JP3980764B2 - 車両の走行安全装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダー装置等の物体検出手段を用いて自車が対向車に接触するのを防止する車両の走行安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる車両の走行安全装置は、特開平７−２６２４９７号公報により既に知られている。
【０００３】
上記公報に記載されたものは、現在から一定時間経過後までの自車の移動軌跡および該移動軌跡上の自車位置を推定するとともに、レーダー装置により一定時間経過後までの前方車両の移動軌跡および該移動軌跡上の前方車両位置を推定し、自車位置および前方車両位置を比較することにより衝突可能性の有無を判定するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のものは、先ず自車を基準とした前方車両の位置変化をレーダー装置により検出し、その前方車両の位置変化から自車の位置変化を差し引いて前方車両の絶対的な旋回軌跡を推定するようになっている。従って、レーダー装置で前方車両の位置を複数回に亘って連続的に検出する必要があり、そのためにレーダー装置で前方車両を検出した時点で即座に衝突可能性の有無を判定することができないという問題がある。また、自車および前方車両である対向車が相互に接近する際に発生する正面衝突は、対向車を検出した時点から衝突が発生するまでの時間的余裕が少ないため、上記従来のものの如く対向車の旋回軌跡を検出するのに所定の時間を要するものでは、対向車との衝突を回避するための回避操作が間に合わなくなる可能性がある。
【０００５】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、対向車の旋回軌跡の検出を、物体検出手段で対向車を判別した時点で即座に行えるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、自車の進行方向に存在する物体を検出する物体検出手段と、自車の車速を検出する車速検出手段と、物体検出手段による検出結果および車速検出手段で検出した自車の車速に基づいて対向車を判別するとともに、自車と対向車との相対位置、相対距離および相対速度を算出する相対関係算出手段とを備えた車両の走行安全装置において、自車が旋回中に対向車と適正にすれ違うために必要な予め設定された適正横距離と、前記相対位置と、前記相対距離とに基づいて自車の適正旋回軌跡を算出する自車適正旋回軌跡算出手段と、前記自車の適正旋回軌跡と前記適正横距離とに基づいて対向車の旋回半径を算出する対向車旋回軌跡算出手段と、前記対向車の旋回半径に基づいて対向車のヨーレートを算出する対向車ヨーレート算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、物体検出手段の出力に基づいて自車と対向車との相対位置および相対距離を算出すれば、自車が旋回中に対向車と適正にすれ違うために必要な予め設定された適正横距離と、前記相対位置および相対距離とに基づいて対向車の旋回軌跡を算出できるので、物体検出手段で対向車の位置変化を連続的に検出する必要がなくなり、自車と対向車との相対速度が大きいために接触までの時間的余裕がない場合でも素早く対向車の旋回軌跡を算出することができる。また、先ず前記適正横距離、前記相対位置および前記相対距離に基づいて自車の仮想的な適正旋回軌跡を算出し、その自車の仮想的な適正旋回軌跡と前記適正横距離とに基づいて対向車の旋回半径を算出するので、簡単な演算で対向車の旋回半径を的確に算出することができ、その対向車の旋回半径に基づいて対向車のヨーレートを的確に算出することができる。
【０００８】
また請求項２に記載された発明は、請求項１の構成に加えて、前記相対速度および前記自車の車速に基づいて対向車の車速を算出する対向車車速算出手段を備えてなり、前記対向車ヨーレート算出手段は、前記対向車の旋回半径および対向車の車速に基づいて対向車のヨーレートを算出することを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、自車と対向車との相対速度と自車の車速とに基づいて対向車の車速を算出するので、この対向車の車速を対向車の旋回半径で除算することにより対向車のヨーレートを正確に算出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図２２は本発明の一実施例を示すもので、図１は走行安全装置を備えた車両の全体構成図、図２は走行安全装置のブロック図、図３は車両の操舵装置の斜視図、図４は電子制御ユニットの機能の説明図、図５は対向車ヨーレート算出部の回路構成を示すブロック図、図６はメインルーチンのフローチャート、図７は正面衝突回避制御ルーチンのフローチャート、図８は旋回時衝突回避制御ルーチンのフローチャート、図９は正面衝突判断ルーチンのフローチャート、図１０は警報制御ルーチンのフローチャート、図１１は回避操舵制御ルーチンのフローチャート、図１２は旋回時衝突回避制御の内容を示す図、図１３は横偏差δｄを算出する手法の説明図（衝突が発生する場合）、図１４は横偏差δｄを算出する手法の説明図（自車が対向車の左側を通過する場合）、図１５は横偏差δｄを算出する手法の説明図（自車が対向車の右側を通過する場合）、図１６は横偏差δｄの補正係数を検索するマップ、図１７は衝突回避のための目標操舵角の算出手法の説明図、図１８は操舵角補正値δ（θ）を検索するマップ、図１９は最大操舵角を検索するマップ、図２０はアクチュエータの制御系のブロック図、図２１は右旋回中に対向車の旋回半径を算出する手法の説明図、図２２は左旋回中に対向車の旋回半径を算出する手法の説明図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒを備えた車両は、操舵輪である左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆを操舵するためのステアリングホイール１と、ドライバーによるステアリングホイール１の操作をアシストする操舵力および衝突回避のための操舵力を発生する電動パワーステアリング装置２とを備える。電動パワーステアリング装置２の作動を制御する電子制御ユニットＵには、物体検出手段としてのレーダー装置３と、ステアリングホイール１の操舵角を検出する操舵角センサＳ₁ と、ステアリングホイール１に入力される操舵トルクを検出する操舵トクルセンサＳ₂ と、車体の横加速度を検出する横加速度センサＳ₃ と、車体のヨーレートを検出する自車ヨーレートセンサＳ₄ と、各車輪Ｗｆ，Ｗｆ；Ｗｒ，Ｗｒの回転数を検出する車速センサＳ₅ …とからの信号が入力される。電子制御ユニットＵは、レーダー装置３および各センサＳ₁ 〜Ｓ₅ …からの信号に基づいて電動パワーステアリング装置２の作動を制御するとともに、液晶ディスプレイよりなる表示器４およびブザーやランプよりなる警報器５の作動を制御する。
【００１３】
レーダー装置３は、自車前方の左右方向所定範囲に向けて電磁波を送信し、その電磁波が物体に反射された反射波を受信することにより、自車と物体との相対距離、自車と物体との相対速度、物体の方向を検出する。本実施例では、１回の送受信で自車と物体との上記相対関係を検出することができるミリ波レーダーが用いられる。
【００１４】
図３は操舵装置１１の構造を示すもので、ステアリングホイール１の回転はステアリングシャフト１２、連結軸１３およびピニオン１４を介してラック１５に伝達され、更にラック１５の往復動が左右のタイロッド１６，１６を介して左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達される。操舵装置１１に設けられた前記電動パワーステアリング装置２は、アクチュエータ１７の出力軸に設けた駆動ギヤ１８と、この駆動ギヤ１８に噛み合う従動ギヤ１９と、この従動ギヤ１９と一体のスクリューシャフト２０と、このスクリューシャフト２０に噛み合うとともに前記ラック１５に連結されたナット２１とを備える。従って、アクチュエータ１７を駆動すれば、その駆動力を駆動ギヤ１８、従動ギヤ１９、スクリューシャフト２０、ナット２１、ラック１５および左右のタイロッド１６，１６を介して左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達することができる。
【００１５】
図４に示すように、電子制御ユニットＵは電動パワーステアリング制御手段２２と、正面衝突回避制御手段２３と、切換手段２４と、出力電流決定手段２５とを備える。通常時は切換手段２４が電動パワーステアリング制御手段２２側に接続されており、電動パワーステアリング装置２は通常のパワーステアリング機能を発揮する。すなわち、操舵トルクセンサＳ₂ の出力に基づいて算出される操舵トルクが車速センサＳ₅ …の出力に基づいて算出される車速に応じた所定の値になるように出力電流決定手段２５がアクチュエータ１７への出力電流を決定し、この出力電流を駆動回路２６を介してアクチュエータ１７に出力することにより、ドライバーによるステアリングホイール１の操作がアシストされる。一方、自車が対向車と正面衝突する可能性がある場合には切換手段２４が正面衝突回避制御手段２３側に接続され、正面衝突回避制御手段２３でアクチュエータ１７の駆動を制御することにより、対向車との正面衝突を回避するための自動操舵が実行される。この自動操舵の内容は後から詳述する。
【００１６】
次に、クレーム対応図である図５に基づいて正面衝突回避制御手段２３の中の対向車ヨーレート算出部の構成と、その機能の概要とを説明する。
【００１７】
対向車ヨーレート算出部は、相対関係算出手段Ｍ１と、対向車旋回軌跡算出手段Ｍ２と、自車適正旋回軌跡算出手段Ｍ３と、対向車ヨーレート算出手段Ｍ４と、対向車車速算出手段Ｍ５とから構成される。
【００１８】
相対関係算出手段Ｍ１は、物体検出手段（レーダー装置３）および車速検出手段（車速センサＳ₅ …）の出力に基づいて、自車Ａｉと対向車Ａｏとの相対角度（相対位置）θ、相対距離Ｌおよび相対速度Ｖｓを算出する。自車適正旋回軌跡算出手段Ｍ３は、物体検出手段３で検出した相対角度θおよび相対距離Ｌと、自車Ａｉが対向車Ａｏと適正にすれ違うために必要な予め設定された適正横距離ｄｃとに基づいて自車Ａｉの適正旋回軌跡を算出する。対向車旋回軌跡算出手段Ｍ２は、自車適正旋回軌跡算出手段Ｍ３で算出した自車Ａｉの適正旋回軌跡と、前記適正横距離ｄｃとに基づいて対向車Ａｏの旋回軌跡を算出する。対向車車速算出手段Ｍ５は、物体検出手段３で検出した相対速度Ｖｓと、車速検出手段Ｓ₅ で検出した自車Ａｉの車速Ｖｉとに基づいて対向車Ａｏの車速Ｖｏを算出する。対向車ヨーレート算出手段Ｍ４は、対向車旋回軌跡算出手段Ｍ２で算出した対向車Ａｏの旋回軌跡と、対向車車速算出手段Ｍ５で算出した対向車Ａｏの車速Ｖｏとに基づいて対向車Ａｏのヨーレートγｏを算出する。
【００１９】
次に、本実施例の作用を図６〜図１１のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
先ず、図６のメインルーチンのステップＳ１１で操舵角センサＳ₁ 、操舵トクルセンサＳ₂ 、横加速度センサＳ₃ 、自車ヨーレートセンサＳ₄ および車速センサＳ₅ …の出力に基づいて自車の状態を検出する。続くステップＳ１２で、レーダー装置３で対向車の状態を検出する。レーダー装置３は対向車以外にも前走車、歩道橋、標識、キャッツアイ等を検出するが、自車との相対速度に基づいて対向車を他の物体から識別することができる。続くステップＳ１３で、自車の状態および対向車の状態を表示器４に表示する。
【００２１】
続くステップＳ１４で、レーダー装置３および各センサＳ₁ 〜Ｓ₅ …の検出結果に基づいて正面衝突回避制御が適切に行われているか否かをチェックする。正面衝突回避制御はドライバーが過度な走行を行っていない場合だけに実行されるもので、例えばオーバースピードでの走行時には、ステップＳ１５でシステムの作動を中止するとともに、その旨を表示器４でドライバーに報知して適切な運転を促す。また前記ステップＳ１４のシステムチェックの結果、ドライバーが対向車との正面衝突を回避すべく自発的なステアリング操作を行ったことが検出された場合には、ステップＳ１６で正面衝突回避制御を中止して通常の電動パワーステアリング制御に復帰するとともに、その旨を表示器４でドライバーに報知する。これにより、ドライバーによる自発的なステアリング操作と正面衝突回避制御の自動操舵制御とが干渉するのを回避することができる。
【００２２】
前記ステップＳ１４のシステムチェックの結果が正常であれば、ステップＳ１７で自車の走行状態を判定する。自車が直進に近い走行状態にあり、レーダー装置３および各センサＳ₁ 〜Ｓ₅ …の検出結果に基づいて対向車とすれ違う（衝突する）時刻と、そのときの自車および対向車の位置関係とが的確に推定可能な場合であれば、ステップＳ１８に移行して正面衝突回避制御を実行する。一方、過度な走行ではないが自車の旋回の度合いが強く、対向車とすれ違う（衝突する）時刻と、そのときの自車および対向車の位置関係が的確に推定できない場合であれば、ステップＳ１９に移行して旋回時衝突回避制御を実行する。そしてステップＳ２０で、自車と対向車との衝突を回避すべく、正面衝突回避制御あるいは旋回時衝突回避制御に基いて電動パワーステアリング装置２のアクチュエータ１７を作動させる。
【００２３】
次に、前記ステップＳ１８の「正面衝突回避制御」の内容を、図７のフローチャートに基づいて説明する。
【００２４】
先ずステップＳ２１で、自車および対向車が衝突する可能性の程度を表す衝突判断パラメータを、すなわち自車および対向車がすれ違う時刻（あるいは衝突する時刻）における自車と適正進路Ｒとの横偏差δｄを算出する。そしてステップＳ２２で、前記横偏差δｄを後述する閾値と比較することにより衝突の可能性の有無を判定し、衝突の可能性があり且つその可能性が小さい場合には、ステップＳ２３で警報器５を作動させてドライバーに警報を発する。また衝突の可能性があり且つその可能性が大きい場合には、警報を発するとともに、ステップＳ２４でアクチュエータ１７を駆動して対向車を回避するための自動操舵を実行する。前記ステップＳ２２の「衝突判断」、前記ステップＳ２３の「警報制御」および前記ステップＳ２４の「回避操舵制御」の具体的な内容は、図９、図１０および図１１に基づいて後から詳述する。
【００２５】
次に、前記ステップＳ１９の「旋回時衝突回避制御」の内容を、図８のフローチャートに基づいて説明する。
【００２６】
先ずステップＳ３１で旋回時における衝突危険度を算出する。衝突危険度は、図１２に示すように、自車の旋回半径および対向車の旋回半径の差に基づいて判断されるもので、その差が大きくなるに伴って危険度が高いと判断される。そしてステップＳ３２で、前記衝突危険度に応じた警報制御および車線逸脱防止制御を実行する。旋回時には、対向車とすれ違う（接触する）時刻や、そのときの自車および対向車の位置関係を的確に推定することが難しいため、その衝突回避制御は直進時のそれに比べて弱いものとなる。
【００２７】
図１２に示すように、旋回時における衝突危険度はレベル１、レベル２およびレベル３の３段階に設定されており、それらのレベルは、例えば左側通行の場合は、自車が右旋回中であれば対向車旋回半径−自車旋回半径に基づいて判定され、自車が左旋回中であれば自車旋回半径−対向車旋回半径に基づいて判定される。危険度が低いレベル１では警報器４による警報だけを実行し、危険度が中程度のレベル２では警報器４による警報およびアクチュエータ１７による弱い車線逸脱防止制御を実行し、危険度が高いレベル３では警報器４による警報およびアクチュエータ１７による強い車線逸脱防止制御を実行する。車線逸脱防止制御は、ドライバーが車線を逸脱する方向への操舵を行ったとき、電動パワーステアリング装置２のアクチュエータ１を駆動して前記操舵を妨げるような操舵反力を発生させて車線逸脱を防止するものである。
【００２８】
尚、「旋回時衝突回避制御」における警報は、「正面衝突回避制御」における警報と区別すべく、警報器５のブザーの音色やランプの色を異ならせている。
【００２９】
次に、前記ステップＳ２２の「衝突判断」の内容を、図９のフローチャートおよび図１３〜図１５の説明図に基づいて説明する。
【００３０】
先ず、ステップＳ４１で車速センサＳ₅ …に出力に基づいて自車Ａｉの車速Ｖｉを算出し、ステップＳ４２で自車ヨーレートセンサＳ₄ の出力に基づいて自車Ａｉのヨーレートγｉを算出し、ステップＳ４３でレーダー装置３の出力に基づいて自車Ａｉと対向車Ａｏとの相対距離Ｌを算出し、ステップＳ４４でレーダー装置３の出力に基づいて自車Ａｉと対向車Ａｏとの相対速度Ｖｓを算出し、ステップＳ４５でレーダー装置３の出力に基づいて自車Ａｉと対向車Ａｏとの相対角度θを算出する。続くステップＳ４６で、対向車と衝突せずにすれ違うための自車Ａｉの本来の適正進路Ｒを、現在の対向車Ａｏの位置から測った適正横距離ｄａに基づいて設定する。この適正横距離ｄａは予め設定されており、その値は例えば３ｍとされる。続くステップＳ４７で、自車Ａｉの車速Ｖｉおよびヨーレートγｉと、自車Ａｉに対する対向車Ａｏの相対位置関係から、対向車Ａｏのヨーレートγｏを算出する。そしてステップＳ４８で、自車Ａｉが対向車Ａｏとすれ違う位置（接触位置Ｐ）における自車Ａｉと適正進路Ｒとの間の横偏差δｄを算出する。以下、この横偏差δｄを算出する過程を、図１３に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
図１３は、左側通行の道路で自車Ａｉが誤って対向車Ａｏ側の車線に進入しようとする状態を示している。ここで、適正横位置Ａｉ′は、自車Ａｉの適正進路Ｒ上であって、現在の対向車Ａｏの位置の横方向に対応する位置であり、その適正横位置Ａｉ′と対向車Ａｏとの間の距離は適正横距離ｄａ（例えば３ｍ）である。Ｌは自車Ａｉと対向車Ａｏとの相対距離であってレーダー装置３の出力に基づいて算出される。θは自車Ａｉと対向車Ａｏとの相対角度であってレーダー装置３の出力に基づいて算出される。εは自車Ａｉの適正進路Ｒの方向と対向車Ａｏの方向との成す角度であって、相対距離Ｌおよび適正横距離ｄａに基づいて幾何学的に求められる。Ｖｉは自車Ａｉの車速であって、車速センサＳ₅ …の出力に基づいて算出される。Ｖｓは自車Ａｉの車速Ｖｉと対向車Ａｏの車速Ｖｏとの差に相当する相対車速であって、レーダー装置３の出力に基づいて算出される。
【００３２】
図１３において、斜線を施した三角形において、
Ｘ cos（θ＋ε）＝Ｌ sinθ …（１）
が成立し、これをＸについて解くと、
Ｘ＝Ｌ sinθ／ cos（θ＋ε） …（２）
が得られる。また現在を基準として計った接触時間ｔｃ（すれ違い時刻あるいは衝突時刻までの経過時間）は、相対距離Ｌを相対速度Ｖｓで除算した値として得られる。
【００３３】
ｔｃ＝Ｌ／Ｖｓ …（３）
また自車Ａｉから接触位置Ｐ（すれ違い位置あるいは衝突位置）までの距離Ｌｃは、車速Ｖｉと接触時間ｔｃとの積として得られる。
【００３４】
Ｌｃ＝Ｖｉ・ｔｃ＝Ｌ（Ｖｉ／Ｖｓ） …（４）
図１３から明らかなように、自車Ａｉの位置において角度θ＋εの頂点を共有する２つの直角三角形の相似関係から、
Ｌｃ′：Ｌ＝δｄ：ｄａ＋Ｘ …（５）
が成立し、更にＬｃ′ cosε＝Ｌｃ cos（θ＋ε）の関係と、前記（２）式、（４）式および（５）式とから、横偏差δｄが次式のように得られる。
【００３５】
【数１】

（６）式の右辺における５つの変数のうち、Ｖｉは常に算出可能であり、且つＶｓ，Ｌ，θ，εはレーダー装置３の１回の送受信で算出可能であるため、レーダー装置３で最初に対向車Ａｏを判別した時点で速やかに横偏差δｄを算出することができる。従って、自車Ａｉおよび対向車Ａｏが相互に接近するために接触時間ｔｃに余裕がない場合でも、速やかに接触可能性の判定を行なって衝突回避制御を開始することができる。
【００３６】
而して、図９のフローチャートのステップＳ４９で、前記横偏差δｄを予め設定した接触判定基準値と比較し、横偏差δｄが第１接触判定基準値δｄｎおよび第２接触判定基準値δｄｘの間にあれば、すなわちδｄｎ＜δｄ＜δｄｘが成立すれば、ステップＳ５０で自車Ａｉが対向車Ａｏに衝突する可能性があると判定する（図１３参照）。一方、図１４に示すようにδｄ≦δｄｎであれば、あるいは図１５に示すようにδｄ≧δｄｘであれば、ステップＳ５１で自車Ａｉが対向車Ａｏに衝突する可能性がないと判定する。図１５の状態は、例えば自車Ａｉが分岐路に進入するために対向車Ａｏの車線を斜めに横切るような場合に相当する。
【００３７】
尚、前記第１接触判定基準値δｄｎおよび第２接触判定基準値δｄｘは自車Ａｉの車幅等に応じて適宜設定されるもので、例えば第１接触判定基準値δｄｎ＝１．５ｍ、第２接触判定基準値δｄｘ＝４．５ｍとされる。
【００３８】
以上の説明では横偏差δｄを算出する際に自車Ａｉのヨーレートγｉおよび対向車Ａｏのヨーレートγｏを考慮していないが、それらヨーレートγｉ，γｏを考慮することにより、更に精度の高い衝突回避が行われる。
【００３９】
自車Ａｉが車速Ｖｉ、ヨーレートγｉで走行するとＶｉγｉの横加速度が発生するため、このＶｉγｉを２回積分することにより自車Ａｉの横方向移動量ｙｉが算出される。従って、接触時間ｔｃ＝Ｌ／Ｖｓにおける自車Ａｉの横方向移動量ｙｉは、
ｙｉ＝（Ｖｉ・γｉ／２）・（Ｌ／Ｖｓ）² …（７）
で与えられる。
【００４０】
同様に、対向車Ａｏが車速Ｖｏ、ヨーレートγｏで走行するとＶｏγｏの横加速度が発生するため、このＶｏγｏを２回積分することにより対向車Ａｏの横方向移動量ｙｏが算出される。従って、接触時間ｔｃ＝Ｌ／Ｖｓにおける対向車Ａｏの横方向移動量ｙｏは、
ｙｏ＝（Ｖｏ・γｏ／２）・（Ｌ／Ｖｓ）² …（８）
で与えられる。
【００４１】
而して、前記（６）式の横偏差δｄを自車Ａｉの横方向移動量ｙｉおよび対向車Ａｏの横方向移動量ｙｏで補正した次式を用いることにより、横偏差δｄの精度を一層高めることができる。
【００４２】
【数２】

次に、図２１および図２２を参照して対向車Ａｏのヨーレートγｏを算出する手法を説明する。図２１は左側通行の道路で自車Ａｉが右旋回する場合を示しており、図２２は左側通行の道路で自車Ａｉが左旋回する場合を示している。先ず、図２１に基づいて自車Ａｉが右旋回する場合を説明する。
【００４３】
旋回中の自車Ａｉと対向車Ａｏとが適正にすれ違うための適正横距離ｄｃ（例えば３ｍ）が、前記直進走行時における適正横距離ｄａと同様に予め設定されている。対向車Ａｏの位置を中心として適正横距離ｄｃを半径とする円Ｃを描き、自車Ａｉの位置において自車Ａｉの進行方向に接するとともに、前記円Ｃの外側に接する円を描くと、その円が旋回中の自車Ａｉが対向車Ａｏと適正にすれ違うための自車Ａｉの適正旋回軌跡となる。従って、自車Ａｉの適正旋回軌跡の旋回半径Ｒｉよりも適正横距離ｄｃだけ小さい旋回半径Ｒｏを有して中心Ｏを共有する円が、求めようとする対向車Ａｏの旋回軌跡となる。つまり、対向車Ａｏの位置と適正横距離ｄｃとから自車Ａｉの適正旋回軌跡を求め、その自車Ａｉの適正旋回軌跡の内側に適正横距離ｄｃだけ離れた軌跡として、自車Ａｉが右旋回する場合の対向車Ａｏの旋回軌跡を求めることができる。
【００４４】
前記対向車Ａｏの旋回半径Ｒｏは、中心Ｏおよび対向車Ａｏの位置を結ぶ直線を斜辺とする直角三角形に基づいて算出することができる。すなわち、前記直角三角形に三平方の定理を適用すると次式が成立する。
【００４５】
Ｒ₀ ² ＝（Ｌ cosθ）² ＋（Ｒ₀ ＋ｄｃ−Ｌ sinθ）² …（１０）
従って、（１０）式をＲ₀ について解くと、対向車Ａｏの旋回半径Ｒ₀ を求めることができる。
【００４６】
【数３】

而して、対向車Ａｏの車速Ｖｏは、自車Ａｉと対向車Ａｏとの相対速度Ｖｓから自車Ａｉの車速Ｖｉを減算したものであるため（Ｖｏ＝Ｖｓ−Ｖｉ）、（１１）式の対向車Ａｏの旋回半径Ｒ₀ で対向車Ａｏの車速Ｖｏを除算することにより、対向車Ａｏのヨーレートγｏを算出することができる。
【００４７】
γｏ＝Ｖｏ／Ｒｏ …（１２）
以上、自車Ａｉが右旋回する場合の対向車Ａｏの旋回半径Ｒ₀ の算出について説明したが、自車Ａｉが左旋回する場合の対向車Ａｏの旋回半径Ｒ₀ の算出も同様にして行うことができる。すなわち、図２２に示すように、対向車Ａｏの位置を中心として適正横距離ｄｃを半径とする円Ｃを描き、自車Ａｉの位置において自車Ａｉの進行方向に接するとともに、前記円Ｃの内側に接する円を描くと、その円が旋回中の自車Ａｉが対向車Ａｏと適正にすれ違うための自車Ａｉの適正旋回軌跡となる。従って、自車Ａｉの適正旋回軌跡の旋回半径Ｒｉよりも適正横距離ｄｃだけ大きい旋回半径Ｒｏを有して中心Ｏを共有する円が、求めようとする対向車Ａｏの旋回軌跡となる。つまり、対向車Ａｏの位置と適正横距離ｄｃとから自車Ａｉの適正旋回軌跡を求め、その自車Ａｉの適正旋回軌跡の外側に適正横距離ｄｃだけ離れた軌跡として、自車Ａｉが左旋回する場合の対向車Ａｏの旋回軌跡を求めることができる。
【００４８】
前記対向車Ａｏの旋回半径Ｒｏは、中心Ｏおよび対向車Ａｏの位置を結ぶ直線を斜辺とする直角三角形に基づいて算出することができる。すなわち、前記直角三角形に三平方の定理を適用すると次式が成立する。
【００４９】
Ｒ₀ ² ＝（Ｌ cosθ）² ＋（Ｒ₀ −ｄｃ−Ｌ sinθ）² …（１３）
従って、（１３）式をＲ₀ について解くと、対向車Ａｏの旋回半径Ｒ₀ を求めることができる。
【００５０】
【数４】

而して、（１４）式の対向車Ａｏの旋回半径Ｒ₀ で対向車Ａｏの車速Ｖｏを除算することにより、対向車Ａｏのヨーレートγｏを算出することができる。
【００５１】
上述した手法による対向車Ａｏの旋回軌跡（旋回半径Ｒｏ）およびヨーレートγｏの算出は、レーダー装置３で対向車Ａｏを複数回に亘って検出することなく１回検出するだけで実行可能であるため、自車Ａｉおよび対向車Ａｏが相互に接近して衝突までの時間が短い場合であっても、充分な余裕を持って対向車Ａｏの旋回軌跡を算出することができる。尚、図６のフローチャートのステップＳ１７で説明したように、この対向車Ａｏのヨーレートγｏを用いる正面衝突回避制御は自車Ａｉが直進走行状態あるいは緩い旋回状態にあるときに行われるものであるが、図２１および図２２では自車Ａｉおよび対向車Ａｏの旋回半径Ｒｉ，Ｒｏを誇張して小さく描いてある。
【００５２】
ところで、前記第１接触判定基準値δｄｎおよび第２接触判定基準値δｄｘを固定値とする代わりに、第１接触判定基準値δｄｎおよび第２接触判定基準値δｄｘを横偏差δｄを算出した時点における自車Ａｉおよび対向車Ａｏの走行状態で補正すれば、正面衝突回避制御を更に精度良く行うことができる。すなわち、第１接触判定基準値δｄｎの補正は、３つの補正係数ｋ１ｎ，ｋ２ｎ，ｋ３ｎを用いて、
δｄｎ←ｋ１ｎ・ｋ２ｎ・ｋ３ｎ・δｄｎ …（１５）
のように行われ、第２接触判定基準値δｄｘの補正は３つの補正係数ｋ１ｘ，ｋ２ｘ，ｋ３ｘを用いて、
δｄｘ←ｋ１ｘ・ｋ２ｘ・ｋ３ｘ・δｄｘ …（１６）
のように行われる。
【００５３】
補正係数ｋ１ｎ，ｋ１ｘは、図１６（Ａ）に示すマップから衝突までの時間（接触時間ｔｃ）に基づいて検索される。接触時間ｔｃが小さいために横偏差δｄの算出誤差が小さいと推定される領域では、補正係数ｋ１ｎ，ｋ１ｘは１に保持される。接触時間ｔｃが大きいために横偏差δｄの算出誤差が大きいと推定される領域では、補正係数ｋ１ｎは接触時間ｔｃの増加に伴って１から増加するとともに、補正係数ｋ１ｘは接触時間ｔｃの増加に伴って１から減少する。これにより、横偏差δｄの算出誤差が大きい領域で第１接触判定基準値δｄｎおよび第２接触判定基準値δｄｘの間の幅を小さくし、不確実な正面衝突回避制御が行われるのを回避することができる。
【００５４】
補正係数ｋ２ｎ，ｋ２ｘは、図１６（Ｂ）に示すマップから自車Ａｉと対向車Ａｏとの相対距離Ｌに基づいて検索される。相対距離Ｌが小さいために横偏差δｄの算出誤差が小さいと推定される領域では、補正係数ｋ２ｎ，ｋ２ｘは１に保持される。相対距離Ｌが大きいために横偏差δｄの算出誤差が大きいと推定される領域では、補正係数ｋ２ｎは相対距離Ｌの増加に伴って１から増加するとともに、補正係数ｋ２ｘは相対距離Ｌの増加に伴って１から減少する。これにより、横偏差δｄの算出誤差が大きい領域で第１接触判定基準値δｄｎおよび第２接触判定基準値δｄｘの間の幅を小さくし、不確実な正面衝突回避制御が行われるのを回避することができる。
【００５５】
補正係数ｋ３ｎ，ｋ３ｘは、図１６（Ｃ）に示すマップから自車Ａｉのヨーレートγｉに基づいて検索される。自車Ａｉのヨーレートγｉが０であって横偏差δｄの算出誤差が小さいと推定されるときには、補正係数ｋ３ｎ，ｋ３ｘは１に設定される。自車Ａｉのヨーレートγｉの増加に伴って横偏差δｄの算出誤差が増加すると補正係数ｋ３ｎは１から増加するとともに、補正係数ｋ３ｘは１から減少する。これにより、横偏差δｄの算出誤差が大きい領域で第１接触判定基準値δｄｎおよび第２接触判定基準値δｄｘの間の幅を小さくし、不確実な正面衝突回避制御が行われるのを回避することができる。
【００５６】
次に、前記ステップＳ２３の「警報制御」の内容を、図１０のフローチャートに基づいて説明する。
【００５７】
先ず、ステップＳ６１で衝突情報を受信する。衝突情報とは、接触時間ｔｃ（衝突までの時間）、接触位置Ｐでの自車Ａｉおよび対向車Ａｏの走行状態、横偏差δｄ等である。続くステップＳ６２で一次警報の判断を行い、接触時間ｔｃが例えば４秒未満になると、ステップＳ６３で警報器５を作動させて一次警報を開始する。続いてステップＳ６４で二次警報の判断を行い、接触時間ｔｃが例えば３秒未満になると、ステップＳ６５で警報器５を作動させて二次警報を開始する。一次警報は衝突までの時間的余裕が比較的に大きい場合に実行され、また二次警報は衝突までの時間的余裕が比較的に小さい場合に実行されるもので、その差異をドライバーに認識させるべくブザーの音色等やランプの色を変化させる。ドライバーは警報器５による警報により衝突の危険を認識して自発的な回避操作を行うことができる。
【００５８】
次に、前記ステップＳ２４の「回避操舵制御」の内容を、図１１のフローチャートに基づいて説明する。
【００５９】
先ず、ステップＳ７１で、前記ステップＳ６１と同様に衝突情報を受信した後に、続くステップＳ７２で操舵開始の判断を行い、接触時間ｔｃが前記二次警報の閾値である３秒よりも短い閾値τ₀ （例えば２．２秒）未満になると、ステップＳ７３以降の操舵開始処理を実行する。先ずステップＳ７３で衝突回避のための横移動量を算出する。この横移動量は、基本的に前記ステップＳ４８で算出した横偏差δｄの今回値が充てられるが、誤差を除去するために前回値を用いて平均化処理を行う。続くステップＳ７４以降で回避操舵のための制御量を算出する。
【００６０】
先ずステップＳ７４で、自車Ａｉの車速Ｖｉに基づいてドライバーに違和感を与えない目標操舵角δｈを求める。図１７（Ａ），（Ｂ）に示すように、回避運動は自車Ａｉが対向車Ａｏを回避した後に自車Ａｉの元の進路上に復帰するように行われるもので、接触時間ｔｃ（閾値τ₀ ）が経過した時点での横移動量の基準値を、衝突回避の効果と最終的に車線を逸脱しないこととを考慮して例えば２ｍに設定する。また回避操舵により発生する最大横加速度ＹＧが大き過ぎたり、操舵速度が速過ぎたりしてドライバーに違和感を与えないようにし、且つ操舵開始よりτ₀ が経過したときに２ｍの横移動を行うようにしなければならない。以上のことから本実施例では、例えば最大横加速度ＹＧを０．１５Ｇ程度に設定し、操舵周期を４秒（０．２５Ｈｚ）程度に設定する。
【００６１】
而して、衝突回避のための目標操舵角δｈは、Ｎをステアリングギア比とし、Ｋｓをスタビリティファクターとして、次式により与えられる。
【００６２】
【数５】

前記（１７）式で与えられる目標操舵角δｈでは、自車Ａｉおよび対向車Ａｏの相対角度θの方向が自車Ａｉから対向車Ａｏ側を向いていると、衝突回避を行なうために不足する場合が考えられる。そこで、前記相対角度θに基づく目標操舵角補正値δ（θ）（図１８参照）で前記（１７）式の目標操舵角δｈを補正する。
【００６３】
【数６】

続くステップＳ７５で，図１９に示すマップに基づいて上記目標操舵角δｈの最大値δｈｘを算出し、ステップＳ７６で目標操舵角δｈが最大値δｈｘを越えていれば、ステップＳ７７で前記最大値δｈｘで目標操舵角δｈの上限値を制限するように補正を行なう。この補正により、極端に大きい目標操舵角δｈが採用されてドライバーに違和感を与えるような横加速度が発生するのを防止することができる。
【００６４】
続くステップＳ７８で、前記ステップＳ７３で算出した横移動量（すなわち横偏差δｄ）と、前記ステップＳ７４〜Ｓ７７で算出した目標操舵角δｈにより発生する横移動量とを比較する。その結果、前者の横移動量（すなわち横偏差δｄ）よりも後者の横移動量が大きい場合には、つまり、目標操舵角δｈにより発生する横移動量が衝突回避に必要な横移動量よりも大きい場合には、必要な横移動量が得られる値まで目標操舵角δｈを減少方向に補正する。逆に、前者の横移動量（すなわち横偏差δｄ）よりも後者の横移動量が小さい場合には、つまり、目標操舵角δｈにより発生する横移動量が衝突回避に必要な横移動量よりも小さい場合には、目標操舵角δｈの補正は行なわない。
【００６５】
而して、ステップＳ７９で、対向車Ａｏとの衝突を回避すべく、前記目標操舵角δｈに応じて操舵装置１１のアクチュエータ１７の駆動を制御する。すなわち、図２０に示すように、目標操舵角δｈおよびステアリング装置１１の実操舵角の偏差が入力されたＰＩコントローラは、前記偏差をゼロに収束させるべくステアリング装置１１のアクチュエータ１７をフィードバック制御する。
【００６６】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、物体検出手段の出力に基づいて自車と対向車との相対位置および相対距離を算出すれば、自車が旋回中に対向車と適正にすれ違うために必要な予め設定された適正横距離と、前記相対位置および相対距離とに基づいて対向車の旋回軌跡を算出できるので、物体検出手段で対向車の位置変化を連続的に検出する必要がなくなり、自車と対向車との相対速度が大きいために接触までの時間的余裕がない場合でも素早く対向車の旋回軌跡を算出することができる。また、先ず前記適正横距 離、前記相対位置および前記相対距離に基づいて自車の仮想的な適正旋回軌跡を算出し、その自車の仮想的な適正旋回軌跡と前記適正横距離とに基づいて対向車の旋回半径を算出するので、簡単な演算で対向車の旋回半径を的確に算出することができ、その対向車の旋回半径に基づいて対向車のヨーレートを的確に算出することができる。
【００６８】
また請求項２に記載された発明によれば、自車と対向車との相対速度と自車の車速とに基づいて対向車の車速を算出するので、この対向車の車速を対向車の旋回半径で除算することにより対向車のヨーレートを正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 走行安全装置を備えた車両の全体構成図
【図２】 走行安全装置のブロック図
【図３】 操舵装置の斜視図
【図４】 電子制御ユニットの機能の説明図
【図５】 対向車ヨーレート算出部の回路構成を示すブロック図
【図６】 メインルーチンのフローチャート
【図７】 正面衝突回避制御ルーチンのフローチャート
【図８】 旋回時衝突回避制御ルーチンのフローチャート
【図９】 正面衝突判断ルーチンのフローチャート
【図１０】 警報制御ルーチンのフローチャート
【図１１】 回避操舵制御ルーチンのフローチャート
【図１２】 旋回時衝突回避制御の内容を示す図
【図１３】 横偏差δｄの算出手法の説明図（衝突が発生する場合）
【図１４】 横偏差δｄの算出手法の説明図（自車が対向車の左側を通過する場合）
【図１５】 横偏差δｄの算出手法の説明図（自車が対向車の右側を通過する場合）
【図１６】 横偏差δｄの補正係数を検索するマップ
【図１７】 衝突回避のための目標操舵角の算出手法の説明図
【図１８】 目標操舵角補正値δ（θ）を検索するマップ
【図１９】 最大操舵角を検索するマップ
【図２０】 アクチュエータの制御系のブロック図
【図２１】 右旋回中に対向車の旋回半径を算出する手法の説明図
【図２２】 左旋回中に対向車の旋回半径を算出する手法の説明図
【符号の説明】
Ａｉ 自車
Ａｏ 対向車
Ｌ 相対距離
Ｍ１ 相対関係算出手段
Ｍ２ 対向車旋回軌跡算出手段
Ｍ３ 自車適正旋回軌跡算出手段
Ｍ４ 対向車ヨーレート算出手段
Ｍ５ 対向車車速算出手段
Ｒｏ 対向車の旋回半径
Ｓ₅ 車速センサ（車速検出手段）
Ｖｉ 自車の車速
Ｖｏ 対向車の車速
Ｖｓ 相対速度
ｄｃ 適正横距離
γｏ 対向車のヨーレート
θ 相対角度（相対位置）
３ レーダー装置（物体検出手段）

Claims (2)

1. 自車（Ａｉ）の進行方向に存在する物体を検出する物体検出手段（３）と、
   自車（Ａｉ）の車速（Ｖｉ）を検出する車速検出手段（Ｓ₅ ）と、
   物体検出手段（３）による検出結果および車速検出手段（Ｓ₅ ）で検出した自車（Ａｉ）の車速（Ｖｉ）に基づいて対向車（Ａｏ）を判別するとともに、自車（Ａｉ）と対向車（Ａｏ）との相対位置（θ）、相対距離（Ｌ）および相対速度（Ｖｓ）を算出する相対関係算出手段（Ｍ１）と、
   を備えた車両の走行安全装置において、
   自車（Ａｉ）が旋回中に対向車（Ａｏ）と適正にすれ違うために必要な予め設定された適正横距離（ｄｃ）と、前記相対位置（θ）と、前記相対距離（Ｌ）とに基づいて自車（Ａｉ）の適正旋回軌跡を算出する自車適正旋回軌跡算出手段（Ｍ３）と、
   前記自車（Ａｉ）の適正旋回軌跡と前記適正横距離（ｄｃ）とに基づいて対向車（Ａｏ）の旋回半径（Ｒｏ）を算出する対向車旋回軌跡算出手段（Ｍ２）と、
   前記対向車（Ａｏ）の旋回半径（Ｒｏ）に基づいて対向車（Ａｏ）のヨーレート（γｏ）を算出する対向車ヨーレート算出手段（Ｍ４）と、
   を備えたことを特徴とする車両の走行安全装置。
2. 前記相対速度（Ｖｓ）および前記自車（Ａｉ）の車速（Ｖｉ）に基づいて対向車（Ａｏ）の車速（Ｖｏ）を算出する対向車車速算出手段（Ｍ５）を備えてなり、
   前記対向車ヨーレート算出手段（Ｍ４）は、前記対向車（Ａｏ）の旋回半径（Ｒｏ）および対向車（Ａｏ）の車速（Ｖｏ）に基づいて対向車（Ａｏ）のヨーレート（γｏ）を算出することを特徴とする、請求項１に記載の車両の走行安全装置。

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