JP4387304B2 - 自動車のセンサ配置，および間隔制御方法 - Google Patents

Description

本発明は，車両の前にある対象の位置測定に用いられる，自動車におけるセンサの配置，および，そのようなセンサ配置による間隔制御方法に関する。

自動車は，間隔制御または適応的な速度制御を可能にする，いわゆるＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムを搭載していることが多い。このシステムには，間隔センサ，たとえばレーダセンサや選択的にリーダーセンサなどが属しており，同センサによって車両の前にある対象との間隔を測定することができる。レーダセンサの場合は，相対速度を直接測定することもできる。センサが目標対象，たとえば前を走行する車両を検出した場合に，自己の車両の速度は，前を走行する車両を適切な安全間隔で追従するように，自動的に調整される。重要な目標対象が検出されない場合には，運転者により選択された意図速度に制御される。

このような従来のシステムでは，ひとつのレーダセンサ，たとえばＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーダが車両のフロント部分の中央に配置されているので，その光学軸は車両の長手中心軸と一致する。センサの位置測定深度は，たとえば２００ｍまでであって，位置測定角度は，光学軸の各側でたとえば７°である。この位置測定角度領域の内部で，レーダセンサは所定の角度解像度を有しているので，測定された位置測定角度に基づいて，測定された対象間隔と組み合わせ，対象が自己の車両が走行している走行車線上にあるのか，あるいは隣接車線上にあるのか，を決定することができる。既知であり，かつ使用されているＡＣＣシステムは，アウトバーンや良く拡張された国道上で比較的高い移動速度とそれに応じた大きい（広い）車両間隔とを有する走行のために設けられており，この使用領域内では極めて確実に作動する。しかし，より低い速度とそれに伴ってより小さい（狭い）車両間隔で走行される交通状況においては，レーダセンサの位置測定角度領域の両側に比較的大きい死角がある，という問題が生じる。というのは，レーダの位置測定領域は，約８から１０ｍの距離から初めて，車両幅全体をカバーするからである。従って車両間隔が極めて小さい場合には，変位して走行する車両はもはや検出することができず，あるいは突然側方から車線へ入ってくる車両は正しい時期に検出できない，という危険が生じる。

しかし，間隔制御の使用領域をより小さい車両間隔へも拡張して，それによってたとえばストップアンドゴー機能も実現できるようにすることが望ましい。ストップアンドゴー機能は，たとえば渋滞時の駆動において，自己の車両を自動的に，停止状態まで制動し，前を走行する車両が再び移動し始めた場合には，自己の車両の新たな始動を制御することを可能にしている。そのために，従来では，近傍領域に対するセンサの追加が必要とされている。たとえば独国特許出願公開第１９９，４９，４０９号明細書（ＤＥ１９９４９４０９）は，車両のバンパーの右と左に取り付けられて，比較的小さい位置測定深度で各側へ向かって７０°の位置測定角度領域を有する，２つの付加的な，間隔の測定を行う近隣領域レーダセンサを備えた間隔センサ技術を記述している。その場合にこれら位置測定角度領域の，比較的大きい重畳領域内で，２つのセンサによって検出された対象のアジマス角を三角測量によって定めることができる。

しかし，この付加的な近傍領域センサ技術のためには，高い設置コストが必要となるだけでなく，完全に新しい種類のセンサテクノロジーとそれに応じて適合された評価アルゴリズムも必要となる。

それに対して請求項１に記載の特徴を有する，本発明に基づくセンサ配置は，従来の，すでにテストされて認められているセンサを用いて，かつ評価アルゴリズムの比較的わずかな修正によって，車両の両側の死角の著しい縮小を達成することができるという利点を提供する。他の利点は，センサ技術の冗長性とそれに伴う確実性が向上し，かつ，たとえばセンサの誤調整による，あるいは降雪によってもたらされる一時的なセンサの盲目状態による，所定の駆動障害が，連続的な駆動において簡単かつ確実に認識できることにある。

本発明に基づくセンサ配置においては，２つの従来の遠隔領域センサが車両の長手中心軸の両側に，それらの位置測定角度領域が第１の距離ｄ１から一緒になって車両の幅全体をカバーし，第２の距離ｄ２からは互いに重なり合うように配置される。この配置によって，位置測定領域の右と左で死角を著しく短縮することができるので，たとえば個々のセンサの位置測定角度領域が±７°しかない場合でも，付加的な近傍領域センサなしで，ストップアンドゴー制御が実現される。その場合にはもちろん，２つのセンサのみを有する，特に安価な解決の場合には，車両中心の前に付加的な死角が生じる。しかしこの死角は比較的小さく，従って前を走行する細い車両，たとえば二輪車がこの死角内に消えるという，極めて稀な場合は，従属の請求項に記載されているように，間隔制御方法の単純な適合によって考慮される。その場合に特に，対象が前もってセンサの少なくとも１つによって検出されることなく，この死角内へ達することはできない，という状況が利用される。

それぞれ２つのセンサが，車両の長手中心軸から離れて配置されるほど，２つの外側の死角は小さくなり，かつ車両中心の前の死角はその分大きくなる。従ってセンサの正確な横位置は，希望にかなうような妥協が達成されるように選択される。±７°の位置測定角度領域を有するセンサにおいては，センサの配置は，たとえばそこから２つの位置測定角度領域が一緒になって車両幅全体をカバーする距離である距離ｄ１が，わずかに３ｍだけであって，そこから位置測定角度領域が重なり合う距離である距離ｄ２が５ｍであるように，選択される。その場合に，２つのセンサの間の横方向の間隔は，たとえば１．２ｍであるので，そもそも車両中心の前の死角内には，この値よりも小さい幅を有する対象しか達することができない。この対象は，一般に，二輪車でしかあり得ない。実際，死角をさらに事実上短縮することは可能である。つまり，二輪車は乗用車とは異なり著しい凹凸を有しているので，レーダ波は，たとえば前の泥よけやフォークのような二輪車の前部領域内の構造においても，反射されることによって，得られる。特に，二輪車がセンサの光学軸に対して横方向に変位している場合には，二輪車は，上記の前部領域にある反射センター（Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎｓｚｅｎｔｒｅｎ）によっても効果的に位置測定することができる。

本発明の他の形態と展開が，従属請求項に記載されている。

２つのレーダセンサは，好ましくはそれらの光学軸が車両の長手中心軸に対して平行に延びるように，配置されている。しかし，選択的に，光学軸が外側へ発散し，それによって外側の死角がさらに縮小されるような配置も考えられる。

たとえば３ｍを下回る，極端な近傍領域については，対象検出のために補足的に，たとえば超音波センサのような，市場で一般的なパーキング補助センサを利用することもできる。

正常な間隔領域内で，たとえば１０ｍまたはそれ以上の間隔において，自己の走行車線上の対象は，本発明に基づく配置においては両方のセンサによって検出される。それに基づいて，センサによって測定された間隔および角度データを，三角測量によってその一貫性について検査する可能性が得られる。従って，たとえば１つまたは両方のセンサの角度調整におけるエラーを容易に認識して，場合によっては信号処理の際に自動的に補正することができる。同様に，一方のセンサの故障または盲目状態も即座に認識することができる。

死角は，たとえば５ｍを下回る，非常に小さい間隔においてだけ生じ，他方でこの規模の車両間隔は走行速度が非常に低い場合にだけ予測される。そのため，前を走行する車両が車両中心の前の死角内で消える（見えなくなる）状況は，簡単かつ後続交通を危険にさらすことなく，自己の車両が減速されることによってコンロトールすることができる。この減速によって，前を走行する車両の相対速度は再び増加するので，その車両は再び死角から出る。たとえば前を走行する車両自体が減速し，あるいは停止することにより，その車両が死角から出ない場合には，自己の車両がさらに減速されて，最終的には停止状態に制動される。

前を走行する車両が車両中央の前の死角に入って消えたのか，あるいは左または右へ曲がったのか，の判断は，角度を測定できる間隔センサを使用する場合には，問題なく行うことができる。しかしその代わりに，またはそれに加えて，たとえば検査目的で，この判断を，前に検出された対象の相対移動の補外を用いて行うこともできる。各場合において，確実な決定のためには，レーダセンサによる比較的大まかな角度測定で十分である。というのは，対象がどの側へ向かって該当するセンサの位置測定領域を脱したか，を決定するだけで済むからである。

以上説明したように本発明によれば，従来の，すでにテストされて認められているセンサを用いて，かつ評価アルゴリズムの比較的わずかな修正によって，車両の両側の死角の著しい縮小を達成することができる，という利点を提供する。

図１において，下方の端縁に車両１０のフロント部分が示されており，車両の前方のバンパーの領域にセンサが配置されている。センサは，車両の長手中心軸１２に対して対称に配置された２つのセンサＳＲとＳＬからなる。これらのセンサは，たとえば角度の測定が可能なＦＭＣＷ（周波数変調連続波）レーダセンサであって，それらは３ｍから約２００ｍの間の間隔領域内にある対象の間隔と相対速度を検出することができる。３ｍを下回る極端な近傍領域は，付加的なパーキング補助センサ１４によってカバーされる。２つのセンサＳＲとＳＬの各々は，±７°の位置測定角度領域ＲＲまたはＲＬを各々有している。２つのセンサの光学軸ＡＲとＡＬは，車両の長手中心軸１２に対して平行に延びている。車両の長手中心軸１２に対するセンサＳＲとＳＬの横変位は，約６０ｃｍである。これは，代表的な２ｍの車両幅においては，２つの位置測定角度領域ＲＲとＲＬが一緒になって，約３ｍの距離ｄｌからすでに車両幅全体をカバーすることを意味している。従って車両１０の前で側方から極めて近い距離で車線へ入ってくる車両も，早期に認識することができる。

車両１０の前の中央で，２つの位置測定領域ＲＲとＲＬは，約５ｍの距離ｄ２から互いに重なり合う。そのため，車両中央の前において，２つの位置測定角度領域の間に，死角１６が生じる。死角は図面ではハッチングで示されており，わずか１．２ｍの底面幅を有する二等辺三角形の形状を有している。これは，対象１８，たとえば前を走行する車両あるいはその他の障害物は，車両１０に対するその間隔，より正確には，センサＳＬ，ＳＲのベースラインと対象の最も前部で検出可能な反射センターとの間の間隔が５ｍより小さくなって初めて，そしてさらに対象の全体幅が最大で１．２ｍである場合にのみ，完全に死角内へ達することができることを意味している。従って実際には，この種の対象は，図面に示すように，せいぜい二輪車でしかあり得ない。

対象１８が，図面に示す位置から少し右へ移動するとすぐに，その対象はセンサＳＲによって検出される。同様にこの対象は，対象１８と車両１０との間の間隔がわずかに増大した場合に，このセンサによって検出される。対象１８が比較的大きい距離を左へ移動した場合には，その対象はセンサＳＬによって検出される。死角１６は，位置測定角度領域ＲＲとＲＬおよび車両１０によって完全に囲い込まれるので，対象１８は，センサの１つによって検出されることなく，死角１６を出ることはできない。逆にどの目標対象も，前もってセンサＳＲ，ＳＬの少なくとも１つによって検出されることなく，この死角内へ達することはできない。

従って上述したセンサ配置によれば，選択された目標対象を，自己の車両に対するその間隔が約５ｍ内でしかない場合でも確実に追従することができ，かつ追従される目標対象自体が停止した場合に，車両１０が自動的に停止するように制動される間隔制御方法を実施することが可能である。この方法の主要なステップが，図２（Ａ）と２（Ｂ）においてフローチャートで示されている。

このフローチャートは，図２（Ａ）の点Ａから開始されて，その後サイクリックに遂行されるプロシージャを示している。その場合に，センサＳＲとＳＬの位置測定データがサイクリックに検出され，かつ検出された対象がサイクルからサイクルへ同定されて，追跡され（トラッキング），かつそれぞれ自己の走行車線上で車両１０に最も近い対象が目標対象として選択されるものと，仮定されている。ステップ１０１において，目標対象が存在しているか，が調べられる。存在していない場合には，点Ａ戻る。他の場合には，ステップ１０２において，選択された目標対象が死角１６内へ移動したか，が調べられる。そうである場合には，ステップ１０３において，目標対象が再び検出領域内へ達するように，自己の車両が減速される。その後ステップ１０４において，車両減速の結果すでに車両停止状態が生じているか，が調べられる。そうでない場合には，ステップ１０５において，目標対象が再び発見されたか，が調べられる。目標対象が再び発見された場合には，ステップ１０６において，この目標対象が追従される。目標対象が再び発見されていない場合には，ステップ１０３に戻り，車両がさらに減速される。ステップ１０４の検査において，車両が停止状態まで減速されたことが示された場合には，ステップ１０７において，たとえば目標対象が再び移動し始めて死角を出たことにより，目標対象が再び発見されたか，が調べられる。このステップ１０７は，場合によっては，目標対象が再び姿を現すまで，繰り返される。目標対象が再び発見された場合には，ステップ１０８において始動プロシージャが作動されて，その後ステップ１０６で，目標対象を追従することが続行される。

次に，ルーチンは図２（Ｂ）の点Ｂから続行される。ステップ１０９において，新しい対象，たとえば側方から車線へ入り込む車両が，センサの位置測定領域内へ移動して来たか，が調べられる。そうである場合には，ステップ１１０において，この対象の位置測定データを用いて，それがもう一方のセンサの位置測定領域内にもあるか，が調べられる。そうである場合には，ステップ１１１において，新しい対象がそのもう一方のセンサによっても認識されているか，が調べられる。そうでない場合には，それは，センサ技術におけるエラーを示唆しており，ステップ１１２において障害報告が出力される。

ステップ１１１において，新しい対象が他のセンサによっても認識されていることが確認された場合，あるいはステップ１１０において，新しい対象が他のセンサによって認識できなかったことが明らかにされた場合には，ステップ１１３において新しい目標対象選択が実施される。すなわち，新しく現れた目標が従来の目標対象に取って代わるか，が決定される。その後，点Ａに戻る。ステップ１０９において，新しい対象が現れていないことが確認された場合には，直接，点Ａへ分岐する。

本発明に基づくセンサ配置および付属の位置測定領域を含む自動車の図である。 間隔制御方法のためのフローチャートである。 間隔制御方法のためのフローチャートである。

Claims (9)

1. 少なくとも２つのセンサ（ＳＲ，ＳＬ）を有し，前記センサが，距離ｄ２より下方において前記各センサの各々の位置測定角度（ＲＲ，ＲＬ）間に死角（１６）が生じるように，車両（１０）の長手中心軸（１２）の両側に配置されている，自動車における間隔制御方法であって：
   対象（１８）が一の前記センサによって検出されて，前記対象が前記一のセンサの位置測定領域から去った場合に，前記対象が前記位置検出領域を去って前記死角（１６）内へ入ったかを決定し，この場合において，対象が新たに現れるまで，または停止状態になるまで前記車両を減速することを特徴とする，間隔制御方法。
2. 前記対象が前記位置検出領域を去って前記死角（１６）内へ入ったかの決定が，前記センサ（ＳＲ，ＳＬ）の位置検出角度データを用いてなされることを特徴とする請求項１に記載の間隔制御方法。
3. 一の前記センサの位置検出角度領域内にある対象について，該センサの前記位置検出角度データに基づいて，前記対象が他のセンサの位置測定角度領域内にもあるか，を調べ，
   前記対象が前記他のセンサの前記位置測定角度領域内にもあるが，前記対象は前記他のセンサによっては位置測定されていない場合に，障害報告を出力することを特徴とする請求項２に記載の間隔制御方法。
4. 前記少なくとも２つのセンサ（ＳＲ，ＳＬ）は、それぞれ少なくとも５０ｍの位置測定深度を有し、前記車両の長手中心軸（１２）の両側に，前記各センサの位置測定角度領域（ＲＲ，ＲＬ）が第１の距離ｄ１から一緒になって車両幅全体をカバーし，第２の距離ｄ２からは互いに重なり合うように，配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の間隔制御方法。
5. 前記第１の距離ｄ１は，５ｍよりも短く，好ましくは約３ｍであることを特徴とする請求項４に記載の間隔制御方法。
6. 前記第２の距離ｄ２は，１０ｍより短く，好ましくは約５ｍであることを特徴とする請求項４または５に記載の間隔制御方法。
7. ２つの前記センサ（ＳＲ，ＳＬ）の光学軸（ＡＲ，ＡＬ）が，前記車両（１０）の前記長手中心軸（１２）に対して平行に延びていることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の間隔制御方法。
8. 前記センサ（ＳＲ，ＳＬ）が，角度を測定することを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の間隔制御方法。
9. 前記センサ（ＳＲ，ＳＬ）の各々の位置測定角度領域（ＲＲ，ＲＬ）が，該当するセンサの光学軸（ＡＲ，ＡＬ）の各側へ向かって，１０°よりも少ないことを特徴とする請求項４から８のいずれか１項に記載の間隔制御方法。

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