JP2015071361A - 先行車選択装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横移動速度によって補正した横位置情報を利用する先行車の選択において誤選択を抑制する
【解決手段】物体検出手段（Ｓ１２０）は、自車の前方に存在する物体である前方物体毎に、自車に対する相対位置および相対速度を求める。横移動速度算出手段（Ｓ１５０）は、前方物体の横移動速度を求める。横位置補正手段（Ｓ１６０，Ｓ１７０）は、横移動速度に従って、自車の進行方向を基準とした前方物体の横位置を補正する。但し、前方物体までの距離に応じて、距離が長いほど横位置の補正量を減少させる。自車線確率算出手段（Ｓ１８０〜Ｓ１９０）は、横位置が補正された前方物体の相対位置に基づいて、自車線確率を算出する。先行車選択手段（Ｓ２００）は、自車線確率に基づいて前方物体の中から先行車を選択する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自車の前方を走行する車両（先行車）を選択する技術に関する。

車両を運転する運転者の操作負担を軽減する技術の一つとして、自車の前方を走行する車両（先行車）を検出し、先行車との車間を一定に保持するように車速等を制御して、自動的に追従させる車間制御装置が知られている。

この種の装置では、レーダ等を用いて自車の前方に存在する物体を検出し、その検出した物体の中から自車が追従すべき先行車を選択する。また、先行車の選択を早期に判断できるようにするために、前方に存在する物体の横移動速度から予測横位置を算出し、その予測横位置を利用して、先行車を選択することも行われている（例えば、特許文献１参照）。なお、予測横位置情報は、横移動速度によって横位置を補正した位置情報であるともいえる。

特許第４２２９１８９号公報

ところで、レーダ等によって検出される横位置情報は、レーダ波を反射した位置に基づいて求められるため、正確に特定の位置（例えば、車両の中心）を示すものではなく、その影響で、予測横位置情報もバラツキを含んだものとなる。また、自車が走行する推定経路も遠距離やカーブ路では誤差が大きくなる。このため、先行車の選択，解除に予測横位置情報を用いた場合、誤選択が発生し易くなってしまう場合があるという問題があった。

本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、横移動速度によって補正した横位置情報を利用する先行車の選択において誤選択を抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明の先行車選択装置は、物体検出手段と、横移動速度算出手段と、横位置補正手段と、自車線確率算出手段と、先行車選択手段とを備える。
物体検出手段は、自車の前方に存在する物体である前方物体を検出し、該前方物体毎に、自車に対する相対位置および相対速度を求める。横移動速度算出手段は、物体検出手段での検出結果に従って、前方物体の横移動速度を求める。横位置補正手段は、横移動速度算出手段にて算出された横移動速度に従って、自車の進行方向を基準とした前方物体の横位置を補正する。但し、横位置補正手段は、前方物体までの距離に応じて、距離が長いほど横位置の補正量を減少させる。自車線確率算出手段は、横位置補正手段により横位置が補正された前方物体の相対位置に基づいて、前方物体毎に、該前方物体が自車と同一車線上に存在する確率である自車線確率を算出する。先行車選択手段は、自車線確率算出手段にて算出された自車線確率に基づいて前方物体の中から先行車を選択する。

このように構成された本発明の先行車選択装置によれば、横移動速度を用いて補正した横位置、即ち、ある時間を経過後の推定横位置を利用して自車線確率の算出、ひいては先行車の選択を行っているため、自車線に進入または自車線から離脱する車両を早期に判断することができ、その結果、先行車の選択を早期化することができる。

また、横位置の補正量を、遠距離ほど減少させているため、近距離での早期な判断を確保しつつ、誤差が大きくなる遠距離での誤判定を抑制することができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

また、本発明は、前述した先行車選択装置の他、当該先行車選択装置を構成要素とするシステム、当該先行車選択装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムなど、種々の形態で実現することができる。

車間制御システムの全体構成を示すブロック図である。 車間制御コントローラが実行する先行車選択処理のフローチャートである。 補正係数の設定に用いる補正係数テーブルの内容を示すグラフである。 補正係数の作用を示す説明図である。 横位置を補正する効果を示す説明図である。

以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
＜全体構成＞
車間制御システム１は、自動車に搭載され、自車の前方を走行する車両（先行車）との車間距離を適切に保持するように車速を制御する装置である。

車間制御システム１は、図１に示すように、車間制御コントローラ４を中心に構成され、車両周辺の状況や車両の挙動や状態を検出するための各種センサからなるセンサ群２、車間制御コントローラ４への指示を入力するための各種スイッチからなるスイッチ群３、車間制御コントローラ４からの指令に従って各種制御を実行するＥＣＵ群５を備えている。

＜センサ群＞
センサ群２は、レーダセンサ２１、ヨーレートセンサ２２、車輪速度センサ２３、ステアリングセンサ２４を少なくとも含む。

レーダセンサ２１は、車両前方へレーザ光を所定角度の範囲でスキャンして出力すると共に、その反射光を検出し、レーザ光を反射した物体との間をレーザ光が往復するのに要した時間から物体までの距離を求めると共に、反射光を検出した時にレーザ光を照射した方向から物体が存在する方位を求める。なお、レーダセンサ２１は、レーザ光を利用するものに限らず、ミリ波帯またはマイクロ波帯の電波を利用するものや、超音波を利用するものの他、カメラ等を使用してもよい。

ヨーレートセンサ２２は、車両の旋回角速度（ヨーレート）に応じた信号を出力する。
車輪速度センサ２３は、左前輪、右前輪、左後輪および右後輪のそれぞれに取り付けられ、各車輪軸の回転に応じて所定角度毎にエッジが生じるパルス信号、即ち、車輪軸の回転速度に応じたパルス間隔を有するパルス信号を出力する。

ステアリングセンサ２４は、ハンドルの相対的な操舵角（操舵角の変化量）、あるいはハンドルの絶対的な操舵角（直進時の操舵位置を基準とした実際の操舵角）に応じた信号を出力する。

＜スイッチ群＞
スイッチ群３は、制御許可スイッチ３１、制御モード選択スイッチ３２を少なくとも含む。

制御許可スイッチ３１は、アダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）の実行を許可するか否かを入力するためのスイッチである。ＡＣＣは、先行車が存在しない場合に、所定の設定速度で走行し、先行車が存在する場合に、所定の車間距離を保った追従走行を実行する周知の制御である。

制御モード選択スイッチ３２は、ＡＣＣの制御モードを選択するためのスイッチである。
＜ＥＣＵ群＞
ＥＣＵ群５は、エンジンＥＣＵ５１、ブレーキＥＣＵ５２、メータＥＣＵ５３を少なくとも含む。

エンジンＥＣＵ５１は、エンジンの始動／停止、燃料噴射量、点火時期等を制御する電子制御装置であって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える。具体的には、エンジンＥＣＵ５１は、吸気管に設けられたスロットルを開閉するアクチュエータであるスロットルＡＣＴを、アクセルペダルの踏込量を検出するセンサの検出値に応じて制御する。また、エンジンＥＣＵ５１は、車間制御コントローラ４からの指示に従い、内燃機関の駆動力を増加減させるようにスロットルＡＣＴを制御する。

ブレーキＥＣＵ５２は、自車の制動を制御する電子制御装置であって、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備える。具体的には、ブレーキＥＣＵ５２は、ブレーキ液圧回路に設けられた増圧制御弁および減圧制御弁を開閉するアクチュエータであるブレーキＡＣＴを、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサの検出値に応じて制御する。また、ブレーキＥＣＵ５２は、車間制御コントローラ４からの指示に従い、自車の制動力を増減させるようにブレーキＡＣＴを制御する。

メータＥＣＵ５３、車間制御コントローラ４を含む車両各部からの指示に従って、車両に設けられたメータディスプレイの表示制御を行う電子制御装置であって、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを備える。具体的には、メータＥＣＵ５３は、メータディスプレイに、車速やエンジンの回転数、車間制御コントローラが実行する制御の実行状態や制御モードを表示する。

＜車間制御コントローラ＞
車間制御コントローラ４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えた周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。また、車間制御コントローラ４は、センサ群２から出力される信号を検出してデジタル値に変換する検出回路，Ａ／Ｄ変換回路、スイッチ群３からの入力を受け付ける入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）、ＥＣＵ群５との通信を行う通信回路などを備えている。これらのハードウェア構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。

車間制御コントローラ４は、制御許可スイッチ３１によりＡＣＣが許可されると、先行車判定処理を周期的（例えば１００ｍｓ毎）に実行すると共に、その先行車判定処理での判定結果を用いて、制御モード選択スイッチによって選択された車間制御処理を実行する。

このうち、車間制御処理では、通常は、エンジンＥＣＵ５１に対してアクセル操作量を増減する指令を出力することによって車速を制御し、アクセル操作量で対応することができない場合に、ブレーキＥＣＵ５２に対して制動指令を出力することによって車速を制限する。また、これと共に、メータＥＣＵ５３に対して、ＡＣＣに関する各種表示情報や、所定の条件に適合した場合に警報を発生させるための指令を出力する。

＜先行車判定処理＞
ここで、車間制御コントローラ４が実行する先行車判定処理の内容を、図２に示すフローチャートに沿って説明する。

本処理が起動すると、まず、Ｓ１１０では、レーダセンサ２１で検出された距離・角度計測データを読み込む。
続くＳ１２０では、読み込んだ距離・角度計測データを、これらのデータによって表現される極座標系から直交座標系に変換し、その変換後のデータに基づき、自車の前方に存在する物体を認識する物体認識処理を実行する。この物体認識処理では、距離・角度計測データをクラスタリングし、クラスタ毎に物体の中心位置座標、自車に対する相対速度などを求める。ここで認識された物体（前方物体に相当）を、以下では「物標」と呼ぶこととする。

続くＳ１３０では、ヨーレートセンサ２２にて検出されたヨーレートγと、車輪速度センサ２３での検出結果に基づいて算出された自車速Ｖに基づき、（１）式に従って、自車進行曲線のカーブ半径（曲率の逆数）である推定Ｒを算出する。

以下で説明するＳ１４０〜Ｓ１９０については、Ｓ１２０（物体認識処理）で得られた全ての物標について同じ処理を実行する。

Ｓ１４０では、物標の中心位置座標を、Ｓ１３０で算出された推定Ｒを用いて、自車が走行する走行路を直線路であると見なした位置座標に換算する。このとき、処理を簡単にするために、車幅方向をＸ軸、車幅方向に直交した車両の進行方向をＹ軸として、Ｘ軸方向の位置座標（以下「横位置」という）だけを換算してもよい。

続くＳ１５０では、Ｓ１４０にて算出された横位置に基づき、前回の処理サイクルで得られた横位置との差分と、処理サイクルの時間間隔とに基づいて、横移動速度（Ｘ軸方向の移動速度）を算出する。

続くＳ１６０では、予め設定された補正係数テーブルを用いて、物標までの距離（Ｙ軸方向の位置座標で代用してもよい）から、補正係数αを求める。補正係数テーブルは、図３に示すように、物標までの距離が近距離閾値Ｌａより小さい場合は、補正係数αが所定の上限値となり、物標までの距離が遠距離閾値Ｌｂより大きい場合は所定の下限値となり、物標までの距離が近距離閾値Ｌａ以上で遠距離閾値Ｌｂ以下の場合は物標までの距離が増大するに従って、上限値から下限値まで減少するように設定されている。

続くＳ１７０では、Ｓ１４０で求めた横位置Ｘを、Ｓ１５０で求めた横移動速度ＶｘおよびＳ１６０で求めた補正係数αに基づき、補正された横位置Ｘｒを（２）式を用いて算出する。

なお、Ｔｐは時間を表す定数である。つまり（２）式は、横移動速度Ｖｘに基づき、現時点から時間Ｔｐを経過した時点での予測位置を求めることに相当する。但し、補正係数αにより、図４に示すように、横移動速度Ｖｘが同じであっても、物標との距離が遠いほど、補正量が制限されることになる。

以下では、Ｓ１４０で換算されＳ１７０で横位置が補正された物標の中心位置座標を、「確率演算用位置座標」という。
続くＳ１８０では、物標のそれぞれについて、確率演算用位置座標に基づき、予め設定された自車線確率マップを用いて自車線確率瞬時値を算出する。自車線確率とは、物標が自車と同一レーンを走行している車両である確からしさを表すパラメータである。自車線確率瞬時値とは、今回の処理サイクルでの検出データに基づいて算出された瞬間的な自車線確率の値のことをいう。自車線確率マップは、確率演算用位置座標が自車の正面付近かつ近距離である場合に最も確率が高く、距離が離れるほど、また、自車の正面から横方向に外れるほど確率が低くなる傾向を有した周知のものである。この自車線確率マップは、例えば、特許第３４２７８１５号公報等に、その具体例が使い方と共に詳述されている。なお、自車線であるか否かを確率的に表現する理由は、ヨーレートから求められるカーブ曲率半径（推定Ｒ）と、実際のカーブ曲率半径との間に誤差が存在するからである。

続くＳ１９０では、物標のそれぞれについて、Ｓ１８０で求めた自車線確率瞬時値に対してフィルタ演算を実行することによって、先行車の判定に使用する自車線確率を算出する。フィルタ演算は、いわゆるローパスフィルタとして作用するものであればよく、例えば、自車線確率瞬時値と、前回の処理サイクルで求めた自車線確率とを加重平均してもよい。

続くＳ２００では、Ｓ１９０にて算出された自車線確率に基づき先行車を判定して、本処理を終了する。具体的には、例えば、自車線確率が閾値（例えば５０％）以上の物標の中で、自車との距離が最小のものを先行車と判断する。

そして、車間制御コントローラ４は、この先行車判定処理によって先行車と判断した物標との距離や相対速度に従って、車間制御処理を実行し、ＥＣＵ群５に対して各種指令を出力する。

＜作用＞
図５に示すように、物標（前方を走行する車両）が隣接斜線を走行している場合、物標の横移動速度Ｖｘはほぼゼロであるため、検出された横位置と補正された横位置は、ほぼ同じものとなる。物標が自車線に車線変更をしようとして、自車線側に接近してくると、横移動速度Ｖｘは値を持つため、その横移動速度Ｖｘに応じた大きさで横位置がより自車線に近い位置に補正される。これにより、割込車両を速やかに先行車に選択することが可能となる。その後、車線変更が完了すると、再び横移動速度Ｖｘはほぼゼロとなるため、検出された横位置と補正された横位置は、ほぼ同じものとなる。

逆に、物標が自車線から隣接車線に車線変更をする時には、横移動速度Ｖｘに応じた大きさで、横位置がより自車線から離れた位置に補正される（図示せず）。これにより、先行車の選択を速やかに解除することが可能となる。

＜効果＞
以上説明したように、車間制御システム１では、横移動速度Ｖｘを用いて補正した横位置Ｘｒ、即ち、ある時間Ｔｐを経過後の推定横位置を利用して自車線確率の算出、ひいては先行車の選択を行っているため、自車線に進入または自車線から離脱する車両を早期に判断することができ、先行車の選択，解除の応答性を向上させることができる。

また、横位置の補正量を、補正係数αを用いて遠距離ほど減少させているため、近距離での早期な判断を確保しつつ、誤差が大きくなる遠距離での誤判定を抑制することができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

（１）上記実施形態では、推定Ｒを、ヨーレートセンサによって検出されるヨーレートから算出しているが、ステアリングセンサによって検出される操舵角から算出するように構成してもよい。

（２）上記実施形態では、補正された横位置Ｘｒを算出する際に、無次元の補正係数αを用いて、これを推定横位置（Ｖx×Ｔｐ）に乗じているが、代わりに時間次元の補正係数β（＝α×Ｔｐ）を用いて、これを横移動速度Ｖｘに乗じるようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、本発明を車間制御システムに適用した例を示したが、これに限るものではなく、先行車を設定し、先行車の状況または先行車と自車との間の相対的な状況に応じて何等かの制御を実行するものであれば、どのようなシステムに適用してもよい。

（４）本発明の各構成要素は概念的なものであり、上記実施形態に限定されない。例えば、一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。

１…車間制御システム ２…センサ群 ３…スイッチ群 ４…車間制御コントローラ ５…ＥＣＵ群 ２１…レーダセンサ ２２…ヨーレートセンサ ２３…車輪速度センサ ２４…ステアリングセンサ ３１…制御許可スイッチ ３２…制御モード選択スイッチ ５１…エンジンＥＣＵ ５２…ブレーキＥＣＵ ５３…メータＥＣＵ

Claims (2)

1. 自車の前方に存在する物体である前方物体を検出し、該前方物体毎に、自車に対する相対位置および相対速度を求める物体検出手段（Ｓ１２０）と、
   前記物体検出手段での検出結果に従って、前記前方物体の横移動速度を求める横移動速度算出手段（Ｓ１５０）と、
   前記横移動速度算出手段にて算出された横移動速度に従って、自車の進行方向を基準とした前記前方物体の横位置を補正する横位置補正手段（Ｓ１６０，Ｓ１７０）と、
   前記横位置補正手段により横位置が補正された前記前方物体の相対位置に基づいて、前記前方物体毎に、該前方物体が自車と同一車線上に存在する確率である自車線確率を算出する自車線確率算出手段（Ｓ１８０〜Ｓ１９０）と、
   前記自車線確率算出手段にて算出された自車線確率に基づいて前記前方物体の中から先行車を選択する先行車選択手段（Ｓ２００）と、
   を備え、
   前記横位置補正手段は、前記前方物体までの距離に応じて、該距離が長いほど前記横位置の補正量を減少させることを特徴とする先行車選択装置。
2. 前記横位置補正手段は、距離に応じて変化する補正係数を、前記横移動速度に乗じた値を補正値として前記横位置に加算することで該横位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の先行車選択装置。

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