JP3104998B2 - 自律的走行制御 - Google Patents

自律的走行制御

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の属する産業分野 本発明は車両の運転者が加速装置を使用せずにある設
定速度を維持するための車両走行制御システムに関し、
そしてより特殊的には運転者により走行制御システムに
入力された速度を減速することによって、目標を追い越
さないようにその車両に先行する目標に応答する走行制
御システムに関するものである。
2.従来の技術の説明 乗用車のような車両のための走行制御システムはよく
知られている。このようなシステムは、車両の運転者が
このシステムに所望の速度を入力することを可能にす
る。したがって、運転者が加速装置を使用する必要なし
に、車両はその速度を維持する。走行制御システムは必
要に応じて車両のスロットルを調整することによってそ
の速度を維持する。
走行制御システムは少ない交通量の状態で用いること
が望ましくかつ最も安全である。従ってこのシステム
は、ある合理的時間の間中断せずにその速度を維持する
ことができるように、郊外の設定においてまたは少ない
交通量を特徴とする他の状態において用いるのが、最も
有効である。多くの走行制御システムにおいては、運転
者はこのシステムの制御スイッチを切るか、または車両
のブレーキをかけることによって、このシステムを切り
離すことができる。幾つかのより高度で複雑な走行制御
システムでは、運転者は、このシステムの制御部を操作
して入力速度より車両を減速することが可能であり、そ
して次に再びこの制御部を操作することによって、入力
速度を再び回復することができる。
より多い交通量に巻き込まれている運転条件では、運
転者の車両の車線にいる他の車両を追い越すときのよう
に、運転者はしばしば走行制御システムを切り離した
り、または調整することが必要になる。その結果、運転
者はしばしば走行制御システムを切り離し、車両の速度
の手動制御を再び始めることになる。走行制御システム
を切らずにいると、運転者の車両の車線内に存在するは
るかに遅い車両に急速に接近している時に、運転者がこ
の走行制御システムを切るかまたは調整しない場合のよ
うに、安全上の問題を生じる恐れがある。
したがって、運転者の介入なしに適宜な割合で自動的
に車両を減速することによって、当該の車両の前に存在
する他の車両またはは他の目標に自動的に応答すること
ができる走行制御システムを提供することが望ましいで
あろう。このようなシステムはまた、目標がもはや当該
車両の車線から外れているか、または速度を上げている
場合のような、車両がもはや目標に接近していない時に
は当該の車両の速度が再び上げられ、そして結局のとこ
ろ運転者により入力されている速度を可能な限り再び回
復することを決定できることが望ましい。このような走
行制御システムは、少ない交通量の状態におけると同様
に、中程度の交通量の状態でも運転者によって安全に利
用できるシステムであることが望ましい。
本発明の要約 簡単に説明すれば、本発明は、当該車両の車線におけ
る目標との間隔と接近率に基づく自動的調整が可能な自
律的走行制御システムを提供するものである。目標が存
在しない時か、または運転者により入力された所望の速
度より大きい速度で目標が移動している時には、このシ
ステムは所望の一定の速度を維持する。しかし、車両が
目標に接近し始めると、走行制御システムは、この車両
が目標との安全な所定の最小間隔を維持するように、自
動的に減速することによって調整を行う。それから、目
標が速度を上げるか、または当該車両の車線から外れる
ならば、走行制御システムは速度を上げることによって
応答し、可能な限り運転者が最初に入力した所望の速を
回復する。目標の存在を示すデータに応答して、走行制
御システムはスロットルの衝動を最小にするようにスロ
ットルの漸増的な動きを決定する。
本発明による自律的走行制御の好ましい１実施例にお
いて、衝突防止のために用いることができるタイプの車
両搭載レーダシステムは、目標との車間距離と接近率と
の情報を供するために用いられる。目標との車間距離を
用いて、システムは当該車両と目標との所定の許容最小
間隔で接近率がゼロになるように理想的な接近率を計算
する。次に接近率の差を決定するために、理想的接近率
から実際の接近率を差し引く。さらに、目標の速度を計
算しそして理想的接近率と当該の接近率の差とを目標の
速度に加えることによって、この走行制御システムのた
めの新しい「設定」速度が、決定される。
新しい設定速度を決定した後に、このシステムは、設
定速度から車両速度を差し引き、続いて速度差の所与の
割合または百分率として理想の加速度が計算される。次
に、理想的加速度から実際の加速度を差し引いて、加速
度の差が計算される。スロットルの衝動を最小にするた
めに、車両の速度に基づき速度のゲイン係数が計算さ
れ、また速度の差に基づきゲインブーストが計算され
る。それからこのシステムは、加速度差と速度のゲイン
係数とそしてゲインブーストに基づき漸増的なスロット
ルの動きを計算する。このようにして、計算された漸増
的なスロットルの動きが車両によって用いられ、迅速か
つ有効にそしてスロットルの衝動をほとんどかまたは全
く起こさせずに、新たに設定された速度に当該の車両の
速度を調整する。
走行制御システムは、車両が目標に接近していると計
測された時に設定速度を減少させるように機能するのと
全く同様に、運転者により入力された速度より設定速度
が小さくかつ目標が車両から離れているかまたは車両の
車線から外れていれば、最初に運転者が所望した速度を
再び回復させる。この時、可能ならいつでも、車両速度
が運転者により最初に入力された速度に増大されるま
で、システムはより速い新たな設定速度を決定する。
本発明の好ましい実施例の詳細は、添付の図面と下記
の説明に示されている。当該技術に熟達している専門家
にとっては、一旦本発明の詳細を知れば、多くの新たな
追加や変更が可能であることは、明らかであろう。
図面の簡単な説明 図１は、本発明による自律的走行制御を搭載している
車両が走行している道路の一部の平面図である。
図２は、自律的走行制御が目標として他の車両を追跡
している様子を示す、図１と同様な平面図である。
図３は、図１と２の車両の走行制御システムのブロッ
クダイヤグラムである。
図4Aと4Bは一体として、遠隔操作を行う際に図３の自
律的走行制御システムにより実行される各ステップの１
枚のフローチャートを示している。
図５は、速度制御を行う際に図３の自律的走行制御シ
ステムにより実行されるステップのフローチャートであ
る。
図６は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明
するのに有用である、間隔の差の関数としての理想的接
近率のグラフである。
図７は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明
するのに有用である、間隔の差の関数としての理想的加
速度のグラフである。
図８は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明
するのに有用である、設定速度に達するまでの時間の関
数としての設定速度のグラフである。
図９は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明
するのに有用である、設定速度に達するまでの時間の関
数としての加速度のグラフである。
図10は、図３の自律的走行制御システムの動作を説明
するのに有用である、速度差の関数としてのスロットル
のゲインブーストのグラフである。
様々な図面における同様な参照番号と符号は、同様な
要素を示している。
本発明の詳細な説明 この説明全てにおいて、示されている具体例と実施例
は、本発明を限定するものではなく例証として考えられ
るべきものである。
図１は、本発明による自律的走行制御システム14を搭
載している車両12が走行している高速道路10の一部を示
している。この車両12は高速道路10の車線18内を矢印16
で示されている方向に走行していると見なされる。自律
的走行制御システム14には、後に図３に関連して説明さ
れるように、車両12の前端から前方に延びているビーム
幅パターン20を有するレーダシステムが含まれている。
後に説明されるように、車両12の自律的走行制御システ
ム14内のレーダシステムは車間間隔と接近率の情報を供
給し、自律的走行制御システム14が車両12の前方にある
他の車両のような目標を検知できるようにする。走行制
御システム14は、目標に対する安全な速度と安全な間隔
を車両12に維持させるために、自動的に新しい「設定」
速度を選択する。
図１は、少ない交通量に伴う状況（すなわち、車両12
の前方でかつ車両12が走行している同一車線18内に他の
車両が存在せず、同様に、この高速道路10の第２の車線
22にも車両12に接近している車両はない状況）を示して
いる。したがって、図１に示されている少ない交通量の
状態は従来の走行制御システムを使用するという点では
理想的である。本発明による自律的走行制御システム14
の場合では、車両12の運転者は走行制御システム14のス
イッチを入れ、このシステム14上で『入力』制御を作動
させることによってシステム内に所望の速度を入力す
る。車両12に接近している車両が存在しない限り、この
走行制御システム14は、運転者が入力した速度を維持す
る。走行制御システム14内のレーダシステムのビーム幅
パターン20は車両12の前方にある高速道路10を走査す
る。車両12の前方にあって、接近し過ぎておりかつビー
ム幅20内にある車両が存在しない限り、走行制御システ
ム14は運転者が入力した速度を維持する。
図２は、図１で説明されているものよりも交通量の状
態が混んでいる高速道路10の一部を示している。図２の
場合、第２の車両24が車線18内の車両12の前方を、矢印
26で表されている車両12と同一方向に走行している。第
３の車両28は車線22を、矢印30によって示されている逆
方向に走行している。
図２における車線22内の第３の車両28は、走行制御シ
ステム14のレーダシステムのビーム幅パターン20の外に
ある。したがって、この様なレーダシステムは目標とし
て第３の車両28を検知しない。しかし、第３の車両28は
隣接の車線22内を走行しており、したがって車両12と衝
突する危険は直ちにはないので、レーダシステムによっ
て検知される必要はない。同時に、第２の車両24は車両
12と同じ車線を走行していて、その結果ビーム幅パター
ン20の中に含まれる。したがって、第２の車両24は車両
12にとって潜在的な危険になる。走行制御システム14の
レーダシステムはレーダ信号を発し、この信号は第２の
車両24に当たり、そして走行制御システム14内のレーダ
システムに送り返される。本発明のビーム幅パターン
は、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第08/101,945
号の申請書に開示されているようなシステムを用いるこ
とによって、制御することができる。
走行制御システム14内のレーダシステムは、従来の方
法で、図２に示されている間隔「ｄ」によって表されて
いる第２の車両24との車間距離を計算する。車間距離ｄ
が変化するごとに、この車間距離情報が連続して更新さ
れるように、走行制御システム14内のレーダシステムは
このように変化する車間距離の値を検出し続ける。同時
に、走行制御システム14内のレーダシステムは、第２の
車両24に対する車両12の接近率の計測を連続的に更新し
続ける。車両12が第２の車両24より高速で走行してお
り、そのために車両24に追い付こうとしている時のよう
に、この接近率は増大することがある。反対に、第２の
車両24は車両12より高速で走行し始め、そのために車両
12から離れていく時のように、接近率は減少することも
ある。もし第２の車両24が車両12と同じ速度で走行して
いるならば、そのとき接近率はゼロであり、そして車両
距離ｄは一定に保たれる。
本発明においては、後述するように、車両12に搭載さ
れている自律的走行制御システム14は、第２の車両24に
よって代表されている目標に対する安全な速度と間隔を
維持するように、車両12の運転者の介入を必要とするこ
となしに、車両12の速度を自動的に調整するためにレー
ダシステムによって連続的に供給される車間距離と接近
率との情報を利用する。図１に関連して前に説明されて
いるように、走行制御システム14がスイッチを入れられ
そして運転者により所望の速度が入力されているとき、
走行制御システム14は第２の車両24を追跡している間、
適宜に設定速度を調整する。もし車両12が車両24に接近
しているならば、走行制御システム14は新たな設定速度
を選択することによって応答し、これによって車間距離
ｄが最小許容値まで減少したとき、車両12は基本的に車
両24と等しい速度に減速されることになる。本発明の１
具体例では、許容可能な率で車両を減速するために、走
行制御システム14によって能動的制動が始動されること
がある。第２の車両24が車両12を引き離し始めるほどそ
の速度を早めれば、走行制御システム14は車両12をより
加速しながらも、同時に車両12と24との安全な車間距離
ｄを維持するように、設定速度を上げることによって応
答する。可能な時には、車両12の速度は最初に運転者に
よって入力された速度まで上げられる。しかしながら、
何事もなければ、この走行制御システム14は車両12の運
転者によって入力された速度より速い速度を設定するこ
とができる。走行制御システム14はまた、最初に運転者
によって入力された速度まで車両12を加速することによ
り、目標の消滅に応答する。これは、例えば第２の車両
24が高速道路10から外れたりあるいは車線を変更したり
して、レーダシステムのビーム幅パターン20から出た場
合に、起こることである。
車両12の運転者がブレーキを踏むか、または走行制御
システム14の制御スイッチを切ると、走行制御システム
14は切り離され、運転者が車両12の速度を完全に手動制
御することになる。また、本発明のもう一つの実施例で
は、運転者はこのシステムを切り離さずにアクセルペダ
ルを作動させることによって、人力操作で車両を加速す
ることができる。
図３は、車両12内の自律的走行制御システム14のブロ
ックダイヤグラムである。この走行制御システム14に
は、車両搭載レーダシステム32と、走行制御プロセッサ
34（ある実施例では、このプロセッサが独立している
が、場合によっては、レーダシステム32と共用されてい
ることもある）と、そして車両走行制御部36とが含まれ
る。車両走行制御部36は従来の設計でよく、車両12の運
転者により入力された所望の速度を維持するために、従
来の方法で、車両12のスロットルを制御する機能を有し
ている。この車両搭載レーダシステム32は、衝突防止シ
ステムと組み合わせて使用されるタイプである。車両搭
載レーダシステム32は走行制御プロセッサ34に車間距離
と接近率の情報を供給する。
車両搭載レーダシステム32は例えば、渡辺などに与え
られた米国特許US−3,952,303号、または本発明の譲受
人に譲渡された米国特許出願、通し番号第08/020,600号
『多周波数の自動車用レーダシステム』に記載されてい
るレーダシステムの一つから成る。本発明の好ましい実
施例では、本発明の譲受人に譲渡され、そして参考のた
めに当文書に挿入されている米国特許出願、通し番号第
07/930,066号『デジタル信号処理を用いる多周波数、多
数標的の自動車用レーダシステム』のようなデジタル信
号プロセッサを含むレーダシステムが、含まれている。
走行制御システム14はここでは、車両搭載レーダシステ
ム32と組み合わせて説明されるが、この走行制御システ
ム14は車間距離と接近率の情報を供給できる他のどのよ
うな装置と組み併せて使用できることは、理解されよ
う。
本発明の１実施例では、ほぼ32msecごとにデジタル信
号プロセッサ（DSP）は、所定の振幅を越える反射信号
レベルを有する、DSPが検出した全ての目標（それぞれ
車間距離と接近率を含む情報）を従来の方法で目標追跡
アルゴリズムに送る。この追跡アルゴリズムは、新しい
各信号に識別番号を付け、そして存在する目標の動きを
監視する。もし存在する１つの目標までの車間距離が、
の車間距離内において）その目標と対応付けられている
接近率によって予想されている量変化するならば、その
時この目標に対して１つの「ヒット」カウントが増分さ
れる。このヒットが３を越えるまで、目標は有効と見な
されない。特定の１目標のヒットカウントが（１周期32
msecの10連続周期のような）所定の時間内に増分されな
ければ、その時、目標はもはや有効とは見なされず、目
標追跡アルゴリズムから外される。
DSPによって目標追跡アルゴリズムに送られた各目標
までの幾つかの間隔は比較されることが望ましく、そし
て最も接近している目標の車間距離と接近率はそれぞれ
車間距離の変数域と接近率の変数域に記憶されることが
望ましい。有効な目標が存在しないならば、その時車間
距離の変数域は350ftに設定される。次に走行制御ルー
チンは最接近目標の車間距離値を検査し、そしてそれが
300ftより大きければ、目標は有効でないと見なされ
る。
本発明の好ましい実施例には、本発明の譲受人に譲渡
され、そして参考のために当文書に挿入されている『自
動車レーダシステムにおける干渉防止システム』と題さ
れた、共同出願中の米国特許出願第07/930,760号に記載
されているような干渉防止システムが含まれている。こ
の干渉防止システムは、好ましくは異なる２つの周波数
帯域において、受信信号のノイズの下限が所定のレベル
を越えた時を検出する。各周波数帯域のノイズ下限にお
いて信号の出力を所定のレベル（このレベルは、周囲環
境における正常なノイズレベルを決定するために受信信
号の履歴を監視することによって決定された運転者によ
って入力されたものでも、また所与の固定値でもよい）
と比較することによって、このシステムは干渉が存在す
ることを決定し、そして送信器に所定量だけ周波数を変
更させる。もし干渉に再び遭遇したならば、システムは
このプロセスを繰り返す。
本発明によれば、レーダシステム32からの車間距離と
接近率の情報が、図２に示されている第２の車両24のよ
うな目標に車両12が接近しつつあることを表していると
き、走行制御プロセッサ34は車両走行制御部36の正規の
動作を中断して運転者が入れた速度を無視しそしてより
小さい速度を選択する。走行制御プロセッサ34はレーダ
システム32からの車間距離と接近率の情報に応答し、車
両12と目標との車間距離および車両12の速度を双方とも
制御する。走行制御プロセッサ34はまた、（従来の速度
計のような）速度センサ37と、ブレーキシステム38と、
そして車両走行制御部36内の走行制御部（すなわち、走
行のオン／オフ、走行の設定、走行の再開を行う）とか
らの入力を受信する。間隔の制御は、図4Aと4Bのブロッ
クダイヤグラムに示されているルーチンを実行すること
によって、達成される。速度の制御は、図５のブロック
ダイヤグラムに示されているルーチンを実行することに
よって、達成される。
図4Aと4Bを説明すると、間隔制御ルーチン40は、衝突
防止のような走行制御システムに関係のない他の活動を
管理する実行ルーチンによって、所与の時間間隔で呼び
出されることが好ましい。間隔制御ルーチンは、この好
ましい実施例においては目標追跡アルゴリズムにより車
間距離と接近率の変数域に記憶されている最接近目標の
車間距離と接近率の情報を利用する。本発明のこの好ま
しい実施例においては、データ収集プロセスには、共に
出願中の米国特許出願第07/930,066号に記載されている
ように、送信信号の反射を受信することと、この受信信
号を送信信号とヘテロダイン結合してドップラー信号を
作り出すことと、ドップラー信号をデジタル化すること
と、モトローラ社製のデジタル信号プロセッサDSP56001
のようなデジタル信号プロセッサによって時間定義域か
ら周波数定義域にデジタル化されたドップラー信号を写
像することと、そして、送信信号と受信信号の位相差を
計測することとが含まれる。ドップラー信号をデジタル
化し、そして周波数定義域に信号を写像することによっ
て、目標の車間距離と相対的速度が計測される。更に、
共に出願中の米国特許出願第07/930,760号に記載されて
いるように、干渉があるか否かの決定をすることもでき
る。
図4Aと4Bのシステムは一連の周期にわたって作動し、
各周期の持続時間は約500msecであることが好ましい。
各周期の終わりに、システムは最後の周期における速度
の変化（Δ速度）に基づく車両12の実際の加速度を計算
する（ステップ46）。これに続いて、車両走行制御部36
がオンになっているか、そして最後に走行制御システム
14が終了した時以降、車両12の運転手が『入力』制御を
作動させているか否かについて、判断がなされる（ステ
ップ50）。もし回答が否定ならば、その時このプロセス
は終了する。もし回答が肯定ならば、その時、通常の機
械的速度計、電気機械的速度計、レーダベースの速度
計、または車両の速度を測定するための何らかのその他
の手段によって計測されるような車両速度の現在値が、
走行制御プロセッサ34内の『設定速度』と『所望速度』
の変数域にロードされ、または記憶装置に登録される
（ステップ52）。車両走行制御部36の『再始動』制御キ
ーが押されると、その時『所望の速度』変数域の値が
『設定速度』変数域にロードされる（ステップ54）。車
両12のブレーキがかけられるか、または車両走行制御部
36の『制御』スイッチが切られるかすると、その時走行
制御システム14による車両スロットルの制御が停止され
そしてこのプロセスは終了する（ステップ56）。
次に、このシステムは有効データが収集されているか
否かを判断する（ステップ58）。本発明の好ましい実施
例では、ヒットカウントが３を越えたとき、有効データ
が収集されていると見なされ、（上に定義されたよう
に、最後の10連続周期内のような）所定の時間内にヒッ
トカウントは増分される。接近率がゼロにまで減少する
と（すなわち、目標が車両12と同じ速度で移動している
場合）、その時有効データは収集されないであろう。有
効データが収集されていなければ、その時『有効デー
タ』フラッグがクリアされる（ステップ60）。ステップ
58において判断されているように、有効データが収集さ
れていれば、その時システムは『有効データ』のフラッ
グの設定を行う（図4Bのステップ62）。所定の時間を過
ぎてこのフラッグがクリアされているか否かについて、
判断がなされる（ステップ64）。もし否定ならば、その
時、現在の速度を『設定速度』の変数域にロードするこ
とによって、車両12の現在の速度は維持される（ステッ
プ66）。それから、システムは図５の速度制御ルーチン
を入力する。所定の時間を過ぎてこのフラッグがクリア
されていると判断されれば（ステップ64）、その時シス
テムは『所望の速度』の変数を設定速度変数域にロード
し、そして『追跡』フラッグをクリアすることによっ
て、運転者が入力した速度に戻る（ステップ70）。その
後、このシステムは図５に示されている速度制御ルーチ
ンを入力する。
このようにして、データが獲得され、そして全ての計
算とスロットルの動きが、各周期の終わりに行われる。
もし周期の終わりに収集されたデータが有効でなけれ
ば、その時目標は一時的に失われ、そしてシステムは、
（目標の一時的消失は目標の速度の合致のためであると
いう仮定に基づき）車両12の現在の速度を維持する。も
しこの一時的消失が少なくとも２秒間継続すれば、その
時目標は完全に消失したと見なされ、そしてシステム
は、上述のように、運転者によって最初に入力された速
度に戻る。
図4Bを説明すると、システムは、目標の実際の車間距
離ｄから所望の走行間隔を差し引いた値である間隔の差
を計算する（ステップ74）。この実施例では、走行間隔
を示すために車両12と目標との75フィートの最小安全間
隔が選択されることが好ましい。この所望走行間隔と実
際の車間距離ｄとの差は、間隔の差を表す。
現在の間隔の差から、定数0.25f/s2で減速するため
に、このシステムは理想的接近率を計算する（ステップ
76）。理想的接近率は（後に説明される他の計算値と同
様に）、こうした数値がプラスであるか、またはマイナ
スであるかということを示す「符号」を付される。接近
率が正である時には、開離率はマイナスである。理想的
な接近率を計算するためにシステムは下記の式を用いる
ことが好ましい。すなわち： 符号付きの理想的接近率f/s＝（1/2間隔差ft）1/2 図６は、フィート単位で表された間隔の差の関数とし
て１時間ごとのマイル数（mph）単位で表された好まし
い理想的接近率のグラフである。上述のように、間隔の
差ゼロは車間間隔75フィートに相当する。図６の目盛り
の他方の端では、180フィートの間隔の差は255フィート
の車間距離（すなわち、180＋75）に相当する。図６に
よって、理想的接近率は間隔の差ゼロにおける0mphか
ら、間隔の差180フィートにおける約6.5mphの数値まで
増大することが、判るであろう。間隔の差０（75フィー
ト）が達成されると同時に接近率０が達成されるよう
に、計算される理想的接近率は定数0.25f/s/s（0.17mph
/s2または0.008g）で車両12を減速するようになってい
る。図を簡略にするため、図６は、理想的接近率も間隔
の差もプラスの値である第１象限についてのみ表示して
ある。しかしながら、実際は、理想的接近率も間隔の差
もマイナスの値である鏡像の第３象限も存在する。ま
た、マイナスの接近率は事実上は開離率である。
再び図4Bを説明すると、符号付きの接近率差が計算さ
れる（ステップ78）。この計算は下記の式を用いてなさ
れる。すなわち： 符号付き接近率差mph＝符号付きの理想的接近率mph−
符号付きの実際の接近率mph ステップ80において判断されるように、接近率差が０
より小さければ、その時『追跡』フラッグが設定される
（ステップ82）。反対に、接近率が０より小さくなけれ
ば、その時は『追跡』フラッグが設定されているか否か
を検査して、このシステムが先行の目標車両を現在追跡
しているかどうかに関して判断を行う（ステップ86）。
もし『追跡』フラッグが設定されていなければ、その時
システムは図５の速度制御プロセスを実行し始める。も
し『追跡』フラッグが設定されていれば、その時車両12
の速度を調節するために、１つの数値が計算されそして
図５の速度制御ルーチンに送られる（ステップ84）。こ
の計算は下記の式を用いてなされる。すなわち： 新しい設定速度mph＝目標の速度mph＋符号付きの理想
的接近率mph＋符号付き接近率差mph この新しい設定速度は、車両が最初に入力された速度
を決して越えないように、運転者が当初入力した速度以
下に制限される。
このようにして、図4Aと4Bの間隔制御ルーチンは上述
の様々なステップを通って実行され、もし有効データが
所与の持続時間（この好ましい実施例では、１周期500m
secの10％）以上の間存在していれば、上記のように、
車間距離と接近率の情報に応答して車両12のための新し
い設定速度を計算する。上述のように、もし所定の持続
時間を越えてもデータが有効でなければ、その時目標は
一時的に失われたと見なされ、そして目標の一時的消失
は目標との速度の合致のためであるという仮定に基づ
き、システムは車両12の現在の速度を維持する。もしこ
の一時的消失が少なくとも（この好ましい実施例におけ
る２秒間のような）ある所定時間の間持続すれば、その
時目標は完全に消失したと見なされ、そしてシステムは
運転者によって最初に入力された速度を回復する。
速度制御ルーチンは図５に示されている。運転者が車
両走行制御部36に所望の速度を設定した後に、システム
は符号付きの速度差を計算する（ステップ92）。この計
算は下記の式を用いてなされる。すなわち： 符号付き速度差mph＝設定速度−実際の車両速度 符号付き速度差を決定した後に、符号付きの理想的加速
度が決定される（ステップ94）。これは下記の式によっ
て計算される。すなわち： 符号付きの理想的加速度mph/s＝0.25×符号付き速度
差mph この符号付きの理想的加速度は最大値約1mph/sに制限
されることが好ましい。
図７は、１時間ごとのマイル数（mph）を単位とする
速度差の関数である１秒ごとの時速マイル数（mph/s）
を単位とする理想的加速度のグラフである。図７に示さ
れているように、理想的加速度は、速度差０における０
から、速度差約4mphにおける最大許容値約1mph/sまで増
加することが好ましい。より大きい速度差値に対して
も、理想的加速度は約1mph/sの最大許容値を維持する。
図８は、設定速度に達するのに必要な秒単位の時間の
関数である時速マイル単位の車両12の速度のグラフであ
る。図4Aおよび4Bと関連させて上に説明されているよう
に、システムは当該車両の新しい設定速度を計算するこ
とができる。図８には、実際の車両速度が60mphより小
さい時に、60mphの設定速度に到達する理想的な手法が
示されている。例えば、図８に示されているように、実
際の車両速度が40mphならば、その時60mphの新しい設定
速度に達するには約30秒かかる。実際の車両速度が50mp
hならば、その時60mphの新しい設定速度に達するには、
ちょうど20秒かかる。
図９は、新しい設定速度に達する秒単位の時間の関数
である秒時速マイル（mph/s）単位の車両12の加速度の
グラフである。この場合も、車両の加速度は約1mph/sに
制限されることが好ましい。図９に示されている理想的
な条件においては、設定速度に到達する時間が40秒以上
から約14秒に減少するまで、加速度は約1mph/sに維持さ
れている。設定速度に達するのに約14秒かかる時点にお
いて、加速度は、新しい設定速度が達成された時に最終
的に０になるまで減少し続ける。
再び図５に戻ると、理想的加速度を決定して（ステッ
プ94）、システムは次に符号付きの加速度差を決定する
（ステップ96）。この計算は下記の式を用いてなされ
る。すなわち： 符号付きの加速度差mph/s＝符号付きの理想的加速度m
ph/s−符号付きの実際の加速度mph/s 次に、高速道路の場合より小さい速度において車両12
のスロットルの衝動を最小にするために、速度ゲイン係
数が計算される（ステップ98）。これは以下の式によっ
て計算される。すなわち： 速度ゲイン係数＝車両速度mph÷60 どのような場合でも、この速度ゲイン係数は約0.5〜
1.0の範囲に限定されることが好ましい。
車両スロットルの動きにおけるブーストは、このシス
テムが低周波数の振動を起こさないように新しい設定速
度を導入する時に必要とされる。したがって、ゲインブ
ーストは下記の式によって計算されることが好ましい。
すなわち： ゲインブースト＝50−（速度差mph×2.5）ただし、好
ましい最小値は約20である（ステップ100）。これは、
スロットルゲインブーストのグラフである図10に、時速
マイル数（mph）単位の速度差の関数としてスロットル
ゲインブーストが示されている。スロットゲインブース
トは単位のない数値として示されている。スロットルゲ
インブーストはこの好ましい実施例において、速度差０
における50から12mphの速度差における最小値20まで減
少する。12mphを越える速度差においては、スロットル
ゲインブーストは最小値（すなわち、この好ましい実施
例では20）に留まっている。
更にまた図５に戻ると、スロットルの漸増運動を決定
するために最後の計算が実行される（ステップ102）。
システムは、下記の式を用いてスロットル全開に対する
百分率としてスロットルの位置の変化を計算する。すな
わち： Δスロットル位置〔絞り全開に対する百分率〕＝（符
号付き加速度差mph/s×速度ゲイン係数×ゲインブース
ト）÷10 この計算結果はスロットルの可能な最小と最大の位置
に制限される。それから、スロットル位置の変化が車両
のスロットルシステムのためのアクチュエータへ出力さ
れる（ステップ104）。
本発明の幾つかの実施例が上記において説明された
が、本発明の精神と範囲から逸脱せずに、様々な修正が
可能であることは、理解されよう。例えば、送受信器は
超音波放射を送信しかつ受信することができる。また、
無線伝送周波数は、各周波数が他の周波数と時分割多重
化されている多くの周波数を有する多重周波数信号であ
ってもよい。更に、無線伝送周波数は連続波信号であっ
てもよい。そのうえ、無線伝送周波数は、ガンダイオー
ドが完全に切られず、２つの離散的出力レベルのいずれ
かに交替する疑似パルス信号であってもよい。更にま
た、障害物の存在を運転者に警告するために幅広い種類
の機構または方法を用いることができる。それには例え
ば、ベル、物理的な振動、ダッシュボードやフロントガ
ラスに配置されている視覚表示装置、および／または、
走行制御システムが車両の車線に障害物を検出したと
き、視覚的特性を変えたり、色を変えたりする（すなわ
ち赤くなる）物質（例えば、ジルコン酸チタン酸鉛ラン
タン、すなわちPLZT）を含むミラーの使用がある。その
うえまた、開示された数々の数値は所望に応じて変更可
能であり、そして開示された特定の数値に限定されな
い。
したがって、本発明は説明された特定の実施例に限定
されるものではなく、添付の請求の範囲によってのみ限
定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オールズ、ジョン アメリカ合衆国 92120 カリフォルニ ア州 サン ディエゴ グラシエー ア ヴェニュー 4550 アパートメント ４ (56)参考文献 特開 平５−246270（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−170008（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−118713（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−46829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−278429（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 31/00 F02D 29/02 301 G01S 13/60 G01S 13/93 G08G 1/16

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両のための走行制御システムにおいて、
    該システムには、 ａ）前記車両の速度を前記車両の運転者により選択され
    た所望速度に制御するために前記車両に組合わされた走
    行制御手段と、 ｂ）目標との実際の車間距離と所望の走行間隔との差で
    ある間隔差を計算するための手段と、 ｃ）車両の前方の複数の目標と前記車両との間隔を比較
    することにより対象とする目標を確認し、かつ前記対象
    とする目標の先行する実際の車間距離と実際の接近率の
    検出結果に基づいて現在の予想される車間距離を算出
    し、該目標が予想される車間距離内にあるときヒットカ
    ウントを決定し、そして該目標が予想される車間距離内
    にあるという連続する３回のヒットカウントの決定に基
    づいたときにのみ該目標を有効と確認するための手段
    と、そして ｄ）前記目標に追い付かないように、前記走行制御手段
    に設定されている速度を自動的に調整するために、設定
    速度を前記間隔差の1/2の平方根に対応して調整する手
    段と、 が含まれている走行制御システム。
  2. 【請求項２】設定速度を前記間隔差の1/2の平方根に対
    応して調整する前記手段は、前記車両の速度を増大させ
    ることもまた減少させることもできる、特許請求の範囲
    第１項記載の走行制御システム。
  3. 【請求項３】設定速度を前記間隔差の1/2の平方根に対
    応して調整する前記手段は、前記走行制御システムが設
    定されている速度を、前記運転者によって選択された前
    記所望速度より大きい速度に調整できない、特許請求の
    範囲第２項記載の走行制御システム。
  4. 【請求項４】設定速度を前記間隔差の1/2の平方根に対
    応して調整する前記手段は、前記車両に取り付けられて
    いるレーダシステムを含む、特許請求の範囲第１項記載
    の走行制御システム。
  5. 【請求項５】設定速度を前記間隔差の1/2の平方根に対
    応して調整する前記手段は、また前記設定速度を前記目
    標に対する前記車両の実際の接近率に対応して調整す
    る、特許請求の範囲第１項記載の走行制御システム。
  6. 【請求項６】設定速度を前記間隔差の1/2の平方根に対
    応して調整する前記手段は、前記間隔差と前記実際の接
    近率に基づき、前記走行制御システムが設定される新速
    度を決定し、該新速度に基づき、前記車両のためにスロ
    ットルの漸増運動を決定する、特許請求の範囲第５項記
    載の走行制御システム。
  7. 【請求項７】設定速度を前記間隔差の1/2の平方根に対
    応して調整する前記手段は、前記実際の接近率がゼロに
    決定される時は、前記走行制御システムが設定されてい
    る速度を調整しない、特許請求の範囲第５項記載の走行
    制御システム。
  8. 【請求項８】車両のための走行制御システムにおいて、
    該システムには、 ａ）前記車両の運転者によって選択された前記車両のた
    めの所望速度に該走行制御システムを設定するための設
    定手段と、 ｂ）前記車両から前記目標までの間隔と前記目標への前
    記車両の実際の接近率とを連続的に計測するために前記
    車両の前方の目標に応答する手段と、 ｃ）複数の前方の目標と前記車両との間隔を比較するこ
    とにより対象とする目標を確認し、かつ前記対象とする
    目標の先行する実際の車間距離と実際の接近率の検出結
    果に基づいて現在の予想される車間距離を算出し、該目
    標が予想される車間距離内にあるときヒットカウントを
    決定し、そして該目標が予想される車間距離内にあると
    いう連続する３回のヒットカウントの決定に基づいたと
    きにのみ該目標を有効と確認するための手段と、そして ｄ）前記車両が前記目標に接近している時、前記目標を
    追跡しかつ設定されている速度を前記走行制御システム
    により減少させるために、設定速度を前記目標までの間
    隔と前記車両の実際の接近率とに対応して調整する手段
    と、 が含まれている走行制御システム。
  9. 【請求項９】目標に応答する前記手段は、前記車両に取
    り付けられているレーダシステムを含む、特許請求の範
    囲第８項記載の走行制御システム。
  10. 【請求項１０】設定速度を前記目標までの間隔と前記車
    両の実際の接近率とに対応して調整する前記手段は、前
    記目標が前記車両から離れ去っていくと決定されている
    時、前記運転者によって選択された前記車両のための所
    望速度に等しい最高速度まで、前記走行制御システムが
    設定されている速度を増大させることができる、特許請
    求の範囲第８項記載の走行制御システム。
  11. 【請求項１１】中断された時を除き、車両の運転者によ
    って選択された設定速度に前記車両を維持するための走
    行制御部を有する、前記車両のための走行制御システム
    において、該システムには、 ａ）前記車両から目標までの間隔と前記目標への前記車
    両の実際の接近率とを計測するために前記車両の前方の
    目標に応答する手段と、そして ｂ）前記車両と前記目標との間の最小間隔を維持するた
    めに、前記運転者によって選択された前記設定速度を変
    更することによって前記走行制御を中断するための、設
    定速度を前記目標までの間隔と前記車両の実際の接近率
    とに対応して調整する手段と、 が含まれている走行制御システム。
  12. 【請求項１２】目標に応答する前記手段は、前記目標に
    レーダ信号を伝送しそして前記目標より反射して戻った
    前記レーダ信号を検知する車両搭載レーダシステムを含
    む、特許請求の範囲第11項記載の走行制御システム。
  13. 【請求項１３】設定速度を前記目標までの間隔と前記車
    両の実際の接近率とに対応して調整する手段には、前記
    車両と前記目標との前記最小車間距離において接近速度
    がゼロになる理想的接近率を計算するための手段と、目
    標に応答する前記手段によって決定される前記理想的接
    近率および前記実際の接近率を用いて接近率差を計算す
    るための手段と、そして前記理想的接近率および前記接
    近率差に基づきかつ前記目標の速度を計測することによ
    って走行制御部のための新設定速度を計算するための手
    段と、が含まれる特許請求の範囲第11項記載の走行制御
    システム。
  14. 【請求項１４】設定速度を前記目標までの間隔と前記車
    両の実際の接近率とに対応して調整する手段には、更
    に、前記新設定速度に基づきかつ前記車両の速度を計測
    することによって速度差を計算するための手段と、前記
    速度差の関数として理想的加速度を計算するための手段
    と、前記理想的加速度に基づきかつ前記車両の実際の加
    速度を計測することによって加速度差を計算する手段
    と、そして前記車両速度と前記速度差と前記加速度差と
    に基づき前記走行制御部を制御するための手段と、が含
    まれる特許請求の範囲第13項記載の走行制御システム。
  15. 【請求項１５】前記走行制御部を制御するための前記手
    段には、前記車両速度に基づき速度のゲイン係数を計算
    するための手段と、前記速度差に基づきゲインブースト
    を計算する手段と、前記加速度差と前記速度ゲイン係数
    とそして前記ゲインブーストとに基づき前記車両のため
    の漸増スロットル運動を計算するための手段と、が含ま
    れる特許請求の範囲第14項記載の走行制御システム。
  16. 【請求項１６】接近率差を計算するための手段は、前記
    接近率差を決定するために、目標に応答する手段によっ
    て計測された前記実際の接近率を理想的接近率から差し
    引くための手段を含み、そして新設定速度を計算するた
    めの手段は前記新設定速度を決定するために前記理想的
    接近率と前記接近率差とそして前記目標の前記速度とを
    加算するための手段を含む特許請求の範囲第13項記載の
    走行制御システム。
  17. 【請求項１７】速度差を計算するための手段は、前記速
    度差を決定するために前記設定速度から前記車両速度を
    差し引くための手段を含み、そして加速度差を計算する
    ための手段は、前記車両の前記の実際の加速度を前記理
    想加速度から差し引くための手段を含む、特許請求の範
    囲第14項記載の走行制御システム。
  18. 【請求項１８】車両のための走行制御システムにおい
    て、該システムは、 ａ）前記車両の運転者により選択された所望速度に前記
    車両の速度を制御するために、前記車両に組合わされ、
    かつ前記目標に追い付かないように走行制御手段が設定
    されている速度を自動的に調整するために前記車両の前
    方の目標に応答する、走行制御回路と、そして ｂ）各目標と前記車両との間隔を比較することにより２
    つ以上の目標を確認し、かつ各目標の先行する実際の車
    間距離と実際の接近率の検出結果に基づいて現在の予想
    される車間距離を算出し、各目標が予想される車間距離
    内にあるときヒットカウントを決定し、そしてある１つ
    の該目標が予想される車間距離内にあるという連続する
    ３回のヒットカウントの決定に基づいたときにのみ該目
    標を有効と確認するための手段と、 を含む走行制御システム。
  19. 【請求項１９】該車両の前方の目標を避けるために、車
    両のための走行制御部の設定速度を変更する方法であっ
    て 、該方法は以下の各ステップ、すなわち ａ）前記車両からの前記目標の車間距離を計測すること
    と ｂ）前記目標に対する前記車両の実際の接近率を計測す
    ることと、そして ｃ）前記車間距離と前記の実際の接近率とに基づき、前
    記車両と前記目標間の選択された最小間隔を維持するで
    あろう前記走行制御部のための設定速度を決定すること
    と、 からなる方法。
  20. 【請求項２０】設定速度を決定するステップは、以下の
    ステップ、すなわち、 ａ）前記目標からの前記車両の選択された前記最小間隔
    において、前記の実際の接近率がゼロに減少する理想的
    接近率を決定することと、 ｂ）接近率差を決定するために前記理想的接近率から前
    記の実際の接近率を差し引くことと、 ｃ）前記目標の速度を計測することと、そして ｄ）前記走行制御部のための新設定速度を決定するため
    に前記理想的接近率に前記目標の前記速度を加算するこ
    とと、 からなる特許請求の範囲第19項記載の方法。
  21. 【請求項２１】更に、以下のステップ、すなわち ａ）前記車両の実際の速度を計測することと、 ｂ）速度差を決定するために前記設定速度から前記車両
    の実際の速度を差し引くことと、 ｃ）前記速度差の所定の分数として前記理想的加速度を
    計算することと、 ｄ）前記車両の実際の加速度を計測することと、 ｅ）加速度差を決定するために前記理想的加速度から前
    記車両の実際の加速度を差し引くことと、そして ｆ）前記車両の実際の速度と前記速度差とそして前記加
    速度差とに基づき前記車両のスロットルを制御すること
    と、 を含む特許請求の範囲第19項記載の方法。
  22. 【請求項２２】スロットルを制御するステップは以下の
    ステップ、すなわち ａ）スロットルの衝動を最小にするために前記車両の実
    際の速度に基づき速度ゲイン係数を計算することと、 ｂ）前記速度差に基づきゲインブーストを計算すること
    と、そして ｃ）前記加速度差と前記速度ゲイン係数とそして前記ゲ
    インブーストとに基づき漸増スロットル運動を計算する
    ことと、 からなる特許請求の範囲第20項記載の方法。
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