操舵角速度に加えて、上記車速検出手段により検出された車速に応じて、上記ヨーレートを補正するように構成されているものとする。
このように自車両の車速を考慮してヨーレートを補正することで、先行車走行地点近傍における自車両の進行路をより一層正確に推定することができるようになる。特に請求項3の発明では、補正係数をより適切に設定することができる。
請求項5の発明では、請求項4の発明において、上記補正手段は、上記車速検出手段により検出された車速が所定車速以上であるときには、上記車間距離及び操舵角速度が共に同じで該車速が該所定車速よりも小さいときに比べて、上記ヨーレートの補正量を大きくするように構成されているものとする。
このことにより、所定車速を適切に設定することで、簡単な構成で、先行車走行地点近傍における自車両の進行路をより一層正確に推定することができるようになる。尚、上記所定車速は、上記車間距離に応じて変更することが好ましく、こうすれば、所定車速をより適切に設定して、自車両の進行路を更に正確に推定することができる。
以上説明したように、本発明の車両の先行車認識装置によると、先行車と自車両との車間距離と自車両のステアリングの操舵角速度とに応じてヨーレートを補正し、この補正後のヨーレートと自車両の車速とに基づいて、自車両の進行路を推定するようにしたことにより、自車両の進行路を正確に推定することができ、曲率半径が徐々に変化するカーブを先行車が走行している場合であっても、その先行車が自車両の進行路上に存在するか否かを正確に判定することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る先行車認識装置を搭載した車両W(自車両に相当)を示し、この車両Wの前端部に、車両Wの前方に存在する先行車を検知する先行車検知手段としてのレーダ装置1が設けられている。このレーダ装置1は、ミリ波レーダ装置であって、ミリ波を前方に向けて略水平方向に所定角度範囲を走査しながら発信する発信部と、そのミリ波が車両Wの前方の障害物に当たって反射してきた反射波を受信する受信部とを有している。そして、レーダ装置1は、その受信部で受信(検知)した障害物の車両Wとの距離及び相対速度を検出して、その検出データを障害物検知情報としてコントロールユニット11に送信するようになっている。
上記車両Wには、上記レーダ装置1からの障害物検知情報を受けて車両Wを制御するコントロールユニット11が設けられている。本実施形態では、コントロールユニット11は、障害物が先行車である場合に、上記障害物検知情報に基づいて、スロットル弁開閉アクチュエータ20や、車両Wの各車輪31にブレーキ力を付与するブレーキ作動手段21を作動させることで、車両Wを先行車に対して追従走行させる追従走行制御を行う(先行車が存在しないときには、車両Wの乗員が設定した目標車速で走行させる定速走行制御を行う)ようになっている。尚、コントロールユニット11は、車両Wと障害物との相対速度及び車両Wの車速に基づいて、上記検知された障害物が移動物体であるか又は静止物体であるかを判定しかつ移動物体である場合に先行車であるか否かを判定する。障害物が先行車である場合には、レーダ装置1により検出される、障害物と車両Wとの距離が、先行車と車両Wとの車間距離であり、このことで、レーダ装置1は車間距離検知手段を構成することになる。
また、上記車両には、図2に示すように、車両Wの車速を検出する車速検出手段としての車速センサ12と、車両Wに生じるヨーレートを検出するヨーレート検出手段としてのヨーレートセンサ13と、車両Wのステアリングの操舵角を検出する操舵角センサ14とが設けられており、これら各センサ12〜14からの検出情報が上記コントロールユニット11に入力されるようになっている。尚、コントロールユニット11は、上記操舵角センサ14により検出された操舵角の変化速度を演算して、操舵角速度を検出するようになっており、このことで、操舵角センサ14及びコントロールユニット11は、車両Wのステアリングの操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段を構成することになる。
上記コントロールユニット11には、予め設定された車間時間(先行車が停止した場合に該停止から車両Wが現在の速度で先行車に到達するまでの時間)が記憶されており、上記追従走行制御時には、この車間時間と、先行車の車速(レーダ装置1により検出される相対速度と、車速センサ12により検出される車両Wの速度とから求める)とに基づいて目標車間距離を設定する。そして、この設定した目標車間距離と現在の車間距離との差と上記相対速度とに基づいて目標加減速度を算出し(例えば、目標車間距離と現在の車間距離との差及び相対速度に応じて目標加減速度が決まるようなマップを予め作成しておき、このマップから目標加減速度を算出する)、この算出した目標加減速度に基づいて制御加速度又は制御減速度を演算し、この制御加速度に基づく加速指令又は制御減速度に基づく減速指令を上記スロットル弁開閉アクチュエータ20やブレーキ作動手段21に出力する。
上記コントロールユニット11は、車速センサ12及びヨーレートセンサ13の検出値に基づいて車両Wの旋回半径、つまり車両Wの進行路の曲率半径を推定するように構成されている。このことで、コントロールユニット11は、車両Wの進行路を推定する進行路推定手段を構成する。具体的には、車両Wの旋回半径(進行路の曲率半径)Rは、ヨーレートをφとし、車両Wの速度をVとして、
R=V/φ
より求める。但し、本実施形態では、上記式中のφの値は、ヨーレートセンサ13により検出されたヨーレートの値ではなくて、後述の如く、この値を補正した値(後述のφ2)を用いる。
そして、上記コントロールユニット11は、上記追従走行制御時においては、先行車が上記推定した進行路上に存在しているか否かを判定し、存在していると判定したときには、先行車が、車両Wと同じ車線を走行していると判断して、そのまま追従走行制御を続行する一方、先行車が上記進行路上に存在していないと判定したときには、先行車又は車両Wが車線変更を行ったと判断して、上記定速走行制御を行うようになっている。したがって、コントロールユニット11は、先行車が上記推定された進行路上に存在するか否かを判定する判定手段を構成することになる。
ここで、上記ヨーレートの補正について詳しく説明する。本実施形態では、コントロールユニット11が、先行車と車両Wとの車間距離と操舵角速度とに応じて上記ヨーレートを補正する。このことで、コントロールユニット11は、ヨーレートを補正する補正手段を構成する。
具体的には、補正後のヨーレート(以下、補正ヨーレートという)φ2は、ヨーレートセンサ13により検出されたヨーレートをφ1とし、補正量をGとして、
φ2=φ1+G
により求める。
上記補正量Gは、操舵角速度をθ′とし、補正係数をmとして、
G=mθ′
により求める。
上記補正係数mは、先行車と車両Wとの車間距離が大きいほど大きい値に設定される。本実施形態では、上記車間距離が所定距離L1(例えば60m)よりも小さいときには、一定値とし、車間距離が所定距離L1以上であるときには、その一定値よりも大きくかつ車間距離が大きくなるに連れて連続的に大きくなる値としている。
また、本実施形態では、上記車間距離及び操舵角速度に加えて、車両Wの車速に応じて、上記ヨーレートを補正するようにしている。すなわち、車両Wの車速が所定車速以上であるときには、上記車間距離及び操舵角速度が共に同じで該車速が該所定車速よりも小さいときに比べて、上記ヨーレートの補正量G(つまり補正係数m)を大きくするようにしている。上記所定車速は、上記車間距離が所定距離L1よりも小さいときと、所定距離L1以上であるときとで異ならせており、車間距離が所定距離L1よりも小さいときには、V1(例えば50km/h)とし、車間距離が所定距離L1以上であるときときには、V1よりも大きいV2(例えば80km/h)としている。
次に、上記コントロールユニット11における追従走行制御の処理動作について、図3及び図4のフローチャートを参照しながら説明する。尚、この処理動作は、所定時間(レーダ装置1におけるミリ波の走査時間に対応する時間)毎に繰り返し行われる。
先ず、最初のステップS1で、レーダ装置1より障害物検知情報を入力し、次のステップS2では、車速センサ12、ヨーレートセンサ13及び操舵角センサ14より車速V、ヨーレートφ1及び操舵角θ(車両の直進状態を0として、例えば右回りを正とし、左回りを負とする)をそれぞれ入力し、次のステップS3では、操舵角θから前回の操舵角を引いた値を上記所定時間で割ることで、操舵角速度θ′を求める。
次のステップS4では、先行車と車両Wとの車間距離Lが所定距離L1以上であるか否かを判定し、このステップS4の判定がNOであるときには、ステップS5に進む一方、ステップS4の判定がYESであるときには、ステップS8に進む。
上記ステップS5では、車速Vが所定車速V1以上であるか否かを判定し、このステップS5の判定がNOであるときには、ステップS6に進む一方、ステップS5の判定がYESであるときには、ステップS7に進む。
上記ステップS8では、車速Vが所定車速V2以上であるか否かを判定し、このステップS8の判定がNOであるときには、ステップS9に進む一方、ステップS8の判定がYESであるときには、ステップS10に進む。
上記ステップS6では、補正ヨーレートφ2を、
φ2=φ1+m1・θ′
より求める。
上記ステップS7では、補正ヨーレートφ2を、
φ2=φ1+m2・θ′
より求める。
上記ステップS9では、補正ヨーレートφ2を、
φ2=φ1+m3・θ′
より求める。
上記ステップS10では、補正ヨーレートφ2を、
φ2=φ1+m4・θ′
より求める。
m1、m2、m3及びm4は上述の補正係数mであり、この順に大きくなる(m4が最も大きい)。m1及びm2は一定値であり、m1は0又は0に近い値に設定される。また、m2は例えば0.1程度に設定される。
m3は、例えばm2よりも僅かに大きい値aにL/L1を掛けた値であり、m4は、例えば2aにL/L1を掛けた値である。したがって、m3及びm4は、車間距離Lが大きくなるに連れて連続的に大きくなる。
上記ステップS6、S7、S9及びS10の後は、ステップS11に進んで、上記車速V及び補正ヨーレートφ2に基づいて車両Wの進行路の曲率半径Rを、
R=V/φ2
により求めて、車両Wの進行路を推定する。
次のステップS12では、先行車が上記推定した進行路上(つまり車両Wと同じ車線上)に存在するか否かを判定し、このステップS12の判定がYESであるときには、ステップS13に進んで、先行車の車両Wに対する相対速度と車両Wの車速とから、先行車の車速を演算する。
次のステップS14では、予め設定記憶された車間時間と上記先行車の車速とから目標車間距離を演算し、次のステップS15で、目標車間距離と現在の車間距離との差と、上記相対速度とに基づいて上記マップより目標加減速度を算出する。
次のステップS16では、上記ステップS15で算出した目標加減速度に基づいて制御加速度又は制御減速度を演算し、次のステップS17で、この制御加速度に基づく加速指令又は制御減速度に基づく減速指令をスロットル弁アクチュエータ20やブレーキ作動手段21に出力し、しかる後にリターンする。
一方、上記ステップS12の判定がNOであるときには、ステップS18に進んで、定速走行制御の処理を行い、しかる後にリターンする。
ここで、車両Wが、図5に示すようなカーブを走行しているときを考える。このカーブは、徐々に曲率半径が小さくなっており、先行車Qの走行地点の曲率半径は、車両Wの走行地点の曲率半径よりも小さい。このため、ヨーレートセンサ13により検出されたヨーレートφ1と車両Wの速度Vとに基づいて進行路の曲率半径Rを推定したのでは、図5の一点鎖線のようになってしまい、先行車Qが進行路に存在しないと判定してしまう。
これに対し、本実施形態では、検出されたヨーレートに対して補正量mθ′を加える、つまりヨーレートの検出時点から或る時間経過後のヨーレートになるように補正する。この経過時間は、先行車Qと車両Wとの車間距離及び車両Wの車速に応じて設定され、補正ヨーレートが、先行車Qの走行地点近傍で検出されるヨーレートに出来る限り近い値となるようにしている。この結果、mの値が、上記のようにm1、m2、m3又はm4に設定されている。したがって、図5の例の場合、徐々に曲率半径が小さくなっていることから、ヨーレートが検出された時点で、ステアリングがカーブの方向に更に切り込まれつつあり、このため、補正ヨーレートが、検出されたヨーレートよりも大きくなって、先行車Qの走行地点近傍で検出されるヨーレートに近い値となる。この補正ヨーレートを用いて進行路の曲率半径を求めることで、先行車Qの走行地点近傍における車両Wの進行路を正確に推定することができ、先行車Qが車両Wの進行路上に存在するか否かを正確に判定することができる。
尚、上記実施形態では、先行車と車両Wとの車間距離、車両Wのステアリングの操舵角速度及び車両Wの車速に応じてヨーレートを補正するようにしたが、先行車と車両Wとの車間距離及び車両Wのステアリングの操舵角速度に応じてヨーレートを補正するようにしてもよい。この場合、例えば図3のフローチャートで、ステップS5及びS8の判定をなくして、ステップS4の判定がNOであるときには、ステップS6又はS7に進み、ステップS4の判定がYESであるときには、ステップS9又はS10に進むようにすればよい。
また、ヨーレートの補正方法は、上記実施形態で説明した方法には限られず、少なくとも先行車と車両Wとの車間距離及び車両Wのステアリングの操舵角速度に応じて補正する方法であれば、どのような方法であってもよい。
さらに、上記実施形態では、レーダ装置1をミリ波レーダ装置としたが、どのような種類のレーダ装置であってもよい。
本発明は、自車両前方の先行車を検知するレーダ装置等の先行車検知手段を備えた車両の先行車認識装置に有用であり、特に自車両のヨーレートと車速とに基づいて、自車両の進行路を推定する場合に有用である。
本発明の実施形態に係る先行車認識装置を搭載した車両前側の構成図である。 上記先行車認識装置の構成を示すブロック図である。 コントロールユニットにおける追従走行制御の処理動作の前半部を示すフローチャートである。 上記追従走行制御の処理動作の後半部を示すフローチャートである。 先行車及び自車両が、進行路の曲率半径が徐々に小さくなるようなカーブを走行している場合の例を示す図である。
符号の説明
W 車両(自車両)
1 レーダ装置(先行車検知手段)(車間距離検知手段)
11 コントロールユニット(進行路推定手段)(判定手段)
(補正手段)(操舵角速度検出手段)
12 車速センサ(車速検出手段)
13 ヨーレートセンサ(ヨーレート検出手段)
14 操舵角センサ(操舵角速度検出手段)

Claims (5)

  1. 自車両前方の先行車を検知する先行車検知手段と、該先行車検知手段により検知された先行車と自車両との車間距離を検知する車間距離検知手段と、自車両のヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、自車両の車速を検出する車速検出手段と、上記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートと上記車速検出手段により検出された車速とに基づいて、自車両の進行路を推定する進行路推定手段と、上記先行車検知手段により検知された先行車が、上記進行路推定手段により推定された進行路上に存在するか否かを判定する判定手段とを備えた車両の先行車認識装置であって、
    自車両のステアリングの操舵角速度を検出する操舵角速度検出手段と、
    上記車間距離検知手段により検知された車間距離と上記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度とに応じて、上記ヨーレート検出手段により検出されたヨーレートを補正する補正手段とを備え、
    上記進行路推定手段は、上記補正手段による補正後のヨーレートと上記車速検出手段により検出された車速とに基づいて、自車両の進行路を推定するように構成されていることを特徴とする車両の先行車認識装置。
  2. 請求項1記載の車両の先行車認識装置において、
    上記補正手段は、上記車間距離検知手段により検知された車間距離が大きいほど、上記ヨーレートの補正量を大きくするように構成されていることを特徴とする車両の先行車認識装置。
  3. 請求項1記載の車両の先行車認識装置において、
    上記補正手段は、上記操舵角速度検出手段により検出された操舵角速度に、上記車間距離検知手段により検知された車間距離が大きいほど大きい値に設定される補正係数を掛けることで、上記ヨーレートの補正量を算出するように構成されていることを特徴とする車両の先行車認識装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1つに記載の車両の先行車認識装置において、
    上記補正手段は、上記車間距離及び操舵角速度に加えて、上記車速検出手段により検出された車速に応じて、上記ヨーレートを補正するように構成されていることを特徴とする車両の先行車認識装置。
  5. 請求項4記載の車両の先行車認識装置において、
    上記補正手段は、上記車速検出手段により検出された車速が所定車速以上であるときには、上記車間距離及び操舵角速度が共に同じで該車速が該所定車速よりも小さいときに比べて、上記ヨーレートの補正量を大きくするように構成されていることを特徴とする車両の先行車認識装置。
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