JP2016012192A - 走行制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】前走車を検出することができなくなくなるロスト状態が発生した場合に、自車両の走行を適切に行うことができる走行制御装置を提供する。
【解決手段】物体検出手段10により前走車Xが検出されている状態では、前走車状態検出手段15による前走車状態(位置、車速)の検出値を用いて自車両2の車速を制御し、前走車Xが検出されなくなるロスト状態では、物体検出手段10の検出対象範囲における自車両2の走行予定経路の長さが所定の閾値よりも短いことを必要条件として、ロスト前走車状態推定手段22による前走車状態の推定値を用いて自車両2の車速を制御する。
【選択図】図1

Description

本発明は、前走車を認識しながら自車両の走行制御を行う装置に関する。
自車両の前方を走行する前走車の位置、車速等をレーダあるいはカメラ等を有する物体検出装置を用いて認識しつつ、自車両を前走車に追従させるように、自車両の走行制御を行う技術が従来より知られている。
この種の走行制御を行う装置では、前走車がカーブ等を旋回走行する状況等において、該前走車が自車両に搭載された物体検出装置の検出対象領域(例えばカメラの撮像領域、レーダの探査領域)から逸脱して、該前走車を検出できなくなる(見失う)ロスト状態が発生する場合がある。
このような状況で、前走車の位置あるいは車速を推定し、自車両の走行制御を行う技術が例えば特許文献1、2に記載されている。
特許文献1には、前走車が物体検出器により検出できなくなるロスト状態が発生した場合に、ステアリングセンサ及びヨーレートセンサの検出情報に基づいてカーブ半径を算出し、このカーブ半径の大きさに応じて、前走車の現在位置を該カーブ半径を用いて推定したり、あるいは、前走車の車速の過去位置等を使用して前走車の現在位置を推定する技術が記載されている。
また、特許文献2には、前走車を物体検出器により検出できなくなるロスト状態が発生した場合に、前走車の過去の速度データを基に、外挿法により前走車の速度(自車両に対する相対速度)を推定する技術が記載されている。
特開2004−206267号公報 特開平7−76237号公報
ところで、カメラやレーダ等の物体検出器により前走車を検出できなくなるロスト状態は、前走車が右左折等により、自車両の走行予定経路から別の経路に逸脱した場合にも生じる。
しかしながら、特許文献1、2に見られる如き従来の技術では、このような状況が考慮されていないため、自車両の走行予定経路から逸脱した他車両(追従対象の前走車ではなくなった車両)に対しても、該他車両の位置あるいは速度の推定を行って、該他車両に対して自車両を追従させてしまうように、自車両の走行制御を行ってしまうこととなる状況が発生しやすい。
また、前走車が、自車両の走行予定経路のカーブ等で旋回走行をすることでロスト状態が発生した場合であっても、特許文献1,2に見られる技術では次のような不都合を生じる虞がある。
すなわち、前走車が曲率半径の小さい急カーブ等の旋回路を走行する場合には、旋回路中の曲率半径の変化等に起因して前走車の実際の車速の変動(加減速)が頻繁に生じやすい。このような状況では、特許文献1、2に見られる如き従来の技術によって、前走車の位置あるいは速度を高い信頼性で推定することは一般には困難である。
このため、例えば、前走車の推定位置が実際の位置よりも自車両から遠ざかった位置となる場合、あるいは、前走車の推定速度が実際の速度よりも速い速度となる場合等が生じやすい。
その結果、前走車に対する自車両の実際の追従状態が、目標とする追従状態からずれたものとなる虞がある。
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、前走車を検出することができなくなくなるロスト状態が発生した場合に、自車両の走行を適切に行うことができる走行制御装置を提供することを目的とする。
本発明の走行制御装置は、かかる目的を達成するために、自車両に先行して走行している前走車に追従させるように自車両の走行制御を行う走行制御装置であって、
自車両の前方側の所定の検出対象範囲にて該検出対象範囲に存在する前走車を検出可能に構成された物体検出手段と、
前記物体検出手段により検出されている前走車の位置及び車速のうちの少なくともいずれか一方を含む前走車状態を検出する前走車状態検出手段と、
前記物体検出手段により検出されていた前走車が該物体検出手段により検出されなくなるロスト状態が発生した場合に、該ロスト状態での前記前走車状態を推定するロスト前走車状態推定手段と、
前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路の長さが所定の閾値よりも短いか否かを判断する経路長判断手段と、
前記前走車に追従させるように前記自車両の車速を制御する車速制御手段とを備え、
前記車速制御手段は、前記物体検出手段により前記前走車が検出されている状態では、前記前走車状態検出手段による前記前走車状態の検出値を用いて前記自車両の車速を制御し、前記ロスト状態では、前記経路長判断手段の判断結果が肯定的となることを必要条件として、前記ロスト前走車状態推定手段による前記前走車状態の推定値を用いて前記自車両の車速を制御するように構成されていることを特徴とする(第1発明)。
本発明において、前記経路長判断手段の判断結果が否定的となる状況は、前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路の長さが比較的長い状況であるから、該走行予定経路の比較的遠方側の地点まで、該走行予定経路上の前走車を前記物体検出手段により検出し得る状況である。
従って、前走車のロスト状態が発生した場合に、前記経路長判断手段の判断結果が否定的となる状況は、前走車が右左折等により自車両の走行予定経路から逸脱し、該前走車が自車両の追従対象の車両ではなくなった状況であるとみなすことができる。
一方、前走車のロスト状態が発生した場合に、前記経路長判断手段の判断結果が肯定的となる状況では、前走車が走行予定経路上で走行しているものの、該前走車が走行予定経路上で比較的曲率の大きなカーブ域等を旋回走行することに起因して、ロスト状態が発生した可能性が高いと考えられる。
そこで、第1発明では、前記車速制御手段は、前記物体検出手段により前記前走車が検出されている状態では、前記前走車状態検出手段による前記前走車状態の検出値を用いて前記自車両の車速を制御し、前記ロスト状態では、前記経路長判断手段の判断結果が肯定的となることを必要条件として、前記ロスト前走車状態推定手段による前記前走車状態の推定値を用いて前記自車両の車速を制御する。
これにより、前走車のロスト状態が発生した場合に、自車両の走行予定経路から逸脱して、追従対象ではなくなった前走車に自車両が追従するように自車両の走行制御が行われるのを防止することができる。
また、一方、前走車が走行予定経路上を走行している可能性が高い状況では、自車両を前走車に追従させるように自車両の車速を制御することを継続することができる。
従って、前走車を検出することができなくなるロスト状態が発生した場合に、自車両の走行を適切に行うことができる。
上記第1発明では、前記ロスト前走車状態推定手段は、前記ロスト状態が発生した場合に、該ロスト状態の発生当初における前記自車両の走行予定経路上での前記検出対象範囲の境界位置を、該ロスト状態の発生当初における前記前走車の位置として推定するように構成されていることが好ましい(第2発明)。
なお、上記境界位置は、厳密な意味での「境界位置」でなくてもよく、該境界位置の近傍位置であってもよい。
上記第2発明によれば、前記ロスト状態の発生当初における前記前走車の位置として推定される位置は、前記境界位置であるので、前記走行予定経路上で前記前走車を検出できなくなる箇所(前記検出対象範囲の外側箇所)のうち、最も自車両に近い位置となる。
なお、ここで、「最も自車両に近い位置」というのは、当該位置と自車両との間の走行予定経路の長さが最短もしくはほぼ最短となる位置を意味する。
このため、前記車速制御手段は、前記ロスト状態が発生し、且つ前記経路長判断手段の判断結果が肯定的となる状況で、自車両が、実際の前走車に近づき過ぎるのを防止し得るように自車両の車速を制御することが可能となる。
また、前記第1発明又は第2発明では、前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路にて、該自車両の制動を行うと仮定した場合に該自車両を前記検出対象範囲内で停止させることが可能となる当該制動の直前の自車両の車速であってゼロよりも大きい車速である自車両停止可能車速を、少なくとも前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路の長さに応じて決定する自車両停止可能車速決定手段をさらに備え、前記ロスト前走車状態推定手段は、前記ロスト状態において、前記自車両停止可能車速決定手段により逐次決定される自車両の車速を前走車の車速として推定するように構成されていることが好ましい(第3発明)。
かかる第3発明によれば、前記ロスト状態が発生した場合に、前記前走車が走行予定経路上を前記自車両停止可能車速と同じ車速で移動するように前記前走車の車速が仮想的に(暫定的に)推定される。
このため、前記車速制御手段は、前記ロスト状態が発生し、且つ前記経路長判断手段の判断結果が肯定的となる状況で、前記ロスト状態の発生前(前走車が検出されている状況)と同様の仕方で、走行予定経路での自車両の走行を継続するように自車両の車速を制御することができる。
また、この場合、前記自車両停止可能車速は、前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路にて、該自車両の制動を行うと仮定した場合に該自車両を前記検出対象範囲内で停止させることが可能となる当該制動の直前の自車両の車速であるから、前記ロスト状態での自車両の走行中に、随時、自車両の制動を行えば、前記検出対象範囲内で自車両を停止させ得るように、該自車両の車速を制御することができる。
すなわち、ロスト状態の実際の前走車が、仮に検出対象範囲外での走行予定経路上で停止したとしても、該前走車が再度、前記物体検出手段により検出されるようになったときに、自車両の制動を行うことで、自車両が前走車に接近し過ぎないよう自車両の車速を制御できる。
上記第3発明では、前記自車両が前記走行予定経路を単独で走行すると仮定した場合における該自車両の目標車速を設定する単独走行時目標車速設定手段をさらに備え、前記自車両停止可能車速決定手段は、前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路にて、所定の減速加速度で該自車両の制動を行うと仮定した場合に該自車両を前記検出対象範囲内で停止させることが可能となる当該制動の直前の自車両の上限車速を、前記減速加速度と前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路の長さとに応じて算出し、該上限車速と、前記単独走行時目標車速設定手段により設定された目標車速とのうちの小さい方の車速を前記自車両停止可能車速を決定するように構成されていることが好ましい(第4発明)。
なお、前記自車両が前記走行予定経路を単独で走行するというのは、前記走行予定経路に自車両以外の他車両もしくは障害物等の物体が存在しない状態で該自車両だけが走行予定経路を走行することを意味する。
上記第4発明によれば、前記単独走行時目標車速設定手段が設定する目標車速は、前記自車両が前記走行予定経路を単独で走行すると仮定した場合における該自車両の目標車速であるから、走行予定経路を自車両が単独で走行する場合に、最適な目標車速として設定される。
そして、前記ロスト状態において、前記ロスト前走車状態推定手段が推定する前走車の車速は、前記単独走行時目標車速設定手段により設定される目標車速と、前記上限車速とのうちの小さい方の車速となる。
このため、前記車速制御手段は、前記ロスト状態が発生し、且つ前記経路長判断手段の判断結果が肯定的となる状況で、自車両の車速が、前記検出対象範囲内で自車両を停止させ得るという条件を満たしつつ、前記単独走行時目標車速設定手段により設定される目標車速又は前記上限車速に近い車速となるように、自車両の車速を制御できる。
この結果、前記ロスト状態が発生し、且つ前記経路長判断手段の判断結果が肯定的となる状況で、自車両の車速が過剰に遅くならないように、自車両の走行を行うことができる。
上記第3発明又は第4発明では、前記ロスト前走車状態推定手段は、前記ロスト状態において、前記前走車の車速の推定値に一致する速度で前記前走車の位置を移動させるように該前走車の位置を推定するように構成されていることが好ましい(第5発明)。
この第5発明によれば、前記ロスト状態において、前記前走車の位置及び車速を互いに整合性させて適切に推定することができる。ひいては、前記ロスト状態が発生し、且つ前記経路長判断手段の判断結果が肯定的となる状況で、前記車両の車速を滑らかに制御することができる。
また、前記第1〜第5発明では、前記物体検出手段として、自車両の前方を撮像するように該自車両に搭載されたカメラを含む構成を採用できる。この場合、前記所定の検出対象範囲は、該カメラの画角により規定される範囲となる。
本発明の一実施形態走行制御装置のシステム構成を示す図。 (a)は検出対象範囲内に前走車が検出される場合の状況例を示す図、(b)は検出対象範囲内に前走車が検出されなくなった場合(ロスト状態が発生した場合)の状況例を示す図。 図1に示す制御処理ユニットのロスト時対応処理部に関する制御処理を示すフローチャート。 (a),(b),(c)はロスト状態において推定される前走車の位置の経時変化の例を示す図。 (a)は走行経路の一例を示す図、(b)は検出対象範囲内経路長の変化の例を示すグラフ、(c)は自車両停止可能車速の変化の例を示すグラフ。
本発明の一実施形態を図1〜図5を参照して以下に説明する。図1を参照して、本実施形態の走行制御装置1は、自車両たる車両2に搭載されている。車両2は、図示しない内燃機関、電動機等の動力源の出力を車輪3のうちの駆動輪に伝達することで走行する。なお、図1に示した車両2は、一例として、4つの車輪3を有する車両である。ただし、車両2は、4輪以上の車輪を有する車両、あるいは、2輪車もしくは1輪車であってもよい。
走行制御装置1は、物体検出手段を構成するカメラ10と、制御処理ユニット11とを備える。
カメラ10は、本実施形態では、2台のカメラ10a,10bにより構成されたステレオカメラである。このカメラ10は、自車両2の前方側の所定の検出対象範囲を撮像するように車両2に搭載されている。該検出対象範囲は、図2(a)に例示するように、カメラ10の画角θにより規定される範囲(カメラ10の撮像領域)である。
なお、カメラ10は、ステレオカメラでなくてもよく、単眼カメラにより構成されていてもよい。
制御処理ユニット11は、図示しないCPU、RAM、ROM、インターフェース回路等により構成される電子回路ユニットである。この制御処理ユニット11は、実装されるプログラム又はハードウェア構成により実現される機能として、本発明に関連する機能部を含む。
すなわち、制御処理ユニット11は、カメラ10の撮像画像から前記検出対象範囲に存在する前走車Xの画像を認識する画像認識部12と、自車両2の走行予定経路を設定する走行予定経路設定部13と、該走行予定経路を自車両2が単独で走行すると仮定した場合における該自車両2の目標車速等の目標運動状態を設定する単独走行時目標運動状態設定部14と、画像認識部12で認識された前走車Xの実際の位置及び車速等の運動状態を検出する前走車状態検出部15と、カメラ10の撮像画像から前走車Xが検出されなくなるロスト状態が発生した場合に該ロスト状態に係る所定の制御処理を実行するロスト時対応処理部16と、自車両2の車速等の運動状態を制御する車両運動制御部17とを備える。
上記ロスト時対応処理部16は、前記検出対象範囲における自車両2の走行予定経路の長さが所定の閾値よりも短いか否かを判断する経路長判断部21と、自車両2を前走車Xに追従させるために前走車Xの位置及び車速等の運動状態を暫定的に推定するロスト前走車状態推定部22と、自車両2の走行予定経路での制動(現在時刻以後の制動)を行ったと仮定した場合に、前記検出対象範囲内で自車両2を停止させることが可能となる自車両2の制動直前の車速(以降、自車両停止可能車速という)を決定する自車両停止可能車速決定部23とを含む。
前記画像認識部12は、本実施形態では、カメラ10と併せて、本発明における物体検出手段を構成する機能部である。この場合、自車両2の走行予定経路を自車両2に先行して走行する前走車Xの画像がカメラ10の撮像画像に写っており、該前走車Xの画像が画像認識部12により認識されることが、該前走車Xが検出されることに相当する。
そして、カメラ10の撮像画像に今まで写っていた前走車Xが、該撮像画像に写らなくなり、ひいては、該撮像画像から前走車Xの画像が画像認識部12により認識されなくなった状態が前走車Xのロスト状態に相当する。
また、単独走行時目標運動状態設定部14は、本発明における単独走行時目標車速設定手段としての機能を含む機能部、前走車状態検出部15は、本発明における前走車状態検出手段に相当する機能部、車両運動制御部17は、本発明における車速制御手段としての機能を含む機能部である。
また、ロスト時対応処理部16の経路長判断部21、ロスト前走車状態推定部22、及び自車両停止可能車速決定部23は、それぞれ、本発明における経路長判断手段、ロスト前走車状態推定手段、自車両停止可能車速決定手段に相当する機能部である。
次に、制御処理ユニット11の制御処理をより詳細に説明する。
まず、カメラ10の撮像画像から、自車両2の追従対象の前走車Xの画像が画像認識部12により認識される状態(該前走車Xが検出される状態)での自車両2の走行制御について説明する。
制御処理ユニット11は、走行予定経路設定部13により自車両2の走行予定経路を所定の制御処理周期で逐次設定する。
具体的には、制御処理ユニット11は、自車両2の位置及び姿勢、車速、並びにヨーレートの検出データと、自車両2の周辺の地図情報と、自車両2の周囲に存在する所定種類の物体(他車両、歩行者、障害物等)に関する情報(以降、外界物体情報という)とを逐次取得する。
この場合、上記検出データは、自車両2に搭載された図示しないGPS受信機、車速センサ、ヨーレートセンサ、加速度センサの出力等から得られる。
また、上記地図情報は、例えば自車両2に搭載された図示しない記録媒体(ハードディスク、DVD等)から取得され、あるいは、外部のサーバから無線通信により取得される。
また、外界物体情報は、例えば、物体の種別、自車両2に対する相対位置、相対速度等を示す情報である。該外界物体情報は、例えばカメラ10の撮像画像に基づいて取得される。
なお、自車両2にカメラ10以外の物体検出装置、例えばレーダが搭載されている場合には、外界物体情報は、カメラ10の撮像画像の代わりにレーダの探査結果出力を基に、あるいは、該撮像画像とレーダの探査結果出力とを併用して取得するようにしてもよい。
そして、走行予定経路設定部13は、上記検出データ、地図情報、及び外界物体情報を基に、自車両2の走行予定経路(現在位置からの走行予定経路)を設定する。この場合、走行予定経路は、基本的には、自車両2の現在位置と地図情報とから認識される自車両2の走行可能領域(走行レーン)内で、該走行可能領域に沿って延在するように設定される。例えば、図2(a)に例示する如く、自車両2の走行可能領域の幅方向の中央を通るように自車両2の走行予定経路が設定される。
ただし、自車両2の車速及びヨーレートの検出データと、外界物体情報とに基づいて、自車両2と外界の物体とが、将来において走行予定経路上で接触する可能性が有ることが認識される場合には、自車両2の走行予定経路は、該物体を避けるように設定される。
さらに、制御処理ユニット11は、走行予定経路を自車両2が単独で走行すると仮定した場合における該自車両2の目標車速等の目標運動状態(以降、単独走行時目標運動状態という)を設定する処理を、単独走行時目標運動状態設定部14により実行する。
なお、走行予定経路を自車両2が単独で走行するという状況は、より詳しくは、走行予定経路に自車両2以外の他車両もしくは障害物等の物体が存在しない状態で、自車両2だけが該走行予定経路を走行する状況である。
単独走行時目標運動状態設定部14が設定する単独走行時目標運動状態は、より詳しくは、走行予定経路上の複数の点(例えば一定間隔毎の点)のそれぞれの位置における自車両2の目標運動状態である。この場合、走行予定経路上の各位置での自車両2の目標運動状態は、例えば、該位置における自車両2のヨー方向の目標姿勢、目標車速及び目標ヨーレート等により構成される。
そして、単独走行時目標運動状態は、走行予定経路上を、自車両2の理想的な走行パターンとしてあらかじめ想定された走行パターンで滑らかに走行し得るように設定される。
例えば、自車両2の目標車速は、自車両2の横加速度及び車速のそれぞれが、あらかじめ定められた最大制限値以下の大きさに保たれるとういう制約条件下で、走行予定経路を自車両2ができるだけ速く(できるだけ最大制限値に一致もしくは近い車速で)走行し得るように、自車両2の横加速度及び車速のそれぞれの最大制限値と走行予定経路の曲率とに基づいて設定される。
この場合、走行予定経路の直線域では、カーブ域の手前の減速域に達する前は、自車両2の車速を最大制限値に近づけ、カーブ域の手前の減速域で、事前に自車両2を減速させるように目標車速が設定される。また、走行予定経路のカーブ域では、自車両2の目標車速と走行予定経路の曲率とに応じて規定される自車両2の横加速度の大きさが、最大制限値の横加速度以下に保たれる範囲内で、目標車速ができるだけ最大制限値の車速に近い車速になるように、目標車速が設定される。
そして、走行予定経路上の各位置での自車両2の目標ヨーレートは、該位置での目標車速と走行予定経路の曲率とから算出される。また、走行予定経路上の各位置での自車両2の目標姿勢は、例えば、該位置での走行予定経路の接線方向に自車両2の前後方向が沿うように設定される。
なお、単独走行時目標運動状態は、上記と異なる走行パターン(例えば自車両2の車速変化ができるだけ少なくなるような走行パターン、自車両2のエネルギー効率が良好となるような走行パターン等)で設定するようにしてもよい。単独走行時目標運動状態を規定する自車両2の走行パターンは、実現可能な範囲内で種々様々なパターンを採用し得る。
また、制御処理ユニット11は、カメラ10の撮像画像から前記画像認識部12により前走車Xの画像を認識する処理を所定の制御処理周期で実行することで、前記検出対象範囲に存在する前走車Xを逐次検出する。
この場合、画像認識部12は、所定の制御処理周期毎にカメラ10により取得した撮像画像から、例えば形状パターン、輝度分布パターン等の画像特徴に基づく公知の手法によって、検出対象範囲における自車両2の走行予定経路上で自車両2に先行して走行している前走車Xの画像を認識する。
このようにカメラ10の撮像画像から、前走車Xの画像が認識されることによって、検出対象範囲内に存在する前走車Xが検出されることとなる。例えば図2(a)に示す状況では、図中の前走車Xが検出される。
そして、制御処理ユニット11は、検出対象範囲内に存在する前走車Xが上記の如く検出される状況では、前記前走車状態検出部15により該前走車Xの実際の位置、車速等の運動状態を検出する。
この場合、本実施形態では、例えばカメラ10(ステレオカメラ)の撮像画像からステレオ測距の手法により、自車両2に対する前走車Xの相対位置が逐次検出される。さらに、その相対位置の時間的変化率(すなわち、自車両2に対する前走車Xの相対速度)と、自車両2の車速の検出値とから、前走車Xの車速が逐次検出される。
なお、例えば走行予定経路の曲率(前走車Xの存在位置での曲率)と前走車Xの車速の検出値とから前走車Xのヨーレートを検出することも可能である。
上記の如く検出対象範囲内に存在する前走車Xが検出される状況では、制御処理ユニット11は、車両運動制御部17により、自車両2を前走車Xに追従させるように、自車両2の車速等の運動状態を制御する。
より具体的には、車両運動制御部17は、前走車状態検出部15で検出された前走車Xの相対位置から認識される自車両2と前走車Xとの間の車間距離があらかじめ定められた所定の下限車間距離よりも小さい場合には、自車両2の目標車速をゼロとする。
そして、車両運動制御部17は、自車両2の実際の車速をゼロまで減速させるように(すなわち自車両2を停止させるように)、自車両2の図示しないブレーキ装置を作動させ、自車両2の制動を行う。
また、自車両2と前走車Xとの間の車間距離が、上記下限車間距離以上である場合には、車両運動制御部17は、自車両2の車速の許容最大値を、前記前走車状態検出部15で検出された前走車Xの車速とする。
そして、車両運動制御部17は、単独走行時目標運動状態設定部14と同様の処理によって、走行予定経路上での自車両2の目標運動状態(自車両2の走行予定経路上の複数の点の位置での目標運動状態)を設定する。この場合、自車両2の目標車速は、自車両2の車速が上記許容最大値(前走車Xの車速の検出値)以下の大きさに保たれ、且つ、自車両2の横加速度があらかじめ定められた最大制限値以下の大きさに保たれるとういう制約条件下で、走行予定経路を自車両2ができるだけ速く(できるだけ許容最大値の車速に一致もしくは近い車速で)走行し得るように設定される。
例えば、自車両2の横加速度の大きさを最大制限値以下に収め得る位置(走行予定経路上の直線域の位置等)では、自車両2の目標車速は、前走車Xの車速の検出値に近づき、もしくは該検出値に一致するように設定される。そして、自車両2の目標車速を前走車Xの車速の検出値に一致させると、自車両2の横加速度の大きさが最大制限値を超えてしまうような位置(走行予定経路の曲率が比較的大きい位置)では、自車両2の目標車速が、前走車Xの車速の検出値より小さい車速で、且つ横加速度の大きさが最大制限値以下となる車速に設定される。
また、自車両2の目標ヨーレートが、自車両2の目標車速と走行予定経路の曲率とから算出される。また、走行予定経路上の各位置での自車両2の目標姿勢は、例えば、該位置での走行予定経路の接線方向に自車両2の前後方向が沿うように設定される。
そして、車両運動制御部17は、上記の如く設定した目標運動状態を実現するように、自車両2の図示しない動力源(内燃機関、電動機等)の出力、変速機の変速位置、ブレーキ装置の制動力、ステアリングアクチュエータの駆動力等を制御する。
この場合、目標運動状態を設定した走行予定経路の複数の位置のうち、互い隣り合う位置の間の位置での自車両2の目標運動状態は補間演算により決定される。
これにより、自車両2が前走車Xに追従するように走行する。この場合、自車両2の車速は、前走車Xの車速以下の車速に制限され、該前走車Xに接近していくのが防止される。
なお、自車両2と前走車Xとの間の車間距離が上記下限車間距離以上である場合において、自車両2の目標車速を、例えば、自車両2と前走車Xとの間の車間距離が、自車両2の車速の検出値等に応じて設定した目標車間距離に一致もしくはほぼ一致するように、自車両2の目標運動状態を設定することも可能である。
カメラ10の撮像画像に基づき前走車Xが検出されている状況では、上記の如く自車両2の走行制御が行われる。
ところで、自車両2の走行予定経路が、比較的曲率の大きいカーブ域(急カーブ)を含む場合には、前走車Xが該カーブ域を走行するときに、検出対象範囲から逸脱してしまう場合がある。例えば、図2(a)に示す状況から自車両2及び前走車Xが走行して、図2(b)に示す状況になった場合、図2(b)に示す状況では、前走車Xが、検出対象範囲から逸脱した状態となる。
この状態では、カメラ10の撮像画像中に前走車Xが写らなくなるために、該前走車Xが検出されなくなるロスト状態となる。なお、ロスト状態は、前走車Xが、右左折等により、自車両2の走行予定経路とは別の経路に移動した場合にも発生し得る。このため、走行予定経路の急カーブは、自車両2の右左折による走行予定経路の曲がり箇所であってもよい。
上記ロスト状態が発生した場合には、制御処理ユニット11は、ロスト時対応処理部16の処理を実行し、該処理により得られるデータ等を用いて自車両2の車速等の運動状態を制御する。
以下、この制御処理について説明する。
制御処理ユニット11は、上記の如く前走車Xに追従させるように自車両2の走行制御を行っている状態で、図3のフローチャートに示す処理を所定の制御処理周期で実行する。
まず、STEP1において、制御処理ユニット11は、前走車Xのロスト状態が発生したか否かを判断する。
この場合、前回の制御処理周期において、カメラ10の撮像画像に基づいて前走車Xが検出されており、且つ今回の制御処理周期においても前走車Xが検出されている場合には、STEP1の判断結果は否定的になる。この場合には、今回の制御処理周期における図3のフローチャートの処理は終了する。
また、前回の制御処理周期において、カメラ10の撮像画像に基づいて前走車Xが検出される一方、今回の制御処理周期において、前走車Xが検出されなくなった場合に、STEP1の判断結果が肯定的になる。なお、STEP1の判断結果が否定的な判断結果から肯定的な判断結果に切替わった後は、以後は、前走車Xが再度、もしくは新たに検出されるか、又は、後述のSTEP3の判断結果が否定的になるまで、STEP1の判断結果は肯定的に維持される。
STEP1の判断結果が肯定的である場合には、制御処理ユニット11は、ロスト時対応処理部16の処理を実行する。
ロスト時対応処理部16の処理では、まず、STEP2,3において、経路長判断部21の処理が実行される。STEP2では、経路長判断部21は、検出対象範囲内に在る走行予定経路の部分の長さ(自車両2の現在位置から検出対象範囲の境界位置までの長さ。以降、検出対象範囲内経路長Lという)を算出する。
具体的には、経路長判断部21は、自車両2の現在位置から見た走行予定経路の空間座標データと、自車両2の現在位置から見た検出対象範囲(これは自車両2に対する相対的な位置及び方位関係があらかじめ決まっている)の空間座標データとを基に、検出対象範囲内に在る走行予定経路の部分(以降、検出対象範囲内経路部分という)を特定する。そして、経路長判断部21は、検出対象範囲内経路部分の長さ(走行予定経路に沿った長さ)を、検出対象範囲内経路長Lとして算出する。
例えば、図2(b)に示す状況では、走行予定経路のうちの太線で示す部分が検出対象範囲内経路部分であり、この検出対象範囲内経路部分の長さが、検出対象範囲内経路長Lとして算出される。
なお、カメラ10の撮像画像を基に、検出対象範囲内経路部分を特定するようにしてもよい。
経路長判断部21は、次に、STEP3において、上記の如く算出した検出対象範囲内経路長Lがあらかじめ定められた所定の閾値L_thよりも短いか否かを判断する。
ここで、STEP3の判断結果が否定的となる状況は、検出対象範囲内経路長Lが十分に長い状況であるのに(走行予定経路の遠方域まで検出対象範囲内に含まれているのに)、前走車Xのロスト状態が発生した状況である。
このような状況では、前走車Xが、右左折等により自車両2の走行予定経路とは別の経路に移動して、該走行予定経路上に存在しなくなった(前走車Xが自車両2の追従対象の車両でなくなった)ものと推察される。
そこで、制御処理ユニット11は、STEP3の判断結果が否定的となる場合には、図3のフローチャートの処理を終了する。
この場合、以後は、制御処理ユニット11は、新たな前走車Xが検出されるようになるまで、自車両2を前記単独走行時目標運動状態に従って走行させるように自車両2の走行制御を行う。
一方、STEP3の判断結果が肯定的である場合には、前走車Xが自車両2の走行予定経路上で急カーブ(曲率が比較的大きい箇所)を走行することに起因して、検出対象範囲から逸脱したものと推定される。
この場合には、前走車Xの位置、車速等を前記前走車状態検出部15により検出することができない。そこで、制御処理ユニット11は、自車両2を前走車Xに追従させる制御を行うために、STEP4,5の処理を実行することで、前走車Xの位置、車速等の運動状態を暫定的に推定する。
STEP4では、制御処理ユニット11は、自車両停止可能車速決定部23により自車両停止可能車速を決定する。
具体的には、自車両停止可能車速決定部23は、まず、走行予定経路での自車両2の制動(現在時刻以後の制動)を所定の減速加速度で行ったと仮定した場合に、前記検出対象範囲内で自車両2を停止させることが可能となる自車両停止可能車速の上限値(以降、自車両停止可能上限車速という)を、経路長判断部21により算出された検出対象範囲内経路長Lに応じて算出する。
上記自車両停止可能上限車速は、換言すれば、前記検出対象範囲内経路部分の始端(自車両2の現在位置)での自車両2の車速が該自車両停止可能上限車速となっている状態から、自車両2の制動を所定の減速加速度で行ったと仮定した場合に、前記検出対象範囲内経路部分の終端(検出対象範囲の境界位置)で自車両2が停止することになるような車速である。この場合、本実施形態では、上記所定の減速加速度は、自車両2の制動によって実現可能な最大の減速加速度である。
ここで、上記最大の減速加速度をAcc(<0)、自車両停止可能上限車速をVs、自車両2の車速がVsからゼロまで減速するのに要する時間をtsとおくと、次式(1),(2)が成立する。

ts=−Vs/Acc ……(1)
L=Vs×ts+(1/2)×Acc×ts2 ……(2)

これらの式(1),(2)から次式(3)が得られる。

Vs=√(2×|Acc|×L) …(3)

なお、式(3)の右辺は、(2×|Acc|×L)の平方根である。
そこで、自車両停止可能車速決定部23は、経路長判断部21で算出された走行予定経路の検出対象範囲内経路長Lの現在値を用いて、式(3)の右辺の演算を行うことで、自車両停止可能上限車速Vsを算出する。この場合、最大の減速加速度Accの値としては、あらかじめ実験等に基づき定められた所定値が用いられる。
自車両2の車速を、かかる自車両停止可能上限車速Vs以下の車速に制御した状態では、自車両2を最大の減速加速度Accで減速させることで、自車両2が走行予定経路の検出対象範囲内経路部分の終端(検出対象範囲の境界位置)に達するまでに、自車両2を停止させることができることとなる。
さらに、自車両停止可能車速決定部23は、前記単独走行時目標運動状態設定部14が設定した単独走行時目標運動状態量により規定される自車両2の現在位置での目標車速と、自車両停止可能上限車速Vsとを比較する。
そして、自車両停止可能車速決定部23は、単独走行時目標運動状態量により規定される自車両2の現在位置での目標車速と、自車両停止可能上限車速Vsとのうちの小さい方の車速を今回の制御処理周期における自車両停止可能車速として決定する。
すなわち、上記目標車速がVs以上である場合には、Vsがそのまま自車両停止可能車速として決定され、上記目標車速がVsよりも小さい場合には、Vsよりも小さい該目標車速が自車両停止可能車速として決定される。
ここで、図5(b),(c)にそれぞれ示したグラフは、図5(a)に例示する如き走行予定経路で自車両2の走行を行った場合における検出対象範囲内経路長Lの変化の例と、前記自車両停止可能上限車速Vsの変化の例とをそれぞれ示している。
この場合、図5(a)のA部を自車両2が走行しているときに、検出対象範囲内経路長Lが下限車間距離よりも一時的に小さくなるものの(図5(b)のB部)、自車両停止可能上限車速Vsが図5(c)に示す如く検出対象範囲内経路長Lの変化に応じて変化する。このため、前走車Xのロスト状態がA部で発生した場合、前走車Xが自車両2の走行予定経路上を走行していくように、該前走車Xの位置及び車速が推定されることとなる。
以上がSTEP4の処理(自車両停止可能車速決定部23の処理)の詳細である。
次にSTEP5において、制御処理ユニット11は、ロスト前走車状態推定部22により、ロスト状態となった前走車Xの位置、車速等の運動状態を推定する。
具体的には、ロスト前走車状態推定部22は、各制御処理周期において、前記STEP4において自車両停止可能車速決定部23により設定された自車両停止可能車速を、該制御処理周期の時刻での前走車Xの車速の推定値とする。
また、ロスト前走車状態推定部22は、今回の制御処理周期が、前記STEP1の判断結果が否定的な判断結果から肯定的な判断結果に切替わった当初の制御処理周期(ロスト状態の発生当初の制御処理周期)である場合には、自車両2の走行予定経路上での検出対象範囲の境界位置(すなわち、前記検出対象範囲内経路部分の終端位置)を、当該当初の制御処理周期の時刻での前走車Xの推定位置とする。
そして、ロスト前走車状態推定部22は、次回以後の各制御処理周期では、前回の制御処理周期で決定した前走車Xの推定位置、推定車速、及び推定ヨーレートからカルマンフィルタ等の推定処理によって、今回の制御処理周期での前走車Xの推定位置を算出する。
これにより前走車Xの推定車速に一致する速度で前走車Xを移動させるように、前走車Xの推定位置が算出される。
なお、この場合、各制御処理周期での前走車Xのヨーレートの推定値(推定ヨーレート)は、該制御処理周期で決定した前走車Xの推定位置での走行予定経路の曲率と、前走車Xの推定車速とから算出される。
このようにロスト状態での前走車Xの運動状態を推定することで、前走車Xの推定位置は、例えば図4(a)〜(c)に例示する如く変化するように決定される。すなわち、ロスト状態が発生した当初の制御処理周期の時刻t0(図4(a))では、前走車Xの推定位置は、走行予定経路上における検出対象範囲の境界位置(検出対象範囲内経路部分の終端位置)とされる。
そして、この時刻t0での前走車Xの推定車速は、時刻t0での検出対象範囲内経路長L(t0)の距離内で自車両2が停止し得る自車両停止可能車速(≦L(t0)に応じて算出される自車両停止可能上限車速)とされる。
さらに、時刻t0での前走車Xの推定ヨーレートは、時刻t0での前走車Xの推定位置に対応する走行予定経路の曲率と該時刻t0での前走車Xの推定車速とから算出される。
また、時刻t0の次の制御処理周期の時刻t1(図4(b))では、前走車Xの推定位置は、前回の制御処理周期の時刻t0での前走車Xの推定車速と推定ヨーレートとに応じて算出される。
そして、時刻t1での前走車Xの推定車速は、時刻t1での検出対象範囲内経路長L(t1)の距離内で自車両2が停止し得る自車両停止可能車速(≦L(t1)に応じて算出される自車両停止可能上限車速)とされる。
さらに、時刻t1での前走車Xの推定ヨーレートは、時刻t1での前走車Xの推定位置に対応する走行予定経路の曲率と該時刻t1での前走車Xの推定車速とから算出される。
また、時刻t1の次の制御処理周期の時刻t2(図4(c))では、前走車Xの推定位置は、前回の制御処理周期の時刻t1での前走車Xの推定車速と推定ヨーレートとに応じて算出される。
そして、時刻t2での前走車Xの推定車速は、時刻t2での検出対象範囲内経路長L(t2)の距離内で自車両2が停止し得る自車両停止可能車速(≦L(t2)に応じて算出される自車両停止可能上限車速)とされる。
さらに、時刻t2での前走車Xの推定ヨーレートは、時刻t2での前走車Xの推定位置に対応する走行予定経路の曲率と該時刻t2での前走車Xの推定車速とから算出される。
以降、同様にして、各制御処理周期における前走車Xの位置、車速、ヨーレートが推定される。
以上がSTEP5の処理(ロスト前走車状態推定部22の処理)の詳細である。
以上の如く、前走車Xのロスト状態の発生後は、STEP3の判断結果が否定的になるまで(検出対象範囲内経路長Lが所定の閾値L_th以上となるまで)、前走車Xの運動状態(位置、車速、ヨーレート)が逐次暫定的に推定される。
そして、制御処理ユニット11は、前走車Xのロスト状態で、且つ、STEP3の判断結果が肯定的となる状況では、上記の如く、前走車Xの位置等の運動状態を暫定的に推定しつつ、車両運動制御部17により、ロスト状態の前走車Xに追従させるように、自車両2の走行制御を行う。この場合、車両運動制御部17は、ロスト前走車状態推定部22により推定された前走車Xの位置、車速、ヨーレートを用いて、前走車Xが検出されている場合と同様の制御処理を実行することで、自車両2の車速等を制御する。
これにより、ロスト状態では、前走車Xが、ロスト前走車状態推定部22により推定される位置、車速、ヨーレートに従って仮想的に走行していると見なして、該前走車Xに自車両2を追従させるように、自車両2の車速等が制御される。
この場合、前走車Xの推定車速を自車両2の車速の許容最大値として、自車両2の横加速度の大きさが最大制限値を超えない範囲内で自車両2の車速が前走車Xの推定車速に近づくかもしくは一致するように、自車両2の車速が制御される。
このため、前走車Xのロスト状態で、且つ、STEP3の判断結果が肯定的となる状況では、自車両2は、最大の減速度合での制動によって検出対象範囲内で停止し得る車速に保ちつつ、できるだけ、前記自車両停止可能上限車速、又は単独走行時目標運動状態により規定される目標車速に一致もしくは近い車速で走行するように制御される。
以上説明した実施形態によれば、前走車Xのロスト状態が発生した場合に、前記STEP3の判断結果が否定的となる状況では、自車両2をロスト状態となった前走車Xに追従させるような走行制御は行われない。このため、自車両2の走行予定経路から逸脱した前走車Xに自車両2を追従させるように自車両2の走行制御を行ってしまうことを防止できる。
また、前走車Xのロスト状態が発生した場合に、前記STEP3の判断結果が肯定的となる状況では、前記した如く、前走車Xの位置、車速等の運動状態が暫定的に推定される。このため、自車両2は、検出対象範囲内で停止し得る状態を確保しながら、遅くなり過ぎない車速で走行予定経路を円滑に走行することができる。
また、実際の前走車Xが検出対象範囲外の位置で停止したとしても、該前走車Xが再び検出された直後に自車両2の制動を行って該自車両2を停止させることで、自車両2が前走車Xに近づき過ぎないようにすることができる。
なお、以上説明した実施形態では、物体検出手段の構成要素としてカメラ10を採用したが、カメラ10の代わりに、あるいは、カメラ10と併用してレーダを採用してもよい。
また、前記実施形態では、前記前走車状態検出部15及びロスト前走車状態推定部22の処理では、前走車Xの位置及び車速の両方を検出又は推定するようにしたが、自車両2を前走車Xに追従させる制御を、前走車Xの位置に応じて行う場合には、前走車Xの位置だけを検出もしくは推定してもよい。あるいは、自車両2を前走車Xに追従させる制御を、前走車Xの車速に応じて行う場合には、前走車Xの車速だけを検出又は推定するようにしてもよい。
1…走行制御装置、2…自車両20…カメラ(物体検出手段)、12…画像認識部(物体検出手段)、14…単独走行時目標運動状態設定部(単独走行時目標車速設定手段)、15…前走車状態検出部(前走車状態検出手段)、21…経路長判断部(経路長判断手段)、22…ロスト前走車状態推定部(ロスト前走車状態推定手段)、23…自車両停止可能車速決定部(自車両停止可能車速設定手段)、17…車両運動制御部(車速制御手段)。

Claims (6)

  1. 自車両に先行して走行している前走車に追従させるように自車両の走行制御を行う走行制御装置であって、
    自車両の前方側の所定の検出対象範囲にて該検出対象範囲に存在する前走車を検出可能に構成された物体検出手段と、
    前記物体検出手段により検出されている前走車の位置及び車速のうちの少なくともいずれか一方を含む前走車状態を検出する前走車状態検出手段と、
    前記物体検出手段により検出されていた前走車が該物体検出手段により検出されなくなるロスト状態が発生した場合に、該ロスト状態での前記前走車状態を推定するロスト前走車状態推定手段と、
    前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路の長さが所定の閾値よりも短いか否かを判断する経路長判断手段と、
    前記前走車に追従させるように前記自車両の車速を制御する車速制御手段とを備え、
    前記車速制御手段は、前記物体検出手段により前記前走車が検出されている状態では、前記前走車状態検出手段による前記前走車状態の検出値を用いて前記自車両の車速を制御し、前記ロスト状態では、前記経路長判断手段の判断結果が肯定的となることを必要条件として、前記ロスト前走車状態推定手段による前記前走車状態の推定値を用いて前記自車両の車速を制御するように構成されていることを特徴とする走行制御装置。
  2. 請求項1記載の走行制御装置において、
    前記ロスト前走車状態推定手段は、前記ロスト状態が発生した場合に、該ロスト状態の発生当初における前記自車両の走行予定経路上での前記検出対象範囲の境界位置を、該ロスト状態の発生当初における前記前走車の位置として推定するように構成されていることを特徴とする走行制御装置。
  3. 請求項1又は2記載の走行制御装置において、
    前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路にて、該自車両の制動を行うと仮定した場合に該自車両を前記検出対象範囲内で停止させることが可能となる当該制動の直前の自車両の車速であってゼロよりも大きい車速である自車両停止可能車速を、少なくとも前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路の長さに応じて決定する自車両停止可能車速決定手段をさらに備え、
    前記ロスト前走車状態推定手段は、前記ロスト状態において、前記自車両停止可能車速決定手段により逐次決定される自車両の車速を前走車の車速として推定するように構成されていることを特徴とする走行制御装置。
  4. 請求項3記載の走行制御装置において、
    前記自車両が前記走行予定経路を単独で走行すると仮定した場合における該自車両の目標車速を設定する単独走行時目標車速設定手段をさらに備え、
    前記自車両停止可能車速決定手段は、前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路にて、所定の減速加速度で該自車両の制動を行うと仮定した場合に該自車両を前記検出対象範囲内で停止させることが可能となる当該制動の直前の自車両の上限車速を、前記減速加速度と前記検出対象範囲での自車両の走行予定経路の長さとに応じて算出し、該上限車速と、前記単独走行時目標車速設定手段により設定された目標車速とのうちの小さい方の車速を前記自車両停止可能車速を決定するように構成されていることを特徴とする走行制御装置。
  5. 請求項3又は4記載の走行制御装置において、
    前記ロスト前走車状態推定手段は、前記ロスト状態において、前記前走車の車速の推定値に一致する速度で前記前走車の位置を移動させるように該前走車の位置を推定するように構成されていることを特徴とする走行制御装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の走行制御装置において、
    前記物体検出手段は、自車両の前方を撮像するように該自車両に搭載されたカメラを含んでおり、前記所定の検出対象範囲は、該カメラの画角により規定される範囲であることを特徴とする走行制御装置。
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