JP2011098586A - 先行車選択装置及び先行車選択方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】自車の前方の車線の形状等に関わらず先行車を正しく選択することができる先行車選択装置を得る。
【解決手段】前方車位置記憶手段17は、前方車位置計算手段16から出力された前方車絶対位置情報D16を順次受け、遡及所定期間に渡る過去の前方車の位置の履歴を指示する前方車位置履歴情報D17として保存する。先行車選択手段18は、自車位置計測手段14により出力される自車絶対位置情報D14が指示する現在の自車絶対位置座標と、前方車位置履歴情報D17が指示する遡及所定期間に渡る過去の一連の履歴である、少なくとも一つの前方車それぞれの前方車絶対位置とを比較して先行車選択処理を行い、その比較結果に基づき選択した先行車の相対位置などを指示する先行車情報D18を出力する。
【選択図】図1
【解決手段】前方車位置記憶手段17は、前方車位置計算手段16から出力された前方車絶対位置情報D16を順次受け、遡及所定期間に渡る過去の前方車の位置の履歴を指示する前方車位置履歴情報D17として保存する。先行車選択手段18は、自車位置計測手段14により出力される自車絶対位置情報D14が指示する現在の自車絶対位置座標と、前方車位置履歴情報D17が指示する遡及所定期間に渡る過去の一連の履歴である、少なくとも一つの前方車それぞれの前方車絶対位置とを比較して先行車選択処理を行い、その比較結果に基づき選択した先行車の相対位置などを指示する先行車情報D18を出力する。
【選択図】図1
Description
この発明は、自車の前方に存在する前方車の中から自車に最も近い先行車を選択する先行車選択装置及び先行車選択方法に関する。
まず、本明細書記載内容の理解を容易にすることを目的として、本明細書中において以下の用語の定義を行う。自車の前方に位置する移動物(主として車両)のことを「前方車」と呼ぶ。また、自車と同じ車線を走行し、自車に最も近い車両を「先行車」と呼ぶ。
自動車の快適装備の一つとして、AAC(Adaptive Auto Cruise) と呼ばれるものがある。AACは所定の車速より遅い先行車が存在すれば、自動的に先行車に追随するように自車の速度を調節するものである。AACでは、レーダなどを用いて前方車の情報を得ているが、その中から追随すべき先行車を適切に判定する必要がある。
レーダ波などから得た前方車の情報と、自車の速度やヨーレートなどの情報を用いて先行車の位置や速度などを推定する方法は、例えば、特許文献1及び特許文献2に開示されている。
特許文献1または特許文献2などに開示されている方法においては、自車の速度及びヨーレートから自車の進路を予測し、その予測進路上にある直近の現在の前方車を先行車であると判定する。しかし、自車の予測進路が実際の車線形状と異なる場合、先行車を正しく判定することができない。例えば、カーブ路の入り口手前などでは自車はまだカーブ路手前の直線部分を走行しているために、車線が前方で曲線を描いていることを推定できないが、先行車はカーブ路に進入し自車の進行方向直線上から外れてしまうため、結果として先行車が自車の走行車線から離脱したと誤判定してしまう問題があった。
この問題に対し、例えば特許文献1で開示されている方法では以下のように対処している。すなわち、自車の予測進路と前方車の位置との乖離(した距離)が所定の閾値L_1以下であれば前方車を先行車であると判定するが、一度、先行車だと判定すれば、閾値L_1よりも大きな所定の閾値L_2を用いて、自車の予測進路と先行車の位置との乖離が閾値L_2以上にならなければ先行車が車線を離脱したと判定しないようにしている。
しかし、自車の予測進路と真の先行車との乖離は、先行車が遠くなれば遠くなるほど大きくなり得るために、遠くの先行車に対しては閾値L_2を大きな値に設定しなければならない。一方、車線幅以上の閾値L_2を設定すると前方車の車線離脱を検知できなくなるため、特許文献1で開示された手法では正しく選択できる先行車の遠さに限界があるという問題点があった。
また、特許文献2で開示されている方法では、以下のように対処している。すなわち、先行車が自車の予測進路上から外れたとき、それがカーブによるものか車線変更によるものかの判断を一定時間保留し、一定時間内に再び先行車が自車の予測進路上に戻ればそのまま先行車だと判断し、戻らなければ車線変更したと判断している。
しかし、特許文献2で開示された方法では、自車の車線変更時にも先行車の判定が保留されてしまい、自車が車線変更した後もしばらくの間、以前の先行車を選択し続けてしまうという問題点があった。
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、自車の前方の車線の形状等に関わらず先行車を正しく選択することができる先行車選択装置を得ることを目的とする。
この発明に係る請求項1記載の先行車選択装置は、少なくとも一つの前方車のうち、自車と同じ車線を走行し、自車に最も近い前方車である先行車を選択する先行車選択装置であって、絶対座標系における前記少なくとも一つの前方車それぞれの位置を指示する前方車位置情報を取得し、遡及所定期間に渡る過去の前記前方車位置情報の履歴を前方車位置履歴情報として保存する前方車位置記憶部と、絶対座標系における自車の現在位置を指示する自車位置情報と、前記前方車位置履歴情報とに基づき、前記先行車を選択する先行車選択処理を行う先行車選択部とを備える。
この発明における請求項1記載の先行車選択装置は、自車位置情報と、前方車位置履歴情報とに基づき、先行車を選択する先行車選択処理を行っており、情報精度の高い過去の前方車位置履歴情報に基づく分、先行車予測精度を高める効果を奏する。
<本発明の概要等>
前述したように、本発明の理解を容易にするため、自車の前方に位置する移動物(主として車両)のことを「前方車」と呼び、自車と同じ車線を走行し、自車に最も近い車両を「先行車」と呼ぶ。
前述したように、本発明の理解を容易にするため、自車の前方に位置する移動物(主として車両)のことを「前方車」と呼び、自車と同じ車線を走行し、自車に最も近い車両を「先行車」と呼ぶ。
本発明の特徴は、レーダなどを用いて得た前方車の相対位置などの前方車位置情報と、自車の速度やヨーレートなどの自車情報とを用いて先行車の位置またはそれに類する情報を推定する装置において、前方車の位置またはそれに類する過去の情報を履歴として保存し、履歴として保存された前方車の過去の位置と、現在の自車の位置、または自車の予測進路を比較することによって先行車を選択することである。
<実施の形態1>
図1はこの発明の実施の形態1である先行車選択装置及びその周辺構成を示すブロック図である。
図1はこの発明の実施の形態1である先行車選択装置及びその周辺構成を示すブロック図である。
自車位置計測手段14は、自車の速度及びヨーレートなどを指示する自車情報D12に基づき、絶対座標系における自車の位置座標を計測し、その計測結果である自車絶対位置情報D14を先行車選択装置11に出力する。
前方車相対位置計測手段15は、レーダ波などを用いて得た、例えば前方車の相対位置を示す情報等を指示する前方車情報D13に基づき、自車位置を原点とし、自車の進行方向をy軸正の方向とした相対座標系における前方車の位置座標を計測し、その計測結果である前方車相対位置情報D15を先行車選択装置11に出力する。
図1に示すように、実施の形態1の先行車選択装置11は、前方車位置計算手段16、前方車位置記憶手段17及び先行車選択手段18から構成され、自車絶対位置情報D14及び前方車相対位置情報D15に基づき、先行車を指示する先行車情報D18を出力する。
先行車選択装置11内の前方車位置計算手段16は、自車位置計測手段14から出力される自車絶対位置情報D14で指示される自車位置絶対座標と、前方車相対位置計測手段15から出力される前方車相対位置情報D15で指示される前方車の相対位置座標とに基づき、絶対座標系における前方車の位置座標を計算して、その計算結果である前方車絶対位置情報D16を出力する。
前方車位置記憶手段17は、前方車位置計算手段16から出力された前方車絶対位置情報D16を順次受け、遡及所定期間に渡る過去の前方車の位置の履歴を指示する前方車位置履歴情報D17として保存する。
上述した前方車位置計算手段16及び前方車位置記憶手段17とが、絶対座標系における少なくとも一つの前方車それぞれの位置を指示する前方車絶対位置情報D16を取得し、遡及所定期間に渡る過去の前記前方車位置情報の履歴を前方車位置履歴情報D17として保存する前方車位置記憶部として機能する。
先行車選択部である先行車選択手段18は、自車位置計測手段14により出力される自車絶対位置情報D14が指示する現在の自車絶対位置座標と、前方車位置記憶手段17によって記憶された前方車位置履歴情報D17が指示する遡及所定期間に渡る過去の一連の履歴である、少なくとも一つの前方車それぞれの前方車絶対位置とを比較して先行車選択処理を行い、その比較結果に基づき選択した先行車の相対位置などを指示する先行車情報D18を出力する。以下、上述した各手段14〜18(前方車相対位置計測手段15を除く)に関して詳細に説明する。
自車位置計測手段14は、自車情報D12に基づき絶対座標系における自車の位置座標を計測(計算)する。例えば、自車情報D12として現在時刻tにおける自車の速度s(t)とヨーレートρ(t)が与えられている場合、現在時刻tでの自車位置の座標(xs(t),ys(t))は以下の式(1)〜式(3)を用いて導出することができる。なお、式(1),式(2)で用いられるθ(t)は、式(3)に示すように現在時刻tでの自車の進行方向を表している。
前方車位置計算手段16は、上述した絶対座標系における、前方車の位置座標を計算する。現在時刻tにおいて、自車の位置が上記絶対座標系で(xs(t),ys(t))、進行方向がθ(t)、自車の位置を原点とした上記相対座標系における前方車iの位置座標が(ui(t),vi(t))であるとき、上記絶対座標系における前方車iの位置座標(xi(t),yi(t))は以下の式(4)を用いて計算できる。
前方車位置記憶手段17は、前方車位置計算手段16で計算された前方車絶対位置情報D16を逐次取得し、遡及所定期間に渡る過去の履歴情報となる前方車位置履歴情報D17として保存する。なお、前方車位置記憶手段17にて保存する前方車位置履歴情報D17は遡及所定時間の過去まで前方車の位置を全て保存する、あるいは、前方車位置記憶手段17の記憶量を削減するために保存する内容を適応的に選択し、選択的に保存する等の対応が考えられる。
図2は先行車選択手段18における2つのモード(先行車無しモード,先行車有りモード)間の状態遷移内容を模式的に示す説明図である。
図2に示すように、先行車選択手段18は2つの動作モード(先行車無しモードM1,先行車有りモードM2)を有しており、先行車無しモードM1,先行車有りモードM2間を遷移する。
すなわち、先行車選択手段18は、先行車無しモードM1であるとき、先行車を新規に検知する新規先行車検知K1が有ると判定すると、先行車有りモードM2に遷移する。
一方、先行車選択手段18は、先行車有りモードM2であるとき、割り込みを検知する割り込み検知K2が有ると判定する、または、先行車車線離脱検知K3が有り、かつ新規先行車検知K1が有る判定すると先行車を変更しながら先行車有りモードM2を維持する。また、先行車有りモードM2のとき、先行車車線離脱検知K3が有り、かつ新規の先行車を検知できない新規先行車不検知K4が有る(新規先行車検知K1が無い)と判定したとき、先行車無しモードM1へ遷移する。これら新規先行車検知K1(新規先行車不検知K4)、割り込み検知K2及び先行車車線離脱検知K3を含む処理が先行車選択手段18による先行車選択処理である。
図3は先行車選択手段18による先行車選択処理手順を示すフローチャートである。以下、図3を参照して、先行車選択手段18の処理内容の詳細を説明する。
先行車選択手段18が先行車無しモードM1のとき、まず、ステップS11において、前方車位置記憶手段17から前方車位置履歴情報D17及び自車絶対位置情報D14を取得する前方車履歴情報等取得処理を行い、ステップS12で新規先行車検知K1の有無を判定する。
ステップS12で新規先行車検知K1が無いと判定すると(No)、再びステップS11に移行し、以降、新規先行車検知K1が有ると判定する(Yes)まで、ステップS11,S12を繰り返す。そして、ステップS11で新規先行車検知K1が有ると判定すると、先行車有りモードM2に移行する。
先行車選択手段18が先行車有りモードM2のとき、まず、ステップS21において、ステップS11と同様の前方車履歴情報等取得処理を行い、ステップS22で割り込み検知K2の有無を判定する。
ステップS22で割り込み検知K2が有ると判定すると(Yes)、ステップS23で割り込んだ車両を新たな先行車とする先行車変更処理を行い、再び、ステップS21に戻り、前方車履歴情報等取得処理を行う。
一方、ステップS22で割り込み検知K2が無いと判定した場合(No)、ステップS24において先行車車線離脱検知K3の有無を判定する。
ステップS24で先行車車線離脱検知K3が無いと判定した場合(No)、ステップS21に戻り再び前方車履歴情報等取得処理を行う。一方、ステップS24で先行車車線離脱検知K3が有ると判定すると(Yes)、ステップS25で新規先行車検知K1の有無を判定する。
そして、ステップS25で新規先行車検知K1が有ると判定すると(Yes)、ステップS26において、新規先行車検知K1によって指示される新規先行車を新たな先行車とする先行車変更処理を行い、再び、ステップS21にお戻り、前方車履歴情報等取得処理を行う。一方、ステップS25で新規先行車検知K1が無いと判定する(すなわち、新規先行車不検知K4が有ると判定する)と、先行車無しモードM1(ステップS11)へと移行する。
図3で示した先行車選択手段18による先行車選択方法は上位概念的に考えると以下の2つのステップ(a) ,(b) から構成され、少なくとも一つの前方車のうち、先行車を選択する先行車選択方法と考えることができる。
ステップ(a)は、絶対座標系における上記少なくとも一つの前方車それぞれの位置を指示する前方車絶対位置情報D16を受け、遡及所定期間に渡る過去の前方車絶対位置情報D16の履歴を前方車位置履歴情報D17として得るステップ(図3のステップS11,S21に相当)である。
ステップ(b)は、絶対座標系における自車の現在位置を指示する自車絶対位置情報D14と、上記ステップ(a) で得た前方車位置履歴情報D17とに基づき、先行車を選択する先行車選択処理を行うステップ(ステップS12,S22〜S26に相当)である。
そして、上記ステップ(a) ,(b) を繰り返し行うのが、実施の形態1で代表される本願発明の先行車選択方法である。
図4は、複数の車線を持つ道路上を自車及び複数の前方車が走行している状況を示す説明図である。
図4において、車線5上を自車1が走行し、隣接車線6及び車線5上それぞれに前方車21及び22が走行している状況を示している。図4において、自車1は網掛け四角で図示されており、前方車21及び22は白抜き四角で図示されている。
自車1の前方に黒い丸で示す部分が、レーダ波2Rの発信源であるレーダのアンテナ位置を示している。以下、この黒丸部分を自車位置とみなす。簡単のため、時刻tにおける自車位置(xs(t),ys(t))を2次元ベクトルで表し、zs(t)と図示している。同様に、時刻(t−2)及び(t−1)における2次元ベクトルをzs(t−2)及びzs(t−1)で図示している。
一方、前方車21及び前方車22の白抜き丸部分は、レーダ波2Rの反射点を示している。図4に示すように、観測のたびに車両(前方車21,22)の異なる部位でレーダ波2Rが反射しうる。絶対座標系における前方車2i(i=1,2)の反射点の座標も2次元ベクトルで表現し、zi(t)と図示している。同様に、時刻(t−2)及び(t−1)における2次元ベクトルをzi(t−2)及びzi(t−1)で図示している。
ただし、時刻tでの観測における前方車の番号iと時刻(t+1)での前方車の番号iは正しく関連付けられているものとする。これは、例えば時刻tにおける前方車iの位置に最も近い位置が測定された時刻(t+1)での反射点をzi(t+1)とすることによって行うことができる。
図5は、図4を簡略化し、複数の車線を持つ道路上を自車及び複数の前方車が走行している状況を模式的に示す説明図である。以下では、説明の都合上、図5のような簡略化した図を用いて説明する。
前方車履歴情報等取得処理では、自車絶対位置情報D14から、現在(時刻t)における自車位置zs(t)を取得し、前方車位置履歴情報D17から、時刻tを基準とした全ての前方車iについての位置の遡及所定期間に渡る過去の履歴に基づく履歴前方車位置群{zi(t−n),...,zi(t)}を取得する。なお、説明の都合上、ここで述べる履歴前方車位置群は、時刻tから、1,2,・・・,n(n≧1)サンプリング点前の時刻(t−n)までを遡及所定期間として遡った前方車位置の履歴であるとする。
新規先行車検知K1の有無を判定する際、時刻tにおいて自車に近い時刻tにおける前方車から順に、上記履歴前方車位置群における各前方車位置と現在の自車位置との距離を以下の式(5)を用いて計算する。なお、式(5)において、k=1〜nのいずれか意味する。
そして、前方車2i(図5の例では前方車21及び前方車22)それぞれにおいて、上記履歴前方車位置群内における距離di(t,k)の最小値MINiを求める。そして、自車に近い前方車から順から求められた最小値MINiが所定の閾値TH1より小さければ、当該前方車を新規先行車である、すなわち、新規先行車検知K1が有ると判定する。例えば、図5の例で、時刻tにおいて、自車1に前方車22、前方車21の順で近く、前方車22の最小値MIN2が閾値TH1より小さければ前方車22を新規先行車であると判定する新規先行車検知K1が行われる。
一方、全ての前方車2iに対して最小値MINiが閾値TH1以上であれば、新規先行車検知K1が無いと判定し、新規先行車なしである新規先行車不検知K4が有ると判定する。
割り込み検知K2の有無の判定は以下のように行う。時刻tにおいて現在の先行車より近い前方車2iに対し、自車に近い前方車2iから順に、距離di(t,k)のk(=1〜n)に関する最小値MINiを計算し、最小値MINiが所定の閾値TH2より小さければ割り込みがあったと判定する。例えば、図5の例で、現在の先行車が前方車21であり、時刻tにおいて前方車22が前方車21より自車1に近い位置にあるとき、前方車22の最小値MIN2が閾値TH2より小さければ前方車22による割り込みがあったと判定する。
一方、時刻tにおいて現在の先行車より近い前方車全てに対し最小値MINiが閾値TH2以上であれば、割り込み検知K2が無いと判定する。
先行車車線離脱検知K3の有無の判定は以下のように行う。現在の先行車に対し上記した距離di(t,k)のkに関する最小値MINiを計算し、この最小値MINiが所定の閾値TH3より小さければ先行車は車線離脱していない、すなわち、先行車車線離脱検知K3は無いと判定する。もし、先行車の最小値MINi閾値TH3より大きければ、先行車が車線離脱した、すなわち、先行車車線離脱検知K3が有ると判定する。
上記新規先行車検知K1,割り込み検知K2及び先行車車線離脱検知K3に用いた距離di(t,k)は式(5)を用いて算出したが他の方法によって導出しても良い。例えば、上記履歴前方車位置群における前方車位置zi(t,k)を直線や多項式などで補間して補間データ(補間により得られた前方車位置)を得る。そして、補間データを遡及所定期間に渡る過去の前方車位置として含め、上記履歴前方車位置群における前方車位置と共に用いて距離di(t,k)を計算してもよい。特に、前方車位置記憶手段17において記憶量の節約のために保存する前方車位置履歴情報D17を選択的に行う場合等は、情報量不足を補うべく、上記補間データを演算することによる履歴の補間を行うことが望ましい。この場合、先行車選択手段18内に前方車位置履歴情報D17に基づき補間演算を行って上記補間データを算出する補間演算機能を設ける必要がある。
このように、先行車選択手段18内に補間演算機能を設けることにより、少なくとも一つの前方車それぞれにおける遡及所定期間に渡る過去の前方車位置として、前方車位置履歴情報D17に基づき補間演算により得られた補間データを前方車位置として含ませることができ、前方車位置記憶手段17の記憶容量の低減化を図ることができる。
なお、新規先行車検知K1、割り込み検知K2及び先行車車線離脱検知K3の判定用に用いた閾値TH1〜TH3は、TH1≦TH3,閾値TH2≦TH3を満足させることを条件として、任意に設定することができる。すなわち、上記条件を満足する範囲で、閾値TH1〜TH3を同一値にしても異なる値に設定しても良い。
図6は実際の車線形状と,自車の予測進路が異なる場合を模式的に示す説明図である。図6において、自車の予測進路PD(zs(t)〜zp(t+m))と実際の車線5の形状が異なる場合を示している。すなわち、現在時刻である時刻tからmサンプリング後の予測位置zp(t+m)は車線5から離脱してしまう場合を示している。
特許文献1,特許文献2等に開示された従来の先行車選択方法では、自車の予測進路と前方車の現在位置とを比較して新規先行車検知K1の有無の判断等の先行者選択処理を行っているため、予測した自車の未来の位置zp(t+m)と現在の前方車位置zi(t)とは大きく乖離してしまう。
このため、予測した自車の未来の位置zp(t+m)と現在の前方車位置zi(t)とを比較して先行車を選択する従来の先行車選択方法においては、先行車が車線離脱したと誤判定してしまう。
しかし、実施の形態1の先行車選択装置11では、先行車の過去の位置zi(t−n)は現在の自車位置zs(t)の近くにあるため、先行車選択装置11による先行車選択方法を用いることにより、図6で示すような場合でも先行車を正しく選択し続けることができる効果を奏する。
このように、実施の形態1の先行車選択装置11(先行車選択方法)は、自車絶対位置情報D14と、前方車位置履歴情報D17とに基づき、先行車を選択する先行車選択処理を行うため、情報精度の高い過去の前方車位置履歴情報D17に基づく分、先行車予測精度を高める効果を奏する。なぜならば、先行車は過去に自車の現在位置を走行していたことは予測ではなく誤りの無い過去の事実であるため、前方車位置履歴情報D17に基づくことにより、自車の前方の車線の形状にかかわらず先行車を正しく選択することができるからである。
すなわち、先行車選択装置11の先行車選択手段18は、自車絶対位置情報D14より得られる自車の現在位置と、前方車位置履歴情報D17より得られる少なくとも一つの前方車それぞれにおける遡及所定期間に渡る過去の前方車位置との比較結果に基づき先行車選択処理を行うことにより、先行車予測精度を高めることができる効果を奏する。
先行車予測精度が高まると、先行車選択装置11を利用した車両のAACの精度が向上するため、当該車両のユーザは急加速、急減速を必要とする度合が減少する分、車両の省エネルギー化を図ることが期待できる。
<実施の形態2>
実施の形態2の先行車選択装置では、実施の形態1と同様の構成において、自車の情報から自車の進路を予測し、この予測された進路と前方車の位置の履歴と比較することによって、先行車を選択する。
実施の形態2の先行車選択装置では、実施の形態1と同様の構成において、自車の情報から自車の進路を予測し、この予測された進路と前方車の位置の履歴と比較することによって、先行車を選択する。
図7はこの発明の実施の形態2である先行車選択装置及びその周辺構成を示すブロック図である。
同図に示すように、実施の形態2の先行車選択装置12は、前方車位置計算手段16、前方車位置記憶手段17、自車進路予測手段19及び先行車選択手段28より構成される。なお、自車位置計測手段14、前方車相対位置計測手段15、前方車位置計算手段16、前方車位置記憶手段17は実施の形態1の同様であるため、同一符号を付し説明を適宜省略する。
自車進路予測手段19は、自車位置計測手段14によって得られ絶対座標系における自車の位置座標を指示する自車絶対位置情報D14と、自車情報D12とを用いて自車の進路を予測し、その予測結果である自車進路予測情報D19を出力する。
先行車選択手段28は、自車進路予測手段19によって得られる自車進路予測情報D19と、前方車位置記憶手段17によって得られる前方車位置履歴情報D17とに基づき、前方車の中から先行車を選択する先行車選択処理を行い、選択した先行車を指示する情報等の先行車情報D28を出力する。これら自車進路予測手段19及び先行車選択手段28により先行車選択部を構成する。
図8は自車進路予測手段19及び先行車選択手段28による予測進路と前方車位置履歴情報D17の用い方を模式的に示す説明図である。
同図において、前方車位置履歴情報D17より得られる履歴前方車位置群内において、時刻tの前方車位置8(zi(t))から遡及所定期間に渡る過去の前方車2iの前方車位置8が得られている。一方、後述するように、自車進路予測手段19による自車進路予測情報D19によって、現在の自車位置zs(t)から予測進路中心点Q(t)及び予測進路用半径R(t)によって予測される自車予測進路PD1が指示されている。
以下、図8を参照して、自車進路予測手段19及び先行車選択手段28に関する処理を詳細に説明する。
自車進路予測手段19は、自車絶対位置情報D14と自車情報D12とを用いて自車の進路を予測する。
例えば、自車情報D12が自車の速度s(t),ヨーレートρ(t)を指示している場合は、自車の速度、ヨーレートが一定であるとして自車の進路を予測する。このとき、予測進路を、自車を通り自車の進行方向に直交する直線上で自車から、以下の式(6)で示す予測進路用半径R(t)の距離にある点Q(t)を中心とし、半径がR(t)であるような円弧とする。
ただし、式(6)においてρ(t)が“0”のときは、自車の予測進路は自車進行方向の直線上にあるとし、予測進路用半径R(t)が正のときは点Q(t)は自車に対し進行方向右側、負のときは進行方向左側に位置するとする。
先行車選択手段28の動作は実施の形態1の先行車選択手段18とほぼ同様であるが、式(5)で求めた距離di(t,k)のように、過去の前方車の位置と現在の自車位置とを比較して自車位置に最も近い過去の前方車位置を求めるのではなく、過去の前方車の位置と予測進路との距離に基づき、自車の予測進路に最も近い値を求めることによって先行車か否かを判定する点が異なる。
具体的には、前方車2iの過去の時刻(t−k)の位置zi(t−k)と時刻tでの予測進路との距離di(t,k)を、以下の式(7)によって計算する。
ただし、式(7)のzq(t)は点Q(t)の座標を2次元ベクトルで表したものである。
実施の形態2における新規先行車検知K1の有無の判定は以下のように行う。自車に近い前方車から順に式(7)により得られる距離di(t,k)のkに関する最小値RMINiを求め、最小値RMINiが所定の閾値TH21より小さければ、それを新規の先行車である、すなわち、新規先行車検知K1が有ると判定する。全ての前方車2iに対して最小値RMINiが閾値TH21以上であれば、新規先行車なし、すなわち、新規先行車検知K1が無い(新規先行車不検知K4が有る)と判定する。
図8で示した例において、式(7)によって、自車予測進路PD1と履歴前方車位置群を構成する複数の前方車位置8との距離が比較され、最も近い最近過去前方車位置8iと自車予測進路PD1との距離di(t,k)が最小値RMINiとされる。
先行車選択手段28による割り込み検知K2及び先行車車線離脱検知K3の有無の判定は、距離di(t,k)の定義が式(5)から式(7)に変わるだけで、他の処理は実施の形態1との先行車選択手段18と同様である。
実際の車両の走行において、先行車が変化するのは割り込みがあった場合、先行車なしのときの新規先行車の出現、先行車が車線離脱した場合、及び自車が車線を変更した場合である。
図9は割り込みがあった場合の状態を模式的に示す説明図である。図9に示すように、自車1が車線5を直進し、自車位置zs(t−2)〜自車位置zs(t)を経て、将来、自車位置zs(t+k−1)〜zs(t+k)に進行し、一方、前方車3は、時刻(t−1)〜時刻tにかけて、前方車位置zi(t−1)〜zi(t)を変え割り込み進路WD1を採っている。
図10は自車が車線変更した場合の状態を模式的に示す説明図である。図10に示すように、自車1が隣接車線6から、時刻tに、自車位置zs(t)を車線5に変え自車車線変更進路CD1を採っている。一方、前方車3は隣接車線6上を直進しており、時刻tの前方車位置zi(t)においてもこの状態を維持している。
実施の形態1の先行車選択装置11では、例えば、新規先行車検知K1及び割り込み検知K2の有無の判定を行うためには、先行車が出現した位置、または割り込みが行われた位置まで自車が進行しなければならない。すなわち、図9で示す例では、現在時刻である時刻tでは割り込み検知K2の判定が行えず、時刻(t+k)になってはじめて、前方車3の割り込み進路WD1への変更による割り込み検知K2が有ると判定できることになる。
一方、実施の形態2の先行車選択装置12は、式(7)で示したように、過去の前方車位置及び自車の予測進路に基づいて、割り込み検知K2の有無の判定を行うことができるため、前方車3の前方車位置zi(t)に基づき、割り込みが行われた時刻tにおいて即時に割り込み検知K2が有ることを判定することができる。
一方、図10で示すような、自車の車線変更に関しては、位置の比較を絶対座標で行っているため、図10に示すように車線変更が行われた時刻tに、即時に自車1の自車車線変更進路CD1による先行車車線離脱検知K3が有るとの判定がなされる。なお、この点は、実施の形態1の先行車選択装置11も同様である。
また、図6のような車線の形状が変化する状況では前方車位置履歴情報D17に基づくため、実施の形態2の先行車選択装置12も実施の形態1の先行車選択装置11と同様、カーブ路にて誤って車線変更を検知することは無い。しかし、先行車が実際に車線を離脱したときは、先行車車線離脱検知K3が判定されるまでに遅れが生ずる。なお、この点は、実施の形態1の先行車選択装置11も同様である。
しかし、例えば、実施の形態2の先行車選択装置12をAACへ適用することを考えると、先行車の車線離脱の検知は、先行車を変更すべき事象のうち検知の遅れが最も問題とならない場合である。他の場合、すなわち割り込みや自車の車線変更においては、前述したように、実施の形態2によって遅れなく検知できる。
ここで、前方車位置履歴情報D17において使用する履歴(遡及所定期間)の長さは、新規先行車検知K1、割り込み検知K2及び先行車車線離脱検知K3の各処理で異なる長さに設定しても良い。実施の形態2においては履歴の参照が最も効果を発揮するのは先行車車線離脱検知K3の判定時においてである。例えば、先行車車線離脱検知K3の判定時のみ遡及所定期間が長い前方車位置履歴情報D17を用い、他の処理では遡及所定期間が短い前方車位置履歴情報D17を用いる対応が考えられる。この場合、長い履歴を保存するのは先行車についてだけでよく、全ての前方車の位置の履歴を長く保存しなくともよい。よって、前方車位置記憶手段17の記憶量を節約することができる効果を奏する。
このように、実施の形態2の先行車選択装置12は、自車絶対位置情報D14に基づき自車進路予測手段19より得られる自車進路予測情報D19と、前方車位置履歴情報D17とに基づき、先行車を選択する先行車選択処理を行うため、情報精度の高い過去の前方車位置履歴情報D17に基づく分、実施の形態1と同様、先行車予測精度を高める効果を奏する。
すなわち、先行車選択装置12の先行車選択手段28は、自車進路予測情報D19より得られる自車の予測進路と、前方車位置履歴情報D17より得られる前記少なくとも一つの前方車それぞれにおける遡及所定期間に渡る過去の前方車位置との比較結果に基づき先行車選処理を行うことにより、先行車予測精度を高めることができる。
さらに、実施の形態2の先行車選択装置12は、自車進路予測情報D19に基づくことにより、実施の形態1の先行車選択装置11と比較して、割り込み検知K2の判定等の先行車選択処理をより高速に行うことができる効果を奏する。
なお、実施の形態2では自車情報D12に基づく式(6)による予測方法(所定の予測方法)を採用した例を示したが、自車の予測進路を直進する等に予め仮定する予測方法を採用する場合は、仮定自車情報D12に基づくことなく、自車の予測進路を決定することができる。
<実施の形態3>
実施の形態3の先行車選択装置は、実施の形態1または実施の形態2と同様の構成において、前方車の位置の履歴をベイズ推定によって平滑化し、平滑化した前方車の位置の履歴と自車の位置または自車の予測進路とを比較することによって先行車を判定する。
実施の形態3の先行車選択装置は、実施の形態1または実施の形態2と同様の構成において、前方車の位置の履歴をベイズ推定によって平滑化し、平滑化した前方車の位置の履歴と自車の位置または自車の予測進路とを比較することによって先行車を判定する。
図11はこの発明の実施の形態3である先行車選択装置及びその周辺構成を示すブロック図である。
同図に示すように、実施の形態3の先行車選択装置13は、前方車位置計算手段16、前方車位置記憶手段17、自車進路予測手段19、前方車位置平滑化手段20及び先行車選択手段38から構成される。なお、自車位置計測手段14、前方車相対位置計測手段15、前方車位置計算手段16、前方車位置記憶手段17は実施の形態1の同様であり、自車進路予測手段19は実施の形態2と同様であるため、同一符号を付し説明を適宜省略する。
前方車位置平滑化手段20は、前方車位置履歴情報D17に基づきベイズ推定により前方車の位置の履歴を平滑化し、平滑化結果を指示する前方車位置平滑化情報D20を出力する。ベイズ推定には、例えばカルマンスムーザを用いることができる。カルマンスムーザを用いると前方車位置の2次元ガウス分布が得られるが、この期待値を平滑化された前方車の位置の履歴における確率的な情報として用いることができる。すなわち、前方車位置平滑化情報D20が指示する情報には上記期待値が含まれている。
先行車選択手段38は、前方車位置履歴情報D17に変えて、前方車位置平滑化手段20より出力される前方車位置平滑化情報D20の指示する、平滑化された前方車の位置の履歴、あるいはその確率的な情報(上記期待値等)を用いる点を除いて、先行車選択手段28と同様に、前方車の中から先行車を選択し、選択した先行車を指示する情報等の先行車情報D38を出力する。これら自車進路予測手段19、前方車位置平滑化手段20及び先行車選択手段38により先行車選択部を構成する。
以下、先行車選択手段38において、前方車位置平滑化情報D20が指示する、前方車の位置の履歴の確率的な情報を用いる場合について詳細に説明する。例えば、前方車位置平滑化手段20としてカルマンスムーザを用いた場合、過去の時刻sのときの前方車2iの位置の分布が得られる。この確率分布は、前方車の過去の位置を2次元ベクトルとして表現したときの期待値μi(s)と分散共分散行列Pi(s)によって表現することができる。これら期待値μi(s)と分散共分散行列Pi(s)が確率的な情報となる。
ここで時刻tにおけるQ(t)の座標を2次元ベクトルで表現したものをzq(t)とすると、前方車2iが自車の走行車線上を走っている確率、すなわち車線幅をWとして時刻sでの前方車位置と自車の予測進路との距離が車線幅の半分以下である確率は、以下の式(8)より求めることができる。ただし、式(8)における領域D(t)は、以下の式(9)より得られる値である。
式(9)において、自車のヨーレートが“0”のときは、D(t)は自車を通り、自車の進行方向に伸びた幅Wの帯状の領域であるとする。
先行車選択手段38による新規先行車検知K1の有無の判定は以下のように行う。現在の時刻tにおける自車に近い前方車2iから順にpi(s,t)のsに関する最大値MAXiを計算し、最大値MAXiが所定の閾値TH31より大きければ前方車iを先行車として選択する(新規先行車検知K1が有ると判定する)。全ての前方車2iに対し最大値MAXiが閾値TH31より小さければ先行車なしとする(新規先行車検知K1が無いと判定する)。
先行車選択手段38による割り込み検知K2の有無の判定は以下のように行う。現在の時刻tにおける自車に近い前方車2iから順にpi(s,t)のsに関する最大値MAXiを計算し、最大値MAXiが所定の閾値TH32より大きければ割り込みがあったと判定する(割り込み検知K2が有ると判定する)。現在の先行車より近い全ての前方車2iに対し最大値MAXiが閾値TH32より小さければ、割り込み無しと判定する(割り込み検知K2が無いと判定する)。
先行車選択手段38による先行車車線離脱検知K3の有無の判定は以下のように行う。先行車に対しpi(s,t)のsに関する最大値MAXiを計算し、最大値MAXiが所定の閾値TH33より小さければ、先行車の車線離脱であると判定する(先行車車線離脱検知K3が有ると判定する)。そうでなければ先行車が車線離脱していないと判定する。
なお、閾値TH31〜TH33は、TH31≧TH33,閾値TH32≧TH33を満足させることを条件として、任意に設定することができる。すなわち、上記条件を満足する範囲で、閾値TH31〜TH33を同一値にしても異なる値に設定しても良い。
実施の形態1の欄において、図4を参照して説明した通り、前方車21,22がレーダ波2Rを反射する点(前方車反射点21r,22r)は観測ごとにばらついている。このため、観測された前方車位置は、車両の大きさ分のばらつきを持つ。このばらついた前方車位置に対して自車位置との距離を計算すると、その距離も車両の大きさ分のばらつきを持ち、場合によってはそのばらつきが先行車の選択に影響を及ぼす。
図12は前方車位置の平滑化による効果を模式的に示す説明図である。ベイズ推定では履歴を遡れば遡るほど推定が正確になるため、図12に示す通り、前方車位置zi(t)が大きくばらついて観測されても、ベイズ推定による前方車位置μi(t−k)では前方車の過去の位置を精度良く正確に求めることができる。
したがって、実施の形態3の先行車選択装置13を用いることにより、前方車の過去の位置がより正確となる推定に基づく判定が行えるため、レーダなどを用いて計測される前方車位置zi(t)の計測にランダムな誤差が重畳していたとしても、精度良く先行車を選択できるという効果を奏する。
図13は確率的な情報を用いた判定による効果を模式的に示す説明図である。式(9)より得る確率pi(s,k)は領域D(t)でのガウス型確率密度関数の積分であるから、図13の(a) に示すように、自車1の自車位置zs(t)と比較する前方車3の前方車位置zi(t)の分散が大きくなる(分散によって定まる確率楕円31が大きくなる)と確率pi(s,k)は必然的に小さくなる。
一方、図13の(b) に示すように、前方車位置zi(t)の分散が小さくなる(確率楕円32が小さくなる)と、確率pi(s,k)は必然的に大きくなる。したがって、位置の分散が大きい前方車3は新規先行車検知K1、割り込み検知K2及び先行車車線離脱検知K3のいずれの判定においても新規先行車なし、割り込みなし、先行車離脱ありと判定されやすくなる。
このように、実施の形態3の先行車選択装置13は、先行車選択手段38による先行車選択に関する判定を期待値等の確率的な情報を指示する前方車位置平滑化情報D20に基づいて行うことにより、前方車の位置の確からしさに応じて、先行車を適切に選択できる効果を奏する。
なお、実施の形態3の先行車選択装置13は、実施の形態2の先行車選択装置12の構成に、前方車位置平滑化手段20を追加した構成で示した。一方、式(9)を用いることなく自車位置を中心とする半径W/2の円として領域D(t)を設定し、式(8)の確率pi(s,k)を計算することにより、比較対象が自車の予測進路でなく自車の現在位置となるため、実施の形態1の先行車選択装置11の構成に、前方車位置平滑化手段20を追加した構成と実質的に等価な構成を実現することができる。
このように、実施の形態3の先行車選択装置13は、実施の形態1及び実施の形態2と同様、自車絶対位置情報D14に基づき自車進路予測手段19より得られる自車進路予測情報D19と、前方車位置履歴情報D17に基づき前方車位置平滑化手段20より得られる前方車位置平滑化情報D20とに基づき、先行車を選択する先行車選択処理を行うため、情報精度の高い過去の前方車位置履歴情報D17(前方車位置平滑化情報D20)に基づく分、先行車予測精度を高める効果を奏する。
加えて、先行車選択装置13の先行車選択手段38は、自車進路予測情報D19より得られる自車の予測進路に基づくことにより、実施の形態2と同様、割り込み検知K2の判定等の先行車選択処理をより高速に行うことができる効果を奏する。
加えて、実施の形態3の先行車選択装置13における前方車位置平滑化手段20は、前方車位置履歴情報D17に基づき、少なくとも一つの前方車それぞれにおける遡及所定期間に渡る過去の前方車位置を平滑化して、平滑化後の少なくとも一つの前方車それぞれにおける遡及所定期間に渡る過去の前方車位置に関する確率的情報を指示する前方車位置平滑化情報D20を得ることにより、情報精度を高めている。
なぜならば、前方車位置履歴情報が指示する前方車位置に関し、ランダムな誤差が重畳している場合においても、前方車位置平滑化情報D20が指示する前方車位置は劣化しないため、前方車位置平滑化情報D20が指示する前方車位置に関する情報精度を高レベルに保つことができるからである。このため、実施の形態3の先行車選択装置13は、実施の形態1及び実施の形態2以上に、先行車予測精度を高めることができる効果を奏する。
さらに、先行車選択手段38は、自車進路予測情報D19より得られる自車の予測進路と、前方車位置平滑化情報D20とにより導き出される式(8)の確率pi(s,t)に基づき先行車選択処理を行う分、より適切に先行車を選択することができる。
<コンピュータへの応用>
なお、実施の形態1〜実施の形態3で述べた先行車選択装置11〜13は、例えば、主記憶装置、演算装置、入力装置、二次記憶装置及び出力装置等から構成され、これらの装置が共通バスを介して共通に接続されるような構成のコンピュータ装置により実現することができる。
なお、実施の形態1〜実施の形態3で述べた先行車選択装置11〜13は、例えば、主記憶装置、演算装置、入力装置、二次記憶装置及び出力装置等から構成され、これらの装置が共通バスを介して共通に接続されるような構成のコンピュータ装置により実現することができる。
このようなコンピュータ装置において、前方車位置計算手段16、先行車選択手段18,28,38、自車進路予測手段19、前方車位置平滑化手段20は、例えば、演算装置がコンピュータを機能させるプログラムに基づき動作することによって実現可能である。上記プログラムは主記憶装置あるいは二次記憶装置に格納可能である。
また、前方車位置記憶手段17は、主記憶装置あるいは二次記憶装置によって実現可能である。
11〜13 先行車選択装置、14 自車位置計測手段、15 前方車相対位置計測手段、16 前方車位置計算手段、17 前方車位置記憶手段、18,28,38 先行車選択手段、19 自車進路予測手段、20 前方車位置平滑化手段。
Claims (8)
- 少なくとも一つの前方車のうち、自車と同じ車線を走行し、自車に最も近い前方車である先行車を選択する先行車選択装置であって、
絶対座標系における前記少なくとも一つの前方車それぞれの位置を指示する前方車位置情報を取得し、遡及所定期間に渡る過去の前記前方車位置情報の履歴を前方車位置履歴情報として保存する前方車位置記憶部と、
絶対座標系における自車の現在位置を指示する自車位置情報と、前記前方車位置履歴情報とに基づき、前記先行車を選択する先行車選択処理を行う先行車選択部とを備える、
先行車選択装置。 - 請求項1記載の先行車選択装置であって、
前記先行車選択部は、
前記自車位置情報より得られる自車の現在位置と、前記前方車位置履歴情報より得られる前記少なくとも一つの前方車それぞれにおける前記遡及所定期間に渡る過去の前方車位置との比較結果に基づき、前記先行車を選択する先行車選択手段を含む、
先行車選択装置。 - 請求項1記載の先行車選択装置であって、
前記先行車選択部は、
前記自車位置情報に基づき、所定の予測方法を用いて現在の自車位置からの自車進路を予測して、自車の予測進路を指示する自車進路予測情報を得る自車進路予測手段と、
前記自車進路予測情報より得られる前記自車の予測進路と、前記前方車位置履歴情報より得られる前記少なくとも一つの前方車それぞれにおける前記遡及所定期間に渡る過去の前方車位置との比較結果に基づき、前記先行車を選択する先行車選択手段とを含む、
先行車選択装置。 - 請求項1記載の先行車選択装置であって、
前記先行者選択部は、
前記前方車位置履歴情報に基づき、前記少なくとも一つの前方車それぞれにおける遡及所定期間に渡る過去の前方車位置を平滑化して、平滑化後の前記少なくとも一つの前方車それぞれにおける前記遡及所定期間に渡る過去の前方車位置に関する確率的な情報を指示する前方車位置平滑化情報を得る前方車位置平滑化手段をさらに含み、
前記先行車選択処理は、前記自車位置情報及び前記前方車位置平滑化情報を用いた処理を含む、
先行車選択装置。 - 請求項4記載の先行車選択装置であって、
前記先行車選択部は、
前記自車位置情報に基づき、所定の予測方法を用いて、自車の現在位置からの自車進路を予測して、自車の予測進路を指示する自車進路予測情報を得る自車進路予測手段と、
前記自車進路予測情報より得られる前記自車の予測進路と、前記前方車位置平滑化情報が指示する前記確率的な情報に基づき、前記先行車選択処理を行う先行車選択手段とをさらに含む、
先行車選択装置。 - 請求項2あるいは請求項3記載の先行車選択装置であって、
前記少なくとも一つの前方車それぞれにおける前記遡及所定期間に渡る過去の前方車位置は、前記前方車位置履歴情報に基づき補間演算により得られた前方車位置を含み、
前記先行車選択手段は前記補間演算機能を有する、
先行車選択装置。 - 請求項1ないし請求項6のうち、いずれか1項に記載の先行車選択装置であって、
前記先行車選択処理は、
新規に前記先行車を検出する新規先行車検知、割り込み車を検出する割り込み検知、及び前記先行車の車線離脱を検出する先行車車線離脱検知それぞれの有無を判定する処理を含み、
前記前方車位置履歴情報における前記遡及所定期間の長さを、前記新規先行車検知、前記割り込み検知及び前記先行車車線離脱検知それぞれの判定の際、異なる長さに設定して行うことを特徴とする、
先行車選択装置。 - 少なくとも一つの前方車のうち、自車と同じ車線を走行し、自車に最も近い前方車である先行車を選択する先行車選択方法であって、
(a) 絶対座標系における前記少なくとも一つの前方車それぞれの位置を指示する前方車位置情報を受け、遡及所定期間に渡る過去の前記前方車位置情報の履歴を前方車位置履歴情報として得るステップと、
(b) 絶対座標系における自車の現在位置を指示する自車位置情報と、前記ステップ(a) で得た前方車位置履歴情報とに基づき、前記先行車を選択する先行車選択処理を行うステップとを備え、
前記ステップ(a) ,(b) を繰り返し行う、
先行車選択方法。
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