JP4086675B2

JP4086675B2 - Car rear-end collision prevention control system

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Publication number: JP4086675B2
Application number: JP2003039224A
Authority: JP
Inventors: 井文雄涌
Original assignee: Nihon University
Current assignee: Nihon University
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2023-02-18
Also published as: JP2004249748A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は前走車と追跡車両とが同一方向へ走行している際に、追跡車両が前走車に追突してしまうことを防止出来る自動車の追突防止制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１７で示す様に、前走車Ｒが存在する場合、後続車両（追跡車両）Ｃのドライバーは追突を恐れるため、十分にアクセルを踏むことが出来ず、車両Ｃの加速性能を十分に生かしきれないことが多い。このことは、追突防止という観点のみから論ずる限り、何等問題は無い。
しかしながら、十分にアクセルを踏むことが出来ず、車両の加速性能を十分に生かしきれないことが、後続車両（追跡車両）Ｃのドライバーに対して精神的なストレスを及ぼしてしまい、交通安全の見地から、却って好ましくない事態を生じる可能性が否定出来ない。
【０００３】
十分にアクセルを踏むことが出来ないことに起因する後続車両（追跡車両）ドライバーにおける精神的なストレスを回避するために、自動制御による追突防止技術が、従来から提案されている。そして、その様な追突防止は、人間の感性に良く適合するファジィ制御を用いる場合が多い。
しかし、従来のファジィ制御を用いた追突防止技術では、入力するべきパラメータ（計測されるパラメータ）の数が数種類にも及び、非常に複雑な制御を必要とするので、その処理のためには高性能且つ大規模な構造が要求される。
従って、スペースが限られた車両内に設置するのに適さない場合が多い。そのため、入力するべきパラメータが少なく、理想的には入力するべきパラメータが１種類のみであり、前走車Ｒとの追突事故を確実に防止することが出来て、しかも、十分にアクセルを踏むことが出来て、車両の加速性能を十分に生かしきることが出来る様な自動車の追突防止制御システムが求められているが、現時点では実現されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、入力するべきパラメータが１種類のみであり、前走車との追突事故を確実に防止することが出来て、十分にアクセルを踏むことが出来て、車両の加速性能を十分に生かしきることが出来る様な自動車の追突防止制御システムの提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は種々研究の結果、前走車両が存在する場合における後続車両（追跡車両）の運転、特に加速或いは制動操作の制御に良く適合したメンバーシップ関数（図６、図８で示すメンバーシップ関数：本明細書では、「キャリアモードメンバーシップ関数」と記載する）を使用して、適合度（ωｉｊ）及び後件部定数（Ｃｉｊ）を適宜設定することで、ファジィ制御により上述した問題を解消する手法を見出した。
本発明によれば、追跡車（Ｃ）は前走車（Ｒ）との車間距離を制御周期（Ｔ）毎に計測する車間距離計測手段（２）を備え、その車間距離計測手段（２）で計測された車間距離がインターフェース（３）を介して入力される仮想空間適合ファジィコントローラ（１）のプログラマブルファジィコントローラ（１２）を有する自動車の追突防止制御システムにおいて、前記プログラマブルファジィコントローラ（１２）でファジィ推論を用いて出力されたアクセル開度が送れる仮想空間ブロック（１３）およびそのアクセル開度を一時的に貯蔵されるメモリ（Ｍ）を有し、その仮想空間ブロック（１３）では追跡車（Ｃ）のアクセル開度がプログラマブルファジィコントローラ（１２）の出力とした場合のシミュレーションが行われてシミュレーションによる前走車（Ｒ）との車間距離（ｄ）が求められ、その車間距離（ｄ）が所定値以下にならないかを判定する評価回路（４）を有し、さらに、前記シミュレーションによる車間距離（ｄ）がフィードバック部（８）を介して入力されるキャリアモードメンバーシップ関数回路（９）を有し、そして前記車間距離（ｄ）を制御周期（Ｔ）の１回分だけ遅延する１回遅れ回路（１０）を有し、前記ファジィコントローラ（１）は車間距離計測手段（２）で車間距離（ｄ）を計測し、１回遅れ回路（１０）により１回の制御周期（Ｔ）により発生した距離の差分（Δｄ）から相対速度（ｄ´）を算出し、その車間距離（ｄ）および相対速度（ｄ´）を前記キャリアモードメンバーシップ関数回路（９）に入力し、キャリアモードメンバーシップ関数回路（９）はアクセル開度増加分を推論し、そのアクセル開度増加分を加算してアクセル開度（Ｓα）を追跡車（Ｃ）に出力し、次いで追跡車（Ｃ）のアクセル開度が前記アクセル開度（Ｓα）以上か否かを判断し、以上であればアクセル開度を前記の出力されたアクセル開度（Ｓα）と一致させ、以下であればそのままとする機能を有している。
【０００６】
ここで、メンバーシップ関数回路（９）はその出力（μＡ、μＢ）に対する適合度（ωｉｊ）演算を行う演算回路（ω１１、ω１２、ω２１、ω２２）と、演算回路（ω１１、ω１２、ω２１、ω２２）で求められた適合度（ωｉｊ）に外部ディジタル入力により制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算する乗算回路（Ｃ１１、C１２、C２１、C２２）と、演算回路（ω１１、ω１２、ω２１、ω２２）の出力（適合度ωｉｊ）及び乗算回路（Ｃ１１、C１２、C２１、C２２）の出力（適合度に後件部定数を乗じたものＣｉｊωｉｊ）から重心点計算（式（２））により追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を求める推論回路（ｙ♯）とを有しているのが好ましい。
【０００７】
さらに、前記メンバーシップ関数回路（９）では、非ファジィ入力に対して、一定のグレード勾配（ΔＧ／ΔＤ）の部分と、グレードが変化しない部分（水平部分）と、グレードが急激に変化する部分（変化部分Δ１、Δ２）とを有するグレード特性であって、単調増加のグレード特性（図６（ｂ））と、単調減少のグレード特性（図６（ａ））とを組み合わせたメンバーシップ関数（図６（ｃ）：キャリアモードメンバーシップ関数）を用いているのが好ましい。
【０００８】
さらに本発明によれば、追跡車両（Ｃ）から見た画像を前処理して２次元観測窓（図１６のＷ）を作成し、該２次元観測窓（Ｗ）から１次元空間上であらわされた前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離データを算出する前処理手段（３５）を有しているのが好ましい。
但し、本発明において用いられる相対距離データの計測手段はこれに限定されるものではない。また、距離計測については、例えば、超音波を利用する方式、光学式等のどのような距離計測手段でも、本発明では利用可能である。
【０００９】
係る構成を具備する本発明の自動車の追突防止制御システムによれば、前走車（Ｒ）と追跡車両（Ｃ）との相対距離（Ｄ或いはＤ（ｔ））を計測するのみで、追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を得ることが出来る。そして、追跡車両（Ｃ）のドライバーのアクセル開度と、演算された追跡車両（Ｃ）の最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））との誤差を修正する。
ここで、演算された最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））は、前走車（Ｒ）と追突しないという条件で求められたものであり、追跡車両（Ｃ）のアクセル開度が係る最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））で走行される限り、前走車（Ｒ）に追突することは無い。
換言すれば、制御目標Ｄ０は前走車と追跡車両との相対距離が０であるが、これに所定のオフセット量（例えば、５ｍ）を加えることにより、追跡車両は前走車から前記オフセット量だけ離れた位置を制御目標とすることになる。従って、制御が正確に行われれば、常時、前記オフセット量だけ、追跡車両と前走車との間に間隔が維持され、追跡車両が前走車に追突してしまうことが防止されるのである。
【００１０】
また、演算された最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））までのアクセル開放が可能であることと、ドライバーのアクセル開度が演算された最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））を超えても、追跡車両（Ｃ）側で修正して当該最大アクセル開度（ｙ♯（ｔ））に抑えるので、追跡車両のドライバーは、十分にアクセルを踏み、車両の加速性能を十分に生かした感覚が味わえる。
そのため、追跡車両のドライバーに無用の精神的ストレスを及ぼすことが無くなり、交通安全上、大変望ましい。
【００１１】
さらに、人間の感性に近いファジィ制御を採用しているため、追跡車両のドライバーが制御によって不自然な感覚を持つことが無い。
これに加えて、前走車両が存在する場合における後続車両（追跡車両）の運転、特に加速或いは制動操作の制御に良く適合した前述したメンバーシップ関数（図６、図８で示すメンバーシップ関数：キャリアモードメンバーシップ関数）を使用するので、加速及び制動が円滑且つ安全に行われる。
【００１２】
本発明の移動障害物回避機構（Ｂ）は、上述した（請求項１〜３の）自動車の追突防止制御システム（Ａ）と共に、追跡車両（Ｃ）から見た画像を前処理して２次元観測窓（図１６のＷ）を作成し、該２次元観測窓（Ｗ）から２次元空間上の危険度データと追跡車両（Ｃ）の前走車（Ｒ）に対する目標角度データを算出する前処理手段（３５）と、前処理手段（３５）からの前記危険度データ及び目標角度データに基いて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構（３９）を有している（請求項４）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、貼付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１〜図８を参照して、第１実施形態を説明する。
【００１７】
図１において、本発明の第１実施形態に係る追突防止制御システムＡは、前走車Ｒを追跡している追跡車両すなわち自車Ｃと、仮想空間適合ファジィコントローラ１と、自車Ｃと仮想空間適合ファジィコントローラ１とを仲介するインターフェース３を有している。
【００１８】
ここで、前走車Ｒ及びそれを追跡している追跡車両（自車）Ｃが存在する実空間は、１次元空間として考える。そして、仮想空間適合ファジィコントローラ１は、仮想空間において、移動障害物である前走車Ｒと追跡車両Ｃとの各種シミュレーションを実施して、当該シミュレーションで安全が確認された推論結果を最大アクセル量ｙ♯（ｔ）として、自車側（追跡車両）Ｃへ提供するように構成されている。
【００１９】
図１において、仮想空間適合ファジィコントローラ１は、アナログスイッチ１１と、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２と、移動障害物である前走車Ｒと追跡車両Ｃとの各種シミュレーションを行う仮想空間ブロック１３とを有している。なお、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の詳細については、図４を参照して後述する。
【００２０】
図１では明確には示されていないが、追跡車Ｃは、移動障害物である前走車Ｒとの車間距離Ｄｉを計測する車間距離計測手段２が設けられている。そして、計測された車間距離Ｄｉは、インターフェース３及びアナログスイッチ１１を介して、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２へ入力される。
プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２は、ファジィ推論を用いて所定のアクセル開度を出力する。プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力であるアクセル開度は、仮想空間ブロック１３へ送られる（Ｐ１）と共に、メモリＭで一時的に貯蔵（Ｐ２）される。
【００２１】
仮想空間ブロック１３では、追跡車両Ｃのアクセル開度をプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力とした場合のシミュレーションが行われ、移動障害物Ｒとの車間距離ｄ（ｔ）が求められる。シミュレーションの結果として求められた車間距離ｄ（ｔ）は、アナログスイッチ１１へ送られる（Ｐ３）と共に、評価回路４に送られ（Ｐ４）、以って、追跡車両Ｃのアクセル開度をプログラマブルプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力にした場合に車間距離ｄ（ｔ）が所定値以下にならないか（追跡車両Ｃが前走車Ｒに許容値以上近接してしまわないか否か）が判定される。
評価回路４における判定結果は、プログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力であるアクセル開度が一時的に貯蔵されるメモリＭと、インターフェース３とに送られる（Ｐ５、Ｐ６）。そして、評価回路４においてプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２の出力であるアクセル開度が妥当であると判定されたならば、当該アクセル開度がインターフェース３を介して自車Ｃに対する制御信号（ｙ＃（ｔ））として送られる。
【００２２】
なお、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９については、図４を参照して後述する。
【００２３】
図２では、図１で説明した第１実施形態に係る追突防止制御システムＡ、特にその回路構成を、より具体的な回路ブロック図で表現している。
図２において、追突防止制御システムＡは、ファジィ推論部（ＦＩＰ）５と、累積加算器（Ａｃｃ）６と、実際に走行している車両を表示する実空間部分（ＶＳＰ）７と、フィードバック部（ＦＰ）８とから、概略構成されている。
【００２４】
そして、ファジィ推論部（ＦＩＰ）５は、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）（図２で示す例では、上下２ヶ所にそれぞれ２個ずつ、合計４個設けられている）９と、演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２と、乗算回路Ｃ１１、C１２、C２１、C２２と、推論回路（ｙ♯）Ｙとを有している。
ここで、ファジィ推論部（ＦＩＰ）５において、符号μＡは図２上方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の出力（グレード）を意味しており、符号μＢは図２下方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の出力（グレード）を意味している。
【００２５】
演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２は、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＦＣ）９の出力μＡ、μＢに対する適合度（ωｉｊ）演算を行う。
そして、乗算回路Ｃ１１、C１２、C２１、C２２は、外部ディジタル入力ＤＩにより制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算する。ここで、後件部定数（Ｃｉｊ）は、例えば図８を参照して後述する規則１〜規則４に基いて決定される。
推論回路（ｙ♯）Ｙは、アクセル開度増加分（ｙ♯（ｔ））の推論を行う回路である。ここで、アクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）は、次の式で示される。
アクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）＝ΣωｉｊＣｉｊ／Σωｉｊ・・・（２）
【００２６】
なお、図８を参照して後述するが、図２のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９において、符号Ｎは右下がりのキャリアモードメンバーシップ関数を意味しており、符号Ｐは右上がりのキャリアモードメンバーシップ関数を意味している。
【００２７】
図２の回路による作用を説明する。
実空間部（ＶＳＰ）７では、図２で示す回路により制御を受ける走行車両（追跡車両）Ｃと、移動障害物である前走車Ｒとの距離ｄ（ｔ）が、図示しない相対距離計測手段（図1の符号２）により、制御周期Ｔ（例えば１０ｍｓ〜５０ｍｓ）毎に計測される。
計測された距離ｄ（ｔ）は、フィードバック部（ＦＰ）８を介して、図２中上方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力Ｉ１される。
【００２８】
それと同時に、計測された距離ｄ（ｔ）は、フィードバック部（ＦＰ）８の１回遅れ回路（ＯＳＤ）１０で制御周期Ｔの１回分だけ遅延Ｉ２され、合流回路Ｇにおいて、１回遅れ回路（ＯＳＤ）１０を経由しなかった距離ｄ（ｔ）に関する新たな計測信号と合流される。
１回遅れ回路ＯＳＤで制御周期Ｔの１回分だけ遅延される結果、距離ｄ（ｔ）を示す信号の差分Δｄ（ｔ）が求まる。この差分Δｄ（ｔ）は１回の制御周期Ｔにより発生したものであるため、追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対速度ｄ´（ｔ）は、
相対速度ｄ´（ｔ）＝Δｄ（ｔ）／Ｔ
で求まる。
合流回路Ｇでは係る処理が為され、図２中下方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９には、追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対速度ｄ´（ｔ）が入力されることとなる。
【００２９】
図２中上方と下方のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力された追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対距離ｄ（ｔ）及び相対速度ｄ´（ｔ）は、外部ディジタル入力で制御された極性、グレード勾配の他、しきい値制御量により、グレード値に変換されて、出力μＡ、μＢとなって、演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２に送られて、適合度（ωｉｊ）が演算される。この演算結果は、直接、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られると共に、乗算回路Ｃ１１、C１２、C２１、C２２で外部ディジタル入力により制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算されて（ωｉｊＣｉｊ）、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られる。
そして、推論回路ｙ♯では、前記式（２）により、アクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）が演算或いは推論される。推論結果である開度増加分ｙ♯（ｔ）は、累積加算器（Ａｃｃ）６を介して追跡車両Ｃに入力され、追跡車両Ｃはそのアクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）に従って、十分な加速を行うのである。
すなわち、前走車Ｒが存在してもアクセルを十分に踏み込むことが出来るのである。
実際の制御に際しては、追跡車両Cで許容される最大アクセル開度は累積加算器で処理され、次の制御周期で追跡車両Ｃにおけるドライバーの誤操作（或いは、実際の操作と制御信号との差異）が補正されるのである。
【００３０】
次に、「仮想空間１３にて移動障害物である前走車Ｒと追跡車両Ｃとの各種シミュレーションを実施して、当該シミュレーションで安全が確認された推論結果を最大アクセル量として、追跡車両Ｃへ提供する」という上述の情報の流れを、フローチャート（図３）、及び図１、図２を参照して説明する。
【００３１】
ステップS１において、車間距離計測手段２によって車間距離を計測しており、１回遅延回路（ＯＳＤ）１０により相対速度ｄ´（ｔ）を算出する（ステップＳ２）。
【００３２】
次のステップＳ３では、車間距離及び相対距離をキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力する。キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９に入力された追跡車両Ｃと前走車Ｒとの相対距離ｄ（ｔ）及び相対速度ｄ´（ｔ）は、外部ディジタル入力ＤＩで制御された極性、グレード勾配の他、しきい値制御量により、グレード値に変換されて、出力μＡ、μＢとなって、演算回路ω１１、ω１２、ω２１、ω２２に送られて、適合度（ωｉｊ）が演算される（ステップＳ４）。
【００３３】
この演算結果は、直接、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られると共に、乗算回路Ｃ１１、C１２、C２１、C２２で外部ディジタル入力により制御された後件部定数（Ｃｉｊ）を乗算（ωｉｊＣｉｊ：ステップＳ５）されて、推論回路（ｙ♯）Ｙに送られる。
【００３４】
次のステップＳ６では、適合度（ωｉｊ）および適合度（ωｉｊ）と後件部定数（Ｃｉｊ）の積（ωｉｊ）（Ｃｉｊ）から、前述の式（２）によってアクセル開度増加分ｙ♯（ｔ）を推論する。
【００３５】
さらに累積加算器（Ａｃｃ）６により１制御周期前のアクセル開度に前述のステップで求めたアクセル開度増加分ｙ♯を加算し（ステップＳ７）、アクセル開度を追跡車両Ｃへ出力（アクセル開度の出力値：Ｓα）する（ステップＳ８）。
【００３６】
次のステップＳ９では、追跡車両Ｃのドライバーのアクセル開度は前記出力値Ｓα以上か否かが判断され、以上であれば（ステップＳ９のＹＥＳ）、ステップＳ１０に進み、アクセル開度を前記出力値Ｓαと一致させる。
一方、出力値未満であれば（ステップＳ９のＮＯ）、ステップＳ１１に進み、ドライバーのアクセル開度をそのまま維持させる。
【００３７】
そして元の状態に戻り、追跡車両Ｃのアクセル開度を増減させながらドライブを続行する（ステップＳ１２）。
【００３８】
次に、図４を参照して、図１において符号１２で示されているプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）について説明する。
図４で示すプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２では、６個のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９が設けられており、２個の入力Ｖｉｎ１、Ｖｉｎ２が接続点Ｘ１、Ｘ２を介して入力される。そして、１入力当り３個のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９が割り当てられている。そのため、１つの入力あたり３つの推論ルールが与えられるので、図４のプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２における推論ルールの最大数は９個となる。
【００３９】
それぞれが１入力に対して割り当てられている６個のキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の出力は、推論ルールの最大数（９個）だけ設けられた最大値選択回路（ＭＡＸ）２１に入力される。そして、９個の最大値選択回路（ＭＡＸ）２１の出力には、それぞれ電流信号Ｉ０が付加される。
ここで、最大値選択回路（ＭＡＸ）の出力に電流信号Ｉ０が付加された信号は、信号Ｉ０を１とすれば「１−ＭＡＸ（ＣＭＭＦ出力）」となる。これは、ＭＩＮ演算に他ならない。そして、係るＭＩＮ演算は適合度演算である。
【００４０】
Ｉ０が付加された９個の最大値選択回路（ＭＡＸ）の出力は、９個の荷重比１：１のカレントミラー（ＣｕｒｒｅｎｔＭｉｒｒｏｒ：ＣＭ）２３の何れかに入力され、カレントミラー（ＣＭ）２３の出力は重み付け回路（ＷｅｉｇｈｔｉｎｇＤ／Ａ：ＤＡ）２５に入力される。これにより、重み付け回路（ＤＡ）２５の分解能を高めたのち、除算回路（ＤＩＶ）２７に入力される。そして、除算回路（ＤＩＶ）２７から出力電圧Ｖ０を出力する。
【００４１】
カレントミラー（ＣＭ）２３の出力は適合度ωｉｊに相当する。
全てのカレントミラーＣＭの出力は単一のラインを介して除算回路（ＤＩＶ）２７に入力される。これにより、除算回路（ＤＩＶ）２７にはカレントミラー（ＣＭ）２３の出力の総和であるΣωｉｊが入力される。
そして、適合度ωｉｊ（カレントミラー（ＣＭ）２３の出力）が重み付け回路（ＤＡ）２５を経過することにより、上述した重み付け回路（ＤＡ）２５の出力は後件部定数（Ｃｉｊ）が加えられる。この重み付け回路（ＤＡ）２５の出力が１つにまとめられることにより、当該出力はΣωｉｊＣｉｊとなり、当該出力ΣωｉｊＣｉｊが除算回路（ＤＩＶ）２７に入力される。
この結果、除算回路（ＤＩＶ）２７の出力は、上述した式（２）で示されるアクセル開度増加分（ｙ＃（ｔ））、ΣωｉｊＣｉｊ／Σωｉｊとなる。
【００４２】
ここで、図２では２つのキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９が設けられているのに対して、図４では３つのキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦが設けられている。
これは、図４の３つのキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦから２つのキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦを適宜選択すれば良いことを意味している。
換言すれば、図４のプログラマブルファジィコントローラ（ＰＣＭＦＣ）１２は、図２の回路におけるコントローラとして機能するのに必要な性能が保証されているのである。
【００４３】
図５を参照して、図２、図４におけるキャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９を詳細に説明する。
図５において、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ）９の入力は電圧信号Ｖｉで示されており、出力は電流信号Ｉｇで示されている。
【００４４】
入力信号Ｖｉは、ＳＣＬの多段回路で構成されているレベルシフト回路（ＬＳＣ）２２に入力される。ここで、レベルシフト回路（ＬＳＣ）２２には、入力信号Ｖｉのみならず、グレードの勾配制御を行う外部ディジタル入力（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）２４が入力される。
レベルシフト回路（ＬＳＣ）２２の出力は電圧信号であり、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６に送られる。それと共に、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の各々には、感度極性切り替え設定を行う外部ディジタル入力（Ｐｏｌａｒ）２８が入力される。ここで、感度極性については、図７を参照して、後述する。
これに加えて、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の各々には、しきい値制御量を設定するディジタル入力（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｖａｒｉａｂｌｅ）３０が入力される。
２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の出力は電流信号であり、４個の２値しきい値制御回路（ＢＴＣＣ）２６の各々の出力電流は加算回路（Σ）３２で合算され、電流信号Ｉｇとなる。
【００４５】
次に、図６〜図８を参照して、上述したファジィ制御に関して用いられるメンバーシップ関数である「キャリアモードメンバーシップ関数」を説明する。
キャリアモードメンバーシップ関数は、非ファジィ入力の状態遷移方向に対応させて、グレード評価を２状態設定できる関数であり、これを実時間で処理できるという特徴を有している。
【００４６】
図６において、追跡車両と先行車両との相対距離（Ｄ或いはｄ（ｔ）で示す）と、グレード（ｇｒａｄｅ）との関係を示すキャリアモードメンバーシップ関数Ｆが示されている。
キャリアモードメンバーシップ関数Ｆは図６（ｃ）で示され（Ｆｃ）ており、図６（ａ）で示すメンバーシップ関数Ｆａと、図６（ｂ）で示すメンバーシップ関数Ｆｂとを組み合わせて構成されている。
【００４７】
メンバーシップ関数Ｆａは、追跡車両Ｃと先行車両Ｒとの相対距離Ｄが単調に減少する場合においては、図６（ａ）の図示の実線で示すように、右上から左下に移動する場合に対応する。
従来・公知のファジィ制御で用いられるメンバーシップ関数であれば、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に減少する場合は、図１８の右上から左下に向かって、勾配「ΔＧ／ΔＤ」の直線となる。これに対して、本発明で用いられるファジィ制御で用いられるメンバーシップ関数は、（従来の線形関数であるメンバーシップ関数とは、）次に述べるように相違している。
【００４８】
図６（ａ）において示されているメンバーシップ関数は、勾配「ΔＧ／ΔＤ」の直線の部分と、グレードが急激に変化する部分（変化部分Δ１、Δ２）とから成る。
初期の段階すなわち追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが大きい場合（図６（ａ）では中央よりも左側の領域）には、大きなアクセル開度が要求されるので、グレード変化量が大きい（符合「Δ１」で示す）。
【００４９】
収束点D０近傍においても、グレードが急激に変化する変化部分Δ２が設けられている。変化部分Δ２におけるグレード変化量は、変化部分Δ１におけるグレード変化量よりも小さいが、勾配ΔＧ／ΔＤに比較すれば、その変化量（負側或いは図中下側への変化量）は遥かに大きい。
ここで、収束点D０近傍にグレードが急激に（負側或いは図６（ａ）中下側へ）変化する変化部分Δ２を設けることにより、収束点Ｄ０を超えたアンダーシュートの低減に効果的である。それと同時に、収束点D０を超えたとしても、回復動作を強調させる効果がある。
【００５０】
図６（ｂ）で示すように、メンバーシップ関数Ｆｂが、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に増加する場合においては、左下から右上への移動に該当し、図６（ａ）において示されているメンバーシップ関数と同様に、勾配「ΔＧ／ΔＤ」の直線の部分と、グレードが急激に変化する部分（変化部分Δ１、Δ２）とから成る。
相対距離Dが単調増加する場合には、収束点D０付近においては、追従特性の感度を上げるため、グレード変化量を正側（図６（ｂ）中の上側）へ急激に変化させる必要がある。そのため、収束点D０近傍にグレードが急激に変化する変化部分Δ２を設けている。
【００５１】
図６（ａ）及び図６（ｂ）を比較すれば明らかな様に、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に減少する場合（図６（ａ））と、相対距離Ｄが単調に増加する場合（図６（ｂ））とを同時に満足させるメンバーシップ関数は存在しない。
そのため、図６（ａ）のメンバーシップ関数Ｆａと、図６（ｂ）のメンバーシップ関数Ｆｂとを組み合わせ、双方の特徴を取り入れることにより、追跡車両と先行車両との相対距離Ｄが単調に減少する場合と、相対距離Ｄが単調に増加する場合とを同時に満足させるべく、構成したものが図６（ｃ）のキャリアモードメンバーシップ関数Ｆｃである。
【００５２】
図６で説明したメンバーシップ関数（Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ）の感度極性は、図５を参照して上述したように、外部ディジタル入力（Ｐｏｌａｒ：図５）２８により、感度極性切り替え設定が行われる。
【００５３】
図７は、メンバーシップ関数の感度極性の種類（外部から切り替え可能）を示したものである。
【００５４】
図７（ａ）は、メンバーシップ関数が高感度特性の場合を示している。ここで、図７（ａ）の左側は、キャリアモードメンバーシップ関数回路（ＣＭＭＦ：図５の符号９）の構成要素であるレベルシフト回路２４（図５）を構成するＳＣＬの参照電圧である。そして、図７（ａ）の右側は、メンバーシップ関数の高感度特性を示している。図７（ａ）の左側を参照すれば、メンバーシップ関数の高感度特性は、ＳＣＬの参照電圧Ｖ_Ｒを固定すれば得られることが明らかである。
【００５５】
図７（ｂ）は、メンバーシップ関数が低感度特性の場合を示す。図７（ｂ）の左側で示すＳＣＬの参照電圧は、ＳＣＬの電圧入力を共用した時のＦＦ電圧である。換言すれば、メンバーシップ関数が低感度特性は、ＳＣＬの電圧入力を共用した時のＦＦ電圧をＳＣＬの参照電圧に用いた場合に得られる特性である。
これに対して、ＳＣＬの電圧入力を共用した時のＦＦ電圧の非反転出力をＳＣＬの参照電圧に用いた場合の特性が、図７（ｃ）で示されており、係る特性は超高感度特性と定義される。
【００５６】
図８は、図２で説明した追突防止制御システムＡで用いられるキャリアモードメンバーシップ関数回路ＣＭＭＦ（図２では、上下２ヶ所にそれぞれ２個ずつ、合計４個設けられている）９で用いられる４個のキャリアモードメンバーシップ関数を示している。
図８（ａ）の車間距離、図８（ｂ）の相対速度では、左下から右上に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡと、左上から右下に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡとが、それぞれ示されている。
上述したように、左下から右上に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡが図２の符号「Ｐ」に対応し、左上から右下に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡが図２の符号「Ｎ」に対応する。
【００５７】
図８（ａ）は追跡車両と前走車との車間距離D或いはｄ（ｔ）とグレードとの関係を示すキャリアモードメンバーシップ関数を示しており、図８（ａ）中、左下から右上の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＰＡ」、左上から右下の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＮＡ」で示されている。
図８（ａ）において、「ＸＡ」は相対距離メンバーシップ関数における設定値である。
一方、図８（ｂ）は追跡車両と前走車との相対速度ｄ´（ｔ）とグレードとの関係を示すキャリアモードメンバーシップ関数を示しており、図８（ｂ）中、左下から右上の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＰＢ」、左上から右下の領域に遷移するキャリアモードメンバーシップ関数が符号「ＮＢ」で示されている。
図８（ｂ）において、「ＸＢ」は相対速度メンバーシップ関数における設定値である。
【００５８】
図８のキャリアモードメンバーシップ関数のグレードを用いて、アクセル開度の増分量について、以下の簡略化に基づく推論規則を適用する。
規則１：車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＮＢである場合には、後件部としての定数はC１１とする。
規則２：車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＮＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＰＢである場合には、後件部としての定数はC１２とする。
規則３：車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＮＢである場合には、後件部としての定数はC２１とする。
規則４：車間距離ｄ（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数ＰＡであり、相対速度ｄ´（ｔ）がキャリアモードメンバーシップ関数が符号ＰＢである場合には、後件部としての定数はC２２とする。
【００５９】
図２において、外部ディジタル入力Ｄ１により乗算回路Ｃ１１、C１２、C２１、C２２に対して入力される後件部定数（Ｃｉｊ）は、図２では図示されない手段により、上述した規則１〜規則４に基づいて決定される。
【００６０】
図１〜図８を参照して説明した第１実施形態の効果について、図９〜図１４を参照して説明する。
制御対象として用いた車両の動力性能が図１１に示されている。図９（ａ）では、同一の出力を有する車両のアクセル開度を全開にした際の時間−速度特性が、車重１０８７ｋｇ、１３８７ｋｇ、１６８７ｋｇの各車両について、それぞれ示されている。そして、図９（ａ）によれば時速１００ｋｍ／ｈに達するまでの所要時間は車重１０８７ｋｇでは７．７３秒、１３８７ｋｇでは１０．０秒、１６８７ｋｇでは１２．３秒かかる。
図９（ｂ）では、各々の車両の制動特性が示されている。図９（ａ）の時間−速度特性では、車重の大きさによって特性は大きく異なったが、図９（ｂ）の制動特性は、車重による大きな差は見られない。
【００６１】
図１０は従来のファジィ制御による最大加速制動性能を示している。
図１０（ａ）では、相対速度メンバーシップ関数における設定値ＸＢが５０ｋｍ／ｈで一定であり、相対距離メンバーシップ関数における設定値Ｘａを３種類（５０ｍ、１００ｍ、１５０ｍ）に変化させた場合における車間距離特性を示している。図１０（ａ）から明らかなように、従来のファジィ制御による最大加速制動制御では、設定値Ｘａの値に関わらず、目標点付近で振動状態となる。そして、設定値Ｘａを大きくするほど、振動の振幅は小さくなる。
一方、図１０（ｂ）では、相対距離メンバーシップ関数における設定値ＸＡが１００ｍで一定であり、相対速度メンバーシップ関数における設定値Ｘｂを３種類（２０Ｋｍ／ｈ、５０Ｋｍ／ｈ、８０Ｋｍ／ｈ）とした場合の、相対速度特性を示している。図１０（ｂ）から明らかなように、相対速度特性においても振動モードが生じてしまい、Ｘｂが大きいほど振幅が大きくなる。
【００６２】
以上のシミュレーションから、Ｘａを大きく、Ｘｂを小さく設定することが好ましいことが分かった。
【００６３】
図１０で示すような従来のファジィ制御に対して、上述した第１実施形態で必要な回路（キャリアモードメンバーシップ関数を用いた回路）を構成して制御を行った場合が、図１２で示されている。
図１２では、キャリアモードメンバーシップ関数を用いた回路を構成して制御を行った場合の時間−速度特性（Ｓａ線）、制動特性（Ｄａ線）が時間軸を共有する同一のグラフ上に実線で描かれているが、比較対照のため、共に従来方式による特性が破線（Ｓｃ、Ｄｃ）で示されている。
図１２から明らかなように、上述した第１実施形態においては、若干の振動が観察されるものの、車間距離特性、相対速度特性の何れにおいても、従来のファジィ制御の結果Ｓｃ、Ｄｃに比較して、振動が極めて小さくなることが確認されている。
【００６４】
図１３は、図１２と同様のグラフであり、初期相対距離が小さい（１ｍ）場合であって、高速で遠ざかる（Ｓｒ＝１００ｋｍ／ｈ）前走車に対する追跡車両の車間距離特性、相対速度特性をシミュレートしたものである。
この場合であっても、車間距離特性、相対速度特性は、上述の実施形態を採用することにより、大幅に改善していることが理解できる。
【００６５】
図１４は、図１２と同様のグラフであり、初期相対距離が大きいが（１００ｍ）、前走車の遠ざかる速度が小さい（Ｓｒ＝１０Ｋｍ／ｈ）場合を示している。この場合であっても、上述の実施形態では、車間距離特性、相対速度特性が改善されている。
【００６６】
図１５及び図１６を参照して第２実施形態を説明する。
図１５及び図１６の第２実施形態は、図１〜図８の第１実施形態に係る追突防止制御システムＡを用いた移動障害物回避制御システムである。
図１５において、全体を符号Ｂで示す移動障害物回避制御システムは、移動障害物である前走車と追跡車両である自車４０との相対距離を検出・測定する距離センサ３４と、信号ラインＬ１を介して送られた距離センサ３４の電圧信号をアナログ信号に変換する前処理装置３５を有している。
【００６７】
また、移動障害物回避制御システムＢは、前処理装置３５で処理されたアナログ信号を信号ラインＬ２、Ｌ３を介して受け、上述したようにファジィ推論により、最も安全に加速するように加速を制御する制御装置３６と、前方に差し迫った障害物がある場合にその障害物を回避するように車両を制御する障害物回避制御装置３７とを有している。
【００６８】
更に、前記加速制御装置３６の制御信号及び前記障害物回避制御装置３７の制御信号を信号ラインＬ４、Ｌ５を介して受け、加減速を制御する加減速制御回路３８と、操舵を制御するステアリング制御機構３９、とを有し、信号ラインＬ６、Ｌ７を介して車両４０の加減速及び操舵を制御するように構成されている。
なお、制御後の車両の挙動は、フィードバック回路Ｌ８、Ｌ９によって、前記加速制御装置３６及び障害物回避制御装置３７に随時フィードバックされる。
【００６９】
図１６は図１５の移動障害物回避制御システムＢにおいて、追跡車両Ｃから見た画像を前処理して作成した２次元観測窓Ｗを表しており、図中の符号Ｒが移動障害物である前走車および自車との相対位置を示す。
【００７０】
上述のように、第２実施形態の移動障害物回避機構Ｂは、前述の追突防止制御システムＡと共に、追跡車両Ｃから見た画像を前処理して２次元観測窓をＷ作成し、該２次元観測窓Ｗから２次元空間上の危険度データと追跡車両Ｃの前走車Ｒに対する目標角度データを算出する前処理手段３５と、前処理手段３５からの前記危険度データ及び目標角度データに基づいて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構３９を有しているので、追突防止に加え、ハンドル角度をも適正に制御して、運転の安全性をより向上させることが可能となる。
【００７１】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
【００７２】
なお、本発明の実施に際しては、図１１で示す様に、追跡車両の能力の限界値を見極めて、その能力を極限まで発揮できるように、各種特性を決定することが好ましい旨を付記する。
【００７３】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）前走車と追跡車両との相対距離を計測する相対距離計測手段と、１制御周期だけ相対距離を遅らせることにより前走車と追跡車両との相対速度を求める手段と、前走車と追跡車両との相対距離及び相対速度が入力されるとファジィ制御を行って追跡車両の最大アクセル開度を出力するファジィ推論部とを有しているため、前走車と追跡車両との相対距離を計測するのみで、追跡車両の最大アクセル開度を得ることが出来る。そして、追跡車両のドライバーのアクセル開度と、演算された追跡車両の最大アクセル開度との誤差を修正する。そして、演算された最大アクセル開度は、前走車と追突しないという条件で求められたものであり、追跡車両のアクセル開度が係る最大アクセル開度で走行される限り、前走車に追突することは無い。
（２）演算された最大アクセル開度までのアクセル開放が可能であることと、ドライバーのアクセル開度が演算された最大アクセル開度を超えても、追跡車両側で修正して当該最大アクセル開度に抑えるので、追跡車両のドライバーは、十分にアクセルを踏み、車両の加速性能を十分に生かした感覚が味わえる。
そのため、追跡車両のドライバーに無用の精神的ストレスを及ぼすことが無くなり、交通安全上、大変望ましい。
（３）人間の感性に近いファジィ制御を採用しているため、追跡車両のドライバーが制御によって不自然な感覚を持つことが無い。これに加えて、前走車両が存在する場合における後続車両の運転、特に加速或いは制動操作の制御に良く適合した前述したメンバーシップ関数を使用するので、加速及び制動が円滑且つ安全に行われる。
（４）本発明の移動障害物回避機構は、追突防止制御システムと共に、追跡車両から見た画像を前処理して２次元観測窓を作成し、該２次元観測窓から２次元空間上の危険度データと追跡車両の前走車に対する目標角度データを算出する前処理手段と、前処理手段からの前記危険度データ及び目標角度データに基づいて、目標点への誘導並びに障害物の回避量を推論してハンドル操作の限界角度を決定するステアリング制御機構を有することが出来るので、追突防止に加え、ハンドル角度をも適正に制御して、運転の安全性をより向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムの回路構成を詳細に示すブロック図。
【図３】前方障害物に対して安全が確保できる最大アクセル量を算出する際のフローチャート。
【図４】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムのプログラマブルファジィコントローラの詳細構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムのキャリアモードメンバーシップ関数回路の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムで用いられるキャリアモードメンバーシップ関数を表す図。
【図７】メンバーシップ関数の感度極性の種類を示した図。
【図８】本発明の第１実施形態の追突防止制御システムのキャリアモードメンバーシップ関数回路で用いられるキャリアモードメンバーシップ関数を表した図。
【図９】本発明の第１実施形態の効果として得られた加速・制動特性図。
【図１０】従来のファジィ制御による最大加速・制動性能を示す特性図。
【図１１】制御対象として用いた車両の動力性能を示した図。
【図１２】キャリアモードメンバーシップ関数回路を用いた制御及び従来方式によって制御した際の特性図。
【図１３】キャリアモードメンバーシップ関数回路を用いた制御及び従来方式によって制御した際の特性図で、初期相対距離が小さく、前走車が高速で遠ざかる場合の特性図。
【図１４】キャリアモードメンバーシップ関数回路を用いた制御及び従来方式によって制御した際の特性図で、初期相対距離が大きく、前走車の遠ざかる速度が小さい場合の特性図。
【図１５】本発明の第２実施形態である移動障害物回避制御システムの概略構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の第２実施形態である移動障害物回避制御システムにおいて、追跡車両から見た画像を処理して作成した２次元観測窓の概略図。
【図１７】前走車を追跡車両が追尾する様を示す様態図。
【図１８】従来技術におけるファジィ制御のメンバーシップ関数を表した図。
【符号の説明】
Ａ・・・追突防止制御システム
Ｂ・・・移動障害物回避機構
Ｃ・・・追跡車両
Ｒ・・・前走車
１・・・仮想空間適合ファジィコントローラ
２・・・距離センサ／相対距離計測手段
３・・・インターフェース
４・・・評価回路
５・・・ファジィ推論部／ＦＩＰ
６・・・累積加算器／Ａｃｃ
７・・・実空間部分／ＶＳＰ
８・・・フィードバック部／ＦＰ
９・・・キャリアモードメンバーシップ関数回路／ＣＭＭＦ
１０・・・１回遅れ回路
１１・・・アナログスイッチ
１２・・・プログラマブルファジィコントローラ／ＰＣＭＦＣ
１３・・・仮想空間ブロック
２２・・・レベルシフト回路／ＬＳＣ
２６・・・しきい値制御回路
３０・・・デジタル入力[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automobile rear-end collision prevention control system that can prevent a tracking vehicle from colliding with a preceding vehicle when the preceding vehicle and the tracking vehicle are traveling in the same direction.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 17, when there is a preceding vehicle R, the driver of the following vehicle (tracking vehicle) C is afraid of a rear-end collision. Therefore, the driver cannot step on the accelerator sufficiently, and the acceleration performance of the vehicle C is fully utilized. There are many cases that I can not complete. This is not a problem as long as it is discussed only from the viewpoint of preventing rear-end collisions.
However, it is difficult to step on the accelerator and the acceleration performance of the vehicle cannot be fully utilized, which causes mental stress on the driver of the following vehicle (tracking vehicle) C, and a road safety point of view. Therefore, there is no denying the possibility that an undesirable situation will occur.
[0003]
Conventionally, a rear-end collision prevention technique by automatic control has been proposed in order to avoid a mental stress in a following vehicle (tracking vehicle) driver caused by not being able to step on the accelerator sufficiently. Such rear-end collision prevention often uses fuzzy control that is well adapted to human sensitivity.
However, in the conventional collision prevention technology using fuzzy control, there are several types of parameters (parameters to be measured) to be input and very complicated control is required. Performance and a large-scale structure are required.
Therefore, it is often not suitable for installation in a vehicle with limited space. Therefore, there are few parameters to be input, and ideally there is only one parameter to be input, and it is possible to reliably prevent a rear-end collision with the preceding vehicle R and to step on the accelerator sufficiently. However, there is a need for an automobile rear-end collision prevention control system that can make full use of the acceleration performance of the vehicle, but it has not been realized at this time.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and there is only one type of parameter to be input, which can reliably prevent a rear-end collision with a preceding vehicle, and is sufficient. The purpose of the present invention is to provide an automobile rear-end collision prevention control system that can step on the accelerator and fully utilize the acceleration performance of the vehicle.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various researches, the inventor has found that a membership function (membership function shown in FIGS. 6 and 8) that is well suited for driving a following vehicle (tracking vehicle) in the presence of a preceding vehicle, particularly for controlling acceleration or braking operation. : In this specification, the above-mentioned problem is solved by fuzzy control by appropriately setting the fitness (ωij) and the consequent part constant (Cij) using “carrier mode membership function”) I found a technique to do.
According to the present invention, the tracking vehicle (C) includes the inter-vehicle distance measuring means (2) for measuring the inter-vehicle distance from the preceding vehicle (R) for each control cycle (T), and the inter-vehicle distance measuring means (2). In the vehicle rear-end collision prevention control system having the programmable fuzzy controller (12) of the virtual space matching fuzzy controller (1) to which the inter-vehicle distance measured in step (3) is input, the programmable fuzzy controller (12) It has a virtual space block (13) to which the accelerator opening outputted using fuzzy reasoning can be sent and a memory (M) for temporarily storing the accelerator opening, and the virtual space block (13) has a tracking vehicle ( Simulation is performed when the accelerator opening of C) is set as the output of the programmable fuzzy controller (12). And an evaluation circuit (4) for determining whether the inter-vehicle distance (d) does not become a predetermined value or less, and further, the inter-vehicle distance according to the simulation is calculated. 1 time having a carrier mode membership function circuit (9) in which the distance (d) is input via the feedback unit (8) and delaying the inter-vehicle distance (d) by one time of the control period (T) The fuzzy controller (1) has a delay circuit (10), the inter-vehicle distance measurement means (2) measures the inter-vehicle distance (d), and the one-time delay circuit (10) performs one control cycle (T). The relative speed (d ′) is calculated from the generated distance difference (Δd), the inter-vehicle distance (d) and the relative speed (d ′) are input to the carrier mode membership function circuit (9), and the carrier mode member Shi The function function circuit (9) infers the accelerator opening increase, adds the accelerator opening increase, outputs the accelerator opening (Sα) to the tracking vehicle (C), and then the accelerator of the tracking vehicle (C). It is determined whether or not the opening is greater than or equal to the accelerator opening (Sα). If the opening is above, the accelerator opening is matched with the output accelerator opening (Sα). Have.
[0006]
Here, the membership function circuit (9) is a calculation circuit (ω11, ω12, ω21, ω22) for calculating the fitness (ωij) for the output (μA, μB), and the calculation circuit (ω11, ω12, ω21, ω22). ) Multiplied by the consequential constant (Cij) controlled by the external digital input to the fitness (ωij) obtained in (1), and arithmetic circuits (ω11, ω12, ω21, Tracking vehicle by gravity center calculation (formula (2)) from output (fitness ωij) of ω22) and output of multiplication circuit (C11, C12, C21, C22) (Cijωij obtained by multiplying the suitability by consequent part constant) It is preferable to have an inference circuit (y #) for obtaining the maximum accelerator opening (y # (t)) of (C).
[0007]
Further, in the membership function circuit (9), with respect to the non-fuzzy input, a portion with a constant grade gradient (ΔG / ΔD), a portion where the grade does not change (horizontal portion), and a portion where the grade changes rapidly. A membership function (a combination of a monotonically increasing grade characteristic (FIG. 6 (b)) and a monotonically decreasing grade characteristic (FIG. 6 (a)). FIG. 6 (c): Career mode membership function) is preferably used.
[0008]
Further, according to the present invention, a two-dimensional observation window (W in FIG. 16) is created by pre-processing the image viewed from the tracking vehicle (C), and the two-dimensional observation window (W) is displayed on the one-dimensional space. It is preferable to have preprocessing means (35) for calculating relative distance data between the preceding vehicle (R) and the tracking vehicle (C).
However, the relative distance data measuring means used in the present invention is not limited to this. For distance measurement, any distance measuring means such as a method using an ultrasonic wave or an optical method can be used in the present invention.
[0009]
According to the rear-end collision prevention control system for an automobile of the present invention having such a configuration, the tracking vehicle only needs to measure the relative distance (D or D (t)) between the preceding vehicle (R) and the tracking vehicle (C). The maximum accelerator opening (y # (t)) of (C) can be obtained. Then, an error between the accelerator opening of the driver of the tracking vehicle (C) and the calculated maximum accelerator opening (y # (t)) of the tracking vehicle (C) is corrected.
Here, the calculated maximum accelerator opening (y # (t)) is obtained under the condition that it does not collide with the preceding vehicle (R), and the maximum accelerator opening of the tracking vehicle (C) is related to the maximum accelerator opening (y # (t)). As long as the vehicle travels at the accelerator opening (y # (t)), it does not collide with the preceding vehicle (R).
In other words, the control target D0 has a relative distance of 0 between the preceding vehicle and the tracking vehicle, and by adding a predetermined offset amount (for example, 5 m) to this, the tracking vehicle has the offset amount from the preceding vehicle. A position that is far away is set as a control target. Therefore, if the control is performed accurately, the distance between the tracking vehicle and the preceding vehicle is always maintained by the offset amount, and the tracking vehicle is prevented from colliding with the preceding vehicle. .
[0010]
Further, it is possible to release the accelerator up to the calculated maximum accelerator opening (y # (t)) and the driver's accelerator opening exceeds the calculated maximum accelerator opening (y # (t)). However, since the correction is made on the tracking vehicle (C) side to suppress the maximum accelerator opening (y # (t)), the driver of the tracking vehicle sufficiently feels the accelerator and fully utilizes the acceleration performance of the vehicle. Can be tasted.
This eliminates unnecessary mental stress on the driver of the tracked vehicle, which is very desirable for traffic safety.
[0011]
Furthermore, since fuzzy control close to human sensitivity is adopted, the driver of the tracking vehicle does not have an unnatural feeling due to the control.
In addition to this, the above-described membership function (membership function shown in FIGS. 6 and 8) that is well suited for driving a following vehicle (tracking vehicle) in the presence of a preceding vehicle, particularly for controlling acceleration or braking operation. Acceleration and braking are performed smoothly and safely using a carrier mode membership function.
[0012]
The moving obstacle avoidance mechanism (B) according to the present invention is a two-dimensional system that pre-processes an image viewed from the tracking vehicle (C) together with the above-described automobile rear-end collision prevention control system (A). Before creating an observation window (W in FIG. 16) and calculating the risk data in the two-dimensional space and the target angle data for the preceding vehicle (R) of the tracking vehicle (C) from the two-dimensional observation window (W). Based on the risk data and the target angle data from the processing means (35) and the preprocessing means (35), the limit angle of the steering wheel operation is determined by inferring the guidance to the target point and the obstacle avoidance amount. A steering control mechanism (39) is provided (claim 4).
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
[0016]
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
[0017]
In FIG. 1, a rear-end collision prevention control system A according to the first embodiment of the present invention is a tracking vehicle that is tracking a preceding vehicle R, that is, a host vehicle C, a virtual space compatible fuzzy controller 1, a host vehicle C, and a virtual vehicle. It has an interface 3 that mediates between the space-adaptive fuzzy controller 1.
[0018]
Here, the real space where the preceding vehicle R and the tracking vehicle (own vehicle) C that tracks the vehicle R are considered as a one-dimensional space. Then, the virtual space compatible fuzzy controller 1 performs various simulations of the preceding vehicle R and the tracking vehicle C, which are moving obstacles, in the virtual space, and obtains the inference result that has been confirmed to be safe by the simulation as the maximum accelerator amount. It is configured to provide the vehicle side (tracking vehicle) C as y # (t).
[0019]
In FIG. 1, a virtual space matching fuzzy controller 1 includes an analog switch 11, a programmable fuzzy controller (PCMFC) 12, a virtual space block 13 that performs various simulations of a forward vehicle R and a tracking vehicle C that are moving obstacles, and have. The details of the programmable fuzzy controller (PCMFC) 12 will be described later with reference to FIG.
[0020]
Although not clearly shown in FIG. 1, the tracking vehicle C is provided with an inter-vehicle distance measuring means 2 for measuring an inter-vehicle distance Di with the preceding vehicle R that is a moving obstacle. The measured inter-vehicle distance Di is input to the programmable fuzzy controller (PCMFC) 12 via the interface 3 and the analog switch 11.
The programmable fuzzy controller (PCMFC) 12 outputs a predetermined accelerator opening using fuzzy inference. The accelerator opening, which is the output of the programmable fuzzy controller (PCMFC) 12, is sent to the virtual space block 13 (P1) and temporarily stored (P2) in the memory M.
[0021]
In the virtual space block 13, simulation is performed when the accelerator opening of the tracking vehicle C is set as the output of the programmable fuzzy controller (PCMFC) 12, and the inter-vehicle distance d (t) with the moving obstacle R is obtained. The inter-vehicle distance d (t) obtained as a result of the simulation is sent to the analog switch 11 (P3) and sent to the evaluation circuit 4 (P4), so that the accelerator opening of the tracking vehicle C can be programmable. When the output of the fuzzy controller (PCMFC) 12 is used, it is determined whether the inter-vehicle distance d (t) does not become a predetermined value or less (whether the tracking vehicle C does not approach the preceding vehicle R more than the allowable value). The
The determination result in the evaluation circuit 4 is sent to the memory M in which the accelerator opening as the output of the programmable fuzzy controller (PCMFC) 12 is temporarily stored and the interface 3 (P5, P6). If it is determined in the evaluation circuit 4 that the accelerator opening that is the output of the programmable fuzzy controller (PCMFC) 12 is appropriate, the accelerator opening is a control signal (y #) for the host vehicle C via the interface 3. (T)).
[0022]
The carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 will be described later with reference to FIG.
[0023]
In FIG. 2, the rear-end collision prevention control system A according to the first embodiment described in FIG. 1, particularly the circuit configuration thereof, is expressed by a more specific circuit block diagram.
In FIG. 2, the rear-end collision prevention control system A includes a fuzzy inference unit (FIP) 5, a cumulative adder (Acc) 6, a real space portion (VSP) 7 that displays a vehicle that is actually traveling, and a feedback unit. (FP) 8 is roughly configured.
[0024]
The fuzzy inference unit (FIP) 5 includes a carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 (in the example shown in FIG. 2, two are provided at two locations in the upper and lower portions, a total of four), and an arithmetic circuit. ω11, ω12, ω21, ω22, multiplication circuits C11, C12, C21, C22, and an inference circuit (y #) Y.
Here, in the fuzzy inference unit (FIP) 5, the sign μA means the output (grade) of the carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 in the upper part of FIG. 2, and the sign μB is the carrier mode member in the lower part of FIG. This means the output (grade) of the ship function circuit (CMMF) 9.
[0025]
The arithmetic circuits ω11, ω12, ω21, and ω22 perform the fitness (ωij) calculation for the outputs μA and μB of the carrier mode membership function circuit (CMFC) 9.
The multiplication circuits C11, C12, C21, and C22 multiply the consequent part constant (Cij) controlled by the external digital input DI. Here, the consequent part constant (Cij) is determined based on, for example, rules 1 to 4 described later with reference to FIG.
The inference circuit (y #) Y is a circuit that infers the accelerator opening increase (y # (t)). Here, the accelerator opening increase y # (t) is expressed by the following equation.
Accelerator opening increment y # (t) = ΣωijCij / Σωij (2)
[0026]
As will be described later with reference to FIG. 8, in the carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 of FIG. 2, the symbol N means a downward-sloping carrier mode membership function, and the symbol P is an upward-sloping Means career mode membership function.
[0027]
The operation of the circuit of FIG. 2 will be described.
In the real space portion (VSP) 7, the distance d (t) between the traveling vehicle (tracked vehicle) C controlled by the circuit shown in FIG. 2 and the preceding traveling vehicle R that is a moving obstacle is a relative distance measurement (not shown). It is measured every control cycle T (for example, 10 ms to 50 ms) by means (reference numeral 2 in FIG. 1).
The measured distance d (t) is input I1 to the carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 in the upper part of FIG. 2 via the feedback unit (FP) 8.
[0028]
At the same time, the measured distance d (t) is delayed I2 by the one-time delay circuit (OSD) 10 of the feedback unit (FP) 8 by one time of the control cycle T. In the merging circuit G, the one-time delay circuit ( OSD) is merged with a new measurement signal for the distance d (t) that has not passed through.
As a result of being delayed by one time of the control cycle T by the one-time delay circuit OSD, a signal difference Δd (t) indicating the distance d (t) is obtained. Since this difference Δd (t) is generated by one control cycle T, the relative speed d ′ (t) between the tracking vehicle C and the preceding vehicle R is:
Relative speed d ′ (t) = Δd (t) / T
It is obtained by
The merging circuit G performs such processing, and the relative speed d ′ (t) between the tracking vehicle C and the preceding vehicle R is input to the carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 in the lower part of FIG. It becomes.
[0029]
The relative distance d (t) and the relative speed d ′ (t) between the tracked vehicle C and the preceding vehicle R input to the upper and lower carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 in FIG. In addition to the polarity and grade gradient controlled by, they are converted into grade values by the threshold control amount to become outputs μA, μB, which are sent to the arithmetic circuits ω11, ω12, ω21, ω22, and the fitness ( ωij) is calculated. This calculation result is directly sent to the inference circuit (y #) Y and is multiplied by the consequent constant (Cij) controlled by the external digital input in the multiplication circuits C11, C12, C21 and C22 (ωijCij). , Sent to the inference circuit (y #) Y.
Then, in the inference circuit y #, the accelerator opening increase y # (t) is calculated or inferred according to the equation (2). The inference opening amount y # (t), which is the inference result, is input to the tracking vehicle C via the cumulative adder (Acc) 6, and the tracking vehicle C is sufficient in accordance with the accelerator opening increase amount y # (t). Acceleration.
That is, even if the preceding vehicle R exists, the accelerator can be fully depressed.
In actual control, the maximum accelerator opening allowed in the tracking vehicle C is processed by a cumulative adder, and the driver misoperates in the tracking vehicle C in the next control cycle (or the difference between the actual operation and the control signal). Is corrected.
[0030]
Next, “in the virtual space 13, various simulations of the preceding vehicle R and the tracking vehicle C that are moving obstacles are performed, and the inference result that has been confirmed to be safe by the simulation is used as the maximum accelerator amount. The above-described information flow of “providing to” will be described with reference to the flowchart (FIG. 3) and FIGS. 1 and 2.
[0031]
In step S1, the inter-vehicle distance is measured by the inter-vehicle distance measuring means 2, and the relative speed d '(t) is calculated by the one-time delay circuit (OSD) 10 (step S2).
[0032]
In the next step S3, the inter-vehicle distance and the relative distance are input to the carrier mode membership function circuit (CMMF) 9. The relative distance d (t) and the relative speed d ′ (t) between the tracked vehicle C and the preceding vehicle R input to the carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 are the polarity controlled by the external digital input DI, In addition to the grade gradient, it is converted into a grade value by a threshold control amount, and outputs μA and μB, which are sent to the arithmetic circuits ω11, ω12, ω21, and ω22, and the fitness (ωij) is calculated. (Step S4).
[0033]
The calculation result is directly sent to the inference circuit (y #) Y and multiplied by the consequent constant (Cij) controlled by the external digital input in the multiplication circuits C11, C12, C21 and C22 (ωijCij: step S5) And sent to the inference circuit (y #) Y.
[0034]
In the next step S6, from the product (ωij) (Cij) of the fitness (ωij) and the fitness (ωij) and the consequent part constant (Cij), the accelerator opening increase y # ( Infer t).
[0035]
Further, the accumulator adder (Acc) 6 adds the accelerator opening increase y # obtained in the above step to the accelerator opening one control cycle before (step S7), and outputs the accelerator opening to the tracking vehicle C (accelerator). The output value of the opening: Sα) (step S8).
[0036]
In the next step S9, it is determined whether or not the accelerator opening of the driver of the tracking vehicle C is greater than or equal to the output value Sα. If so (YES in step S9), the process proceeds to step S10, and the accelerator opening is output as the output. Match with the value Sα.
On the other hand, if it is less than the output value (NO in step S9), the process proceeds to step S11, and the accelerator opening of the driver is maintained as it is.
[0037]
Then, returning to the original state, the driving is continued while increasing or decreasing the accelerator opening of the tracking vehicle C (step S12).
[0038]
Next, a programmable fuzzy controller (PCMFC) indicated by reference numeral 12 in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
In the programmable fuzzy controller (PCMFC) 12 shown in FIG. 4, six carrier mode membership function circuits (CMMF) 9 are provided, and two inputs Vin1 and Vin2 are input via connection points X1 and X2. The Three carrier mode membership function circuits (CMMF) 9 are assigned per input. Therefore, since three inference rules are given for each input, the maximum number of inference rules in the programmable fuzzy controller (PCMFC) 12 in FIG. 4 is nine.
[0039]
The outputs of the six carrier mode membership function circuits (CMMF) 9 each assigned to one input are sent to the maximum value selection circuit (MAX) 21 provided by the maximum number of inference rules (9). Entered. The current signal I 0 is added to the outputs of the nine maximum value selection circuits (MAX) 21.
Here, a signal obtained by adding the current signal I0 to the output of the maximum value selection circuit (MAX) is “1-MAX (CMMF output)” if the signal I0 is set to 1. This is nothing but a MIN operation. The MIN calculation is a fitness calculation.
[0040]
The outputs of the nine maximum value selection circuits (MAX) to which I0 is added are input to any one of nine current mirrors (Current Mirror: CM) 23 having a load ratio of 1: 1. Is input to a weighting circuit (Weighting D / A: DA) 25. As a result, the resolution of the weighting circuit (DA) 25 is increased and then input to the division circuit (DIV) 27. Then, the output voltage V 0 is output from the divider circuit (DIV) 27.
[0041]
The output of the current mirror (CM) 23 corresponds to the fitness ωij.
The outputs of all current mirrors CM are input to a divider circuit (DIV) 27 through a single line. As a result, Σωij, which is the sum of the outputs of the current mirror (CM) 23, is input to the divider circuit (DIV) 27.
When the fitness ωij (the output of the current mirror (CM) 23) passes through the weighting circuit (DA) 25, the consequent constant (Cij) is added to the output of the weighting circuit (DA) 25 described above. By combining the outputs of the weighting circuit (DA) 25 into one, the output becomes ΣωijCij, and the output ΣωijCij is input to the division circuit (DIV) 27.
As a result, the output of the divider circuit (DIV) 27 becomes the accelerator opening increase (y # (t)) expressed by the above-described equation (2), ΣωijCij / Σωij.
[0042]
In FIG. 2, two carrier mode membership function circuits (CMMF) 9 are provided, whereas in FIG. 4, three carrier mode membership function circuits CMMF are provided.
This means that two carrier mode membership function circuits CMMF may be appropriately selected from the three carrier mode membership function circuits CMMF in FIG.
In other words, the performance necessary for the programmable fuzzy controller (PCMFC) 12 of FIG. 4 to function as a controller in the circuit of FIG. 2 is guaranteed.
[0043]
The carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 in FIGS. 2 and 4 will be described in detail with reference to FIG.
In FIG. 5, the input of the carrier mode membership function circuit (CMMF) 9 is indicated by a voltage signal Vi, and the output is indicated by a current signal Ig.
[0044]
The input signal Vi is input to a level shift circuit (LSC) 22 formed of a multi-stage SCL circuit. Here, not only the input signal Vi but also an external digital input (Gradient) 24 for performing grade gradient control is input to the level shift circuit (LSC) 22.
The output of the level shift circuit (LSC) 22 is a voltage signal and is sent to four binary threshold value control circuits (BTCC) 26. At the same time, an external digital input (Polar) 28 for setting sensitivity polarity switching is input to each of the four binary threshold value control circuits (BTCC) 26. Here, the sensitivity polarity will be described later with reference to FIG.
In addition, a digital input (Controlled variable) 30 for setting a threshold control amount is input to each of the four binary threshold control circuits (BTCC) 26.
The output of the binary threshold value control circuit (BTCC) 26 is a current signal, and the output currents of the four binary threshold value control circuits (BTCC) 26 are summed by an adder circuit (Σ) 32 to obtain a current. It becomes the signal Ig.
[0045]
Next, a “carrier mode membership function” which is a membership function used for the above-described fuzzy control will be described with reference to FIGS.
The carrier mode membership function is a function that can set the grade evaluation in two states in correspondence with the state transition direction of the non-fuzzy input, and has a feature that it can be processed in real time.
[0046]
FIG. 6 shows a carrier mode membership function F indicating the relationship between the relative distance (indicated by D or d (t)) between the tracked vehicle and the preceding vehicle and the grade.
The carrier mode membership function F is shown in FIG. 6 (c) (Fc), and is configured by combining the membership function Fa shown in FIG. 6 (a) and the membership function Fb shown in FIG. 6 (b). Has been.
[0047]
When the relative distance D between the tracking vehicle C and the preceding vehicle R decreases monotonically, the membership function Fa corresponds to the case where the membership function Fa moves from the upper right to the lower left as shown by the solid line in FIG. 6 (a). To do.
In the case of the membership function used in the conventional and known fuzzy control, when the relative distance D between the tracking vehicle and the preceding vehicle monotonously decreases, the gradient “ΔG / ΔD” from the upper right to the lower left in FIG. It becomes a straight line. On the other hand, the membership function used in the fuzzy control used in the present invention is different from the membership function (which is a conventional linear function) as described below.
[0048]
The membership function shown in FIG. 6A is composed of a straight line portion of the gradient “ΔG / ΔD” and portions where the grade changes rapidly (change portions Δ1, Δ2).
In the initial stage, that is, when the relative distance D between the tracked vehicle and the preceding vehicle is large (the region on the left side of the center in FIG. 6A), a large accelerator opening is required, so the grade change amount is large ( Sign “Δ1”).
[0049]
Even in the vicinity of the convergence point D0, a change portion Δ2 in which the grade changes abruptly is provided. The grade change amount in the change portion Δ2 is smaller than the grade change amount in the change portion Δ1, but the change amount (change amount on the negative side or the lower side in the figure) is much larger than the gradient ΔG / ΔD. .
Here, by providing a change portion Δ2 in which the grade changes abruptly (to the negative side or the lower side in FIG. 6A) in the vicinity of the convergence point D0, it is effective in reducing undershoot beyond the convergence point D0. is there. At the same time, even if the convergence point D0 is exceeded, the recovery operation is emphasized.
[0050]
As shown in FIG. 6B, the membership function Fb corresponds to the movement from the lower left to the upper right when the relative distance D between the tracked vehicle and the preceding vehicle monotonously increases, and FIG. As in the membership function shown in FIG. 2, the straight line portion of the gradient “ΔG / ΔD” and the portion where the grade changes rapidly (change portions Δ1, Δ2) are included.
When the relative distance D increases monotonously, it is necessary to rapidly change the grade change amount to the positive side (upper side in FIG. 6B) in order to increase the sensitivity of the tracking characteristic near the convergence point D0. . Therefore, a change portion Δ2 in which the grade changes rapidly is provided in the vicinity of the convergence point D0.
[0051]
6A and 6B, when the relative distance D between the tracking vehicle and the preceding vehicle decreases monotonously (FIG. 6A), the relative distance D monotonously. There is no membership function that simultaneously satisfies the case (FIG. 6B).
Therefore, by combining the membership function Fa of FIG. 6A and the membership function Fb of FIG. 6B and incorporating the features of both, the relative distance D between the tracked vehicle and the preceding vehicle decreases monotonously. The carrier mode membership function Fc in FIG. 6C is configured to satisfy the case where the relative distance D monotonously increases and the case where the relative distance D increases simultaneously.
[0052]
The sensitivity polarity of the membership function (Fa, Fb, Fc) described in FIG. 6 is set by sensitivity polarity switching by the external digital input (Polar: FIG. 5) 28 as described above with reference to FIG. .
[0053]
FIG. 7 shows the types of sensitivity polarity of the membership function (switchable from outside).
[0054]
FIG. 7A shows a case where the membership function has high sensitivity characteristics. Here, the left side of FIG. 7A is a reference voltage of SCL constituting the level shift circuit 24 (FIG. 5) which is a component of the carrier mode membership function circuit (CMMF: symbol 9 in FIG. 5). The right side of FIG. 7A shows the high sensitivity characteristic of the membership function. Referring to the left side of FIG. 7A, the high sensitivity characteristic of the membership function is the reference voltage V of SCL. _R It is clear that it can be obtained by fixing.
[0055]
FIG. 7B shows a case where the membership function has a low sensitivity characteristic. The reference voltage of SCL shown on the left side of FIG. 7B is an FF voltage when the voltage input of SCL is shared. In other words, the low sensitivity characteristic of the membership function is a characteristic obtained when the FF voltage when the SCL voltage input is shared is used as the SCL reference voltage.
On the other hand, FIG. 7C shows the characteristics when the non-inverted output of the FF voltage when the SCL voltage input is shared is used as the reference voltage of the SCL. Defined as a characteristic.
[0056]
FIG. 8 is used in a carrier mode membership function circuit CMMF (in FIG. 2, two are provided in each of two upper and lower locations, four in total) 9 used in the rear-end collision prevention control system A described in FIG. Four carrier mode membership functions are shown.
At the inter-vehicle distance in FIG. 8A and the relative speed in FIG. 8B, the carrier mode membership function PA that transitions from the lower left to the upper right and the carrier mode membership function NA that transitions from the upper left to the lower right are respectively It is shown.
As described above, the carrier mode membership function PA transitioning from the lower left to the upper right corresponds to the symbol “P” in FIG. 2, and the carrier mode membership function NA transitioning from the upper left to the lower right is the symbol “N” in FIG. Corresponding to
[0057]
FIG. 8A shows a carrier mode membership function indicating the relationship between the distance D or d (t) between the tracking vehicle and the preceding vehicle and the grade, and in FIG. 8A, from the lower left to the upper right. A carrier mode membership function that transitions to a region is denoted by a symbol “PA”, and a carrier mode membership function that transitions from an upper left to a lower right region is denoted by a symbol “NA”.
In FIG. 8A, “XA” is a set value in the relative distance membership function.
On the other hand, FIG. 8B shows a carrier mode membership function indicating the relationship between the relative speed d ′ (t) between the tracked vehicle and the preceding vehicle and the grade, and in FIG. 8B, the lower left to the upper right. The carrier mode membership function that transitions to the region of “5” is indicated by the symbol “PB”, and the carrier mode membership function that transitions from the upper left to the lower right region is indicated by the symbol “NB”.
In FIG. 8B, “XB” is a set value in the relative velocity membership function.
[0058]
The following inference rules based on the following simplification are applied to the increment amount of the accelerator opening, using the grade of the carrier mode membership function of FIG.
Rule 1: When the inter-vehicle distance d (t) is the carrier mode membership function NA and the relative speed d '(t) is the carrier mode membership function NB, the constant as the consequent part is C11 To do.
Rule 2: When the inter-vehicle distance d (t) is the carrier mode membership function NA and the relative speed d ′ (t) is the carrier mode membership function PB, the consequent constant is C12 To do.
Rule 3: When the inter-vehicle distance d (t) is the carrier mode membership function PA and the relative speed d ′ (t) is the carrier mode membership function NB, the constant as the consequent part is C21. To do.
Rule 4: When the inter-vehicle distance d (t) is the carrier mode membership function PA and the relative speed d ′ (t) is the carrier mode membership function PB, the constant as the consequent part is C22 To do.
[0059]
In FIG. 2, the consequent constant (Cij) input to the multiplication circuits C11, C12, C21, and C22 by the external digital input D1 is based on the above-described rules 1 to 4 by means not shown in FIG. Determined.
[0060]
The effects of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 8 will be described with reference to FIGS.
The power performance of the vehicle used as a control target is shown in FIG. In FIG. 9 (a), the time-speed characteristics when the accelerator opening of a vehicle having the same output is fully opened are shown for the respective vehicles having a vehicle weight of 1087 kg, 1387 kg, and 1687 kg. According to FIG. 9A, the time required to reach 100 km / h is 7.73 seconds at a vehicle weight of 1087 kg, 10.0 seconds at 1387 kg, and 12.3 seconds at 1687 kg.
FIG. 9B shows the braking characteristics of each vehicle. In the time-speed characteristics of FIG. 9A, the characteristics differ greatly depending on the size of the vehicle weight, but the braking characteristics of FIG. 9B do not show a large difference depending on the vehicle weight.
[0061]
FIG. 10 shows the maximum acceleration braking performance by the conventional fuzzy control.
In FIG. 10A, the setting value XB in the relative velocity membership function is constant at 50 km / h, and the setting value Xa in the relative distance membership function is changed to three types (50 m, 100 m, and 150 m). The inter-vehicle distance characteristics are shown. As is apparent from FIG. 10A, in the conventional maximum acceleration braking control by fuzzy control, a vibration state is obtained in the vicinity of the target point regardless of the value of the set value Xa. And the larger the set value Xa, the smaller the amplitude of vibration.
On the other hand, in FIG. 10B, the set value XA in the relative distance membership function is constant at 100 m, and there are three types of set values Xb in the relative velocity membership function (20 Km / h, 50 Km / h, 80 Km / h). The relative speed characteristics are shown. As is clear from FIG. 10B, a vibration mode also occurs in the relative speed characteristics, and the amplitude increases as Xb increases.
[0062]
From the above simulations, it was found that it is preferable to set Xa large and Xb small.
[0063]
FIG. 12 shows a case where control is performed by configuring a circuit (a circuit using a carrier mode membership function) necessary for the first embodiment described above with respect to the conventional fuzzy control as shown in FIG. Has been.
In FIG. 12, the time-speed characteristic (Sa line) and the braking characteristic (Da line) when a circuit using a carrier mode membership function is configured and controlled are shown as solid lines on the same graph sharing the time axis. However, for comparison purposes, the characteristics according to the conventional method are shown by broken lines (Sc, Dc).
As apparent from FIG. 12, in the first embodiment described above, although slight vibration is observed, both the inter-vehicle distance characteristic and the relative speed characteristic are compared with the results Sc and Dc of the conventional fuzzy control. Therefore, it has been confirmed that the vibration is extremely small.
[0064]
FIG. 13 is a graph similar to FIG. 12, in which the initial relative distance is small (1 m), and the distance between the tracking vehicle and the relative speed characteristic of the preceding vehicle that moves away at high speed (Sr = 100 km / h). Is simulated.
Even in this case, it can be understood that the inter-vehicle distance characteristic and the relative speed characteristic are greatly improved by adopting the above-described embodiment.
[0065]
FIG. 14 is a graph similar to FIG. 12 and shows a case where the initial relative distance is large (100 m), but the speed of the preceding vehicle is small (Sr = 10 Km / h). Even in this case, in the above-described embodiment, the inter-vehicle distance characteristic and the relative speed characteristic are improved.
[0066]
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
The second embodiment of FIGS. 15 and 16 is a moving obstacle avoidance control system using the rear-end collision prevention control system A according to the first embodiment of FIGS.
In FIG. 15, the moving obstacle avoidance control system indicated as a whole by reference symbol B includes a distance sensor 34 that detects and measures the relative distance between the preceding vehicle that is a moving obstacle and the host vehicle 40 that is a tracking vehicle, It has a pre-processing device 35 that converts the voltage signal of the distance sensor 34 sent via L1 into an analog signal.
[0067]
Further, the moving obstacle avoidance control system B receives the analog signal processed by the preprocessing device 35 via the signal lines L2 and L3, and controls acceleration so as to accelerate most safely by fuzzy inference as described above. And an obstacle avoidance control device 37 for controlling the vehicle so as to avoid the obstacle when there is an impending obstacle ahead.
[0068]
Further, the control signal of the acceleration control device 36 and the control signal of the obstacle avoidance control device 37 are received via signal lines L4 and L5, and an acceleration / deceleration control circuit 38 for controlling acceleration / deceleration, and steering control for controlling steering. And a mechanism 39, and is configured to control acceleration / deceleration and steering of the vehicle 40 via signal lines L6 and L7.
The behavior of the vehicle after the control is fed back to the acceleration control device 36 and the obstacle avoidance control device 37 as needed by feedback circuits L8 and L9.
[0069]
FIG. 16 shows a two-dimensional observation window W created by pre-processing an image viewed from the tracking vehicle C in the moving obstacle avoidance control system B of FIG. 15, and a symbol R in the figure is a moving obstacle. Shows the relative position of the preceding vehicle and the vehicle.
[0070]
As described above, the moving obstacle avoidance mechanism B of the second embodiment, together with the above-described rear-end collision prevention control system A, preprocesses an image viewed from the tracking vehicle C to create a two-dimensional observation window W, The pre-processing means 35 for calculating the risk data in the two-dimensional space and the target angle data for the preceding vehicle R of the tracking vehicle C from the three-dimensional observation window W, and the risk data and the target angle data from the pre-processing means 35 Based on this, the steering control mechanism 39 that determines the limit angle of steering operation by inferring the guidance to the target point and the obstacle avoidance amount is provided. Thus, driving safety can be further improved.
[0071]
The illustrated embodiment is merely an example, and is not intended to limit the technical scope of the present invention.
[0072]
In the implementation of the present invention, as shown in FIG. 11, it is added that it is preferable to determine the various characteristics so that the limit value of the capability of the tracked vehicle can be determined and the capability can be fully exhibited.
[0073]
【The invention's effect】
The effects of the present invention are listed below.
(1) Relative distance measuring means for measuring the relative distance between the preceding vehicle and the tracking vehicle, means for determining the relative speed between the preceding vehicle and the tracking vehicle by delaying the relative distance by one control cycle, and the preceding vehicle And a fuzzy reasoning unit that outputs the maximum accelerator opening of the tracking vehicle by performing fuzzy control when the relative distance and relative speed between the tracking vehicle and the tracking vehicle are input. The maximum accelerator opening of the tracked vehicle can be obtained only by measuring the distance. Then, an error between the accelerator opening of the driver of the tracking vehicle and the calculated maximum accelerator opening of the tracking vehicle is corrected. The calculated maximum accelerator opening is obtained under the condition that the vehicle does not collide with the preceding vehicle, and as long as the accelerator opening of the tracked vehicle travels at the maximum accelerator opening, it will collide with the preceding vehicle. There is nothing to do.
(2) It is possible to open the accelerator up to the calculated maximum accelerator opening, and even if the driver's accelerator opening exceeds the calculated maximum accelerator opening, the tracking vehicle corrects it and opens the maximum accelerator. Therefore, the driver of the tracking vehicle can fully feel the accelerator and fully take advantage of the acceleration performance of the vehicle.
This eliminates unnecessary mental stress on the driver of the tracked vehicle, which is very desirable for traffic safety.
(3) Since fuzzy control close to human sensitivity is adopted, the driver of the tracking vehicle does not have an unnatural feeling due to the control. In addition to this, the above-described membership function that is well adapted to the operation of the following vehicle in the presence of the preceding vehicle, particularly the control of the acceleration or braking operation, is used, so that acceleration and braking are performed smoothly and safely.
(4) The moving obstacle avoidance mechanism of the present invention, together with the rear-end collision prevention control system, creates a two-dimensional observation window by pre-processing the image viewed from the tracking vehicle, and creates a danger in the two-dimensional space from the two-dimensional observation window. Preprocessing means for calculating target angle data for the preceding vehicle of the tracking vehicle and the tracking vehicle, and guidance to the target point and obstacle avoidance amount based on the risk data and target angle data from the preprocessing means. Since the steering control mechanism that infers and determines the limit angle of the steering operation can be provided, in addition to preventing rear-end collision, it is possible to appropriately control the steering wheel angle to further improve driving safety.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a rear-end collision prevention control system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing in detail the circuit configuration of the rear-end collision prevention control system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for calculating a maximum accelerator amount that can ensure safety against a front obstacle.
FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of a programmable fuzzy controller of the rear-end collision prevention control system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a carrier mode membership function circuit of the rear-end collision prevention control system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a carrier mode membership function used in the rear-end collision prevention control system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing types of sensitivity polarities of membership functions.
FIG. 8 is a diagram showing a carrier mode membership function used in the carrier mode membership function circuit of the rear-end collision prevention control system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an acceleration / braking characteristic diagram obtained as an effect of the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the maximum acceleration / braking performance by conventional fuzzy control.
FIG. 11 is a diagram showing the power performance of a vehicle used as a control target.
FIG. 12 is a characteristic diagram of control using a carrier mode membership function circuit and control by a conventional method.
FIG. 13 is a characteristic diagram in the case of control using a carrier mode membership function circuit and control by a conventional method, in which the initial relative distance is small and the preceding vehicle moves away at high speed.
FIG. 14 is a characteristic diagram when control using a carrier mode membership function circuit and control according to a conventional method, in which the initial relative distance is large and the speed at which the preceding vehicle moves away is small.
FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of a moving obstacle avoidance control system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic diagram of a two-dimensional observation window created by processing an image viewed from a tracking vehicle in the moving obstacle avoidance control system according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a state diagram showing how a tracking vehicle tracks a preceding vehicle.
FIG. 18 is a diagram illustrating a membership function of fuzzy control in the prior art.
[Explanation of symbols]
A ... Rear collision prevention control system
B ... Moving obstacle avoidance mechanism
C ... Tracking vehicle
R ... preceding car
1 ... Virtual space compatible fuzzy controller
2 ... Distance sensor / relative distance measuring means
3 ... Interface
4 ... Evaluation circuit
5 ... Fuzzy reasoning part / FIP
6 ... Cumulative adder / Acc
7 ... Real space part / VSP
8 ... Feedback unit / FP
9 ... Career mode membership function circuit / CMMF
10 ... 1 time delay circuit
11 ... Analog switch
12 ... Programmable fuzzy controller / PCMFC
13 ... Virtual space block
22 Level shift circuit / LSC
26... Threshold control circuit
30 ... Digital input

Claims

The tracking vehicle (C) includes an inter-vehicle distance measuring means (2) that measures an inter-vehicle distance from the preceding vehicle (R) at each control cycle (T), and the inter-vehicle distance measured by the inter-vehicle distance measuring means (2). Is input using an interface (3), and the programmable fuzzy controller (12) of the virtual space adaptive fuzzy controller (1) outputs an output using fuzzy inference in the programmable fuzzy controller (12). A virtual space block (13) to which the accelerator opening is sent and a memory (M) for temporarily storing the accelerator opening, and the accelerator opening of the tracking vehicle (C) is stored in the virtual space block (13). Is the output of the programmable fuzzy controller (12) before the simulation An inter-vehicle distance (d) with the vehicle (R) is obtained, and an evaluation circuit (4) for determining whether the inter-vehicle distance (d) does not become a predetermined value or less is further included. Has a carrier mode membership function circuit (9) input via a feedback unit (8), and a one-time delay circuit (10) for delaying the inter-vehicle distance (d) by one control cycle (T). The fuzzy controller (1) measures the inter-vehicle distance (d) by the inter-vehicle distance measuring means (2), and the distance generated by one control cycle (T) by the one-time delay circuit (10). The relative speed (d ′) is calculated from the difference (Δd), the inter-vehicle distance (d) and the relative speed (d ′) are input to the carrier mode membership function circuit (9), and the carrier mode membership function circuit ( 9 Infers the increase in accelerator opening, adds the increase in accelerator opening, and outputs the accelerator opening (Sα) to the tracking vehicle (C). Then, the accelerator opening of the tracking vehicle (C) determines whether the accelerator is open. It is determined whether or not it is equal to or greater than the degree (Sα). Car rear-end collision prevention system.