JP4451315B2 - 車両の運転支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステレオカメラ、単眼カメラ、ミリ波レーダ等で検出した自車両前方の先行車に対して自動追従制御を行う車両の運転支援装置に関する。

近年、車載したカメラ等により前方の走行環境を検出し、この走行環境データから先行車を検出して、この先行車に対する追従走行制御や、先行車との車間距離を一定以上に保つ走行制御装置が実用化されている。

例えば、特開平５−１０４９７７号公報では、車速、相対速度及び加速度に基づき予め定められた、或いはファジー推論により決定された予測時間経過後における予測安全車間距離を算出し、車間距離及び相対速度に基づき予測時間経過後における予測車間距離を算出して、この予測車間距離と予測安全車間距離に基づき目標車速を算出する車両用走行制御装置が開示されている。
特開平５−１０４９７７号公報

しかしながら、上述の特許文献１では、最初の基準とする予測時間が、自車両の重量や固有周波数、エンジントルク等から決定された一定値、或いは、加速度や車速、相対速度の関数として設定されるのみであり、現状の先行車との位置関係が考慮されないため、場合によっては、予測時間を長く設定しすぎて先行車に近付き過ぎたり、或いは、予測時間を短く設定しすぎて、円滑な制御ができないという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、現状の先行車と自車両との位置関係を考慮して、先行車に近付き過ぎることなく、且つ、スムーズに自車両の先行車に対する追従走行を可能とする車両の運転支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、自車両の走行情報を検出する自車走行情報検出手段と、先行車を認識し該先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、上記先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、該確保すべき車間距離に到達するまでの時間を制御目標時間として設定する制御目標時間設定手段と、上記制御目標時間経過した時の先行車の予測位置を演算する先行車予測位置演算手段と、現在の先行車との車間距離と上記制御目標時間経過した時の先行車の予測位置とに基づき、上記制御目標時間経過した時の自車速における先行車との車間距離を予め設定する目標車間距離とさせる現在の自車速からの加速度を目標加速度として演算する目標加速度演算手段と、上記目標加速度を基に加減速制御を行う加減速制御手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両の運転支援装置は、現状の先行車と自車両との位置関係を考慮して、先行車に近付き過ぎることなく、且つ、スムーズに自車両の先行車に対する追従走行が可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１乃至図１２は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両に搭載した運転支援装置の概略構成図、図２は自動追従制御プログラムのフローチャート、図３は制御目標時間ｔ０演算ルーチンのフローチャート、図４は制御目標時間ｔ０補正ルーチンのフローチャート、図５は図４から続くフローチャート、図６は制御目標時間ｔ０割り込み制御補正ルーチンのフローチャート、図７は先行車予測位置Ｌｆ演算ルーチンのフローチャート、図８は目標加速度ａ演算ルーチンのフローチャート、図９は目標加速度ａに応じた制御ルーチンのフローチャート、図１０は先行車との車間距離と先行車の手前の確保すべき車間距離の説明図、図１１は先行車予測位置の説明図、図１２は制御目標時間経過した時の目標車間距離の説明図である。

図１において、符号１は自動車等の車両（自車両）で、この車両１には、車両用運転支援装置の一例としてのクルーズコントロールシステム（ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）システム）２が搭載されている。このＡＣＣシステム２は、ステレオカメラ３、ステレオ画像認識装置４、走行制御ユニット５を有して主要に構成され、このＡＣＣシステム２では、基本的に、先行車が存在しない定速走行制御状態のときにはドライバが設定した車速を保持した状態で走行し、先行車が存在する場合には、特に自車速Ｖ０が４０km/h以下の場合では、後述の図２〜図９の自動追従制御プログラムにより制御される。この自動追従制御プログラムは、詳細は後述するが、先行車の手前に予め確保すべき車間距離Ｄstopを設定し、この確保すべき車間距離Ｄstopに到達するまでの時間を制御目標時間ｔ０として設定して、制御目標時間ｔ０経過した時の先行車の予測位置Ｌｆを演算し、現在の先行車との車間距離Ｌと制御目標時間ｔ０経過した時の先行車の予測位置Ｌｆとに基づき、制御目標時間ｔ０経過した時の自車速Ｖtgtにおける先行車との車間距離を予め設定する目標車間距離Ｄtgtとさせる現在の自車速Ｖ０からの加速度を目標加速度ａとして演算し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うものである。この自動追従制御プログラムは、走行制御ユニット５にて実行されるものであり、従って、走行制御ユニット５は制御目標時間設定手段、先行車予測位置演算手段、目標加速度演算手段及び加減速制御手段としての機能を備えて構成されるものである。

ステレオカメラ３は、ステレオ光学系として例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組の（左右の）ＣＣＤカメラで構成され、これら左右のＣＣＤカメラは、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像し、ステレオ画像認識装置４に出力される。

また、自車両１には、自車走行情報検出手段としての、自車速Ｖ０を検出する車速センサ６が設けられており、この自車速Ｖ０は、ステレオ画像認識装置４と走行制御ユニット５とに出力される。更に、自車両１のブレーキスイッチ７からのブレーキペダルのＯＮ−ＯＦＦ信号は、走行制御ユニット５に入力される。

ステレオ画像認識装置４は、ステレオカメラ３からの画像、車速センサ６からの自車速Ｖ０が入力され、ステレオカメラ３からの画像に基づき自車両１前方の立体物データと白線データの前方情報を検出し、自車両１の進行路（自車進行路）を推定する。そして、自車両１前方の先行車を抽出して、先行車距離（車間距離）Ｌ、先行車速（（車間距離Ｌの変化量）＋（自車速Ｖ０））Ｖｆ、先行車加速度（先行車速Ｖｆの微分値）ａｆ、先行車以外の静止物位置、白線座標、白線認識距離、自車進行路座標等の各データを走行制御ユニット５に出力する。

ここで、ステレオ画像認識装置４における、ステレオカメラ３からの画像の処理は、例えば以下のように行われる。まず、ステレオカメラ３のＣＣＤカメラで撮像した自車両１の進行方向の環境の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から三角測量の原理によって画像全体に渡る距離情報を求める処理を行なって、三次元の距離分布を表す距離画像を生成する。そして、このデータを基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた３次元的な道路形状データ、立体物データ等と比較し、白線データ、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データ、車両等の立体物データを抽出する。立体物データでは、立体物までの距離と、この距離の時間的変化（自車両１に対する相対速度）が求められ、特に自車進行路上にある最も近い車両で、自車両１と略同じ方向に所定の速度（例えば、０km/h以上）で走行するものが先行車として抽出される。尚、先行車の中で速度Ｖｆが略０km/hである車両は、停止した先行車として認識される。このように、ステレオカメラ３及びステレオ画像認識装置４は、先行車情報検出手段として設けられている。

走行制御ユニット５は、ドライバの操作入力によって設定される走行速度を維持するよう定速走行制御を行なう定速走行制御の機能、及び、後述の図２〜図９に示す自動追従制御の機能を実現するもので、ステアリングコラムの側部等に設けられた定速走行操作レバーに連結される複数のスイッチ類で構成された定速走行スイッチ８、ステレオ画像認識装置４、車速センサ６、ブレーキスイッチ７等が接続されている。

定速走行スイッチ８は、定速走行時の目標車速を設定する車速セットスイッチ、主に目標車速を下降側へ変更設定するコーストスイッチ、主に目標車速を上昇側へ変更設定するリジュームスイッチ等で構成されている。更に、この定速走行操作レバーの近傍には、定速走行制御及び自動追従制御のＯＮ／ＯＦＦを行うメインスイッチ（図示せず）が配設されている。

ドライバが図示しないメインスイッチをＯＮし、定速走行操作レバーにより、希望する速度をセットすると、定速走行スイッチ８からの信号が走行制御ユニット５に入力される。そして、車速センサ６で検出した車速が、ドライバのセットした設定車速に収束するように、スロットル弁制御装置９に信号出力してスロットル弁１０の開度をフィードバック制御し、自車両１を自動的に定速状態で走行させ、或いは、自動ブレーキ制御装置１１に減速信号を出力して自動ブレーキを作動させる。

又、走行制御ユニット５は、定速走行制御を行っている際に、ステレオ画像認識装置４にて先行車を認識した場合には、所定の条件で後述する自動追従制御へ自動的に切換えられる。尚、定速走行制御の機能、及び、自動追従制御の機能は、ドライバがブレーキを踏んだ場合や、自車速Ｖ０が予め設定しておいた上限値を超える場合、或いは、メインスイッチがＯＦＦされた場合には、解除されるようになっている。

すなわち、自動追従制御実行制御ユニット５における自動追従制御プログラムは、図２に示すように、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、必要パラメータの読み込みを行い、Ｓ１０２に進み、自車速Ｖ０が４０km/h以下か否かの判定を行い、自車速Ｖ０が４０km/h以下の場合は、Ｓ１０３に進んで、先行車が存在するか否かの判定を行って、先行車が存在する場合にはＳ１０４以降の処理、すなわち、自動追従制御の処理へと進む。

また、Ｓ１０３で自車速Ｖ０が４０km/hを超えると判定された場合、或いは、Ｓ１０４で先行車が存在しないと判定された場合には、そのまま、プログラムを抜け、メインスイッチがＯＮであっても先行車に対する自動追従制御は実行しない。

Ｓ１０３で先行車が存在すると判定してＳ１０４に進むと、制御目標時間ｔ０の演算を行う。この制御目標時間ｔ０の演算は、図３に示す、制御目標時間ｔ０演算ルーチンに従って設定され、この制御目標時間ｔ０の設定の関係を図１０に示す。

まず、Ｓ２０１で、自車両１の加速度ａ０（自車速Ｖ０の微分値、或いは、加速度センサ（図示せず）からのセンサ値）が０km/h^２か否か判定され、加速度ａ０が０km/h^２の場合は、Ｓ２０２に進み、制御目標時間ｔ０を、先行車の手前の予め確保すべき車間距離Ｄstop（図１０中の到達位置Ｐ１＝Ｌ−Ｄstop）に到達するまでの時間として、以下の（１）式により設定してルーチンを抜ける。
ｔ０＝（Ｌ−Ｄstop）／Ｖ０ …（１）

Ｓ２０１の判定の結果、加速度ａ０が０km/h^２ではない場合はＳ２０３に進み、自車両１が現在の車速Ｖ０、加速度ａ０の状態で到達位置Ｐ１に到達することができるか否か、以下（２）式が成り立つか否かにより判別する。
Ｖ０^２＋２・ａ０・（Ｌ−Ｄstop）≧０ …（２）

この（２）式が成り立ち、自車両１が現在の車速Ｖ０、加速度ａ０の状態で到達位置Ｐ１に到達することができると判定した場合は、Ｓ２０４に進み、制御目標時間ｔ０を、自車両１が現在の車速Ｖ０、加速度ａ０の状態で到達位置Ｐ１に到達するまでの時間として、以下の（３）式により設定してルーチンを抜ける。
ｔ０＝（−Ｖ０＋（Ｖ０^２＋２・ａ０・（Ｌ−Ｄstop））^１／２）／ａ０ …（３）

また、Ｓ２０３の判定の結果、自車両１が現在の車速Ｖ０、加速度ａ０の状態で到達位置Ｐ１に到達することができないと判定した場合には、Ｓ２０５に進み、到達位置Ｐ１で自車速Ｖ０が０になる（停止する）ものと仮定して、制御目標時間ｔ０を、この到達位置Ｐ１までの時間として、以下の（４）式により設定してルーチンを抜ける。
ｔ０＝Ｖ０^２／２・（Ｌ−Ｄstop） …（４）

こうして、図２におけるＳ１０４（図３に示す制御目標時間ｔ０演算ルーチン）で制御目標時間ｔ０を演算した後は、Ｓ１０５に進み、制御目標時間ｔ０の補正を行う。この制御目標時間ｔ０の補正は、図４〜図５に示す、制御目標時間ｔ０補正ルーチンに従って行われる。

まず、Ｓ３０１で、制御目標時間ｔ０が車間時間Ｔより大きく、且つ、現在の車間距離Ｌが目標車間距離Ｄtgtより大きいか否か判定される。ここで、車間時間Ｔは、車間距離Ｌを自車速Ｖ０で除した値であり、予め設定された値（例えば、１．６sec）である。

また、目標車間距離Ｄtgtは、自車速Ｖ０を用いて、以下の（５）式により、算出される値である。
Ｄtgt＝Ｔ・Ｖ０＋Ｄstop …（５）

そして、Ｓ３０１の条件、すなわち、ｔ０＞Ｔ、且つ、Ｌ＞Ｄtgtが成り立つ場合は、目標車間距離Ｄtgtより車間距離Ｌが大きいほど目標加速度ａが小さくなる場合があるので、Ｓ３０２に進み、以下の（６）式により、車間距離Ｌが大きいほど目標加速度ａが大きくなるように、制御目標時間ｔ０を車間時間Ｔと車間距離Ｌと目標車間距離Ｄtgtとで補正する。尚、この（６）式は、実験等により定めた式である。
ｔ０＝（ｔ０・Ｄtgt＋Ｔ・（Ｌ−Ｄtgt））／Ｌ …（６）

また、Ｓ３０１の判定の結果、ｔ０＞Ｔ、且つ、Ｌ＞Ｄtgtが成り立たない場合は、Ｓ３０３へと進む。Ｓ３０３では、先行車との相対速度の絶対値が予め設定しておいた閾値ＶＴ（正の値）より小さく、すなわち、ＶＴ＞（Ｖ０−Ｖｆ）≧−ＶＴが成立し、先行車との相対速度の絶対値が小さいか否か判定する。

Ｓ３０１の判定の結果、ＶＴ＞（Ｖ０−Ｖｆ）≧−ＶＴが成立し、先行車との相対速度の絶対値が小さいと判定された場合には、不必要な加減速が生じてドライバに不自然な感覚を与えるのを防止するため、Ｓ３０４に進み、速度制御目標時間補正値Ｃｖを２に設定し、Ｓ３０８へと進む。尚、この速度制御目標時間補正値Ｃｖは、制御目標時間ｔ０に乗算される値であり、大きいほど制御目標時間ｔ０を大きくして、目標加速度ａの変化を緩めるように作用する値である。この速度制御目標時間補正値Ｃｖを用いた補正演算は後述する。

また、Ｓ３０１の判定の結果、ＶＴ＞（Ｖ０−Ｖｆ）≧−ＶＴが成立しない場合は、Ｓ３０５へと進み、−ＶＴ＞（Ｖ０−Ｖｆ）≧−２・ＶＴが成立するか否か判定する。

Ｓ３０５の判定の結果、−ＶＴ＞（Ｖ０−Ｖｆ）≧−２・ＶＴが成立しない場合には、Ｓ３０６に進み、速度制御目標時間補正値Ｃｖを０（補正せず）に設定し、Ｓ３０８へと進む。

また、Ｓ３０５の判定の結果、−ＶＴ＞（Ｖ０−Ｖｆ）≧−２・ＶＴが成立する場合には、Ｓ３０７に進み、−ＶＴと−２・ＶＴとの間を、速度制御目標時間補正値Ｃｖが０から２の間で線形に連続できるように、以下の（７）式により、速度制御目標時間補正値Ｃｖを設定し、Ｓ３０８へと進む。
Ｃｖ＝２・（Ｖ０−Ｖｆ＋２・ＶＴ）／ＶＴ …（７）

Ｓ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３０７の何れかにより、速度制御目標時間補正値Ｃｖを設定してＳ３０８に進むと、現在の先行車との車間距離Ｄと目標車間距離Ｄtgtとの差の絶対値が予め設定しておいた閾値ＤＴ（正の値）より小さく、すなわち、−ＤＴ＜（Ｌ−Ｄtgt）＜ＤＴが成立し、現在の先行車との車間距離Ｄと目標車間距離Ｄtgtとの差の絶対値が小さいか否か判定する。

Ｓ３０８の判定の結果、−ＤＴ＜（Ｌ−Ｄtgt）＜ＤＴが成立し、現在の先行車との車間距離Ｄと目標車間距離Ｄtgtとの差の絶対値が小さいと判定された場合には、不必要な加減速が生じてドライバに不自然な感覚を与えるのを防止するため、Ｓ３０９に進み、距離目標時間補正値ＣDを２に設定し、Ｓ３１５へと進む。尚、この距離目標時間補正値ＣDは、制御目標時間ｔ０に乗算される値であり、大きいほど制御目標時間ｔ０を大きくして、目標加速度ａの変化を緩めるように作用する値である。この距離目標時間補正値ＣDを用いた補正演算は後述する。

また、Ｓ３０８の判定の結果、−ＤＴ＜（Ｌ−Ｄtgt）＜ＤＴが成立しない場合は、Ｓ３１０に進み、−２・ＤＴ＜（Ｌ−Ｄtgt）≦−ＤＴが成立するか否か判定する。

Ｓ３１０の判定の結果、−２・ＤＴ＜（Ｌ−Ｄtgt）≦−ＤＴが成立する場合には、Ｓ３１１に進み、−２・ＤＴと−ＤＴとの間を、距離目標時間補正値ＣDが０から２の間で線形に連続できるように、以下の（８）式により、距離目標時間補正値ＣDを設定し、Ｓ３１５へと進む。
ＣD＝２・（Ｌ−Ｄtgt＋２・ＤＴ）／ＤＴ …（８）

また、Ｓ３１０の判定の結果、−２・ＤＴ＜（Ｌ−Ｄtgt）≦−ＤＴが成立しない場合は、Ｓ３１２に進み、ＤＴ≦（Ｌ−Ｄtgt）＜（ＤＴ＋Ｖ０・β）が成立するか否か判定する。この際、βは一定値であり、自車速Ｖ０の大きさにより判定を可変して、より緻密な制御判定ができるようになっている。このようにＳ３０３、Ｓ３０５、Ｓ３０８、Ｓ３１０、Ｓ３１２の判定は、それぞれの判定の一例を示すものであり、場合により、自車速Ｖ０等のパラメータを考慮して可変しても良い。

そして、Ｓ３１２の判定の結果、ＤＴ≦（Ｌ−Ｄtgt）＜（ＤＴ＋Ｖ０・β）が成立しない場合には、Ｓ３１３に進み、距離目標時間補正値ＣDを０（補正せず）に設定し、Ｓ３１５へと進む。

逆に、Ｓ３１２の判定の結果、ＤＴ≦（Ｌ−Ｄtgt）＜（ＤＴ＋Ｖ０・β）が成立する場合は、Ｓ３１４に進み、ＤＴと（ＤＴ＋Ｖ０・β）との間を、距離目標時間補正値ＣDが０から２の間で線形に連続できるように、以下の（９）式により、距離目標時間補正値ＣDを設定し、Ｓ３１５へと進む。
ＣD＝２・（Ｌ−Ｄtgt−ＤＴ−Ｖ０・β）／（Ｖ０・β） …（９）

Ｓ３０９、Ｓ３１１、Ｓ３１３、Ｓ３１４の何れかにより、距離目標時間補正値ＣDを設定してＳ３１５に進むと、速度制御目標時間補正値Ｃｖと距離目標時間補正値ＣDとの比較を行い、Ｃｖ＜ＣDであれば、Ｓ３１６に進み、速度制御目標時間補正値Ｃｖを目標時間補正値Ｃに設定し、Ｃｖ≧ＣDであれば、Ｓ３１７に進み距離目標時間補正値ＣDを目標時間補正値Ｃに設定して、Ｓ３１８に進む。すなわち、このＳ３１５では、小さい方の補正値を目標時間補正値Ｃに設定する処理であり、制御目標時間ｔ０に対する補正をできるだけ少なくし、演算される制御目標時間ｔ０をできるだけ用いようとするものである。

Ｓ３１８に進むと、例えば、以下の（１０）式、或いは、（１１）式により、接触予測時間ＴＴＣの演算が行われる。

自車加速度ａ０を０とし、先行車加速度ａｆを考慮すると、先行車に接触するまでの接触予測時間ＴＴＣは、
ＴＴＣ＝（（Ｖ０−Ｖｆ）−（（Ｖ０−Ｖｆ）^２−２・ａｆ・Ｌ）^１／２）／ａｆ
…（１０）
また、接触時には先行車が停止している場合は、
ＴＴＣ＝（Ｌ＋（Ｖｆ^２／（２・ａｆ）））／Ｖ０ …（１１）

その後、Ｓ３１９に進み、接触予測時間ＴＴＣに余裕があるか否か、例えば、１０secより長いか否か判定し、１０secより長い場合には、Ｓ３２０に進んで、以下の（１２）式により、Ｓ３１６或いはＳ３１７で設定した目標時間補正値Ｃを用いて制御目標時間ｔ０を補正して、Ｓ３２４へと進む。
ｔ０＝ｔ０・（１＋Ｃ） …（１２）

また、Ｓ３１９の判定の結果、ＴＴＣ≦１０secであり、余裕が有るとは云えないと判定された場合には、Ｓ３２１に進み、接触予測時間ＴＴＣが余裕が無い状態か否か判定する。これは、本実施の形態では、例えば、７sec以下が余裕の無い状態と判定し、Ｓ３２１の判定の結果、ＴＴＣ≦７secであり余裕が無いと判定した場合は、Ｓ３２２に進み、目標時間補正値Ｃによる補正は行わない、すなわち、ｔ０＝ｔ０として、Ｓ３２４へと進む。

また、Ｓ３２１で、ＴＴＣ＞７secであり余裕が無い状態ではないと判定した場合には、Ｓ３２３に進み、例えば、以下の（１３）式により、Ｓ３１６或いはＳ３１７で設定した目標時間補正値Ｃを用いて制御目標時間ｔ０を補正して、Ｓ３２４へと進む。
ｔ０＝ｔ０・（１＋Ｃ・（ＴＴＣ−７）／３） …（１３）

すなわち、上述のＳ３１８〜Ｓ３２３までの処理は、接触予測時間ＴＴＣが小さい場合は快適性より安全性を優先し、接触予測時間ＴＴＣに応じて目標時間補正値Ｃを可変する処理となっている。これにより、快適性と安全性の最適なバランスをとることができるようになっている。

Ｓ３２０、Ｓ３２２、Ｓ３２３の何れかにより制御目標時間ｔ０を補正して、Ｓ３２４に進むと、制御目標時間ｔ０と接触予測時間ＴＴＣとの比較が行われ、ｔ０≦ＴＴＣの場合には、Ｓ３２５に進み、そのまま制御目標時間ｔ０を設定してルーチンを抜ける。逆に、ｔ０＞ＴＴＣの場合には、Ｓ３２６に進み、制御目標時間ｔ０を接触予測時間ＴＴＣに制限してルーチンを抜ける。すなわち、この制限により、接触の可能性を確実に排除するようになっている。
こうして、図２におけるＳ１０５（図４〜図５に示す制御目標時間ｔ０補正ルーチン）で制御目標時間ｔ０を補正した後は、Ｓ１０６に進み、制御目標時間ｔ０の割り込み制御補正を行う。この制御目標時間ｔ０の割り込み制御補正は、図６に示す、制御目標時間ｔ０割り込み制御補正ルーチンに従って行われる。

まず、Ｓ４０１では接触予測時間ＴＴＣを、前述の（１０）式、或いは、（１１）式により演算する。

その後、Ｓ４０２に進み、車間距離Ｌが目標車間距離Ｄtgt以上か否か判定し、車間距離Ｌが目標車間距離Ｄtgtより小さい場合は、Ｓ４０３に進んで、先行車加速度ａｆが−０．１・Ｇ以下の減速であり、且つ、自車速Ｖ０が先行車速Ｖｆより大きいか否か判定し、この条件が成立する場合には、割り込み状態と判断してＳ４０４に進む。

逆に、Ｓ４０２で車間距離Ｌが目標車間距離Ｄtgt以上の場合、或いは、Ｓ４０３での条件が成立しない場合には、割り込み状態ではないと判断し、Ｓ４０７に進んで、制御目標時間ｔ０をそのままｔ０に設定してルーチンを抜ける。

Ｓ４０２でＬ＜Ｄtgtと判定され、Ｓ４０３の条件を満足して、Ｓ４０４に進むと、接触予測時間ＴＴＣに余裕があるか否か、例えば、１０secより長いか否か判定し、１０secより長い場合には、Ｓ４０５に進んで、以下の（１４）式により、割り込み制御補正値Ｃin（予め実験等により設定する定数：例えば５）を用いて制御目標時間ｔ０を補正して、ルーチンを抜ける。
ｔ０＝ｔ０・（１＋Ｃin） …（１４）

また、Ｓ４０４の判定の結果、ＴＴＣ≦１０secであり、余裕が有るとは云えないと判定された場合には、Ｓ４０６に進み、接触予測時間ＴＴＣが余裕が無い状態か否か判定する。これは、本実施の形態では、例えば、２sec以下が余裕の無い状態と判定し、Ｓ４０６の判定の結果、ＴＴＣ≦２secであり余裕が無いと判定した場合は、Ｓ４０７に進み、制御目標時間ｔ０に対する補正は行わない、すなわち、ｔ０＝ｔ０として、ルーチンを抜ける。

また、Ｓ４０６で、ＴＴＣ＞２secであり余裕が無い状態ではないと判定した場合には、Ｓ４０８に進み、例えば、以下の（１５）式により、割り込み制御補正値Ｃinを用いて制御目標時間ｔ０を補正して、ルーチンを抜ける。
ｔ０＝ｔ０・（１＋Ｃin・（ＴＴＣ−２）／８） …（１５）

すなわち、この制御目標時間ｔ０割り込み制御補正は、割り込み時に不必要なブレーキな急激な減速が発生しないように、接触予測時間ＴＴＣに応じて制御目標時間ｔ０を大きく補正するものとなっている。

こうして、図２におけるＳ１０６（図６に示す制御目標時間ｔ０割り込み制御補正ルーチン）で制御目標時間ｔ０を補正した後は、Ｓ１０７に進み、先行車予測位置Ｌｆの演算を行う。この先行車予測位置Ｌｆの演算は、図７に示す、先行車予測位置Ｌｆ演算ルーチンに従って行われ、この先行車予測位置Ｌｆの演算の関係を図１１に示す。

まず、Ｓ５０１で先行車が停止しているか否か、すなわち、Ｖｆ＝０か否か判定し、Ｖｆ＝０の場合には、Ｓ５０２に進んで、Ｌｆ＝０に設定してルーチンを抜ける。

また、Ｓ５０２の判定の結果、Ｖｆ≠０の場合には、Ｓ５０３に進み、先行車が制御目標時間ｔ０には停止しているか否か、すなわち、ａｆ≠０、且つ、ｔ０≦−Ｖｆ／ａｆが成立するか否か判定する。

Ｓ５０２の判定の結果、先行車が制御目標時間ｔ０には停止している場合には、Ｓ５０４に進み、先行車予測位置Ｌｆを以下の（１６）式により設定してルーチンを抜ける。
Ｌｆ＝−Ｖｆ^２／（２・ａｆ） …（１６）

Ｓ５０３の判定の結果、先行車が制御目標時間ｔ０には停止していない場合には、Ｓ５０５に進み、先行車予測位置Ｌｆを以下の（１７）式により設定して、ルーチンを抜ける。
Ｌｆ＝Ｖｆ・ｔ０＋（１／２）・ａｆ・ｔ０^２ …（１７）

こうして、図２におけるＳ１０７（図７に示す先行車予測位置Ｌｆ演算ルーチン）で先行車予測位置Ｌｆを演算した後は、Ｓ１０８に進み、目標加速度ａの演算を行う。この目標加速度ａの演算は、図８に示す、目標加速度ａ演算ルーチンに従って行われる。
すなわち、Ｓ６０１で、以下の（１８）式により目標加速度ａを演算して、ルーチンを抜ける。
ａ＝（Ｌ＋Ｌｆ−Ｄstop−（Ｔ＋ｔ０）・Ｖ０）／（ｔ０・Ｔ＋（１／２）・ｔ０^２）
…（１８）
尚、この（１８）式は、ｔ０経過した時の自車速Ｖtgtと、ｔ０経過した時の目標車間距離Ｄtgt０から、導出されるものであり、ｔ０経過した時の最適な移動距離の関係は、図１２からも明らかなように、
Ｌ＋Ｌｆ−（Ｔ・Ｖtgt＋Ｄstop）＝ｔ０・Ｔ＋（１／２）・ａ・ｔ０^２ …（１９）
であるから、これを目標加速度ａについて変形して得られた式となっている。

ここで、ｔ０経過した時の自車速Ｖtgtは、目標加速度ａを用いて、以下の（２０）式で算出される。
Ｖtgt＝Ｖ０＋ａ・ｔ０ …（２０）

また、ｔ０経過した時の目標車間距離Ｄtgt０は、ｔ０経過した時の自車速Ｖtgtを用いて、以下の式（２１）で算出される値である。
Ｄtgt０＝Ｔ・Ｖtgt＋Ｄstop …（２１）

こうして、図２におけるＳ１０８（図８に示す目標加速度ａ演算ルーチン）で目標加速度ａを演算した後は、Ｓ１０９に進み、目標加速度ａに応じた制御を行ってプログラムを抜ける。この目標加速度ａに応じた制御は、図９に示す、目標加速度ａに応じた制御ルーチンに従って行われる。

まず、Ｓ７０１で目標加速度ａが０より小さいか否か判定され、目標加速度ａが０以上の場合には、Ｓ７０２に進み、目標加速度ａがａoff（予め設定した正の値）より小さく小さな加速であり、且つ、スロットル開度θth＝０の状態か否か判定される。

このＳ７０２の判定の結果、目標加速度ａがａoffより小さく小さな加速であり、且つ、スロットル開度θth＝０の状態では、そのままスロットル弁１０を不必要に開かせて、不快な振動をドライバに与えるのを防止させるため、スロットル弁制御装置９に対するスロットル指示値を０として、次のＳ７１０のブレーキ指示値演算に移行する。

また、Ｓ７０２の判定の結果、目標加速度ａがａoff以上であったり、既にスロットル開度が０ではない場合には、Ｓ７０４に進み、その目標加速度ａに対応するスロットル指示値を、例えば、マップ等により検索して設定し、次のＳ７１０のブレーキ指示値演算に移行する。

一方、上述のＳ７０１で、目標加速度ａが０より小さいと判定された場合は、Ｓ７０５に進み、その目標加速度ａにスロットル開度θthが０のときに得られるであろう加速度値ａoffを加算した加速度値（ａ＋ａoff）が０未満となるか判定する。

このＳ７０５の判定の結果、（ａ＋ａoff）が０以上となり、当初の目標加速度ａが僅かな減速である場合には、Ｓ７０６に進み、目標加速度ａを０に設定してＳ７０８へと進む。

逆に、（ａ＋ａoff）が０より小さい場合には、目標加速度ａを（ａ＋ａoff）とし、スロットル開度が０のときに得られるであろう加速度値ａoffを考慮した値に設定して、Ｓ７０８に進む。

Ｓ７０６、或いは、Ｓ７０７からＳ７０８に進むと、−ａoff≦ａ＜０、且つ、スロットル開度θth≠０が成立しているか否かを判定し、既に、スロットル開度＝０の場合や、ａ＜−ａoffの減速である場合には、Ｓ７０３に進み、スロットル弁制御装置９に対するスロットル指示値を０として、次のＳ７１０のブレーキ指示値演算に移行する。

また、Ｓ７０８の判定の結果、−ａoff≦ａ＜０、且つ、スロットル開度θth≠０が成立している場合には、そのまま目標加速度ａに対応するスロットル指示値を、例えば、マップ等により検索して設定し、次のＳ７１０のブレーキ指示値演算に移行する。

Ｓ７０３、Ｓ７０４、Ｓ７０９の何れかからＳ７１０に進むと、目標加速度ａが所定値よりも大きな減速度を必要としている際には、自動ブレーキ制御装置１１に対して、その値に応じたブレーキ液圧信号がブレーキ指示値としてマップ等を検索して設定されルーチンを抜ける。尚、Ｓ７１０においては、スロットル指示値が０ではない場合にはブレーキ指示値は０となる。

このように、本実施の形態の目標加速度ａに応じた制御ルーチンによれば、目標加速度が０前後の場合に、短時間の間にスロットル弁１０が全閉→一定開度→全閉等と連続して制御されることが抑制されるため、ドライバに対して不自然な感じを与えることがなく、滑らかな制御が可能になっている。

このように、本発明の実施の形態によれば、現状の先行車と自車両との位置関係を考慮して制御目標時間ｔ０を設定し、この制御目標時間ｔ０を基に追従制御を可能としているので、先行車に近付き過ぎることなく、且つ、スムーズに自車両の先行車に対する追従走行が可能となる。

また、制御目標時間ｔ０は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離Ｄstopを設定し、この確保すべき車間距離Ｄstopに到達するまでの時間を基準に設定されるため、先行車に対しての車間距離は確実に確保されることになり、安全性をより向上した制御が可能となっている。

更に、制御目標時間ｔ０は、乗り心地と安全性のバランスを考慮して、また、割り込みが生じた場合であっても、加減速が適切になるように補正されるため、自然で安全性の高いシステムを実現することが可能となっている。

尚、制御目標時間ｔ０を補正する目標時間補正値Ｃについては、設定車間に応じて、具体的には設定車間が短くなるにつれ、目標時間補正値Ｃを大きく変化（補正）させてもよい。例えば、（２２）式より、
C=Cmin+(Tmax-X) …（２２）
により求められる値とし、Ｘは目標車間時間であり、Cminは実験等により求めた定数、Tmaxは自車速Ｖ０において設定車間Dｔｇｔを最大にした場合（追従制御において設定可能な車間）における目標車間時間である。これにより、制御目標時間ｔ０を大きな値にすることができるため、目標加速度の変化を緩め、不必要な加減速が生じてドライバに不自然な感覚を与えるのを防止することができる。

更に、追従制御を行うにあたり、スロットル弁１０の作動や、ブレーキの作動が頻繁に交互して行われることも防止され、乗り心地に優れたシステムとなっている。

尚、本実施の形態では、先行車の認識をステレオカメラからの画像を基に行うようになっているが、他の技術、例えば、ミリ波レーダと単眼カメラからの情報を基に認識するものであっても良い。

車両に搭載した運転支援装置の概略構成図 自動追従制御プログラムのフローチャート 制御目標時間ｔ０演算ルーチンのフローチャート 制御目標時間ｔ０補正ルーチンのフローチャート 図４から続くフローチャート 制御目標時間ｔ０割り込み制御補正ルーチンのフローチャート 先行車予測位置Ｌｆ演算ルーチンのフローチャート 目標加速度ａ演算ルーチンのフローチャート 目標加速度ａに応じた制御ルーチンのフローチャート 先行車との車間距離と先行車の手前の確保すべき車間距離の説明図 先行車予測位置の説明図 制御目標時間経過した時の目標車間距離の説明図

符号の説明

１ 自車両
２ ＡＣＣシステム（運転支援装置）
３ ステレオカメラ（先行車情報検出手段）
４ ステレオ画像認識装置（先行車情報検出手段）
５ 走行制御ユニット（制御目標時間設定手段、先行車予測位置演算手段、目標加速度演算手段、加減速制御手段）
６ 車速センサ（自車走行情報検出手段）
９ スロットル弁制御装置
１０ スロットル弁
１１ 自動ブレーキ制御装置
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (11)

1. 自車両の走行情報を検出する自車走行情報検出手段と、
   先行車を認識し該先行車情報を検出する先行車情報検出手段と、
   上記先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、該確保すべき車間距離に到達するまでの時間を制御目標時間として設定する制御目標時間設定手段と、
   上記制御目標時間経過した時の先行車の予測位置を演算する先行車予測位置演算手段と、
   現在の先行車との車間距離と上記制御目標時間経過した時の先行車の予測位置とに基づき、上記制御目標時間経過した時の自車速における先行車との車間距離を予め設定する目標車間距離とさせる現在の自車速からの加速度を目標加速度として演算する目標加速度演算手段と、
   上記目標加速度を基に加減速制御を行う加減速制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の運転支援装置。
2. 上記制御目標時間は、現在の自車速と、現在の自車両の加速度と、現在の先行車との車間距離と、上記確保すべき車間距離とから演算することを特徴とする請求項１記載の車両の運転支援装置。
3. 上記制御目標時間は、現在の自車両の加速度がゼロの場合は、現在の自車速で上記確保すべき車間距離に到達するまでの時間とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の運転支援装置。
4. 上記制御目標時間は、現在の自車両の加速度では上記確保すべき車間距離に到達することができないとみなせる場合は、上記確保すべき車間距離で停止させるのに要する時間とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
5. 上記制御目標時間は、少なくとも現在の先行車との車間距離が上記予め設定する目標車間距離より大きい場合、現在の先行車との車間距離が大きいほど小さくなる方向に補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
6. 上記制御目標時間は、先行車との相対速度の絶対値が予め設定した閾値より小さい場合、通常の演算値より大きくなる方向に補正することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
7. 上記制御目標時間は、現在の先行車との車間距離と上記予め設定する目標車間距離との差の絶対値が予め設定する閾値より小さい場合、通常の演算値より大きくなる方向に補正することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
8. 上記制御目標時間は、先行車との相対速度の絶対値が予め設定した閾値より小さい場合、通常の演算値より大きくなる方向に補正することと、現在の先行車との車間距離と上記予め設定する目標車間距離との差の絶対値が予め設定する閾値より小さい場合、通常の演算値より大きくなる方向に補正することの補正量が小さいほうの補正のみ実行することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
9. 予め現在の先行車情報と自車両の走行情報とから自車両が先行車に接触するまでの接触予測時間を演算し、該接触予測時間に応じて上記補正の量を可変することを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
10. 予め現在の先行車情報と自車両の走行情報とから自車両が先行車に接触するまでの接触予測時間を演算し、上記制御目標時間を上記接触予測時間以下に制限することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。
11. 自車両の前方に割り込みがあったとみなせる条件が成立する場合は、予め現在の先行車情報と自車両の走行情報とから自車両が先行車に接触するまでの接触予測時間を演算し、該接触予測時間に応じて上記制御目標時間を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一つに記載の車両の運転支援装置。

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