JP4045811B2

JP4045811B2 - 車速制御装置

Info

Publication number: JP4045811B2
Application number: JP2002034811A
Authority: JP
Inventors: 祐司内山; 武朗本郷; 真一小島; 伸征白木
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-02-13
Also published as: JP2003237407A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車速を自動制御するクルーズ・コントロール・システム等に有用な車載用の車速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転者の死角領域に関する従来技術としては、例えば、公開特許公報「特開平５−２２３９３３：障害物検出装置」に記載されている装置や、或いは、公開特許公報「特開平８−２６８１８９：並走車両検知装置」に記載されている装置等が一般に知られている。
これらの従来装置は、自車両の運転者の死角領域に対する自車両の運転者の認識（視覚）を補い高めるためのものである。
また、これらの従来装置は、自車両の運転者に警報を出すための装置であり、車速制御等に関する装置ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
例えば上記の従来装置に見られる様に、自車両の運転者の死角領域に対する自車両の運転者の認識（視覚）を補い高める手段は、自車両の走行中の安全性を高める上で有効な手段と成り得るが、道路上における個々の運転者の他車両に対する認識は、各車両間で互いに相互的なものであるため、他車両の運転者の死角領域内に自車両が極力位置しないように、未然に計らうことも自車両の走行中の安全性を高める上で非常に有効な手段と成るものと考えられる。
【０００４】
しかしながら、従来装置においては、この様な観点に立って何ら特段の配慮がなされておらず、特に車速を自動制御するクルーズ・コントロール・システム等の応用技術の分野においては、他車両の運転者の死角領域内に自車両が位置する余り望ましくない状態に陥る可能性が、能動的或いは積極的には排除されていなかった。このため、従来のクルーズ・コントロール・システム等を用いた場合、自車両が他車両の運転者の死角領域内に比較的入り易く、このような状態は比較的長時間継続される恐れもあった。即ち、従来装置においては、この様なケースにおいて、運転者が自らの判断と操作によりクルーズ・コントロールの自動制御を終了又は中断する必要が生じ得たので、十分な利便性が得られ難いケースが生じる恐れがあった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、他車両の運転者の死角領域内に自車両が位置する時間又は可能性を自動的且つ積極的に低減することにより、自車両の走行中の安全性を高めることができる車速制御を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段、並びに、作用及び発明の効果】
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、第１の手段は、自車両の標準速度を設定する車速設定手段と、標準速度に基づいて自車両の現在の目標速度を実時間で決定する車速決定手段と、車速決定手段が出力する目標速度に基づいて自車両の走行速度を制御するアクチュエータ制御手段とを有する車速制御装置において、自車両の前部の側方に位置する他車両を検出する側方車両検出手段を設け、更に、上記の車速決定手段に、側方車両検出手段が検出した他車両の走行状態に基づいて他車両の運転者の死角領域内に自車両が位置する時間又は確率が低減される様に目標速度を調整する死角領域脱出手段を設けることである。
【０００７】
ただし、上記の車速設定手段としては、手動操作により標準速度を設定するものの他にも、例えば所謂ＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール・システム）等に利用されている様な、標準車速を先行車両との車間距離に応じて実時間で設定（随時変更）する手段等も用いることができる。
【０００８】
図１は、本発明の理論的な基本構成を例示する機能ブロック図であり、例えばこの様な基本構成を有する車速制御装置の車速決定手段１に、目標速度を調整する上記の死角領域脱出手段を設ける実現方式が有効である。
【０００９】
例えば、この様な基本構成を有する本発明の車速制御装置において、走行中の自車両の側方に物体が継続的に検出されている場合、その物体（移動体）は自車両と並走しているものと推定できる。そして、例えばこの物体の並走が継続される時等には、自車両と略同じ速度でその物体（移動体）が並走しているものと推定できるため、この様な場合には自車両が他車両（その移動体）の運転者の死角領域内に継続的に位置している可能性が大きいものと推定できる。この様な場合、他車両と自車両との相対速度の絶対値を大きくする方向に自車両の車速を速度制御することにより、自車両を他車両の運転者の死角領域から能動的かつ積極的に脱出させることができる。
【００１０】
上記の「側方車両検出手段」としては、自車両の前部の側方に位置する他車両を検出することができる車載可能な手段であれば、カメラ、レーザ、レーダ等の公知或いは任意の手段を用いることができる。
図２は、本発明の基本概念を説明する概念図である。図２（ａ），（ｃ）は車線標示線の下側に描かれた自車両が概ね他車両の死角領域外に位置している状態を示しており、図２（ｂ）は車線標示線の下側に描かれた自車両が概ね他車両の死角領域内に位置している状態を示している。
【００１１】
例えば、この様な各車両の位置関係（図２）からも判る様に、上記の「側方車両検出手段」としては、上記の通り自車両の前部の側方に位置する他車両を検出することができる手段が有効である。ただし、上記の第１の手段において重要なことは、ここで図２は自車両と他車両との位置関係を説明するために引用したものであると言うことであって、ここで図２は「側方車両検出手段」そのものの取付位置を規定するためのものではないと言うことである。即ち、ここで注目すべき点は、自車両から見た他車両の位置のみであって、「側方車両検出手段」そのものの詳細な取付位置や探査範囲ではない。
以上の作用原理に基づく上記の手段によれば、他車両の運転者の死角領域内に自車両が継続的に位置する可能性を自動的且つ積極的に低減することが可能となり、これにより、自車両の走行中の安全性を高めることができる。
【００１２】
また、第２の手段は、上記の第１の手段の死角領域脱出手段において、側方車両検出手段が検出した他車両の被検出持続時間に基づいて目標速度を調整することである。即ち、上記の移動体の並走が継続的か否かは、その移動体（他車両）の被検出持続時間に基づいて判断することが可能である。
【００１３】
また、第３の手段は、上記の第１又は第２の手段の側方車両検出手段に、他車両の走行状態として自車両と他車両との相対速度を検出する相対速度検出手段を備えることである。
側方に他車両が検出された場合、例えその検出時間が短くとも、自車両とその他車両との相対速度の絶対値が小さければ、他車両の運転者の死角領域内に自車両が継続的に位置する可能性が高くなるものと予想される。
したがって、この様な第３の手段を備えれば、比較的早期から他車両の運転者の死角領域からの脱出を試みる必要性の要否を判定することが可能となる。
【００１４】
また、側方に他車両が検出された場合、例えその継続的な検出時間が長くとも、自車両とその他車両との相対速度の絶対値が大きければ、事態は時間と共に自然に改善されるため自車両の速度を変更する必要はない。この様な状況としては、例えばバス等の全長の長い車両を追い越したり、或いはトンネルに入った際にトンネルの側壁を物体（移動体）として検出した場合等が考えられるが、例えばこの様な状況下においても、上記の相対速度検出手段が非常に有効になる。
【００１５】
また、第４の手段は、上記の第３の手段の死角領域脱出手段において、他車両が自車両よりも低速の場合には、自車両を加速し、他車両が自車両よりも高速の場合には、自車両を減速することである。
この様な手段によれば、自車両と他車両の車速が等しくなる可能性をより確実且つ大幅に低減でき、簡単且つ速やかに自車両とその他車両との相対速度の絶対値を大きくすることができるため、比較的短時間、且つ、安全に自車両を他車両の運転者の死角領域外に脱出させることができる。
【００１６】
また、第５の手段は、上記の第１乃至第４の何れか１つの手段において、上記の側方車両検出手段を自車両の前面、前部又は前方に配設することである。
この様な側方車両検出手段の構成要件は任意であるが、例えば、小型ＣＣＤカメラを用いて構成された公知の「ブラインドコーナーモニター」等の撮像装置をそのまま流用する等の方法も有効と考えられる。
例えば上記のブラインドコーナーモニターを構成する小型ＣＣＤカメラとしては、車両の前方バンパーのウィンカー付近に、左右１つずつ取り付けられたもの等が一般にも広く普及している。
【００１７】
図２の黒塗りの三角形の領域は、その様な撮像装置の撮像範囲を例示している。例えばこの様に、上記の側方車両検出手段を自車両の前面、前部又は前方に配設することにより、自車両の前部の側方に位置する他車両を検出するために必要且つ十分な被検領域を効率よく確保することができる。
この様な側方車両検出手段は、車両の右側だけを探査する様に１つだけ設けても、本発明の作用・効果を一定以上に得ることが可能であるが、勿論、側方車両検出手段は左右の両方に設けた方がより効果的である。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
〔第１実施例〕
図３は、本第１実施例の車速制御装置１００の物理的な主要構成を示す機能ブロック図である。マイクロプロセッサ１１は、図１の車速決定手段１とアクチュエータ制御手段２とを同時に具現する中心的なハードウェアである。
【００１９】
即ち、図１の車速決定手段１は、車速センサ５０から入力される自車両の車速Ｖと、車速設定スイッチ３０から入力される自車両の標準車速Ｖ０と、側方車両検出センサ４０から入力される自車両の前部側方の画像Ｆｇに基づいて、自車両の目標車速Ｖ１を決定する。
【００２０】
また、図１のアクチュエータ制御手段２は、車速決定手段１により算出された上記の目標車速Ｖ１に基づいて、自車両の速度或いは加速度を公知の制御手法に従って制御する。この時の物理的な制御対象が図３のアクチュエータ２１に相当する。
【００２１】
以下、マイクロプロセッサ１１等により実現（処理実行）される図１の車速決定手段１の車速制御方式について説明する。
図４は、本第１実施例の車速制御装置１００における車速制御方式（目標車速決定手順）を例示するグラフである。通常、前方或いは側方の自車両周辺に接近する恐れの有る他車両が検出されていない場合には、自車両の目標車速Ｖ１は車速設定スイッチ３０から入力された自車両の標準車速Ｖ０に等しく設定（決定）される。
【００２２】
しかしながら、前述のブラインドコーナーモニター等から構成可能な側方車両検出センサ４０より入力される自車両の前部側方の画像Ｆｇに基づいて、画像処理を行った結果、例えば図２（ｂ）に例示される様に、自車両の前部側方に隣接車両（他車両）が検出された場合には、その隣接車両が継続的に検出されている時間ｔを測定し、その値が所定の閾値ｔ１を越えている場合には、自車両の目標車速Ｖ１を上記の標準車速Ｖ０よりも小さい値に変更する。この変更により、他車両は自車両を完全に追い抜いて、図２（ａ）の状態に遷移するものと予想される。
【００２３】
その後も、上記の画像処理は継続し、上記の隣接車両が検出されなくなった段階（図２（ａ）の状態）から、目標車速Ｖ１を上記の所定の標準車速Ｖ０に復帰させる。
以上の制御方式に従えば、従来よりも他車両の運転者の死角領域内に自車両が位置する可能性を自動的且つ積極的に低減することができ、これにより、自車両の走行中の安全性を高めることができる。
【００２４】
〔第２実施例〕
本第２実施例の車速制御装置２００（図３）の特徴は、前述の本発明の第３及び第４の手段を用いる点にある。図５は、本第２実施例の車速制御装置２００が算出するオプティカルフローに関する概念図である。例えばこの様なオプティカルフロー（ベクトル）を前述のブラインドコーナーモニター（側方車両検出センサ４０）等から入力される自車両の前部側方の画像Ｆｇに基づいて求める手法としては、例えば公開特許公報「特開２０００−２４２９００：割り込み車両検出装置」に記載されている手法等が公知である。
【００２５】
本第２実施例では、以下の記号を用いる。
Ｘ：画面（画像Ｆｇ）上の水平方向座標（自車両の後方が正の向き）
Ｙ：画面（画像Ｆｇ）上の鉛直方向座標
Ｙ１：自車両の右側の隣接車線の左側境界位置のＹ座標
Ｙ２：自車両の右側の隣接車線の右側境界位置のＹ座標
Ｖ_xr：時系列画像間のオプティカルフローのＸ方向成分
Ｖ：自車両の現在の車速
ｕ：側方車両の現在の車速
【００２６】
画像Ｆｇ上でのオプティカルフローのＸ方向成分Ｖ_xrは、画像上での奥行き方向に深い（遠い）場所程相対的に小さく撮像されるため、注目点のオプティカルフロー（ベクトル）のＸ方向成分Ｖ_xrは、仮定される側方車両の現在の車速ｕをパラメータとして、図６の様に概略的に区分することができる。ただし、この図６は、オプティカルフローＶ_xrの特性区分例を例示するグラフであり、次の様に区分されている。
【００２７】
Ａ１：逆走領域（ｕ＜０）
Ａ２：静止領域（ｕ≒０）
Ａ３：低速領域（０＜ｕ＜Ｖ）
Ａ４：並走領域（ｕ≒Ｖ）
Ａ５：高速領域（ｕ＞Ｖ）
【００２８】
即ち、図６の並走領域Ａ４上に検出される点（オプティカルフロー）が比較的多い場合に、自車両の前部側方に並走車両が存在するものと考えられる。
並走領域Ａ４のＶ_xrに対する上限値及び下限値は、各点の鉛直方向座標Ｙ及び自車両の現在の車速Ｖに依存するため、並走車両の有無は概ね次式（１）を満たす点の数の大小により判定することができる。
【数１】
｜Ｖ_xr｜＜Ｆ（Ｙ，Ｖ） …（１）
ただし、ここでＦは、並走領域Ａ４のＶ_xrに対する上限値を与える関数であり、ＹとＶはその独立変数である。
【００２９】
図７は、本実施例の車速制御装置２００における車速制御方式（実行処理手順）を例示するフローチャートである。
本フローチャートでは、まず最初にステップ７１０により、最初のオプティカルフローの起点データになる初回の画像Ｆｇ（初期データ）を入力する。
次に、ステップ７２０では、所定の周期Δｔ秒後の次回の画像Ｆｇを入力する。ステップ７３０では、周知の手法に基づいて各注目点（Ｙ１≦Ｙ≦Ｙ２）のオプティカルフローベクトルのＸ成分Ｖ_xrをそれぞれ求める。
【００３０】
ステップ７４０では、隣接レーンの路面に対応する画像部分（Ｙ１≦Ｙ≦Ｙ２）を調べ、式（１）を満たす画像上の点の数ｎをカウントする。
ステップ７５０では、ｎが所定の閾値よりも大きい場合には並走車両ありと判定し、そうでなければ並走車両なしと判定する。
ステップ７６０では、ステップ７５０における側方車両の検出結果に基づいて、自車両の目標車速Ｖ１を決定する。
この決定方法としては、例えば、他車両が自車両よりも低速（ｕ＜Ｖ）の場合には自車両を加速し、そうでなければ自車両を減速する等の方法が非常に有効である。
【００３１】
以上の様な手段によれば、自車両と他車両の車速が等しくなる可能性をより確実且つ大幅に低減でき、簡単且つ速やかに自車両とその他車両との相対速度の絶対値を大きくすることができるため、比較的短時間、且つ、安全に自車両を他車両の運転者の死角領域外に脱出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の理論的な基本構成を例示する機能ブロック図。
【図２】本発明の基本概念を説明する概念図。
【図３】本発明の第１実施例の車速制御装置１００の物理的な主要構成を示す機能ブロック図。
【図４】車速制御装置１００における車速制御方式を例示するグラフ。
【図５】本発明の第２実施例の車速制御装置２００が算出するオプティカルフローＶ_xrに関する概念図。
【図６】オプティカルフローＶ_xrの特性区分例を例示するグラフ。
【図７】車速制御装置２００における車速制御方式（実行処理手順）を例示するフローチャート。
【符号の説明】
１ … 車速決定手段
２ … アクチュエータ制御手段
３ … 車速設定手段
４ … 側方車両検出手段
５ … 車速検出手段
１００，
２００ … 車速制御装置
１１ … マイクロプロセッサ
２１ … アクチュエータ
３０ … 車速設定スイッチ
４０ … 側方車両検出センサ
５０ … 車速センサ
Ｖ_xr … オプティカルフロー（ベクトル）

Claims

自車両の標準速度を設定する車速設定手段と、前記標準速度に基づいて前記自車両の現在の目標速度を実時間で決定する車速決定手段と、前記車速決定手段が出力する前記目標速度に基づいて前記自車両の走行速度を制御するアクチュエータ制御手段とを有する車速制御装置において、
前記自車両の前部の側方に位置する他車両を検出する側方車両検出手段を有し、
前記車速決定手段は、
前記側方車両検出手段が検出した前記他車両の走行状態に基づいて、前記他車両の運転者の死角領域内に前記自車両が位置する時間又は確率が低減される様に、前記目標速度を調整する死角領域脱出手段を有する
ことを特徴とする車速制御装置。
前記死角領域脱出手段は、
前記側方車両検出手段が検出した前記他車両の被検出持続時間に基づいて前記目標速度を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の車速制御装置。
前記側方車両検出手段は、前記他車両の前記走行状態として、前記自車両と前記他車両との相対速度を検出する相対速度検出手段を有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車速制御装置。
前記死角領域脱出手段は、
前記他車両が前記自車両よりも低速の場合には、前記自車両を加速し、
前記他車両が前記自車両よりも高速の場合には、前記自車両を減速する
ことを特徴とする請求項３に記載の車速制御装置。
前記側方車両検出手段は、
前記自車両の前面、前部又は前方に配設されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の車速制御装置。