JP4974204B2 - 車両の速度制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
従来技術
本発明は，主請求項の上位概念に記載された，特に先行車両を取り入れて，車両の速度制御方法に関する。
【０００２】
ＤＥ４２４２７００Ａ１からは，先行車両を検出するためのレーダセンサ又は赤外線センサが車両に取り付けられることが既知である。かかるレーダセンサは，例えば車両快適性システムＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）のモジュールであって，同システムにおいては常に他の車両及び他の道路状態に対する車両間隔と相対速度に関する情報が処理される。
【０００３】
上記システムの基本機能は，走行速度を，操作量に（ここでは所望速度に），あるいは先行車両が所望速度よりも低速走行しかつレーダセンサの検出領域内にある場合には先行車両の速度に，制御することに関する。このセンサは，例えば，上記のように，マイクロ波レーダ又は赤外線レーダの構成部分とすることができ，かつそのために対象，特に検出領域内部で先行車両の間隔，相対速度及び角度を測定する。
【０００４】
ＤＥ１９７２２９４７Ｃ１からは，上記変量を測定する以外に，未来の走行通路を決定するために，ＡＣＣ−システムを有する車両の未来のコース推移を制御に取り入れる方法が既知である。そのために少なくとも１台の先行車両の未来のコース領域が決定され，その後全ての検出された車両に対して側方の横変位が求められる。走行路の曲率状況が固定的である場合，即ち直線片内又はカーブの一定の曲率の領域内にある場合に，既知の方法においては好適に等化されたヨーレート又は回動率信号を使用して，未来の走行通路も好適に定められる。
【０００５】
ＡＣＣ−車両のヨーレートから，ここではそれ自体既知の処理ステップを使用して，走行路の曲率及び先行車両のコース変位も決定することができる。かかるコース変位の絶対値が，走行通路の予め設定された幅よりも小さい場合には，先行車両が，ＡＣＣ−車両の走行通路内にあると推定することができる。しかし，他の状況において，特にカーブ入口領域においては，通常走行通路に属することは，もはや正しく決定することはできないので，右側隣接車線上で先行車両は，左カーブが開始された場合に誤って走行通路に算入されてしまう可能性がある。これは，支障のある制御機能をもたらし，その場合にその原因は曲率の予想ができないことである。というのは，求められた曲率は常に実時点に関するものであるので，曲率変化に反応するのが遅すぎるからである。
【０００６】
本発明の利点
冒頭で述べた種類の車両の速度制御方法であって，その場合に制御車両内で，特に自己の走行軌線の曲率を求めるために，ヨーレート又は回転率が検出され，かつその場合に間隔センサ又は位置センサによってセンサ検出領域内部の少なくとも１台の先行車両又は少なくとも１つの他の対象が，特に制御車両のコースに対する変位に関して検出される，同方法は，本発明によれば，主請求項に記載の特徴によって好ましい方法で展開される。
【０００７】
既に冒頭で述べたように，制御されるＡＣＣ−車両の測定されたヨーレートから，簡易な方法で，それ自体既知の処理ステップにより，ヨーレートを速度で除算することにより，走行路の曲率ｋを計算することができ，従って先行車両のコース変位も決定することができる。詳細には，コース変位ｙｃは，次の関係式に従って決定することができる：
ｙｃ＝ｙｖ−ｋ＊ｄ ^２ ／２
その場合に変量ｙｖは，曲率ｋを考慮しない測定された横変位であり，ｄは制御車両と測定された先行車両との間の間隔である。
【０００８】
かかるコース変位ｙｃの絶対値が予め設定された幅ｙｌａｎｅよりも小さい場合には，対象又は車両がＡＣＣ−車両の走行通路内に存在すると推定することができ，その場合ｙｌａｎｅは走行車線幅の略半分に相当する。
【０００９】
本発明によれば，効果的な方法で，予め設定された測定サイクルにおいて求められた先行車両のコース変位ｙｃが予め設定された期間だけ遅延されて，制御車両の走行軌線の現在の各実際の曲率ｋにより履歴的コース変位ｙｃが求められる。その場合に，遅延は，好ましくは，履歴的なコース変位ｙｃｈｉｓｔが制御車両と測定車両との間の区間の略半分に従って決定されるように選択することができる。
【００１０】
従って本発明にかかるＡＣＣ−車両の速度制御方法は，簡易な方法で，ビデオに基づく車線認識又はナビゲーションシステムによるそれ自体見て公知の予測の代わりに，比較的迅速かつ簡易に実行可能な車両の位置及び走行軌線の間の比較を可能にする。高コストの測定されたデータの連続的変換の代わりに，本発明によれば簡易に，測定された横変位ｙｖが，ほぼ車両間の半分の時間長さに相当する期間ｔｈｉｓｔだけ遅延される。
【００１１】
このように遅延されたこの値ｙｖｈｉｓｔから，上記ように実際の曲率ｋによりいわゆる履歴的コース変位ｙｃｈｉｓｔが，関係
ｙｃ _ｈｉｓｔ ＝ｙｖ _ｈｉｓｔ −ｋ＊ｄ _ｈｉｓｔ ^２ ／２
に従って求められ，その場合にｄｈｉｓｔは制御車両と測定車両との間の履歴的間隔として，例えば
ｄ _ｈｉｓｔ ＝ｄ _{ａｋｔｕｅｌｌ} −ｖｒ＊ｔ _ｈｉｓｔ
に従って，同様に遅延により形成されあるいは推定される。
【００１２】
従って間隔ｄｈｉｓｔは，速度が異なる場合の間隔の変化を考慮する。具体的には，機構は次のように作用する：曲率決定は，画像的に見てＡＣＣ−車両と測定車両との間の区間の略中央で，当然ながら，ｔｈｉｓｔだけ遅延されて実行される。曲率が変化した場合でも，平均の曲率はここでは好適な推定であり，極めて正確なコース変位を決定できる。
【００１３】
未だ，期間ｔｈｉｓｔの間，対象が測定されておらず，かつ履歴的横変位が存在していない場合に，好ましくない過渡効果を防止するため，動的に増大する遅延時間ｔｈｉｓｔ／ｄｙｎが時間ｔｈｉｓｔにとって代わると効果的であり，その場合に最大値に到達するまでの期間ｔｈｉｓｔが観測長さに伴って増大する動的成分だけ補足される。この最大値に到達するまでは，このように計算されたｙｃｈｉｓｔの品質は多少劣るが，この値は過渡値として常に準備されている。
【００１４】
さらに，操舵運動による短時間の曲率変動又は信号ノイズを補償するためにフィルタリングが効果的である。このフィルタリングは，実際の信号を同様にｔｆｉｌｔｅｒだけ遅延させるので，ｙｖ−値の遅延は，略この値だけ長く継続しなければならない。遅延の他の修正は，例えば効果的な方法で実際の曲率信号ｋのフィルタ時間により実行されることができる。その場合に制御車両の走行軌線の曲率ｋについての各々実際の値は，平均するために予め設定された値だけ遅延され，その場合にこの遅延は履歴的コース変位ｙｃｈｉｓｔを求める際に共に考慮される。
【００１５】
遅延時間が認識されているので，ｔｈｉｓｔは半分のタイムギャップとフィルタ時間の合計から形成されるにも拘わらず，かかる期間ｔｈｉｓｔの修正は，補償全体により機能最適を得るために重要であり得る。特に，これは，変量が遅延素子によってフィルタリングされるだけでなく，さらにローパスフィルタを介して平均される場合に，該当する。後者は，ここでは測定変動の減少にも使用される。遅延素子と平均フィルタとの組合せは，例えば簡易な方法で，可能な限り一定のグループラン時間のフィルタ，例えばベッセルフィルタ又は相前後して接続されたクリティカル減衰を有するフィルタを使用して形成される。
【００１６】
要約すると，本発明にかかる方法によって，特に平均と遅延の組合せにより，面倒な車線データの記憶なしで，かつかかる記憶されたデータの変換なしで，履歴的コース変位の簡易な形成を実行することが確認される。結果までに約半分のタイムギャップだけ待てば済むので，迅速な結果が得られる。
【００１７】
さらに改良された制御車両のコース推移の予測方法を得るために，制御車両内に，幾つかの他の先行車両のコース変位を決定する検出装置を設置することができる。かかる検出装置の全ての結果は，その後評価して重み付けすることができる。評価及び重み付けは，好ましくはビデオカメラ，好ましくはサテライト支援されるナビゲーションシステム，静止目標の評価装置又は先行対象の集合的なヨーレートあるいは回転率を求める装置を使用して実行することができる。
【００１８】
本発明の好ましい展開のこれらの特徴と他の特徴は，請求項からの他に，詳細な説明と図面からも明らかであって，その場合に個々の特徴はそれ自体単独でも，あるいは複数を互いに組み合わせても，本発明の実施形態において，及び他の分野において実現され，好ましくかつそれ自体保護可能な形態を示すことができ，それについてここで保護が請求される。
【００１９】
実施例の説明
図１には，複数の走行車線を有する走行路２上を移動する制御されるＡＣＣ−車両１が図示されている。車両１は，例えばレーダ検出領域４を具備するレーダセンサ３を有する；車両１には，さらに例えばビデオ装置又はナビゲーション装置などの他の検出装置も取り付け可能であって，それらを使用して走行路２又は走行路環境を検出することができる。走行路２上には，先行対象としての車両５が存在しており，その場合に現実においてはかかる複数の対象が各種間隔及び各種速度で存在している。
【００２０】
車両内のＡＣＣ−システムは，速度を調節するための，ここでは詳細に説明しない制御装置と例えばヨーレートセンサ又は回転率センサ，操舵角度センサ，車輪回転数センサ又は横加速度センサなどの複数のセンサを有する。一点鎖線６は，未来の所望のコース推移あるいは車両１の走行軌線を示しており，２本の線７は，未来のコース領域あるいは走行通路を示している。区間９は，車両１の走行推移に対する先行車両５の側方の横変位あるいはコース変位を示している。
【００２１】
以下においては，図２と３を参照して，走行路２の予測される曲率に関して車両１の自己走行軌線６の曲率を補正するために，計算において履歴的コース変位又は横変位を使用するものと仮定する。
【００２２】
図面に示す実施例によれば，先行車両８の，予め設定された測定サイクルにおいて求められたコース変位ｙｃが，予め設定された期間だけ遅延されて，走行軌線６の時点ｔ１，ｔ２及びｔ３における各々実際の曲率ｋを用いて，履歴的なコース変位ｙｃｈｉｓｔが求められる。その場合に遅延は，好ましくは履歴的なコース変位ｙｃｈｉｓｔが，制御車両１と測定車両５の間だの区間の略半分に定められるように選択することができる。
【００２３】
このように遅延されたこの値ｙｖ _ｈｉｓｔ から，上記ように，現在の曲率ｋを使用していわゆる履歴的なコース変位ｙｃ _ｈｉｓｔ が，式
ｙｃ _ｈｉｓｔ ＝ｙｖ _ｈｉｓｔ −ｋ＊ｄ _ｈｉｓｔ ^２ ／２
に従って求められる。
【００２４】
図３は，遅延をもたらすフィルタの出力信号のグラフを示している。水平軸上には，時間が秒で示され，垂直軸上には出力信号の推移が無単位／原理的に示されている。図示される例の推移は，約０．８秒の領域において出力信号の最大を示している。この最大は，所望の遅延に従って適合されなければならない。
【００２５】
以下で，コース予測のために上記計算を履歴的なコース変位ｈｃｈｉｓｔを使用して実施することができる計算方法を説明する。選択された略語は，該当する物理的な変量の，データ処理システムへの入力で良く使用される短縮形を示している。その場合に軌線は，単純化して，部分的に一定の放物線と見なされる。放物線曲率は，対象５と車両１の間（図２を参照）の部分片の略中央において定められる。唯一の軌線係数の決定は，既に中心に到達した時に行われているので，対象横変位ｙｖの遅延も中心までしか必要とされない。時間的な遅延は，例えば，過渡特性を改良するために，ここには図示されていない動的な時定数Ｔａｕｙを有する３倍に階層化されたローパスにより得られる。ここでは以下の関係が成立する：
Ｔａｕｙ（ｔｊ）Ｍａｘ＝ｆＴｒａｕｙｄ＊（ｄ（ｔｊ）／ｖＲｅｆ（ｔｊ））＋ｆＴａｕｙＫａｐ＊ＴａｕＫａｐ
として，対象について有効な測定値が存在する場合には，
Ｔａｕｙ（ｔｊ）＝ＭＩＮ（ＴａｕｙＭａｘ（ｔｊ），ＴａｕｙＭａｘ（ｔｊ−１）＋Ｔｃｙｃｌｅ）；
そうでない場合には
Ｔａｕｙ（ｔｊ）＝ＭＡＸ（０，ＴａｕｙＭａｘ（ｔｊ−１）−Ｔｃｙｃｌｅ／２）
が得られる。
【００２６】
３つのローパス段によるフィルタリングは，３Ｔａｕｙ（ｔｊ）の全グループラン時間をもたらす。従って，３つの測定サイクルにおいて，以下の横変位が得られる：
ｙｖ１（ｔｊ）＝（Ｔｃｙｃｌｅ／Ｔａｕｙ（ｔｊ）＊（ｙｖ（ｔｊ）−ｙｖ１（ｔｊ−１）），
ｙｖ２（ｔｊ）＝（Ｔｃｙｃｌｅ／Ｔａｕｙ（ｔｊ）＊（ｙｖ１（ｔｊ）−ｙｖ２（ｔｊ−１）），
ｙｖ３（ｔｊ）＝（Ｔｃｙｃｌｅ／Ｔａｕｙ（ｔｊ）＊（ｙｖ２（ｔｊ）−ｙｖ３（ｔｊ−１）），
【００２７】
フィルタの出力値ｙｖ３（ｔｊ）から，軌線曲率ｋＴｒａｊ（ｔｊ）（前は値＝ｋ）を用いてコース中央に対する履歴的な横変位が以下のように計算される：
ｙｃＨｉｓｔ（ｔｊ）＝ｙｖ３（ｔｊ）−ｋＴｒａｊ＊（ｄ（ｔｊ）−ｖｒ（ｔｊ）＊３ＴａｕＤｙ（ｔｊ））２／２
その場合にｖｒ（ｔｊ）＊３Ｔａｕｙ（ｔｊ）が，履歴的な参照点ｔｊ−３Ｔａｕｙ（ｔｊ）に対する実際の距離を補正する。
【００２８】
履歴的な横変位の品質についての他の特性量として，変量ｙｃＨｉｓｔＱが使用される；それは角度品質Ｑａｌｐｈａ（例えば＝１）と，履歴的横変位を計算するための観測期間から計算される：
対象が測定されて，有効なコース変位が存在する場合に，
ｙｃＨｉｓｔＱ（ｔｊ）＝ＭＩＮ（１，ｙｃＨｉｓｔＱ（ｔｊ−１）＋Ｑａｌｐｈａ＊Ｔｃｙｃｌｅ／ＴａｕＨｉｓｔ（ｔｊ））あるいは，
ＴａｕＨｉｓｔ（ｔｊ）＝ｆＴａｕＨｉｓｔ＊（ｄ（ｔｊ）／ｖＲｅｆ（ｔｊ））
変量ｆＴａｕＨｉｓｔは，ここでは，それ以降定まった行動と仮定されるタイムギャップの成分を表す。そうでない場合は以下の関係が成立する：
ｙｃＨｉｓｔＱ（ｔｊ）＝ＭＩＮ（０，ｙｃＨｉｓｔＱ（ｔｊ−１）−Ｔｃｙｃｌｅ／ＴａｕＨｉｓｔ（ｔｊ））
【００２９】
履歴的な横変位は，比較的長い待機時間後に初めて十分な品質で存在するので，実際の横変位ｙｖと実際の曲率に基づいて実際のコース変位ｙｃＡｃｔが決定され，それは対象の１回の測定で既に，横のコース変位を供給することができる：
ｙｃＡｃｔ＝ｙｖ−ｙｖＣｏｕｒｓｅ＝ｙｖ−ｄ２＊ｋＣｏｕｒｓｅ／２
【００３０】
図４には，測定された対象の車線確率を説明する図が示されており，その場合に実際の車線確率ｓｐｗＡｃｔと履歴的な車線確率ｓｐｗＨｉｓｔは，実際の横変位ｙｃＡｃｔと履歴的な横変位ｙｃＨｉｓｔについて並列に同様に行われる。
【００３１】
上記車線確率決定のベースは，図４から明らかなように，一定の幅Ｌを有する面である。この面の内部に，正の車線確率が与えられ，その外部では負となる。最大の確率は，ｙｃが内側の面の内部にある場合に，与えられる。
【００３５】
図６には，ＡＣＣ−車両のコース推移ｋ内の対象の検出及び評価のための各種可能性を示すブロック回路図４０が示されており，かかる可能性は各種組合せにおいて，単独であるいは一緒に使用することができる。左の分岐４１においては，自己のヨーレートからなる自己の軌線をブロック４２で集合的なヨーレートと加算することによる上記詳細に説明した未来のコース推移の計算が示されている。ブロック４３においては，実際の対象データを付加して，検出車両が自己の計算された走行通路内に存在し，それに自己速度を適応させるべき対象として問題になるか，についての決定を行うことができる。それが肯定された場合には，その後制御装置４４内で本来の制御が実行される。
【００３６】
並列の分岐４５においては，ここではビデオシステム４６が設けられており，かかるビデオシステムを使用して同様に自己の走行通路の決定と制御対象としての先行対象の検出を実行することができる。他の分岐４７においては，さらに，ナビゲーションシステム４８が設けられており，そのナビゲーションシステムは自己の現在地を認識し，かつ存在している地図資料を考慮して，上記と同じ制御機構を提供することができる。
【００３７】
他の分岐４９によって，モジュール５０内でＡＣＣ−車両１のコース予測を行うことができ，そのコース予測は計算する際に上記ＡＣＣ−車両１と検出された対象（車両５，８）との間の履歴的な横変位を考慮する。
【００３８】
他の並列の分岐５１において，ここではさらにモジュール５２内で，例えば走行路端縁の静止目標位置の補間により求められたコース変位を使用して，コース決定を実行することができる。
【００３９】
本来の制御装置４４においては，各分岐４１，４５，４７，４９及び５１の計算に基づく結果を評価して，必要に応じて個別結果の重み付けにより，先行車両の選択に関する最終的な決定を選択することができ，ＡＣＣ−車両は自己速度をそれ適合させる。
【図面の簡単な説明】
本発明にかかる先行対象を利用した車両の速度制御方法を，図面を用いて説明する。
その場合に：
【図１】 図１は，その速度を制御車両と他の対象とを有する湾曲された走行路推移を概略的に示している；
【図２】 図２は，その速度を制御車両と他の対象とを有する湾曲された走行路推移を，各種時点で概略的に示している；
【図３】 図３は，遅延をもたらすフィルタの出力信号を示すグラフである；
【図４】 図４は，走行通路内にある対象の車線確率の原理を示すグラフである；
【図５】 図５は，各種車線確率を評価するためのグラフを示している；
【図６】 図６は，先行車両を検出した場合の種々の検出方法の評価と重み付けに関するブロック回路図である。

Claims (7)

1. −制御車両内で，自己の走行軌線の曲率（ｋ）を求めるために，ヨーレートが検出され，
   −間隔センサ又は位置センサ（６）によって，制御車両のコースからの変位に関して，センサ検出領域内部（７）の少なくとも１台の先行車両（５、８）が検出される，車両（１）の速度制御方法であって，
   −予め設定された測定サイクルにおいて前記制御車両に対する、曲率を考慮しない先行車両（５，８）の横変位（ｙｖ）が求められ、
   ―前記制御車両のコースに対する先行車両のコース変位（ｙｃ）が、前記曲率（ｋ）及び前記横変位（ｙｖ）から求められ、
   ―前記予め定められた測定サイクルにおいて求められた先行車両の横変位（ｙｖ）が遅延され、先行車両の遅延された横変位（ｙｖ_ｈｉｓｔ）及び制御車両の現在曲率を用いて先行車両の履歴的コース変位（ｙｃ_ｈｉｓｔ）が求められ、
   ―先行車両の履歴的コース変位（ｙｃ_ｈｉｓｔ）と走行通路の幅とが比較され、先行車両の履歴的コース変位（ｙｃ_ｈｉｓｔ）が走行通路の幅より小さい場合、先行車両が制御車両の走行通路内に存在すると判断され、
   前記履歴的コース変位（ｙｃ _ｈｉｓｔ ）は，ｙｃ _ｈｉｓｔ ＝ｙｖ _ｈｉｓｔ −ｋ＊ｄ _ｈｉｓｔ ^２ ／２の関係に従って求められ，その場合にｄ _ｈｉｓｔ は前記制御車両（１）と前記先行車両（５，８）との間の履歴的間隔として，遅延により形成されることを特徴とする車両の速度制御方法。
2. 前記遅延は，前記履歴的コース変位（ｙｃ_ｈｉｓｔ）が制御車両（１）と先行車両（５，８）との間の区間の略半分に従って決定されるように選択されている，ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ｄ_{ａｋｔｕｅｌｌ}は現在の間隔、ｖｒは相対速度、ｔ_ｈｉｓｔは遅延時間である場合、前記履歴的間隔（ｄ_ｈｉｓｔ）は，ｄ_ｈｉｓｔ＝ｄ_{ａｋｔｕｅｌｌ}−ｖｒ＊ｔ_ｈｉｓｔの関係に従って推定される，
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記制御車両（１）の走行軌線の曲率（ｋ）についての各現在値が，予め設定された時間だけ遅延され，前記遅延は，履歴的コース変位（ｙｃ_ｈｉｓｔ）を求める際に考慮される，ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 現在のコース変位（ｙｃＡｃｔ）と履歴的コース変位（ｙｃ_ｈｉｓｔ）の各々について、前記先行車両が制御車両の走行車線にある車線確率及び／又は制御車両（１）の隣接車線（ｓｐｗＬ，ｓｐｗＲ）にある車線確率（ｓｐｗＡｃｔ，ｓｐｗＨｉｓｔ）が求められる，ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記制御車両（１）内に，前記先行車両（５、８）の位置を検出するための１以上の他の検出装置（４１，４５，４７，４９，５１）が設けられており，かつ
   前記先行車両（５，８）を，制御車両の速度を適合させるための車両として選択するために，前記各検出装置（４１，４５，４７，４９，５１）の全ての結果が評価されて重み付けされる，ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記評価及び重み付けは，ビデオカメラ，人工衛星により支援されるナビゲーションシステム，静止目標の評価装置又は先行車両（５，８）の集合的なヨーレートを求めるための装置に基づいて，実行される，ことを特徴とする請求項６に記載の方法。

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