JP4584576B2 - 対象の移動軌線の予報方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
衝突を回避し，あるいは事故の重大さを減少させるための，車両の移動軌線を予報する方法と装置が提案され，同方法においては移動軌跡を予報するために，操舵介入とブレーキ介入により車両の車輪に発生する力が，車輪から道路へ最大伝達可能な力とほぼ同じ大きさとなる軌線のみが考慮される。特に，他の車両との衝突を回避するための自動的なブレーキ介入及び／又は操舵介入が行われるシステムにおいては，自動的なブレーキ介入及び／又は操舵介入は予め計算された移動軌線に従って行われる。
【０００２】
従来の技術
近年において，市場に多く出回っている適応的な速度制御器は，テンポマートの従来の制御を拡大して，レーダーシステム又はリーダーシステムによって先行車両の間隔と相対速度が認識されて，これらのデータが自己車両の速度制御あるいは間隔制御に利用される。
【０００３】
この種のシステムは，ヴィナー，ヴィッテ他（Ｗｉｎｎｅｒ，Ｗｉｔｔｅ ｅｔ ａｌ）の論文「アダプティブクルーズコントロールシステム 状況と開発傾向（ａｄａｐｔｅｖｅ ｃｒｕｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｔｅｍ ａｓｐｅｃｔｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ）」（ＳＡＥ−ｐａｐｅｒ９６１０１０，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ，デトロイト，１９９６年２月２６−２９日）に記載されている。
【０００４】
１９９８年にＩＥＥＥインターナショナルカンファレンス オン インテリジェントビークル（ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｖｅｈｉｃｌｅ）において，ゲーリッヒとシュタイン（Ｇｅｈｒｉｇ ｕｎｄ Ｓｔｅｉｎ）により公表された刊行物「車両追従システムの横コントロールのための軌線に基づくアプローチ（Ａ Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ−Ｂａｓｅｄ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｌａｔｅｒａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）」には，レーダーセンサ又はリーダーセンサの測定データから先行車両の移動軌線を形成し，それに従って自己車両を制御するアルゴリズムが紹介されている。特に，両車両がカーブへ進入し，あるいはカーブから出る移動において，この種の軌線アルゴリズムに特別な要請が課される。移動軌線を定めるためのこの種のアルゴリズムは，上述した文献に例示されている。
【０００５】
ビュルツブルクのフォーゲルブーフ出版から出された書籍，ツォーモータ（Ｚｏｍｏｔｏｒ）の「シャシ技術：走行行動（Ｆａｈｒｗｅｒｋｔｅｃｈｎｉｋ：Ｆａｈｒｖｅｒｈａｌｔｅｎ）」，１９８７年第１版の，第２章「車両における力（Ｋｒａｅｆｔｅ ａｍ Ｆａｈｒｚｅｕｇ）」には，タイヤと走行路の間の力伝達を理解するために必要な理論的な基礎が説明されている。
【０００６】
発明の核心と利点
先行車両又は自己車両の全ての可能な移動軌線を予め計算する場合に，以降の運動を予め計算するための予報システムに計算出力の高い要請が課される。これは特に，多数の車両の可能な移動を考慮しなければならないからである。特に，著しい減速又は著しい操舵動作を考慮に入れなければならない危険な状況において，可能な動作の大きな数はさらに上昇する。この場合には，移動軌線の実時間処理が望まれるので，高能力の計算システムを使用することが必要である。本発明の核心は，主請求項に記載の方法を提供することである。
【０００７】
その場合に，切迫した衝突の場合に，操舵操作，ブレーキ操作又は操舵操作とブレーキ操作の組合せによって生じ得る移動軌線を計算する場合に，これらを予め計算することができると効果的である。計算の手間を最小限に抑えるために，操舵介入とブレーキ介入の組合せによって車両の車輪に発生する力が，車輪から道路へ最大伝達可能な力の領域内にある軌線のみを予め計算することが提案される。なお，これら軌線の１つを走行した場合に，対象との切迫した衝突が阻止され，あるいは衝突が不可避である場合には，少なくとも事故の重大さを減少させることができるものと仮定する。事故の重大さというのは，この場合においては，衝突エネルギに依存し，あるいは例えば対象の性質に依存する衝突の損傷程度のことである。即ち，事故の重大さは，例えば衝突エネルギが等しければ，先行車両と衝突する場合よりも，コンクリート壁と衝突する場合の方が大きい。
【０００８】
好ましくは，上記移動軌線を予め計算する方法は，レーダーセンサ，リーダーセンサ又はビデオセンサを搭載している自己車両に，あるいは，環境センサ装置によって認識された他の車両に使用することができる。
【０００９】
さらに，環境センサ装置が，レーダーセンサ，リーダーセンサ，ビデオセンサ又はこれらの組合せからなると効果的である。車両に１以上の環境センサが搭載されている場合には，より確実でより解像度の高い検出を保証することができる。
【００１０】
さらに，車輪から道路へ最大伝達可能な力が，実際の状況に従って補正できると効果的である。特に走行路上の水分又は雪によって，この最大伝達可能な力の変化がもたらされる可能性がある。車輪から道路へ最大伝達可能な力を一緒に定める実際の走行路摩擦係数を求めるために，アンチブロッキング装置及び／又は走行ダイナミクス制御からの信号が利用される。さらに，好ましくはレインセンサなどの他の環境センサ又はレーダーセンサ装置，リーダーセンサ装置，あるいはビデオセンサ装置による悪天候認識の信号が，実際のスリップ係数を定めるために利用されることもできる。
【００１１】
さらに，予報された移動軌線が，先行車両あるいは対象との切迫した衝突を回避するために，減速装置の自動制御及び／又は車両操舵装置の自動制御に使用されると効果的である。
【００１２】
特に重要なのは，本発明に基づく方法を，車両の適応的な間隔制御あるいは速度制御の制御装置のために設けられている制御素子の形式で実現することである。その場合に，制御素子上にはプログラムが記憶されており，そのプログラムは計算機上，特にマイクロプロセッサ又はＡＳＩＣ上で遂行可能であって，かつ本発明に基づく方法を実施するのに好適である。従って，この場合においては，本発明は制御素子上に格納されているプログラムによっても実現されるので，プログラムを有するこの制御素子は，プログラムがそれを実施するのに適している，方法と同様に本発明を表す。制御素子として，特に電気的なメモリ媒体，例えばリードオンリーメモリを使用することができる。
【００１３】
本発明の他の特徴，利用可能性および利点は，図面の図に示される本発明の実施例についての以下の説明から明らかにされる。その場合に，全ての記載されているあるいは図示されている特徴は，それ自体，又は任意の組合せにおいて，特許請求項におけるその要約あるいはその帰属とは無関係に，かつ詳細な説明あるいは図面におけるその表現あるいは表示とは無関係に，本発明の対象を形成する。
【００１４】
実施例の説明
図１には，車輪１に発生する力３，４，７が記入された構造が示されている。この構造は，カムシュの円（Ｋａｍｍｓｃｈｅｒ Ｋｒｅｉｓ）の名称でも知られている。車輪１が上面図で示されており，その車輪を通って縦方向に一点鎖線５が，そして横方向には一点鎖線６が引かれている。車輪と走行路との間に発生する力は，縦方向（即ち，一点鎖線５に対して平行な方向）と，横方向（即ち一点鎖線６に対して平行な方向）に分割される。車両の重量によって付加的に発生する垂直力は，この略図には図示されていない。線５に対して平行な力矢印３が記入されており，その矢印はタイヤに作用する縦力を示している。この縦力は，一般に，直線方向において車両に影響を与える減速力および加速力である。さらに，横線６に対して平行に作用する力矢印４が記入されている。この力矢印４によって示されるこの横力は，車両の操舵運動によって発生し，車両の方向変化をもたらす。さらに，２本の矢印３と４の上に構築された矩形の対角線を示す力矢印７が示されている。この力矢印７は，縦方向および横方向における２つの個別力３，４によりもたらされる力を具現している。従って，力矢印７は，線５と６の交点に原点を有する場所ベクトルを示し，その長さと方向は個別成分縦力３と横力４の大きさによって定められる。
【００１５】
この構造に，縦力と横力の合力が走行路とタイヤの間の最大の摩擦係数μｍａｘと車輪に作用する（記入されていない）垂直力Ｆｎの積に等しい大きさの全ての点を記載すると，その中心が線５と６の交点に相当する円が得られる。縦力３と横力４によりもたらされる力７の絶対値が，積μｍａｘ＊Ｆｎよりも大きくなった場合には，もたらされる力の場所ベクトルの端部は，構成された円２の外部に来る。この場合においては，車輪は道路上でグリップを既に損失している。車両を，走行路上で常に車輪のグリップが存在するように移動させようとする場合には，走行路上で常に車輪のグリップが存在することが必要である。即ち，縦力３と横力４の合力７の絶対値が各時点で，摩擦係数と垂直力によってもたらされる円２よりも小さいように配慮することが必要である。
【００１６】
図２には，可能な交通状況が示されている。道路８が図示されており，その上で２台の車両９，１０が移動している。車両９，１０の移動は，各々，速度矢印ｖ１，ｖ２で示されている。先行車両１０に追従する車両９は，本発明に基づく方法を実施するための本発明に基づく装置を搭載している。車両９の速度ｖ１が車両１０の速度ｖ２より著しく大きい場合には，衝突の危険が存在する。というのは，両車両の間隔１５は，車両９の最大可能な減速によってこの衝突を回避するには，十分でないからである。この場合において，自動的に作動される非常ブレーキが使用された場合には，車両の更なる移動について，１点の矢印１３で示すような軌線が生じる。この場合において，両車両９と１０の間の間隔１５が，正しい時期に停止状態へ至るためには十分でない可能性がある。操舵運動なしでこの種のフルブレーキを作動させた場合には，縦力３は最大ｎ値μｍａｘ＊Ｆｎをとり，その場合に横力４はゼロに等しくなる。
【００１７】
上述した交通状況において衝突を回避する他の可能性は，純粋な回避操作であろう。この場合には，ブレーキ介入は行わず，可能な限り激しい舵切りが好ましい。この種の処置方法は，２点の移動軌線１１と１２によって示されている。この場合において，カムシュの円の構造内で，ゼロに等しい縦力３と最大の横力４が得られる。この操作において，過度の舵切りにより最大可能な横力を上回って車両が横滑りすることが容易に発生し得る。理想的には，図示の交通状況において，３点の移動軌線１４によって示されるようなブレーキ介入と操舵介入の組合せが効果的である。組み合わされたブレーキ介入と操舵介入を説明するために，図３を参照する。図３には，ブレーキ力−時間（Ｚｅｉｔ）−図表が示されており，その場合に横軸１５上に時間が記載され，縦軸１７上にはブレーキ力が記載されている。図２に１点の移動軌線１３によって示すようなフルブレーキの場合においては，１点の線１８によって示されるようなブレーキ力−時間（Ｚｅｉｔ）−図表が得られる。
【００１８】
非常ブレーキの場合において，これは水平の線であって，最大可能な一定のブレーキ力値に相当する。図２に基づく第２の選択肢，２点の移動軌線１１と１２によって示されるような回避操作は，図３のブレーキ力−時間（Ｚｅｉｔ）−図表において２点のカーブ１９に相当する。この場合には，ブレーキ力は時定数を介して値ゼロとなる。というのは，車両の減速をもたらさないからである。車両により理想的に実施される３点の移動軌線１４に示すブレーキ操作と操舵操作の組合せは，３点のカーブとして示されている。この場合には，最初は著しく減速されて，それによってブレーキ力は短い時間において高い値を有する。以降の推移においてカーブ２０は下降する。というのは，操舵介入へ移行するために，減速の強さが減少されるからである。ブレーキと操舵のこの組合せによって，高いブレーキ力が存在する第１の段階において，車両９の速度ｖ１は著しく減少され，その後第２の段階においては，車両１０との衝突を回避するために，弱い減速力のみにおいて操舵操作が実施される。
【００１９】
図４には，他の図表が示されており，それにおいては縦距離（Ｗｅｇ）ｘに対する側方の回避距離（Ｗｅｇ）ｙが記載されている。このｙ−ｘ−図表の部分領域内に，障害物を表すハッチングされた面積２６が示されている。この面積２６は，衝突を防止するために，回避軌線が接触してはならない領域を示している。図２の移動軌線１３に基づくフルブレーキの場合には，このｙ−ｘ−図表では同様に，車両の空間的な移動を示す１点のカーブ２３が得られる。この場合には操舵操作は行われないので，この１点の線２３は，ｘ−軸上にある。両車両９と１０の間の間隔１５が僅かであるので，線２３は点２７から，障害物を表すハッチングされた面積２６に接触する。この時点から車両９と，図示の場合において車両１０である，対象との衝突がもたらされる。
【００２０】
図２に２点の移動軌線１１と１２によって示されてるような純粋な操舵操作は，図４のｙ−ｘ−図表では同様に２点の線２４で示されている。距離ｘに従って値ｙは連続的に増加し，それが車両９のカーブ走行を表している。値２７から線２４も，障害物を表すハッチングされた領域２６に接触する。この場合にも，両車両９と１０の衝突がもたらされる。
【００２１】
３点の移動軌線１４に基づく，組み合わされたブレーキ／操舵操作は，図４のｙ−ｘ−図表において，同様に３点の線２５として示されている。初期の弱い操舵動作，しかし強いブレーキ減速に基づき，カーブ２５は最初は極めてフラットに延びているが，以降においてはｙ−値が大きくなる方向へ著しく上昇する。というのは，ブレーキ減速が減少されて，操舵介入が増強されるからである。著しく減少された初期速度によって，後に，線２４によって示すよりも強い操舵動作が可能である。この場合においては，両車両の衝突を阻止することが可能である。
【００２２】
本発明に基づく方法は，２つの図示されている極限軌線，即ち操舵介入なしの純粋なフルブレーキ１３と，ブレーキ介入なしの最大可能な操舵動作１１，１２，の間の全部の可能な移動軌線を計算するが，その場合に全ての計算された軌線にとって共通なのは，車輪に作用する力がカムシュの円上にある力にほぼ相当することである。
【００２３】
その場合に，著しく大きな数の可能な移動軌線が可能である。その推移において，縦成分と横成分からもたらされる力が，図１のカムシュの円によって可能であるよりも，著しく大きい，あるいは著しく小さい点を有する軌線は，考慮されないままである。それによって軌線評価のための計算の手間は，著しく減少する。これらの場合においては，考察された軌線は，道路上での車輪グリップの損失をもたらすものである。従って実際に有用で，実施可能であると証明されたのは，その以降の推移全体において見て，各時点でまだ走行路上で車輪の十分な付着摩擦を有している移動軌線である。
【００２４】
天候状況又は外部温度の変化によって，走行路上の車輪の付着摩擦は可変である。車輪回転数μｍａｘのこの変化を考慮するために，カムシュの円の半径は常に更新される。これは，例えば外部温度を考慮することにより，天候状況を考慮することにより，レインセンサの信号が供給されることにより，かつアンチブロッキング装置又は走行ダイナミクス制御の介入が評価されて，摩擦係数の変化が自動的な非常ブレーキシステムへ伝達されることによって，行われる。
【図面の簡単な説明】
図面
以下，図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【図１】 車輪に最大発生することのできる力の略図であって，車輪はその路面グリップを損失していない。
【図２】 本発明に基づく方法が効果的に使用される，交通状況の例を示している。
【図３】 図２に示す軌線のブレーキ力−時間−図表である。
【図４】 図２に示す種々の軌線の回避路を示す図表である。

Claims (8)

1. 衝突を阻止し，あるいは事故の重大さを減少させるために自動的なブレーキ介入及び／又は操舵介入が行われるシステムで、車両（９）の衝突回避移動軌線（１１，１２，１３，１４）を予報する方法において，
   操舵介入とブレーキ介入とが同時に作用する状態において車両車輪に発生する力（３，４）が，車輪から道路へ最大伝達可能な力（７）に相当する移動軌線のみが考慮されて，前記車両の衝突回避移動軌線が予報される，
   ことを特徴とする移動軌線の予報方法。
2. 前記車両は，環境センサ装置によって認識される他の対象（１０）及び／又は自己車両（９）である，ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記環境センサ装置が，レーダーセンサ，リーダーセンサ，ビデオセンサ又はこれらの組合せである，ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 車輪から道路へ最大伝達可能な実際の力（７）を求めるために，アンチブロッキング装置及び／又は走行ダイナミクス制御からの付加的な信号が利用され，これらによって車輪のスリップ限界が定められる，ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記予報された衝突回避移動軌線（１４）が減速装置の自動制御及び／又は車両操舵装置の自動制御に使用されることによって，車両環境センサ装置が認識した対象（１０）と前記自己車両（９）との衝突が回避され，あるいは不可避の衝突が軽減される，
   ことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の方法。
6. 衝突を阻止し，あるいは事故の重大さを減少させるために自動的なブレーキ介入及び／又は操舵介入が行われるシステムで、車両（９）の衝突回避移動軌線（１１，１２，１３，１４）を予報する予報装置において，
   前記装置には，１又は２以上の環境センサ装置から信号が供給され，かつ，
   衝突回避移動軌線を予め計算するための予報手段が設けられており，その場合に，操舵介入とブレーキ介入が同時に作用する状態において車両の車輪に発生する力が，車輪から道路へ最大伝達可能な力に相当する移動軌線のみが予め計算される，
   ことを特徴とする車両の移動軌線の予報装置。
7. 前記衝突回避移動軌線は，環境センサ装置により認識された他の対象及び／又は自己車両について計算される，ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記装置内に出力手段が設けられており，
   前記出力手段によって，車両減速装置及び／又は車両操舵装置が自動的に操作可能である，ことを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。

Images