JP4980030B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、略停止状態の先行車に対して追従停止制御を行う車両の走行制御装置に関する。

近年、車両においては、搭載したカメラやレーザレーダ装置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障害物や先行車を認識して、自車両の目標減速度を設定し、障害物や先行車に対して車間距離を一定に保ちながら走行したり（追従走行制御）、車間距離を一定に保って停止する（追従停止制御）走行制御装置が開発され、実用化されている。

例えば、特開２００４−３２２７２９号公報では、先行車に対する追従停止制御の際に、自車両が停止する直前に、要求減速度を低減させることにより、ドライバが行うブレーキ操作の「抜き」と同じ状態を作る技術が開示されている。
特開２００４−３２２７２９号公報

しかしながら、上述の特許文献１で開示される停止直前の要求減速度を低減させる技術では、要求減速度を低減させるタイミング、及び、低減させる要求減速度の値を演算により求めるため、制御が複雑になるという問題がある。また、追従停止制御に入ってから発生させる減速度が複雑に変化するため、加減速が入り交じって変動し、却ってドライバに不自然な感覚を与え、不快感を生じさせてしまう虞もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な制御で実現でき、また、停止間際での不要な減速度変化を抑制し、ドライバに対して不自然な感覚を与えることなく安定した停止が行える車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、自車両前方の先行車を認識し、先行車情報を取得する先行車認識手段と、上記先行車の略停止状態を推定する停止状態推定手段と、上記略停止状態となった先行車の後方に少なくとも先行車直後の第１の領域と、該第１の領域の後方の第２の領域を含む複数の領域を設定し、自車両が存在する上記領域毎に自車両に発生させる減速度を設定する減速度設定手段とを備え、上記減速度設定手段は、自車両が上記第１の領域および上記第２の領域に存在する場合において、自車両の車速が予め設定した閾値より小さく停止間際の場合には、一定の減速度を設定すると共に、自車両が上記第１の領域に存在する場合の上記一定の減速度の値を、自車両が上記第２の領域に存在する場合の上記一定の減速度の値より大きな値とすることを特徴としている。

本発明による車両の走行制御装置は、簡単な制御で実現でき、また、停止間際での不要な減速度変化を抑制し、ドライバに対して不自然な感覚を与えることなく安定した停止を行うことが可能となる。

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５は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両に搭載した走行制御装置の概略構成図、図２は自動追従制御プログラムのフローチャート、図３は追従停止制御ルーチンのフローチャート、図４は追従走行制御における数式に用いるパラメータの説明図、図５は略停止状態の先行車後方に設定される領域の説明図である。

図１において、符号１は車間距離制御機能付自動車等の車両（自車両）で、この自車両１には、走行制御装置の一例としての車間距離制御機能付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等を主として構成され、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、後述の図２の自動追従制御プログラムにより制御される。

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１組の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、撮像された画像情報は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の変化の割合）＋（自車速Ｖ０））Ｖｆ、先行車減速度（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距離情報を生成する。そして、この距離情報を基に、周知のグルーピング処理や、予め記憶しておいた三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もっとも近い車両で、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、特に、速度Ｖｆが略所定値（例 ４km/h）以下で、且つ、加速していない車両は、略停止状態の先行車として認識される。また、自車両の前方に存在する障害物も上述の先行車と同様に扱われる。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、先行車認識手段、停止状態推定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う定速走行制御の機能、及び、後述の図２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、希望する車速をセットすると、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を定速状態で自動的に走行させ、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。

また、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り換えられる。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。

走行制御ユニット５における自動追従制御では、先行車が略停止状態と推定されず、走行状態と判定された場合には、予め設定しておいた式により目標減速度ａを設定し、この目標減速度ａを実現できるようにスロットル弁制御装置９、及び、自動ブレーキ制御装置１１に制御信号を出力して追従走行制御を実行する。一方、先行車が略停止状態と推定される場合には、先行車の直後に第１の領域（先行車後方の、例えば３ｍの領域）と、この第１の領域の後方に第２の領域（第１の領域後方の、例えば２ｍの領域）を設定する。そして、自車両１が第２の領域の更に後方の領域を走行している場合には、先行車後方のＤstop（例えば、３ｍ）の位置で停止する減速度Ｇ３を演算して自動ブレーキ制御装置１１に出力し、自車両１が第２の領域を走行している場合には、車両がクリープ現象で走行するクリープ車速Ｖ２（例えば、７km/h）よりも低車速の場合に限り、一定の減速度ＫＧ２を自動ブレーキ制御装置１１に出力し、自車両１が第１の領域を走行している場合には、車両がクリープ現象で走行するクリープ車速Ｖ１（例えば、７km/h）よりも低車速の場合に限り、上述の一定の減速度ＫＧ２よりも大きな一定の減速度ＫＧ１を自動ブレーキ制御装置１１に出力するようになっている。すなわち、走行制御ユニット５は、減速度設定手段としての機能を有して構成されている。

走行制御ユニット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、具体的には、先行車速Ｖｆ、先行車減速度ａｆ、車間距離Ｌ等の先行車情報、及び、自車速Ｖ０等の読み込みを行い、Ｓ１０２に進む。

Ｓ１０２では、先行車停止条件が成立しているか否か、すなわち、先行車速Ｖｆが略所定値以下で、且つ、加速していない状態である略停止状態に先行車がなっているか否かを判定し、先行車が略停止状態ではないと判定した場合は、Ｓ１０３に進み、追従走行制御を実行させてプログラムを抜ける。

このＳ１０３で実行される追従走行制御では、例えば、以下の（１）式により、目標減速度ａを演算し、スロットル弁制御装置９、及び、自動ブレーキ制御装置１１に制御信号を出力する。

自車両１と先行車とが、図４に示すような関係、すなわち、現在、自車速Ｖ０、自車減速度ａ０、先行車速Ｖｆ、先行車減速度ａｆ、車間距離Ｌである状態で、ｔ秒後に、先行車が先行車予測位置まで距離Ｌｆ前進する場合、ブレーキ終了目標車間距離Ｄtgt（マップ或いは演算により設定される距離）までに減速終了させるために必要な減速度として、
ａ＝ａｆ・Ｇaf＋（Ｖｆ−Ｖ０）^２／（２・（Ｌｆ−Ｄtgt）） …（１）
と設定する。但し、Ｇafは車間距離Ｌや相対速度（Ｖｆ−Ｖ０）、先行車速Ｖｆに応じたテーブルなどから算出したゲインとする。

一方、上述のＳ１０２の判定で、先行車が略停止状態と判定した場合は、Ｓ１０４に進み、追従停止制御を実行させてプログラムを抜ける。

このＳ１０４で実行される追従停止制御は、図３のフローチャートに示すように、まず、Ｓ２０１で、車間距離ＬがＬ１（例えば、５ｍ）より大きいか否か判定する。このＬ１は、図５に示すように、前述した第２の領域ａｒ２の更に後方の領域ａｒ３を自車両１が走行しているか否かを判定するための閾値となっており、車間距離ＬがＬ１より大きい場合（Ｌ＞Ｌ１の場合）は、Ｓ２０２に進み、例えば、以下の（２）式により、自車両１が先行車後方のＤstop（例えば、３ｍ）の位置で停止する減速度Ｇ３を演算し、Ｓ２０３に進んで、出力する減速度ＧｔをＧ３に設定する。
Ｇ３＝Ｖ０^２／（２・（Ｌ−Ｄstop）） …（２）

また、Ｓ２０１の判定の結果、車間距離ＬがＬ１以下と判定した場合（Ｌ≦Ｌ１の場合）は、Ｓ２０４に進み、車間距離ＬがＬ２（例えば、３ｍ）より大きいか否か判定する。このＬ２は、図５に示すように、前述した第１の領域ａｒ１と第２の領域ａｒ２のどちらに自車両１が存在するのかを判定するための閾値となっており、車間距離ＬがＬ２より大きい場合（Ｌ１≧Ｌ＞Ｌ２の場合：すなわち、自車両１が第２の領域ａｒ２に存在する場合）は、Ｓ２０５に進む。

そして、Ｓ２０５では、車速Ｖ０をクリープ車速Ｖ２と比較し、車速Ｖ０がクリープ車速Ｖ２よりも低い場合（Ｖ０＜Ｖ２の場合）は、Ｓ２０６に進み、出力する減速度Ｇｔを一定の減速度ＫＧ２に設定する。

逆に、車速Ｖ０がクリープ車速Ｖ２以上の場合（Ｖ０≧Ｖ２の場合）は、Ｓ２０７に進み、例えば、上述の（２）式により、自車両１が先行車後方のＤstopの位置で停止する減速度Ｇ３を演算し、Ｓ２０８に進んで、出力する減速度ＧｔをＧ３に設定する。
一方、Ｓ２０４の判定の結果、車間距離ＬがＬ２以下と判定した場合（Ｌ≦Ｌ２の場合：すなわち、自車両１が第１の領域ａｒ１に存在する場合）は、Ｓ２０９に進み、車速Ｖ０をクリープ車速Ｖ１と比較し、車速Ｖ０がクリープ車速Ｖ１よりも低い場合（Ｖ０＜Ｖ１の場合）は、Ｓ２１０に進み、出力する減速度Ｇｔを一定の減速度ＫＧ１に設定する。

逆に、車速Ｖ０がクリープ車速Ｖ１以上の場合（Ｖ０≧Ｖ１の場合）は、Ｓ２１１に進み、出力する減速度Ｇｔを、例えばＡＣＣシステム２が設定し得る最大の値ＧMAXに設定する。

そして、上述のＳ２０３、Ｓ２０６、Ｓ２０８、Ｓ２１０、Ｓ２１１の何れかにより、出力する減速度Ｇｔを設定した後は、Ｓ２１２に進み、減速度Ｇｔを自動ブレーキ制御装置１１に出力してプログラムを抜ける。

このように、本実施の形態によれば、先行車が略停止状態と推定される場合には、先行車の直後の第１の領域と、この第１の領域の後方に第２の領域とを設定する。そして、自車両１が第２の領域の更に後方の領域を走行している場合には、先行車後方のＤstopの位置で停止する減速度Ｇ３を演算出力し、自車両１が第２の領域を走行している場合には、車両がクリープ現象で走行するクリープ車速Ｖ２よりも低車速の場合に限り、一定の減速度ＫＧ２を出力し、自車両１が第１の領域を走行している場合には、車両がクリープ現象で走行するクリープ車速Ｖ１よりも低車速の場合に限り、上述の一定の減速度ＫＧ２よりも大きな一定の減速度ＫＧ１を出力する。このため、先行車との距離が小さい領域を走行しているときには、先行車との距離が大きい領域を走行しているときよりも大きな減速度を発生させ、確実に停止させることが可能となると共に、追従停止制御を、減速度やタイミングの複雑な演算を必要としない簡単な制御で実現でき、また、停止間際での不要な減速度変化を抑制し、停止までに過大な減速度を必要としないクリープ車速を基準として制御を行うので、ドライバに対して不自然な感覚を与えることなく安定した停止を行うことが可能となる。

更には、領域毎に発生させる減速度を設定するので、先行車までの車間距離が大きい場合において不必要に大きな減速度を発生させることなく、ドライバの感覚に添った停止制御を実現することができる。

尚、本実施の形態では、先行車の後方に２つの領域を設定し、それぞれの領域で一定の減速度を出力するようにしているが、３つ以上の領域を設定し、これら領域毎に一定の減速度を出力するようにしても良い。

また、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や、レーザレーダからの情報で認識するものであっても良い。

車両に搭載した走行制御装置の概略構成図 自動追従制御プログラムのフローチャート 追従停止制御ルーチンのフローチャート 追従走行制御における数式に用いるパラメータの説明図 略停止状態の先行車後方に設定される領域の説明図

符号の説明

１ 自車両
２ ＡＣＣシステム（走行制御装置）
３ ステレオカメラ（先行車認識手段、停止状態推定手段）
４ ステレオ画像認識装置（先行車認識手段、停止状態推定手段）
５ 走行制御ユニット（減速度設定手段）
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

Claims (3)

1. 自車両前方の先行車を認識し、先行車情報を取得する先行車認識手段と、
   上記先行車の略停止状態を推定する停止状態推定手段と、
   上記略停止状態となった先行車の後方に少なくとも先行車直後の第１の領域と、該第１の領域の後方の第２の領域を含む複数の領域を設定し、自車両が存在する上記領域毎に自車両に発生させる減速度を設定する減速度設定手段とを備え、
   上記減速度設定手段は、自車両が上記第１の領域および上記第２の領域に存在する場合において、自車両の車速が予め設定した閾値より小さく停止間際の場合には、一定の減速度を設定すると共に、自車両が上記第１の領域に存在する場合の上記一定の減速度の値を、自車両が上記第２の領域に存在する場合の上記一定の減速度の値より大きな値とする
   ことを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 上記減速度設定手段は、自車両が上記第１の領域に存在する場合において、自車両の車速が上記予め設定した閾値を超え、停止間際ではない場合には設定し得る最大の減速度を設定することを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。
3. 上記減速度設定手段は、上記第１の領域内に自車両を停止させる目標停止位置を設定し、自車両が上記第２の領域に存在する場合において、自車両の車速が上記予め設定した閾値を超え停止間際ではない場合には、自車両が上記目標停止位置で停止する減速度を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の走行制御装置。

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