JP3861818B2

JP3861818B2 - 車間距離制御装置

Info

Publication number: JP3861818B2
Application number: JP2003018182A
Authority: JP
Inventors: 泰史小西
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2023-01-28
Also published as: JP2004230912A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の走行制御装置に係り、特に、先行車両との車間距離に応じて走行状態を制御する走行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行制御装置として、車両速度を一定に保って走行する定速度制御機能に加えて、自車両と先行車両との距離を検出するレーダ装置を搭載し、先行車両との安全な距離を保って走行する車間距離制御機能を備えたものが開発されている。例えば、特開平７−７６２３７号に記載されているように、レーダ装置で検出した車間距離が自車両の速度に応じた安全車間距離を保つように、変速機機構，スロットル機構及びブレーキ機構によって自車両の速度を制御して先行車両に追従走行し、また前方に追従対象となる先行車両を検知していない場合にはドライバによって予め指定された設定車速まで加速走行し、その後再び先行車両を検知するまでの間、定速走行を維持する機能を有する車間距離制御装置がある。
【０００３】
また、特開２００２−１３００００号に記載されているように、カメラやナビゲーションシステムまたはインフラ設備等を用いて、道路環境を検出し、危険な走行環境か否かを判断し、目標加減速度を補正する手段を有する車間距離制御装置や、特開２００２−１２０５９４号に記載されているように、レーダ装置を用いて自車両前方の複数の先行車両を検出し、自車両周囲の交通量を判定する手段を有し、交通量の判定結果に基づいて目標車間距離を変更する手段を有する車間距離制御装置が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−７６２３７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３００００号公報
【特許文献３】
特開２００２−１２０５９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、自車両前方の走行環境の危険度を判別するために、走行環境を認識する装置を有し、得られた走行環境から危険度を得るような装置が別に必要となり、コストの増加を招くという問題がある。
【０００６】
また、従来から搭載されているレーダ装置のみを用いた道路環境の認識手段では、未だドライバの違和感を全て解消するような、道路環境認識手段は確立されていない。
【０００７】
例えば、トンネルの内壁，防護壁，防音壁，停止車両や路上工作物等の障害物が自車線脇すぐそばにあるような道路や対面通行で対向車線との距離が近い道路など、すなわち、ドライバが圧迫感を覚えるような走行環境と、道幅や路側帯が広くてドライバが圧迫感を感じない走行環境とを区別することができず、どちらの走行環境においても同じ目標加減速度で車速制御するため、ドライバが違和感を感じてしまう場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、搭載されているレーダ装置を用いて、危険度を予測することで、ドライバの違和感を解消することのできる車間距離制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の車間距離制御手段では、レーダ装置からの送信波と反射波に基づいて複数の反射対象物を検出する検出手段と、検出された前記反射対象物の中から追従対象の先行車両以外の反射対象物の情報に基づいて、道路環境の危険度を推定する危険度推定手段と、前記道路環境の危険度に基づいて目標加減速度を補正する目標加減速度補正手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、先行車両との車間距離に応じて走行状態を制御する走行制御装置に関し、自車両の前方に存在する先行車両と自車両との間の距離を計測し、所定の目標車間距離を保つように、変速機機構，スロットル機構及びブレーキ機構を制御し走行させる車両の走行制御装置に関する。
【００１１】
本発明では、走行環境を認識するための装置を新たに追加することなく、従来から装備されているレーダ装置等から得られる先行車両以外の反射対象物の情報に基づいて前記道路環境危険度を推定する危険度推定手段と、前記道路環境危険度に基づいて目標加減速を補正する目標加減速度補正手段とを含むことを特徴とした車間距離制御装置とした。
【００１２】
道路環境危険度を導出又は推定する手段として、レーダ装置から得られる静止物と対向車両の数や自車両との距離のデータに基づき、道路環境危険度を算出することで、ドライバに圧迫感を与える要因、例えば自車線脇にある障害物の数や自車両との距離や、対向車線と自車線の近さや対向車線の混雑状況などを道路環境危険度に反映することができる。
【００１３】
また、道路環境危険度を導出又は推定する他の手段として、電波式レーダ装置における送信波に対する反射波を周波数解析し、静止物からの反射波に対応する周波数帯の反射波平均強度が大きいときは道路環境危険度を高く、反射波平均強度が小さいときは道路環境危険度を低く算出することで、トンネル内壁や防護壁などの一つの物体として識別することの難しい静止物に関しても、道路環境危険度に反映することができる。
【００１４】
また、目標加減速度を補正する目標加減速度補正手段は、例えば走行中に道路環境危険度が高くなったときは、加速を緩やかに、一方減速は素早くするような目標加減速度の補正をすることで、先行車への追従性を極端に悪化させること無く、ドライバが違和感を感じないような車間距離制御装置を実現することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施例の概略構成図である。車間距離制御部１０１は、車速センサ１０６から自車両の車速Ｖｎの情報を受け、また、レーダ装置１０２から先行車との相対速度Ｖｄ、車間距離Ｄｔの情報を受け、目標車間距離Ｄｃに車間距離Ｄｔを一致させるべく、目標加減速度αを算出する。さらに、目標加減速度αに基づいて、駆動力及び制動力を算出し、エンジン制御部１０３に駆動力指令値、ブレーキ制御部１０５には制動力指令値を出力する。
【００１７】
ここで、変速機を制御する必要が生じた場合は、変速機制御部１０４には変速指令を出力する。エンジン制御部では駆動力指令値に基づいて、スロットルアクチュエータを駆動し、スロットルバルブの開度を制御することでエンジン出力を増加減する。ブレーキ制御部では制動力指令値に基づいて、ブレーキアクチュエータを駆動してブレーキ圧を制御し制動力を制御する。変速機制御部では、変速指令に基づいて、自動変速機をシフトダウンさせて制動力を発生させ、エンジン制御部とブレーキ制御部と協調して、制動力を制御する。
【００１８】
次に車間距離制御部１０１において目標加減速度を補正する目標加減速度補正手段の目標加減速度αを導出する処理について説明する。図２において、目標加減速演算部２００は加減速度演算部２０２と加減速度補正値演算部２０１から成り、目標加減速度αは、加減速度演算部２０２の出力である加減速度αｍと加減速度補正値演算部２０１の出力である加減速度補正値αｃの積によって導出される。
【００１９】
【数１】
α＝αｍ・αｃ …（１）
加減速度演算部２０２は、追従対象の先行車の情報、すなわち追従対象の先行車との相対速度Ｖｄと車間距離Ｄｔに基づいて、車間距離Ｄｔを目標車間距離Ｄｃに一致させるような加減速度αｍを導出する。また、追従対象となる先行車がいない場合は、予め設定した所定の加速度を加減速度αｍに代入する。
【００２０】
目標加減速度補正値演算部２０１では、レーダ装置内部の道路環境危険度演算部２０３で導出された道路環境危険度βに基づいて加減速度補正値αｃを導出する。道路環境危険度βに対する、加減速度補正値αｃの特性を表わす一例を図３に示す。図３に示すように、減速度補正値αｃは、道路環境危険度βに対して連続的で滑らかな値を持ち、また、先行車に追従するために減速する場合（αｍ＜０）と加速する場合（αｍ≧０）とで異なる特性を持つ。減速時（αｍ＜０）に道路環境危険度βが大きい値を持つ場合は、加減速度補正値αｃは１より大きな値を持つため、式（１）により目標加減速度αの絶対値は加減速度αｍの絶対値より大きくなり、速やかな減速制御を実現することができる。また、加速時（αｍ≧０）に道路環境危険度βが大きい値を持つ場合は、加減速度補正値αｃは１未満の正の値を持つため、式（１）により目標加減速度αは加減速度αｍよりも小さくなり、緩やかな加速制御を実現できる。
【００２１】
本実施例では、加減速度補正値αｃを加減速度αｍに積算するゲイン値としたが、図４に示す目標加減速演算部４００のように、加減速度補正値αｃを加減速度αｍに加算するオフセット値としてもよい。この時の目標加減速度αは次式（２）により導出される。
【００２２】
【数２】
α＝αｍ＋αｃ …（２）
図４に示す目標加減速演算部４００の形態を採用する場合の道路環境危険度βに対する、加減速度補正値αｃの特性を表わす一例を図５に示す。図５に示すように、加減速度補正値αｃは、道路環境危険度βに対して連続的で滑らかな値を持つ。また、加減速度補正値αｃは道路環境危険度βが大きい値を持つ場合は、加減速度補正値αｃは負の値を持ち、式（２）により目標加減速度αは加減速度αｍより小さい値になるため、危険度が高い時には加速は緩やかに、減速は速やかになり、ドライバのフィーリングに近い車両制御を実現することができる。また、図５中のαｃ＿ｍａｘは加減速補正値αｃの最大値であり、本実施例では零としてある。これは、もしαｃが正の値を持つ場合、結果的に目標加減速度αは加減速度αｍより大きな値を持つこととなり、減速度が鈍くなり危険なため、加減速度補正値αｃが正の値を持たないようにするためである。
【００２３】
次に図２における道路環境危険度演算部２０３について説明する。これは、検出された反射対象物の中から追従対象の先行車両以外の反射対象物の情報に基づいて、道路環境の危険度を推定する危険度推定手段に相当する。
【００２４】
道路環境危険度演算部２０３は、図２におけるレーダ信号処理部２０４で抽出された静止物の情報，対向車の情報、及び静止物からの反射波強度に基づき、次式（３）を用いて道路環境危険度βを導出する。
【００２５】
【数３】
β＝Ｋst・βst＋Ｋop・βop＋Ｋnz・βnz …（３）
ここで、
βst：静止物情報に基づく危険度
βop：対向車両情報に基づく危険度
βnz：静止物からの反射波強度に基づく危険度
Ｋst：βstに対する重み係数
Ｋop：βopに対する重み係数
Ｋnz：βnzに対する重み係数
である。
【００２６】
また、道路環境危険度βがステップ的に変化することで、目標加減速度αも同様にステップ的に変化して乗り心地を悪化させてしまうのを防ぐために、式(３)によって算出して得られた値にフィルタをかけて、道路環境危険度βが滑らかに変化するようにしてもよい。
【００２７】
次に式（３）における静止物情報に基づく危険度βstの算出方法について説明する。図２におけるレーダ信号処理部２０４では静止物の情報として、反射波から抽出できた静止物の数Ｎstと、各々の静止物と自車両との距離Ｌst［ｉ］（ｉ＝１〜Ｎst）を道路環境危険度演算部２０３に出力する。道路環境危険度演算部２０３では、静止物に基づく危険度βstを次式（４）によって導出する。
【００２８】
【数４】

【００２９】
ここで、
Ｋst１：静止物の数に関する係数
Ｋst２：静止物の距離に関する係数
である。
【００３０】
このようにすることで、静止物が多い場合は危険度を高く、静止物が少ない場合には危険度低く設定することができる。
【００３１】
また、距離の遠い静止物しか存在しない場合は危険度を低く設定することができ、距離の近い静止物がある場合は危険度を高く設定することができる。
【００３２】
次に式（３）における対向車両の情報に基づく危険度βopの算出方法について説明する。図２におけるレーダ信号処理部２０４では対向車両の情報として、反射波から抽出できた対向車両の数Ｎｏｐと、各々の対向車両と自車両との距離Ｌop［ｉ］（ｉ＝１〜Ｎop）を道路環境危険度演算部２０３に出力する。道路環境危険度演算部２０３では対向車両に基づく危険度βopを次式（５）によって導出する。
【００３３】
【数５】

【００３４】
ここで、
Ｋop１：対向車両の数に関する係数
Ｋop２：対向車両の距離に関する係数
である。
【００３５】
このようにすることで、対向車両が多い場合は危険度を高く、対向車両が少ない場合には危険度低く設定することができる。また、距離の遠い対向車両しか存在しない場合は危険度を低くすることができ、距離の近い対向車両が存在する場合は危険度を高く設定することができる。
【００３６】
次に式（３）における静止物からの反射波強度に基づく危険度βnzの推定方法について説明する。レーダ装置として、電波式のレーダを用いた場合、送信波の周波数に対して、反射波の周波数はドップラー効果により周波数が遷移するため、反射波を周波数解析すると、図６に示すように、ある周波数帯に静止物のピークを検出することができる。この時、この周波数帯の中心周波数ｆ０は自車速Ｖｓにより次式（６）を用いて求めることができる。
【００３７】
【数６】
ｆ０＝ｆ０(Ｖｓ) …（６）
また、周波数帯の幅Δｆは、自車速Ｖｓと電波式レーダ装置の最大検知角度φにより次式（７）を用いて求めることができる。
【００３８】
【数７】
Δｆ＝Δｆ(Ｖｓ，φ) …（７）
次に周波数（ｆ０―Δｆ）から周波数（ｆ０＋Δｆ）までの幅２・Δｆの周波数帯の反射波の反射強度の平均値を算出し、算出結果を静止物からの反射波強度平均値Ｒst（Ｖｓ，φ）とすると、静止物からの反射波強度に基づく危険度βnzは次式（８）で求めることができる。
【００３９】
【数８】
βnz＝Ｒst（Ｖｓ，φ） …（８）
こうすることで、図７に示すように、静止物からの反射波強度平均値Ｒst(Ｖｓ，φ)は、静止物からの反射波が強い場合、すなわち静止物が多い場合は反射波平均強度Ｒstが大きくなるので、危険度を高く設定することができる。一方、静止物の反射波が弱い場合、すなわち静止物が少ない場合は反射波平均強度Ｒstが小さくなるので危険度を低く設定することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明を用いることにより、走行環境を認識するための装置を新たに追加する必要が無く、従来から搭載されているレーダ装置のみで走行環境の危険度を推定し、その危険度に基づき目標加減速度を補正するのができるので、ドライバの違和感を解消することができ、ドライバのフィーリングに近い車間距離制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車間距離制御装置概略図である。
【図２】加減速補正値αｃをゲイン値とした時の目標加減速演算部の実現方法の一例である。
【図３】加減速補正値αｃをゲイン値とした時の道路環境危険度βに対する加減速補正値αｃの特性の一例である。
【図４】加減速補正値αｃをオフセット値とした時の目標加減速演算部の実現方法の一例である。
【図５】加減速補正値αｃをオフセット値とした時の道路環境危険度βに対する加減速補正値αｃの特性の一例である。
【図６】反射波の周波数解析結果の一例である。
【図７】静止物の反射波平均強度Ｒstを示す概略図である。
【符号の説明】
１０１…車間距離制御部、１０２…レーダ装置、１０３…エンジン制御部、
１０４…変速機制御部、１０５…ブレーキ制御部、１０６…車速センサ、２００，４００…目標加減速演算部、２０１，４０１…加減速度補正値演算部、２０２…加減速度演算部、２０３…道路環境危険度演算部、２０４…レーダ信号処理部。

Claims

自車両に搭載したレーダ装置からの信号に基づいて先行車両との車間距離及び相対速度を検出し、所定の目標車間距離を保つように目標加減速度を算出し、前記目標加減速度に基づいて前記自車両を制御する車間距離制御装置であって、
前記レーダ装置の送信波に対する反射波を周波数解析し、静止物からの反射波に対応する周波数帯の反射波平均強度を算出する反射波強度算出手段と、
前記反射波平均強度に基づいて、道路環境の危険度を推定する危険度推定手段と、
前記道路環境の危険度が高くなるに従い、減速時ではより速やかに減速するように、加速時ではより緩やかに加速するように前記目標加減速度を補正する目標加減速度補正手段とを有することを特徴とする車間距離制御装置。