JP4330937B2

JP4330937B2 - レーダ装置

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Publication number: JP4330937B2
Application number: JP2003176815A
Authority: JP
Inventors: 政雄大岡; 隆雄西村; 晃磯貝
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: JP2005010092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自車両から先行車両までの車間距離と自車両の車速との比に応じて、相対速度のフィルタの時定数を可変にする車間距離制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されている車間距離制御装置によれば、例えば、車速が高いとき、及び車間距離が短いときには、フィルタの時定数の値を小さくし、また、車速が低いとき、及び車間距離が長いときには、フィルタの時定数の値を大きくする。
【０００３】
車間距離制御装置では、この相対速度に基づいて目標とする車間距離を一定に保持するように自車両の車速を制御する。すなわち、例えば、自車両が遅ければ加速させ、自車両が速ければ減速させて、先行車両との車間距離を一定に保持する。従って、車速が高いとき、及び車間距離が短いときにフィルタの時定数の値を小さくすることで、車間距離制御の応答性が向上する。また、車速が低いとき、及び車間距離が長いときにフィルタ時定数の値を大きくすることで、車間距離制御の安定性が保たれる。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５６７５４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、自車両と先行車両がともに加減速を行わない状況等においては、車間距離は略一定に保たれるため、車間距離制御の安定性を優先すべきであり、そのためには、相対速度のフィルタの時定数の値を大きくする必要がある。しかしながら、従来の車間距離制御装置では、自車両と先行車両がともに加減速を行わない状況であっても、高い車速、及び短い車間距離である場合には、相対速度のフィルタの時定数の値を小さいものにしてしまう。
【０００６】
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたもので、自車両、及び先行車両の走行状況に適した相対速度のフィルタの時定数を設定することができるレーダ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のレーダ装置は、自車両の周囲に送信波を放射し、送信波の反射波を検出するレーダ手段と、
レーダ手段による反射波の検出結果に基づいて、送信波を反射した先行車両との相対速度を演算する相対速度演算手段と、
演算手段によって演算された相対速度に対してフィルタ処理を行って、最終的な相対速度を算出するフィルタ処理手段と、
自車両、及び先行車両が加減速を行う可能性の高低としての応答要求度を判定する応答要求度判定手段と、
自車両から先行車両までの距離、レーダ手段が反射波を検出した際の受信強度、自車両に対する先行車両の横ずれ量、自車両に対する先行車両の横ずれ量の変化量、の少なくとも１つに対して予め検出安定度を設定し、この予め設定された検出安定度と、自車両からレーダ手段によって検出される先行車両までの距離、レーダ手段が反射波を検出した際の受信強度、自車両に対する前記レーダ手段によって検出される先行車両の横ずれ量、自車両に対するレーダ手段によって検出される先行車両の横ずれ量の変化量、の少なくとも１つとに基づいて、レーダ手段によって検出される先行車両の検出安定度を判定する検出安定度判定手段と、
応答要求度判定手段による判定結果と検出安定度判定手段による判定結果とに基づいてフィルタ処理に用いられるフィルタの時定数を変更するものであり、
そのフィルタの時定数の変更にあたっては、応答要求度判定手段により応答要求度が低いと判定された場合には、フィルタの時定数を大きく設定し、応答要求度判定手段により応答要求度が高いと判定された場合には、フィルタの時定数を小さく設定するものであり、
検出安定度判定手段による判定結果が先行車両を安定して検出することができない判定結果のときには、検出安定度判定手段による判定結果を応答要求度判定手段による判定結果よりも優先して、フィルタの時定数を変更するフィルタ時定数変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明のレーダ装置を車間距離制御装置に適用する場合、先行車両を安定して検出できる状態では、相対速度のフィルタの時定数を小さくすることで、車間距離制御の応答性が向上する。しかしながら、先行車両を安定して検出することができない状態では、相対速度のフィルタの時定数を小さくすると相対速度の値がばらつき、その結果、安定した車間距離制御を行うことができない。
そこで、先ず、自車両から先行車両までの距離の長さ、レーダ手段が反射波を検出した際の受信強度、及び自車両に対する先行車両の横ずれ量とその変化量の何れかに基づいて先行車両の検出安定度を判定することで、相対速度のフィルタの時定数を小さくしてもよい状況を適切に判定する。そして、相対速度のフィルタの時定数を変更する際、先行車両を安定して検出することができない判定結果のときには、検出安定度の判定結果を判定手段の判定結果よりも優先する。これにより、自車両、及び先行車両の走行状況に適した相対速度のフィルタの時定数とすることが可能となり、その結果、応答性と安定性とを兼ね備えた車間距離制御を実現することができる。
そして、例えば、請求項２記載のように、応答要求度判定手段によって加減速を行う可能性が高いと判定される場合にはフィルタ処理に用いられるフィルタの時定数を小さく変更し、また、加減速を行う可能性が低いと判定される場合にはフィルタの時定数を大きく変更することにより、物体としての自車両、及び反射物体としての先行車両の走行状況に適した相対速度のフィルタの時定数を設定することができる。
【０００９】
請求項３に記載のレーダ装置では、自車両が位置する道路を検出する道路検出手段を備え、応答要求度判定手段は、自車両、及び先行車両の何れかが所定の道路を通過する場合に自車両、及び先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする。例えば、請求項４に記載のように、カーブ区間とその付近、渋滞区間とその付近、工事区間とその付近、分岐・合流地点とその付近、有料道路の料金所とその付近、及び交差点とその付近の道路を通過する場合に自車両、及び先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定する。
【００１０】
このように、自車両や先行車両が加減速する可能性の高い場所を通過する場合に、相対速度のフィルタの時定数を小さくすることで、自車両、及び先行車両の走行状況に適した相対速度のフィルタの時定数とすることができる。
【００１１】
請求項５に記載のレーダ装置では、応答要求度判定手段は、演算手段によって演算された相対速度の絶対値が大きい場合に自車両、及び先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする。例えば、本発明のレーダ装置が車間距離制御装置に適用される場合、車間距離制御装置は、自車両の速度を先行車両と合わせるように所定の車間距離を保って制御するため、相対速度が大きい場合には自車両を加減速することになる。従って、相対速度の絶対値が大きい場合に自車両、及び先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することで、自車両、及び先行車両の走行状況に適した相対速度のフィルタの時定数とすることができる。
【００１２】
請求項６に記載のレーダ装置によれば、自車両から先行車両までの目標距離を設定する目標距離設定手段を備え、応答要求度判定手段は、目標距離の設定が変更される場合に自車両、及び先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする。また、請求項７に記載のように、レーダ手段による反射波の検出結果に基づいて、自車両から先行車両までの距離を演算する距離演算手段を備え、応答要求度判定手段は、目標距離と距離との差が所定値以上である場合に自車両、及び先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定してもよい。
【００１３】
例えば、本発明のレーダ装置が車間距離制御装置に適用される場合、車間距離制御装置は、自車両から先行車両までの距離（又は、車間時間）を目標距離（又は、目標車間時間）となるように制御するため、目標距離と実際の距離とに所定値以上の差がある場合や目標距離の設定が変更された場合には自車両を加減速することがある。従って、目標距離と実際の距離との差が所定値以上である場合や目標距離の設定が変更される場合に自車両が加減速を行う可能性が高いと判定することで、自車両、及び先行車両の走行状況に適した相対速度のフィルタの時定数とすることができる。
【００１４】
請求項８に記載のレーダ装置では、自車両から先行車両までの距離を目標距離となるように自車両の速度を制御する速度制御手段を備え、応答要求度判定手段は、速度制御手段による速度制御中に目標とすべき先行車両が変更される場合に自車両、及び先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする。
【００１５】
例えば、本発明のレーダ装置が車間距離制御装置に適用される場合、速度制御中に、目標とすべき先行車両が変更される場合に自車両が加減速を行う可能性が高いと判定することで、自車両、及び先行車両の走行状況に適した相対速度のフィルタの時定数とすることができる。
【００１９】
請求項９に記載のレーダ装置では、フィルタ時定数変更手段は、検出安定度判定手段による検出安定度の高低に応じてフィルタ処理に用いられるフィルタの時定数を変更することを特徴とする。例えば、検出安定度が高い場合には、相対速度のフィルタの時定数を小さくすることで、車間距離制御の応答性を向上することができ、また、検出安定度が低い場合には、相対速度のフィルタの時定数を大きくすることで、車間距離制御の安定性を向上することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーダ装置を適用した車間距離制御装置について、図面に基づいて説明する。この車間距離制御装置は、自動車等の車両に搭載され、車速を一定に保つように車速を制御する定速走行制御や、前方車両（先行車両）との車間距離を一定に保つように車速を制御する車間距離制御を実行する装置である。
【００２３】
図１に、車間距離制御装置の全体構成を示す。車間距離制御装置１００は、車間距離制御ＥＣＵ１０１を中心に構成されている。車間距離制御ＥＣＵ１０１は、マイクロコンピュータを主な構成とし、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）及び各種の駆動回路や検出回路を備えている。これらのハード構成は一般的なものであるので詳細な説明は省略する。
【００２４】
車間距離制御ＥＣＵ１０１は、エンジン制御ＥＣＵ１０２、横滑り抑制制御ＥＣＵ１０３、ナビゲーションＥＣＵ１０４にバスを介して接続される。また、車間距離制御ＥＣＵ１０１は、レーザレーダセンサ１０５、クルーズコントロールスイッチ（以下、ＣＣＳＷ）１０６、車速設定ＳＷ１０７、車間切替ＳＷ１０８、及び警報音発生器１０９と接続される。
【００２５】
この車間距離制御ＥＣＵ１０１は、レーザレーダセンサ１０５や各ＥＣＵとの信号の送受信を行い、また、受信信号に基づいて自車両が走行するカーブのカーブ半径Ｒ（以下、推定Ｒと呼ぶ）の算出や、定速走行制御等の所定の処理を実行する。
【００２６】
エンジン制御ＥＣＵ１０２は、例えば、エンジンの燃料噴射等を制御する制御装置であり、車間距離制御ＥＣＵ１０１に対して、車速とアクセルペダルの操作状態に対応する信号を送信する。横滑り抑制制御ＥＣＵ１０３は、例えば、コーナリング時に発生する車両の横滑りを抑制するための制御装置であり、車間距離制御ＥＣＵ１０１に対して、車両の鉛直方向回りの角速度（ヨーレート）とブレーキペダルの操作状態に対応する信号を送信する。
【００２７】
ナビゲーションＥＣＵ１０４は、周知のごとく、車両の現在位置とその周辺の地図を表示する現在位置表示機能や、目的地までの経路を誘導する経路誘導機能等を実行する制御装置である。また、いずれも図示しない、衛星からの電波に基づいて車両の現在位置を検出するＧＰＳ（Global Positioning System）のためのＧＰＳ受信機や、外部から渋滞／工事区間等の道路交通情報を受信する受信機を備えている。
【００２８】
このナビゲーションＥＣＵ１０４は、上述の各機能を実行するほか、現在位置と、現在位置付近に存在するカーブの開始地点及び終了地点、現在位置付近に存在する渋滞／工事区間の開始地点及び終了地点、現在位置付近に存在する分岐／合流開始地点までの距離及び終了地点、現在位置付近に存在する交差点開始地点（例えば、交差点より３０ｍ手前地点等）及び終了地点（例えば、交差点より３０ｍ先の地点等）のデータを車間距離制御ＥＣＵ１０１へ送信する。なお、車間距離制御ＥＣＵ１０１において、これら各データを用いて算出される現在位置と各地点との相対位置のデータを道路状況データと呼ぶことにする。
【００２９】
ＣＣＳＷ１０６は、定速走行制御や車間距離制御を実施／解除するための操作スイッチであり、運転者の制御許可操作、セット操作、キャンセル操作に応じた操作信号が車間距離制御ＥＣＵ１０１に送信される。なお、定速走行制御内で車間距離制御も実行される。
【００３０】
車速設定ＳＷ１０７は、これを押すことによって、現在の車速を取り込み、その車速を目標車速として記憶させるものである。この目標速度の設定後、定速走行制御が行われる。また、この目標速度と目標車間距離の設定に基づいて、例えば、１．５〜３．０秒等の範囲で設定車間時間が生成される。
【００３１】
車間切替ＳＷ１０８は、車間距離制御時の先行車両との目標車間距離を設定するためのもので、所定範囲の距離において、例えば、長／中／短等の３段階で設定可能なものである。警報音発生器１０９は、車間距離制御ＥＣＵ１０１の指示信号に基づいて警報音を発生させる。
【００３２】
レーザレーダセンサ１０５は、車間距離制御ＥＣＵ１０１から車速、推定Ｒ、道路状況データ、及び設定車間時間を受信して随時記憶するとともに、自車両前方の反射物体としての先行車両との距離、横位置、受信強度、及び先行車両との相対速度を車間距離制御ＥＣＵ１０１へ周期的に送信する。なお、レーザレーダセンサ１０５は、レーザ光を用いるものの他に、ミリ波等の電波や超音波等を用いるものであってもよい。ここで、レーザレーダセンサ１０５の構成について、図２に示すブロック図に基づいて説明する。
【００３３】
図２に示すように、レーザレーダセンサ１０５は、送受信部３１と演算部３３とを主要部として構成されている。送受信部３１は、パルス状のレーザ光Ｈを、スキャンミラー３５、発光レンズ３７を介して放射する半導体レーザダイオード（以下、単にレーザダイオードと記載）３９と、図示しない物体に反射されたレーザ光Ｈを受光レンズ４１を介して受光し、その受光強度に対応する電圧を出力する受光素子４３とを備えている。
【００３４】
レーザダイオード３９は、駆動回路４５を介して演算部３３に接続され、演算部３３からの駆動信号によりレーザ光Ｈを放射（発光）する。また、スキャンミラー３５には、ポリゴンミラー４７が回転可能に設けられ、演算部３３からの駆動信号がモータ駆動部４９を介して入力されると、このポリゴンミラー４７は図示しないモータの駆動力により回転する。すると、レーザ光Ｈは自車両の前方に所定角度に渡り掃引放射される。
【００３５】
一方、受光素子４３の出力電圧は、プリアンプ５１を介して所定レベルに増幅された後、可変利得アンプ５３に入力される。可変利得アンプ５３はＤ／Ａ変換器５５を介して演算部３３に接続され、演算部３３により指示されたゲイン（利得）に応じて入力電圧を増幅してコンパレータ５７に出力する。コンパレータ５７は可変利得アンプ５３の出力電圧Ｖを所定電圧Ｖ０と比較し、Ｖ＞Ｖ０となったとき所定の受光信号を時間計測回路６１へ入力する。
【００３６】
時間計測回路６１には、演算部３３から駆動回路４５へ出力される駆動信号も入力され、上記駆動信号と受光信号との入力時間差を計測し、その値を演算部３３へ入力する。演算部３３は、時間計測回路６１からの入力時間差と、そのときのポリゴンミラー４７の回転角に基づき、前方の反射物体までの距離および方向を算出する。また、可変利得アンプ５３の出力電圧Ｖはピークホールド回路６３へも入力され、ピークホールド回路６３は出力電圧Ｖの極大値を演算部３３へ入力している。
【００３７】
このように構成されたレーザレーダセンサ１０５は、次のような原理よって距離測定を行う。図１２は、距離測定原理を説明する反射波波形図であり、曲線Ｌ１は、受光強度が比較的強い反射波に対応するものであり、これに対して、曲線Ｌ２は、受光強度が比較的弱い反射波に対応するものである。
【００３８】
同図の曲線Ｌ１の立ち上がり過程における、コンパレータ５７によって設定された所定電圧Ｖ０（以下、閾値と称す）と交差する時刻をｔ１１、曲線Ｌ１の立ち下がり過程に閾値Ｖ０と交差する時刻をｔ１２、時刻ｔ１１と時刻ｔ１２との時間差をΔｔ１とする。また、曲線Ｌ２の立ち上がり過程に閾値Ｖ０と交差する時刻をｔ２１、曲線Ｌ２の立ち下がり過程に閾値Ｖ０と交差する時刻をｔ２２、時刻ｔ２１と時刻ｔ２２との時間差をΔｔ２とする。また、閾値Ｖ０は、ノイズ成分による影響を避けるために設定されている。
【００３９】
図１２から明らかなように、強い反射波に対応する時間差Δｔ１と、弱い反射波に対応する時間差Δｔ２とを対比すると、Δｔ１＞Δｔ２の関係が成立する。すなわち、受波した反射波波形が閾値Ｖ０と交差する時刻（ｔ１１、ｔ１２、ｔ２１、ｔ２２）によって決定される時間差（Δｔ１及びΔｔ２）の大きさは、受光強度と対応し、受光強度が小さい時には上記時間差が小さくなり（Δｔ２）、受光強度が大きい時には上記時間差が大きくなる（Δｔ１）。従って、この時間差（Δｔ１、Δｔ２）は、受光した反射波の強度（以下、受信強度と呼ぶ）を特徴付ける指標となる。以下、この時間差を受光パルス幅と呼ぶ。
【００４０】
そして、受光パルス幅（Δｔ１、Δｔ２）の中間時刻に基づいて所定の補正をして最大電圧に達する時刻ｔｐを算出し、レーザダイオード３９が発光してから最大電圧に達する時刻ｔｐまでの時間差に基づいて前方の反射物体までの距離を測定する。
【００４１】
演算部３３は、前方の反射物体までの距離、方向、及び受信強度を算出するとともに、前方の物体の横位置、及び相対速度を算出する。すなわち、距離と方向のデータは、自車両のレーザレーダセンサ１０５中心を原点（０、０）とし、車幅方向をＸ軸、車両前方方向をＺ軸とするＸＺ直交座標に変換される。また、この変換結果の値が異常な範囲を示していれば、レーザレーダセンサ１０５の検出が不安定であるとして、車間距離制御ＥＣＵ１０１へ送信するダイアグデータ内の不安定フラグをたてる。
【００４２】
このＸＺ直交座標に変換された距離と方向のデータに基づいて、自車両の前方の反射物体の中心位置座標（Ｘ、Ｚ）、大きさ（Ｗ、Ｄ）を求める。この中心位置座標のＸ座標が横位置であり、Ｚ座標が距離に相当する。また、この中心位置（Ｘ、Ｚ）の時間的変化に基づいて、自車両位置を基準とする反射物体の相対速度（Ｖｘ、Ｖｚ）を求める。
【００４３】
さらに、この相対速度（Ｖｘ、Ｖｚ）の時間経過による変化量や、この相対速度と自車両の車速Ｖｎとの変化量等から、反射物体が停止物体であるか移動物体であるかの認識種別が求められる。なお、反射物体の大きさを示す（Ｗ、Ｄ）は、それぞれ（横幅、奥行き）である。
【００４４】
また、演算部３３では、車間距離制御ＥＣＵ１０１からの推定Ｒ、上述した中心位置座標（Ｘ、Ｚ）、反射物体の大きさ（Ｗ、Ｄ）、相対速度（Ｖｘ、Ｖｚ）に基づいて、先行車両等の反射物体が自車両の走行する車線に存在する確率（自車線確率）を認識種別毎に算出する。そして、この自車線確率及び反射物体の中心位置のＺ座標から車間距離の制御をすべき先行車両が選択され、その先行車両に対する距離Ｚ及び相対速度Ｖｚが求められる（この距離Ｚ、及び相対速度Ｖｚを先行車情報と呼ぶ）。この先行車情報とダイアグデータとを車間距離制御ＥＣＵ１０１へ送信する。なお、車間距離制御のターゲットとなる先行車両が変更される場合には、先行車情報にターゲットの変更情報を付加する。
【００４５】
車間距離制御ＥＣＵ１０１は、この先行車両との距離Ｚ及び相対速度Ｖｚ、車速、ＣＣＳＷ１２の設定状態、アクセル及びブレーキペダルの操作状態等に基づいて、先行車両との車間距離を調整するための目標制御量（目標加速度、ブレーキ要求の有無）を演算する。そして、この目標制御量に基づいて、図示しないブレーキ駆動器、スロットル駆動器、自動変速機制御器を制御する。
【００４６】
すなわち、ブレーキ駆動器を駆動してブレーキ圧力を制御したり、スロットル駆動器を駆動してスロットル開度を制御したり、あるいは、自動変速機制御器を作動して自動変速機のギヤ位置を制御したりすることで、自車両と先行車両との車間距離が目標車間距離に保たれる。
【００４７】
また、ＣＣＳＷ１２が設定された状態で、かつ、アクセル及びブレーキペダルが操作されていない状態である場合には、自動変速機制御器やブレーキ駆動器を駆動して目標減速度に到達することができるか否かを判断する。そして、目標減速度に到達することができないと判断される場合には、運転者のブレーキ操作の介入を促すための警報の発生指示信号を警報音発生器１０９へ送信する。
【００４８】
さらに、車間距離制御ＥＣＵ１０１は、ナビゲーションＥＣＵ１０４から送信されたデータを用いて道路状況データを算出する。この算出した道路状況データをレーザレーダセンサ１０５へ送信する。
【００４９】
次に、車間距離制御装置１００において実行される車間距離制御処理について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。図３は、車間距離制御処理の全体の流れを示している。この車間距離制御処理は、例えば０．１秒等の制御周期で繰り返し実行される。
【００５０】
先ず、ステップＳ１０では、ＣＣＳＷ１０６、車速設定ＳＷ１０７、車間切替ＳＷ１０８の各スイッチの状態を入力する。ステップＳ２０では、レーザレーダセンサ１０５、及びバスに接続される各ＥＣＵからの信号を受信する。
【００５１】
ステップＳ３０では、ナビゲーションＥＣＵ１０４から送信されるデータを用いて道路状況データを算出する。また、推定Ｒの算出も行う。ステップＳ４０では、ＣＣＳＷ１０６、ブレーキ、及びアクセルペダルの操作状態に基づいて、車間距離制御を実行するか否かを判断する。なお、車間距離制御を実行しない場合には、ステップＳ８０へ処理を移行する。
【００５２】
ステップＳ５０では、レーザレーダセンサ１０５の送信する先行車情報から、車間距離制御を実行すべき先行車両までの距離Ｚ、及び相対速度Ｖｚを取得する。ステップＳ６０では、現在の車間距離制御の状態、先行車両までの距離Ｚ、及び相対速度Ｖｚ等に基づいて目標制御量を演算する。この目標制御量に基づいて、図示しないブレーキ駆動器、スロットル駆動器、自動変速機制御器を制御する。
【００５３】
ステップＳ７０では、運転者のブレーキ操作の介入を促すための警報を発生させる必要があるか否かを判断する。そして、ステップＳ８０では、レーザレーダセンサ１０５に対して、車速、推定Ｒ、道路状況データ、及び設定車間時間を送信し、また、現在の車間距離制御の状態、目標加速度、ブレーキ要求を各ＥＣＵへ送信する。
【００５４】
続いて、レーザレーダセンサ１０５における処理について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１１０では、車間距離制御ＥＣＵ１０１から車速、推定Ｒ、道路状況データ、及び設定車間時間を受信する。ステップＳ１２０では、レーザダイオード３９が発光した時刻、最大電圧に達する時刻ｔｐ、受光パルス幅からなる測距データを受信する。
【００５５】
ステップＳ１３０では、この測距データに基づいて、反射物体の中心位置座標（Ｘ、Ｚ）、大きさ（Ｗ、Ｄ）からなるモデルを生成する（物標化）。そして、モデル毎に距離Ｚ、横位置Ｘ、受光パルス幅、及び不安定フラグを付与する。
【００５６】
ステップＳ１４０では、各反射物体の中心位置座標（Ｘ、Ｚ）の時間的変化に基づいて、反射物体の相対速度（Ｖｘ、Ｖｚ）を演算する。ステップＳ１５０では、レーザレーダセンサ１０５の故障等を検出するため、ダイアグ判定を行い、ステップＳ１６０にて、先行車情報、及びダイアグデータを車間距離制御ＥＣＵ１０１へ送信する。
【００５７】
なお、ステップＳ１４０の相対速度演算処理では、過去に算出された反射物体の中心位置座標（Ｚ）のデータから、例えば、最小自乗法等を用いて中心位置座標（Ｚ）の変化の大きさを示す傾きを求め、この傾きと制御周期時間とから反射物体との相対速度（Ｖｚ）を算出する。
【００５８】
なお、従来、車間距離制御の応答性が要求される状況では、この最小自乗法に用いる中心位置座標（Ｚ）のデータ数を少なくして、相対速度のフィルタの時定数を小さくし、一方、車間距離制御の安定性が要求される状況では、このデータ数を多くして、相対速度のフィルタの時定数を大きくしているが、本実施形態のレーザレーダセンサ１０５では、この最小自乗法に用いる中心位置座標（Ｚ）データ数を、反射物体の検出安定度の判定結果、及び加減速を行う可能性の判定結果に応じて変更する。
【００５９】
すなわち、自車両と先行車両との横ずれ量、車間距離、横ずれ量の変化量、受光パルス幅、及び不安定フラグに基づいて判定される先行車両の検出安定度と、道路状況、相対速度の絶対値、現在の車間時間と設定車間時間との比、設定車間時間の変更の有無、及び車間距離制御において車間を保つターゲットとなる先行車両の変更の有無に基づいて判定される自車両、及び先行車両の加減速を行う可能性の高低（以下、応答要求度と呼ぶ）に応じて、最小自乗法に用いる中心位置座標（Ｚ）データ数を変更する（相対速度のフィルタの時定数を変更する）。
【００６０】
以下、本実施形態の特徴部分に係わる相対速度演算処理について、図５及び図６のフローチャートを用いて説明する。図５に示すステップＳ２１０では、先行車両の検出安定度を演算する。ここでは、上述したように、自車両と先行車両との横ずれ量、車間距離、横ずれ量の変化量、受光パルス幅、及び不安定フラグに基づいて検出安定度を演算する。
【００６１】
車間距離に基づく検出安定度については、図７（ａ）に示すように、車間距離の長さに応じて検出安定度を予め設定しておく。すなわち、レーザレーダセンサ１０５では、距離が短いほど先行車両を安定して検出できるため、車間距離が短いほど検出安定度を高く設定する。
【００６２】
自車両と先行車両との横ずれ量に基づく検出安定度については、例えば、図７（ｂ）に示すように、横ずれ量を複数の範囲に分割し、各々の範囲に検出安定度を予め設定しておく。すなわち、反射物体が車両である場合、検出される横ずれ量はある程度の範囲に限られるため、車両らしいと判断される横ずれ量の範囲には検出安定度を高く設定する。
【００６３】
横ずれ量の変化量に基づく検出安定度については、例えば、図７（ｃ）に示すように、前回の横ずれ量Ｗ（ｎ−１）と今回の横ずれ量Ｗ（ｎ）との差分、すなわち変化量の大きさに応じて検出安定度を設定する。すなわち、横ずれ量の変化量が小さいほど先行車両を安定して検出していると判断されるため、変化量が所定量よりも小さい場合には高い検出安定度を設定する。
【００６４】
また、受光パルス幅に基づく検出安定度については、例えば、図７（ｄ）に示すように、受光パルス幅の大きさに応じて検出安定度を設定する。すなわち、受光パルス幅が大きいほど受信するレーザ光が強い、言い換えれば、反射物体は、レーザ光を強く反射する車両であると判断されるため、受光パルス幅が大きいほど検出安定度を高く設定する。
【００６５】
そして、これら複数の検出安定度のうち、最も小さい値の検出安定度を最終的な検出安定度とする。また、不安定フラグが検出される場合には、最終的な検出安定度として「０」を設定する。
【００６６】
図５に示すステップＳ２２０では、自車両、及び先行車両の加減速の可能性の高低（応答要求度）を求める。この応答要求度の演算処理について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６７】
図６に示すステップＳ３１０では、道路状況に基づいて応答要求度を演算する。例えば、図９に示すように、自車両の現在位置がカーブの開始地点手前２０ｍからカーブの終了地点後２０ｍの区間内に位置する場合には、−１〜０．５の応答要求度を設定する。このように、自車両、あるいは先行車両が加速／減速する可能性の高い場所を通過する場合に応答要求度を高く設定することで、相対速度のフィルタの時定数が小さく設定される。
【００６８】
なお、ここで設定する応答要求度は、カーブ半径に応じて線形補間を行って設定する。例えば、図１０に示す値を用いて、自車両の現在位置のカーブ半径（例えば、推定Ｒ）に相当する応答要求度を求める。但し、ここで、求める応答要求度は、最大で０．５、最小で−１とする。
【００６９】
ステップＳ３２０では、相対速度の絶対値の大きさに基づいて応答要求度を演算する。例えば、次式を用いて応答要求度を演算する。
【００７０】
【数１】
応答要求度＝（｜相対速度｜−３）×３／２７−１
但し、相対速度の絶対値が時速３０キロ以上である場合には、応答要求度を２に設定する。このように、相対速度の絶対値が大きい場合には、自車両が加速／減速すると想定されるため、応答要求度を高く設定する。これにより、相対速度のフィルタの時定数が小さく設定される。
【００７１】
ステップＳ３３０では、現在の車間時間と設定車間時間との比の大きさに基づいて応答要求度を演算する。例えば、図１１に示すように、現在の車間時間と設定車間時間との比（車間時間比）から応答要求度を求めるマップを予め用意し、現在の車間時間比をマップに当てはめて応答要求度を演算する。
【００７２】
すなわち、車間距離制御装置１００は、現在の車間時間を設定車間時間となるように自車両を加速／減速するため、同図に示すように、現在の車間時間と設定車間時間とが等しい（車間時間比が１．０）の場合は、自車両は加速／減速しないため応答要求度を小さく設定する。一方、現在の車間時間と設定車間時間とが異なる場合には、同図のマップに車間時間比を当てはめて、応答要求度を高く設定する。
【００７３】
このように、車間時間比が等しい場合（現在の車間時間と設定車間時間との差がない場合）には、応答要求度を低く設定し、車間時間比が異なる場合（現在の車間時間と設定車間時間との差がある場合）には、その比率（差の大きさ）に応じて応答要求度を高く設定することで、自車両、及び先行車両の走行状況に適した相対速度のフィルタの時定数とすることができる。
【００７４】
ステップＳ３４０では、設定車間時間が変更された場合に応答要求度を設定する。例えば、設定車間時間が変更になった場合には応答要求度を０．５に設定し、これを１秒間（本処理は０．１秒毎に繰り返されるため１０サイクル）保持する。すなわち、車間距離制御装置１００は、現在の車間時間を設定車間時間となるように自車両を加速／減速するため、設定車間時間が変更になった場合には応答要求度を設定することで、相対速度のフィルタの時定数が小さく設定される。
【００７５】
ステップＳ３５０では、車間距離制御のターゲットとなる先行車両が変更になった場合に応答要求度を設定する。例えば、ターゲットが変更になった場合には、応答要求度を１に設定し、これを１秒間保持する。
【００７６】
すなわち、車間距離制御のターゲットとなる先行車両が変更になる場合、それまでターゲットしていた先行車両との車間距離や相対速度が異なるため、自車両を加速／減速することになる。従って、車間距離制御のターゲットとなる先行車両が変更になった場合に応答要求度を設定することで、相対速度のフィルタの時定数が小さく設定される。
【００７７】
図５に示すステップＳ２３０では、ステップＳ２１０において演算した検出安定度、及びステップＳ２２０にて演算した応答要求度を次式に当てはめて、フィルタ選択指数を演算する。
【００７８】
【数２】
フィルタ選択指数＝（検出安定度×２）＋応答要求度の総和
フィルタ選択指数とは、検出安定度と応答要求度とを総合して、相対速度を演算する際の最小自乗法に用いる中心位置座標（Ｚ）のデータ数を決定するためのものである。例えば、図８に示すように、フィルタ選択指数が小さいほどデータ数を多く設定し、一方、フィルタ選択指数が大きいほどデータ数を少なく設定する。
【００７９】
これにより、応答要求度が高い場合には、データ数が少なく設定されるため、相対速度のフィルタの時定数が小さく設定され、急激な相対速度の変化を検出することができる。その結果、車間距離制御の応答性を向上することができる。また、応答要求度が低い場合には、データ数が多く設定されため、相対速度のフィルタの時定数が大きく設定され、急激な相対速度の変化を検出しないようにすることができる。その結果、車間距離制御の安定性を確保することができる。
【００８０】
なお、フィルタ選択指数は、最小「０」、最大「６」と設定し、検出安定度が「０」である場合には、応答要求度の総和に依らず「０」とする。また、応答要求の総和は、最小「−１」、最大「２」とする。これは、相対速度のフィルタ効果を応答要求度よりも検出安定度を優先していることによる。
【００８１】
すなわち、先行車両を安定して検出することができない状態では、相対速度のフィルタの時定数を小さくすると、相対速度の値がバラツキ、その結果、安定した車間距離制御を行うことができない。従って、検出安定度を応答要求度よりも優先することで、応答性と安定性とを兼ね備えた車間距離制御を実現することができる。
【００８２】
このように、本実施形態の車間距離制御装置１００は、自車両や先行車両が加減速を行う可能性が低いと判定される場合には、相対速度のフィルタの時定数を大きく設定し、逆に、自車両や先行車両が加減速を行う可能性が高いと判定される場合には、相対速度のフィルタの時定数を小さく設定する。これにより、自車両、及び先行車両の走行状況に適した相対速度のフィルタの時定数とすることができる。さらに、応答要求度とともに、検出安定度を考慮して相対速度のフィルタ効果の特性を変更することで、応答性と安定性とを兼ね備えた車間距離制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わる、車間距離制御装置１００の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる、レーザレーダセンサ１０５の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる、車間距離制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係わる、レーザレーダセンサ１０５における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係わる、相対速度の演算処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係わる、フィルタ選択処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は、車間距離の長さに応じて検出安定度を設定する一例を示した図であり、（ｂ）は、自車両と先行車両との横ずれ量に応じて検出安定度を設定する一例を示した図であり、（ｃ）は、横ずれ量の変化量に応じて検出安定度を設定する一例を示した図であり、（ｄ）は、受光パルス幅に応じて検出安定度を設定する一例を示した図である。
【図８】本発明の実施形態に係わる、フィルタ選択指数と最小自乗法に用いるデータ数との対応関係を示した図である。
【図９】本発明の実施形態に係わる、道路状況毎に設定される応答要求度を示した図である。
【図１０】本発明の実施形態に係わる、カーブ半径に応じて設定される応答要求度を示した図である。
【図１１】本発明の実施形態に係わる、車間時間と設定車間時間との比に応じて設定される応答要求度のマップを示した図である。
【図１２】本発明の実施形態に係わる、レーザレーダセンサ１０５によって検出される反射波の一例を示した波形図である。
【符号の説明】
１００車両距離制御装置
１０１車間距離制御ＥＣＵ
１０５レーザレーダセンサ

Claims

自車両の周囲に送信波を放射し、前記送信波の反射波を検出するレーダ手段と、
前記レーダ手段による反射波の検出結果に基づいて、前記送信波を反射した先行車両との相対速度を演算する相対速度演算手段と、
前記演算手段によって演算された相対速度に対してフィルタ処理を行って、最終的な相対速度を算出するフィルタ処理手段と、
前記自車両、及び前記先行車両が加減速を行う可能性の高低としての応答要求度を判定する応答要求度判定手段と、
前記自車両から前記先行車両までの距離、前記レーダ手段が反射波を検出した際の受信強度、前記自車両に対する前記先行車両の横ずれ量、前記自車両に対する前記先行車両の横ずれ量の変化量、の少なくとも１つに対して予め検出安定度を設定し、この予め設定された検出安定度と、前記自車両から前記レーダ手段によって検出される先行車両までの距離、前記レーダ手段が反射波を検出した際の受信強度、前記自車両に対する前記レーダ手段によって検出される先行車両の横ずれ量、前記自車両に対する前記レーダ手段によって検出される先行車両の横ずれ量の変化量、の少なくとも１つとに基づいて、前記レーダ手段によって検出される先行車両の検出安定度を判定する検出安定度判定手段と、
前記応答要求度判定手段による判定結果と前記検出安定度判定手段による判定結果とに基づいて前記フィルタ処理に用いられるフィルタの時定数を変更するものであり、
そのフィルタの時定数の変更にあたっては、前記応答要求度判定手段により前記応答要求度が低いと判定された場合には、前記フィルタの時定数を大きく設定し、前記応答要求度判定手段により前記応答要求度が高いと判定された場合には、前記フィルタの時定数を小さく設定するものであり、
前記検出安定度判定手段による判定結果が先行車両を安定して検出することができない判定結果のときには、前記検出安定度判定手段による判定結果を前記応答要求度判定手段による判定結果よりも優先して、前記フィルタの時定数を変更するフィルタ時定数変更手段とを備えることを特徴とするレーダ装置。
前記フィルタ時定数変更手段は、前記応答要求度判定手段によって加減速を行う可能性が高いと判定される場合には前記フィルタ処理に用いられるフィルタの時定数を小さく変更することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
前記自車両が位置する道路を検出する道路検出手段を備え、
前記応答要求度判定手段は、前記自車両、及び前記先行車両の何れかが所定の道路を通過する場合に前記自車両、及び前記先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする請求項１又は２記載のレーダ装置。
前記応答要求度判定手段は、
前記所定の道路として、カーブ区間とその付近、渋滞区間とその付近、工事区間とその付近、分岐・合流地点とその付近、有料道路の料金所とその付近、及び交差点とその付近の少なくとも１つの道路を記憶する道路記憶手段を備え、
前記道路検出手段によって検出される道路が前記道路記憶手段に記憶される道路に該当する場合に前記自車両、及び前記先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
前記応答要求度判定手段は、前記演算手段によって演算された相対速度の絶対値が大きい場合に前記自車両、及び前記先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記自車両から前記先行車両までの目標距離を設定する目標距離設定手段を備え、
前記応答要求度判定手段は、前記目標距離の設定が変更される場合に前記自車両、及び前記先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記レーダ手段による反射波の検出結果に基づいて、前記自車両から前記先行車両までの距離を演算する距離演算手段を備え、
前記応答要求度判定手段は、前記目標距離と前記距離との差が所定値以上である場合に前記自車両、及び前記先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする請求項６記載のレーダ装置。
前記自車両から前記先行車両までの距離を前記目標距離となるように前記自車両の速度を制御する速度制御手段を備え、
前記応答要求度判定手段は、前記速度制御手段による速度制御中に目標とすべき先行車両が変更される場合に前記自車両、及び前記先行車両の何れかが加減速を行う可能性が高いと判定することを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
前記フィルタ時定数変更手段は、前記検出安定度判定手段による検出安定度の高低に応じて前記フィルタ処理に用いられるフィルタの時定数を変更することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーダ装置。