JP3961079B2 - 車両の速度を制御するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、先行する車両を考慮に入れて車両の速度を制御するための方法、及びこの方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
対応する方法及び装置は、「適応走行速度制御器」又は「ＡＣＣ」（適応巡行制御）の名で知られており、例えば、１９９６年２月２６〜２９日のデトロイトにおけるＳＡＥ ９６で発表された、ウィンナ（Ｗｉｎｎｅｒ）、ウィッテ（Ｗｉｔｔｅ）外の論文「適応巡行制御−システム状況及び開発傾向（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ−Ｓｙｓｔｅｍ Ａｓｐｅｃｔｓ ａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｒｅｎｄｓ）」，論文番号９６１０１０，に記述されている。要約すれば、そのような方法及び装置は、付加的なセンサが先行する車両を検出した場合に対しては離隔（車間）距離制御が重ねられる在来の走行速度制御を含んでいる。今日の交通事情にかんがみて、複数の先行する車両の中から離隔距離制御のための制御目標として一つの車両を選択するという問題が生じる。
【０００３】
ＥＰ ０ ７１６ ９４９ Ａ１には、種類に応じた方法及びこれに基づいた装置が記述されており、この装置は複数の先行車両を考慮に入れて速度制御を実現しており、その場合先行車両の車線変更をも考慮している。この課題を実行するために、個個の先行車両の相対的位置についての情報を提供する手段が使用される。更に、先行車両を所定の角度範囲に調整する手段が使用される。その場合、種種の周囲状況に依存して三つの可能な制御戦略のうちの一つが選択される。同時に、これに先行車両の一つの制御目標としての選択も結合されている。しかしながら、この明細書においては、被制御車両が車線変更を実施したときに先行車両が制御目標として選択されるという問題が考慮されていない。
【０００４】
ＤＥ ４２ ００ ６９４ Ａ１には、種類に応じた方法が記述されており、この方法は特に被制御車両の追越しによる車線変更を考慮している。それに従って、対応する徴候が存在する場合の離隔距離制御は一定の時間の間完全に中断される。システムにおいて事前設定された期間の終了後に、離隔距離制御はその後独立して以前に設定されたパラメータでその動作を再開する。厳密に言えば、その場合すなわち車線変更の期間中は、制御による運転が行われているのではなく、運転者が車両を運転しているのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、被制御車両が車線を変更するときにその期間中、先行車両を考慮に入れて車両の速度を制御する方法及びこれに基づいた装置を提案することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に従って、この課題は、開始された又は意図された車線変更に対する指標が存在する場合に、離隔（車間）距離制御のために考慮された前方の領域が拡張されることによって解決される。そのために、先行車両を検出して少なくともそれらの離隔距離、それらの速度及び被制御車両に対するそれらの角度を決定する手段が準備されている。更なる手段が、例えば偏走率、運転角度、横断加速度のような車両力学的データに基づいて及び車輪回転数に基づいて、又はそのいずれかに基づいて被制御車両の今後の進路領域を決定する。理想的な場合に、これは被制御車両がある車線の更なる延長部分と完全に等しい。この車線の内部における正常な走行動作においては離隔距離制御に対して、被制御車両のこの一定の予測される進路領域にある車両だけが考慮される。車線変更に対する指標がある場合には、この予測される進路領域が条線幅、即ち車線幅まで拡張される。
【０００７】
それにより今度は複数の先行車両が制御目標として問題になる場合には、被制御車両において最小の目標加速度を生じさせる先行車両が選択される。その際場合によっては必要な減速度が負の加速度とみなされる。
【０００８】
予測される進路領域の拡張は、車線変更の実施が認識されたとき、あるいは意図された又は開始された車線変更に対する指標が一定の時間放置されているときには、もとどおりに減小される。この一定の時間はその場合好ましくは２ないし５秒である。
【０００９】
意図された又は開始された車線変更は、またもや偏走率、運転角度、横断加速度のような走行力学的量に基づいて、走行方向表示手段及びビデオ画像処理に基づいて、またはそのいずれかに基づいて識別されることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の実施例が図面に基づいて説明される。
【００１１】
図１ａには、まっすぐに延びた三車線道路が示されていて、これの左側、中央及び右側の車線が１１，１２及び１３で表示されている。中央の車線には、この発明による制御装置（ＡＣＣ）を備えた車両１４がある。この被制御車両１４の前にはそれぞれの車線に三つの先行車両（ＶＦ１，ＶＦ２，ＶＦ３）１５，１６及び１７がある。被制御車両１４の前面から始まって開口角度αを持った二つのＶ形に延びた線が角度分解用の距離センサ及び速度センサの監視領域を示している。これは、例えば、多重ビーム及び／又は可動式のレーダセンサ又はレーザセンサであればよい。暗く斜線を施された面１８は被制御車両の今後の走行車線として決定された領域を示している。この領域は、例えば、被制御車両１４の前面から事実上の車線の幅に接するまでＶ形に開いていて、理想的には被制御車両１４の走行方向において車線１２をぴったりと覆っている。この場合、車線１２にある先行車両１６も同様に暗く斜線を施された領域１８によって覆われる。明るく斜線を施された領域１９は拡張された今後の走行車線を示している。この領域は、今後の走行車線１８を車線の幅だけ拡張し、被制御車両１４の方向において右側の車線１３、及びこの車線１３にある先行車両１７を覆っている。
【００１２】
図１ｂは図１ａと同様の場面を示しているが車道１０が曲線状に延びている。記入された車両、斜線領域及び番号付けは図１ａに対応している。これを使って、次に記述される方法が、道路が曲折を示すか否かに依存していないことが明らかにされる。
【００１３】
図２は、この発明による装置のブロック接続図を示している。ブロック２０１は車両力学的センサを記号化している。これは例えば、個別に又は組合せにおいて車両の偏走率、それの運転角度、横断加速度及び／又は車輪回転数を検出するセンサである。ブロック２０２は車両の走行方向指示手段を記号化している。ブロック２０３はビデオ準拠式の走行車線識別手段を記号化している。ブロック２０１及び２０３のうちの少なくとも一つのものの信号はブロック２０４に供給され、そしてこのブロックはこれに供給された信号から今後の走行車線の推移を決定する。同時にブロック２０１ないし２０３のうちの少なくとも一つのものの信号がブロック２０５に供給されるが、このブロックは走行車線変更の予想（ＦＷ）手段を示している。ここでは供給された信号から、車線変更が間近に迫っていることを示唆する指標が決定される。ビデオ準拠式の走行車線識別手段２０３において、これは、例えば、その都度最も近い識別された車道標識に対する側方距離が常に減小していることから導出され得る。代替的に又は補足的に、指標としてまず標識の通過又はこれに対する最小距離が評価される。走行力学的量は、例えば、記録から得られることができ、且つやはり車線変更に対して典型的である諸特徴又は特徴の組合せを含んでいる、記憶された模範と比較されることができる。間近に迫っている車線変更に対する確実な指標はもちろん走行方向指示手段の活動化である。
【００１４】
ブロック２０６は、先行車両（レーダ物標）の検出のためのセンサ手段並びにそれの離隔距離、速度及び角度位置の測定のためのセンサ手段を記号化している。これは、好ましくは、例えば複数の受信ローブにより及び／又は一つの受信ローブの電気的若しくは機械的旋回により角度分解を達成するレーダセンサである。しかしながら、ここでは、例えばレーザシステムのような、すべての代替的な分解も考えられる。レーダセンサはその信号をブロック２０７に供給するが、このブロックは同時にブロック２０４のデータ又は信号を含んでいる。
【００１５】
ブロック２０７の内部ではブロック２０６により検出されたレーダ物標が三つの種類「現在の走行車線上の物標、左側隣接車線上の物標及び右側隣接車線上の物標」に分類される。ブロック２０７及びブロック２０５のデータはブロック２０８に供給され、ブロック２０８はこの発明による方法の実現に役立つ。このブロックにおいてはこの方法を実施するための流れ図が示されている。
【００１６】
ブロック２０８の内部ではまず判断２０９が行われ、これにおいては走行車線変更（ＦＷ）が左の方へ行われようとしているかどうかが質問される。これに対する判断基礎は既述のブロック２０５が供給する。左への走行車線変更に対する徴候がない場合には、次の段階２１０において、右への走行車線変更に対する指標があるかどうかが質問される。これもまた事実でなければ、ブロック２１３に従って「現在の走行車線上の物標」だけが考慮される。前述の二つの判断のうちの一つがイエスで答えられれば、すなわち走行車線変更に対する指標があるならば、ブロック２１１及び２１２に従って、「現在の走行車線上及びそれぞれ（左右の）隣接する走行車線上の物標」が考慮される。もちろんその場合、質問２０９及び２１０の順序を交換してもよい。
【００１７】
さて、図１の二つの場面に示されたように、一つより多い車両が選択され得る場合には、ブロック２１４に従って、被制御車両において「最小の目標加速度ａ＿ｓｏｌｌを生じさせる車両が具体的な制御目標として選択」される。その際場合によっては必要な減速度が負の加速度とみなされて評価される。先行車両を制御目標として選択するために、それに応じてまずそれぞれの考慮の対象になる先行車両に対して、この車両と関係づけられた被制御車両の目標加速度ａ＿ｓｏｌｌが決定される。引き続いて、決定された目標加速度ａ＿ｓｏｌｌが最小である先行車両が制御目標として選択される。
【００１８】
このようにして選択された車両のデータはブロック２０８から制御手段２１５に供給され、この制御手段は速度制御及び離隔距離制御をもたらす。
【００１９】
現在の走行運転において、ブロック２０４は、これに供給された走行力学的量から常に今後の走行車線の推移を決定する。この今後の走行車線１８として示された領域は、理想的な場合には、車両１４の走行方向における車線の推移と一致している。しかしながら、この場合ほんの少しの及び／又は短時間の逸脱が、重畳した外乱、あいまいさ及び／又は測定誤差によって生じることがある。すべての検出された先行車両のうちで、今度は離隔（車間）距離制御に対して、今後の走行車線１８の内側にあるものだけが考慮される。しかしながら、大きい方の開口角度αに基づいて今後の走行車線１８の外側にある車両も又検出される。図１ａ又は図１ｂの場面において、これは、正常の走行運転中、すなわち走行車線変更に対する徴候がないときには、先行車両１６だけが離隔（車間）距離制御のために考慮される。
【００２０】
今度はブロック２０５によって、これに供給されたデータに基づいて意図された又は開始された車線変更が識別されると、考慮される今後の走行車線は識別された車線変更の方向に１車線幅だけ拡張される。具体的にはこれは、ブロック２０４において決定された今後の走行車線推移が間近に迫っている車線変更の方向に例えば３．５ｍだけ拡大されることを意味する。拡大の大きさはその場合平均され且つ記憶された経験値から明らかになるか又は例えばビデオ画像処理の走行車線の識別手段２０３から獲得され得る。代替的に又は補足的に、拡大はまたその都度の走行進路、車両速度に依存して又は所与の時間関数に依存して動的に適応させられることができる。
【００２１】
そのような拡大に基づいて今度は図１ａ及び図１ｂに従って、両方の斜線領域１８及び１９で走行しているすべての車が離隔距離制御のために考慮される。
【００２２】
今度は両方の場面に示されたように、一つより多い車両が選択可能である場合には、ブロック２１４に従って、被制御車両において最小の目標加速度を生じさせる車両が制御目標として選択される。その場合、場合によっては必要な減速度が負の加速度とみなされて評価される。
【００２３】
その時時の目標加速度の最小値に基づくこの選択は、制御目標の変更ができるだけ柔軟に且つ同時に快適に行われるのを可能にする。そのほかに、選択された制御目標は原則的にはその都度最も危険なものであるので、最も大きい安全性が達成される。この関連において、この選択の際その時時の先行車両の離隔距離は、一つの基準ではあり得るが、唯一の基準である必要はないことに留意すべきである。被制御車両の目標加速度は、例えば、次の式に従って計算することができる。
ａ＿ｓｏｌｌ＝ｃ１・ｖ＿ｒｅｌ＋ｃ２・（ｄ−ｄ＿ｓｏｌｌ）
ここで、
ａ＿ｓｏｌｌ： 被制御車両の目標加速度
ｃ１，ｃ２： 重み係数
ｖ＿ｒｅｌ： 被制御車両と先行車両との間の相対速度
ｄ： 被制御車両と先行車両との間の離隔距離
ｄ＿ｓｏｌｌ： 被制御車両と先行車両との間の設定された目標離隔距離又は最小離隔距離
【００２４】
この式において離隔距離ｄのほかに相対速度ｖ＿ｒｅｌも考慮することによって、比較的遠くで先行している非常に遅い車両が比較的接近して先行している比較的速い車両の代わりに選択される。これは人間の運転者によるそのような状況の判断に対応している。
【００２５】
開始された車線変更が終わると、考慮された今後の走行車線１８，１９が再びもとの幅１８に縮小される。これは新たに行われた照会のブロック２０９，２１０において車線変更に対する指標がもはや存在しないことによって実現される。
【００２６】
更に、車線変更に対する指示が、例えば予め定められた１０秒の所与の時間より長く継続しているときには、考慮された今後の走行車線の拡張が取り消される。すなわち、主観的経験値に基づいて最初の明滅と半分の車線変更（すなわち、車両が二つの車線の間の境界線上にあること）との間の典型的な時間は２ないし５秒の値である。この２ないし５秒に、対応して選定された所定の時間の超過後には、もはや現在の車線から出て行くこと（すなわち、車線変更は）できないからである。
【００２７】
代替的に又は補足的に、考慮された今後の走行車線の拡大は又、走行力学的量から以前の進路に対するずれが決定され、そして既述の拡大がその都度この測定されたずれだけ減小されることによって動的に取り消されることができる。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、該被制御車両が走行中の車線から他の車線に移行する車線変更指示が検出された場合に、隣接変更車線に拡張された今後の予想走行車線領域内にある複数の先行車両のうち、それに対する目標加速度が最小になる先行車両を選択するものとされ、該選択された先行車両に基づいて被制御車両の速度を制御する。
したがって、制御目標の変更ができるだけ柔軟に且つ同時に快適に行われるのを可能にする。更に、選択された制御目標は原則的にはその都度最も危険なものであるので、最も大きい安全性が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 車線変更が行われ得る二つの可能な場面を示している。
【図２】 この発明による装置のための流れ図を含めたブロック接続図を示している。
【符号の説明】
１０ 車道
１１，１２，１３ 車線
１４ 被制御車両
１５，１６，１７ 先行車両
１８ 被制御車両の今後の走行車線
１９ 拡張された今後の走行車線
２０１ 車両力学的センサ手段
２０２ 走行方向の指示手段
２０３ 走行車線の識別手段
２０４ 今後の走行車線の決定手段
２０５ 走行車線変更（ＦＷ）予想手段
２０６ 先行車両検出手段
２０７ レーダ物標の分類手段
２０８ ＡＣＣのための物標の選択手段
２１５ 制御手段

Claims (7)

1. 先行する複数の車両を考慮して、車両の速度を自動的に制御する方法において、
   被制御車両の今後の予想走行車線領域内の複数の先行車両の中から、被制御車両の速度を決定するための制御目標として役立つような１台を選択することと、
   該被制御車両の今後の予想走行車線領域を決定することと、
   該被制御車両が走行中の車線から他の車線に移行する車線変更指示が検出された場合に、前記被制御車両の今後の予想走行車線領域が該車線変更の方向の隣接する１つの車線領域まで拡張され、その際、制御目標としての先行車両の選択が、拡張された前記被制御車両の今後の予想走行車線領域内にある複数の先行車両のうち、それに対する目標加速度が最小になる先行車両を選択するものとされ、該選択された先行車両に基づいて前記被制御車両の速度を制御することと、
   更にその際、前記車線変更が完了した後に、又は車線変更の指示の検出が予め定められた時間より長く継続した後に、前記被制御車両の今後の予想走行車線領域の拡張は取り消されること、
   を特徴とする車両の速度を自動的に制御する方法。
2. 前記車線変更の方向が検出されたときに、前記今後の予想走行車線領域が車線変更の方向に拡張されることによって特徴づけられている、請求項１に記載の車両の速度を自動的に制御する方法。
3. 前記制御目標としての先行車両の選択が、該拡張された今後の予想走行車線領域内にある複数の先行車両のうち、それに対する目標加速度が最小になる先行車両を選択するものとされることによって特徴づけられている、請求項１又は２に記載の車両の速度を自動的に制御する方法。
4. 前記車線変更の指示が検出されたときに、前記今後の予想走行車線領域が１車線幅だけ拡張されることによって特徴づけられている、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の車両の速度を自動的に制御する方法。
5. 前記被制御車両の今後の予想走行車両領域の拡張が、前記車線変更が完了した場合、又は車線変更の指示の検出が予め定められた時間より長く継続した後に、取り消される請求項４に記載の車両の速度を自動的に制御する方法。
6. 前記制御目標としての先行車両の選択の際に、少なくとも被制御車両に対する該先行車両の離隔距離及び相対速度が考慮されることによって特徴づけられている、請求項１ないし５のいずれか一つに記載の車両の速度を自動的に制御する方法。
7. 被制御車両の今後の予想走行車線領域内の複数の先行車両の中から、被制御車両の速度を決定するための制御目標として役立つような１台を選択する先行車両検出手段と、
   被制御車両の車線変更の指示を検出し、前記被制御車両の今後の予想走行車線領域を該車線変更の方向の隣接する１つの車線領域まで拡張するための手段と、
   拡張された前記被制御車両の今後の予想走行車線領域内にある複数の先行車両のうち、それに対する目標加速度が最小になる先行車両を制御目標として選択する手段と、
   を備えたことによって特徴づけられている、請求項１に記載の車両の速度を自動的に制御する方法を実施するための装置。

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