JP4234084B2 - 車両用走行軌跡推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車速を検出する車速センサと、ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、車速センサで検出した車速およびヨーレートセンサで検出したヨーレートに基づいて車両の将来の走行軌跡を推定する第１走行軌跡推定手段と、推定された走行軌跡を出力する推定走行軌跡出力手段と備えた車両用走行軌跡推定装置に関する。

ヨーレートおよび車速に基づいて車両の走行軌跡を推定し、車両が走行状態から停止状態に移行したことが判定されると、停止状態になる前の推定走行軌跡を保持しておくことで、コーナーの途中で停止した車両が発進する場合に発進後の走行軌跡を推定できるようにしたものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００２−３１９１００号公報

しかしながら、車速が小さいときにはヨーレートセンサの出力が不安定になってヨーレートの検出精度が低下するため、車両が停止する直前に検出したヨーレートは信頼性が低く、このヨーレートに基づいて推定した車両の停止直前の走行軌跡の信頼性も低いものとなる。従って、この信頼性の低い走行軌跡を用いて車両の発進後の走行軌跡を推定しようとしても、その推定走行軌跡の精度には限界があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、停止した車両が発進する場合に、発進後の走行軌跡を精度良く推定できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車速を検出する車速センサと、ヨーレートを検出するヨーレートセンサと、車速センサで検出した車速およびヨーレートセンサで検出したヨーレートに基づいて車両の将来の走行軌跡を推定する第１走行軌跡推定手段と、推定された走行軌跡を出力する推定走行軌跡出力手段と備えた車両用走行軌跡推定装置において、車両の過去の走行軌跡を算出する走行軌跡算出手段と、算出された過去の走行軌跡に基づいて車両の将来の走行軌跡を推定する第２走行軌跡推定手段とを備え、車速センサで検出した車速が所定値以下であり、かつヨーレートセンサで検出した単位時間あたりのヨーレートの変化量が所定値以上の場合に、前記推定走行軌跡出力手段は前記第２走行軌跡推定手段により推定された走行軌跡を出力することを特徴とする車両用走行軌跡推定装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記走行軌跡算出手段は、任意の点を基準として自車位置および自車方位を記録可能な絶対座標系を有し、ヨーレートセンサで検出したヨーレートに基づいて絶対座標系における自車方位を算出するとともに、算出された自車方位および車速センサで検出した車速に基づいて複数の自車位置を算出し、算出された絶対座標系上の複数の自車位置から車両の過去の走行軌跡を算出することを特徴とする車両用走行軌跡推定装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、車両の舵角を検出する舵角センサを備え、前記走行軌跡算出手段は、任意の点を基準として自車位置および自車方位を記録可能な絶対座標系を有し、舵角センサで検出した舵角に基づいて絶対座標系における自車方位を算出するとともに、算出された自車方位および車速センサで検出した車速に基づいて複数の自車位置を算出し、算出された絶対座標系上の複数の自車位置から車両の過去の走行軌跡を算出することを特徴とする車両用走行軌跡推定装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、車両外部からの信号に基づいて絶対座標系における自車位置を検出する自車位置検出手段と、検出された自車位置を記憶する自車位置記憶手段とを備え、前記走行軌跡算出手段は、自車位置記憶手段に記憶されている複数の自車位置から車両の過去の走行軌跡を算出することを特徴とする車両用走行軌跡推定装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項２〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記走行軌跡算出手段は、絶対座標系における複数の自車位置を最小二乗演算処理することにより車両の過去の走行軌跡を算出することを特徴とする車両用走行軌跡推定装置が提案される。

尚、実施例のナビゲーションシステム１８は本発明の自車位置検出手段に対応する。

請求項１の構成によれば、車速センサで検出した車速が所定値以下であり、かつヨーレートセンサで検出した単位時間あたりのヨーレートの変化量が所定値以上のとき、つまりヨーレートセンサが出力するヨーレートの信頼性が低いとき、推定走行軌跡出力手段は、ヨーレートを用いて第１走行軌跡推定手段が推定した車両の将来の走行軌跡を出力せずに、走行軌跡算出手段が算出した車両の過去の走行軌跡に基づいて第２走行軌跡推定手段が推定した車両の将来の走行軌跡を出力するので、停止した車両が発進する場合においても発進後に出力される将来の走行軌跡を精度を高めることができる。

請求項２の構成によれば、走行軌跡算出手段がヨーレートセンサで検出したヨーレートに基づいて絶対座標系における自車方位を算出し、その自車方位および車速センサで検出した車速に基づいて絶対座標系における複数の自車位置を算出し、それら複数の自車位置から車両の過去の走行軌跡を算出するので、第１走行軌跡推定手段が車両の将来の走行軌跡を推定する際に使用するヨーレートセンサおよび車速センサをそのまま利用して車両の過去の走行軌跡を算出することができる。

請求項３の構成によれば、走行軌跡算出手段が舵角センサで検出した舵角に基づいて絶対座標系における自車方位を算出し、その自車方位および車速センサで検出した車速に基づいて絶対座標系における複数の自車位置を算出し、それら複数の自車位置から車両の過去の走行軌跡を算出するので、車両に一般的に備えられている舵角センサをそのまま利用して車両の過去の走行軌跡を算出することができる。

請求項４の構成によれば、自車位置検出手段が車両外部からの信号に基づいて検出した絶対座標系における自車位置を自車位置記憶手段が記憶し、走行軌跡算出手段が前記記憶されている複数の自車位置から車両の過去の走行軌跡を算出するので、自車位置検出手段の出力を利用して車両の過去の走行軌跡を容易に算出することができる。

請求項５の構成によれば、走行軌跡算出手段が絶対座標系における複数の自車位置を最小二乗演算処理して車両の過去の走行軌跡を算出するので、前記複数の自車位置の並び方に誤差によるばらつきがあっても車両の過去の走行軌跡を精度良く算出することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の第１実施例を示すもので、図１はＡＣＣシステムの制御系のブロック図、図２は作用を説明するフローチャート、図３は第１走行軌跡推定手段の作用の説明図、図４は第２走行軌跡推定手段の作用の説明図である。

図１に示すように、先行車が存在するときには予め設定した車間距離を保持して前記先行車に追従走行し、先行車が存在しないときには予め設定した車速で定速走行するＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）システムは、第１走行軌跡推定手段Ｍ１と、走行軌跡算出手段Ｍ２と、第２走行軌跡推定手段Ｍ３と、推定走行軌跡出力手段Ｍ４と、停止状態判定手段Ｍ５と、検知エリア設定手段Ｍ６と、障害物抽出手段Ｍ７と、制御目標値決定手段Ｍ８と、車両制御手段Ｍ９とを備える。

第１走行軌跡推定手段Ｍ１には車速センサ１１およびヨーレートセンサ１２が接続され、走行軌跡算出手段Ｍ２には車速センサ１１、ヨーレートセンサ１２および舵角センサ１３が接続され、推定走行軌跡出力手段Ｍ４には車速センサ１１およびヨーレートセンサ１２が接続され、停止状態判定手段Ｍ５には車速センサ１１が接続され、障害物抽出手段Ｍ７にはレーダー装置１４が接続され、車両制御手段Ｍ９にはディスプレイ１５、減速アクチュエータ１６および加速アクチュエータ１７が接続される。

第１走行軌跡推定手段Ｍ１は、図３に示すように、車速センサ１１で検出した車速とヨーレートセンサ１２で検出したヨーレートとに基づいて自車の将来の走行軌跡Ｔｎを推定する。即ち、現在の車速およびヨーレートから車両の旋回半径Ｒｎが算出できるため、現在の自車の進行方向に前記旋回半径Ｒｎの円弧を連ねることで自車の将来の走行軌跡Ｔｎを推定することができる。

走行軌跡算出手段Ｍ２は、図４に示すように、ヨーレートセンサ１２で検出したヨーレートの積分値、あるいは舵角センサ１３で検出した舵角の累積値から、絶対座標系における自車の絶対方位を算出するとともに、自車の絶対方位および車速センサ１１で検出した車速から絶対座標系における自車の絶対位置を所定時間毎に算出する。そして絶対座標系にプロットされた所定時間毎の自車の絶対位置（図４における□位置参照）を最小二乗演算処理することで、自車の過去の走行軌跡を算出する。その際に最小二乗演算処理を行うことで、絶対座標系にプロットされた複数の自車位置に誤差が存在しても、走行軌跡の算出精度を高めることができる。

このように、ヨーレートおよび車速から自車の過去の走行軌跡を算出する場合に、第１走行軌跡推定手段Ｍ１において使用するヨーレートおよび車速を検出するためのヨーレートセンサ１２および車速センサ１１をそのまま利用してセンサの数の増加を抑えることができる。また舵角から自車の過去の走行軌跡を算出する場合には、車両に一般的に備えられている舵角センサ１３をそのまま利用してセンサの数の増加を抑えることができる。

第２走行軌跡推定手段Ｍ３は、例えば、自車の過去の走行軌跡の終端（つまり現在の自車位置）における曲率半径Ｒｏを算出し、この曲率半径Ｒｏを有する円弧を自車の過去の走行軌跡の終端に連ねることで、自車の将来の走行軌跡Ｔｏを推定する。

推定走行軌跡出力手段Ｍ４は、第１走行軌跡推定手段Ｍ１で推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｎと、第２走行軌跡推定手段Ｍ３で推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｏとのうち、その精度が高い一方だけを出力する。即ち、停止状態判定手段Ｍ５が車速センサ１１で検出した車速が概ねゼロであって車両が実質的に停止していると判断すると、推定走行軌跡出力手段Ｍ４は第２走行軌跡推定手段Ｍ３で推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｏを出力する。

その理由は、第１走行軌跡推定手段Ｍ１は車速およびヨーレートに基づいて自車の将来の走行軌跡Ｔｎを推定するが、車両が停止しているときにはヨーレートがゼロになるため、自車の将来の走行軌跡Ｔｎの推定に誤差が発生することになる。この場合には、第２走行軌跡推定手段Ｍ３が自車の過去の走行軌跡に基づいて推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｏを採用することで、上記誤差の影響を回避することができるからである。

一方、自車が停止しておらずに車速が所定値以上の場合、あるいは車速が所定値未満の場合であっても、ヨーレートセンサ１２が出力するヨーレートが安定している場合には、推定走行軌跡出力手段Ｍ４は第１走行軌跡推定手段Ｍ１で推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｎを出力する。

その理由は、車速が所定値以上の場合にはヨーレートセンサ１２の出力の精度が保証されているため、第１走行軌跡推定手段Ｍ１がヨーレートを用いて推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｎの精度が保証されるからである。また車速が所定値未満の場合でもヨーレートセンサ１２の出力が安定していれば、第１走行軌跡推定手段Ｍ１がヨーレートを用いて推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｎの精度が保証されるからである。

尚、自車が停止しておらずに車速が所定値未満であり、かつヨーレートセンサ１２が出力するヨーレートが安定しない場合には、推定走行軌跡出力手段Ｍ４は第２走行軌跡推定手段Ｍ３で推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｏを出力する。

このように、検出したヨーレートの信頼性が高い場合には、第１走行軌跡推定手段Ｍ１が推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｎの精度の方が、第２走行軌跡推定手段Ｍ３が推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｏの精度よりも高くなることから、第１走行軌跡推定手段Ｍ１が推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｎを優先的に出力することで、走行軌跡の推定精度を全体的に高めることができる。またヨーレートが検出できない場合や検出したヨーレートの信頼性が低い場合には、第２走行軌跡推定手段Ｍ３が推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｏの精度の方が、第１走行軌跡推定手段Ｍ１が推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｎの精度よりも高くなることから、第２走行軌跡推定手段Ｍ３が推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｏを優先的に出力することで、走行軌跡の推定精度を全体的に高めることができる。

検知エリア設定手段Ｍ６は、推定走行軌跡出力手段Ｍ４が出力した自車の将来の走行軌跡を中心線として、その中心線に沿う所定幅の検知エリアを設定する。レーダー装置１４はレーザー光やミリ波等の電磁波を送信し、その電磁波が物体から反射された反射波を受信することで、物体の方向、物体までの距離、物体との相対速度等を検知するもので、障害物抽出手段Ｍ７はレーダー装置１４で検知した物体のうちから検知エリア内に存在する物体を制御対象となる先行車（障害物）として抽出する。

制御目標値決定手段Ｍ８は、障害物抽出手段Ｍ７で抽出した先行車を制御対象とし、それに自車を追従走行させるためのパラメータである目標車速、目標加減速度、目標車間距離等を決定する。そして車両制御手段Ｍ９は、制御目標値決定手段Ｍ８で決定した制御目標値に基づいて減速アクチュエータ１６や加速アクチュエータ１７を駆動し、スロットルバルブを開閉したりブレーキ装置を作動させたりして追従走行制御や定速走行制御を実行するとともに、ディスプレイ１５に現在の車両の制御状態を表示してドライバーに報知する。

次に、自車の将来の走行軌跡の推定に関する上記作用を、図２のフローチャートに基づいて更に説明する。

先ずステップＳ１で第１走行軌跡推定手段Ｍ１がヨーレートおよび車速に基づいて自車の将来の走行軌跡Ｔｎを推定する。続くステップＳ２で走行軌跡算出手段Ｍ２がヨーレートの積分値、あるいは舵角の累積値から絶対座標系における自車の絶対方位を算出し、ステップＳ３で前記絶対方位および車速から絶対座標系における自車の絶対位置を所定時間毎に算出し、更にステップＳ４で自車の所定時間毎の複数の絶対位置の座標を最小二乗演算処理して自車の過去の走行軌跡を算出し、第２走行軌跡推定手段Ｍ３が前記自車の過去の走行軌跡から自車の将来の走行軌跡Ｔｏを推定する。

続くステップＳ５で自車が停止していれば、ステップＳ８で第２走行軌跡推定手段Ｍ３が推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｏを出力する。一方、前記ステップＳ５で自車が停止していない場合でも、ステップＳ６で車速が所定値未満であり、かつステップＳ７でヨーレートが安定していなければ、同様にステップＳ８で第２走行軌跡推定手段Ｍ３が推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｏを出力する。

そして前記ステップＳ６で車速が所定値以上であるか、あるいは前記ステップＳ７でヨーレートが安定していれば、ステップＳ９で第１走行軌跡推定手段Ｍ１が推定した自車の将来の走行軌跡Ｔｎを出力する。

次に、図５に基づいて本発明の第２実施例を説明する。

第１実施例では車速センサ１１、ヨーレートセンサ１２および舵角センサ１３が走行軌跡算出手段Ｍ２に接続されていたが、第２実施例ではナビゲーションシステム１８に接続された自車位置記憶手段Ｍ１０が走行軌跡算出手段Ｍ２に接続される。

ナビゲーションシステム１８は自車位置を逐次検出可能であるため、その自車位置を所定時間間隔で自車位置記憶手段Ｍ１０に記憶しておき、走行軌跡算出手段Ｍ２は自車位置記憶手段Ｍ１０に記憶された過去の複数の自車位置から、自車の過去の走行軌跡を算出することができる。

第２実施例のその他の構成および効果は、上述した第１実施例と同じである。

以上、本発明の実施例を説明したが、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。

例えば、実施例ではＡＣＣシステムについて説明したが、本発明はＡＣＣシステム以外の任意の用途の車両用走行軌跡推定装置に対して適用することができる。

また自車位置検出手段は実施例のナビゲーションシステム１８に限定されず、ビーコン等の路車間通信システムであっても良い。

第１実施例に係るＡＣＣシステムの制御系のブロック図 作用を説明するフローチャート 第１走行軌跡推定手段の作用の説明図 第２走行軌跡推定手段の作用の説明図 第２実施例に係るＡＣＣシステムの制御系のブロック図

符号の説明

１１ 車速センサ
１２ ヨーレートセンサ
１３ 舵角センサ
１８ ナビゲーションシステム（自車位置検出手段）
Ｍ１ 第１走行軌跡推定手段
Ｍ２ 走行軌跡算出手段
Ｍ３ 第２走行軌跡推定手段
Ｍ４ 推定走行軌跡出力手段
Ｍ１０ 自車位置記憶手段

Claims (5)

1. 車速を検出する車速センサ（１１）と、
   ヨーレートを検出するヨーレートセンサ（１２）と、
   車速センサ（１１）で検出した車速およびヨーレートセンサ（１２）で検出したヨーレートに基づいて車両の将来の走行軌跡を推定する第１走行軌跡推定手段（Ｍ１）と、
   推定された走行軌跡を出力する推定走行軌跡出力手段（Ｍ４）と、
   を備えた車両用走行軌跡推定装置において、
   車両の過去の走行軌跡を算出する走行軌跡算出手段（Ｍ２）と、
   算出された過去の走行軌跡に基づいて車両の将来の走行軌跡を推定する第２走行軌跡推定手段（Ｍ３）と、
   を備え、
   車速センサ（１１）で検出した車速が所定値以下であり、かつヨーレートセンサ（１２）で検出した単位時間あたりのヨーレートの変化量が所定値以上の場合に、前記推定走行軌跡出力手段（Ｍ４）は前記第２走行軌跡推定手段（Ｍ３）により推定された走行軌跡を出力することを特徴とする車両用走行軌跡推定装置。
2. 前記走行軌跡算出手段（Ｍ２）は、
   任意の点を基準として自車位置および自車方位を記録可能な絶対座標系を有し、ヨーレートセンサ（１２）で検出したヨーレートに基づいて絶対座標系における自車方位を算出するとともに、算出された自車方位および車速センサ（１１）で検出した車速に基づいて複数の自車位置を算出し、算出された絶対座標系上の複数の自車位置から車両の過去の走行軌跡を算出することを特徴とする、請求項１に記載の車両用走行軌跡推定装置。
3. 車両の舵角を検出する舵角センサ（１３）を備え、
   前記走行軌跡算出手段（Ｍ２）は、
   任意の点を基準として自車位置および自車方位を記録可能な絶対座標系を有し、舵角センサ（１３）で検出した舵角に基づいて絶対座標系における自車方位を算出するとともに、算出された自車方位および車速センサ（１１）で検出した車速に基づいて複数の自車位置を算出し、算出された絶対座標系上の複数の自車位置から車両の過去の走行軌跡を算出することを特徴とする、請求項１に記載の車両用走行軌跡推定装置。
4. 車両外部からの信号に基づいて絶対座標系における自車位置を検出する自車位置検出手段（１８）と、検出された自車位置を記憶する自車位置記憶手段（Ｍ１０）とを備え、
   前記走行軌跡算出手段（Ｍ２）は、
   自車位置記憶手段（Ｍ１０）に記憶されている複数の自車位置から車両の過去の走行軌跡を算出することを特徴とする、請求項１に記載の車両用走行軌跡推定装置。
5. 前記走行軌跡算出手段（Ｍ２）は、
   絶対座標系における複数の自車位置を最小二乗演算処理することにより車両の過去の走行軌跡を算出することを特徴とする、請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の車両用走行走行軌跡推定装置。

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