JP5407554B2 - 車両用走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者に違和感を感じさせず、運転者の志向に合わせることができ、複数の個人が運転者として利用できる車両用走行制御装置に関する。

先行車を認識して自車を追従走行させる車両用走行制御装置が知られている。

図３に示されるように、従来の車両用走行制御装置１０１は、先行車センシング部１０２と、自車センシング部１０３と、固定パラメータ部１０４と、目標加速度演算部１０５と、アクチュエータ制御部１０６とを備える。車両用走行制御装置１０１は、自車センシング部１０３からの自車情報と先行車センシング部１０２からの先行車情報と開発段階で決められた一般的な運転者を対象とした固定パラメータ部１０４からの固定パラメータとから、目標加速度演算部１０５において自車を先行車に追従させるための目標加速度αを算出し、アクチュエータ制御部１０６がアクセル開度アクチュエータや自動ブレーキアクチュエータを制御して車両を加減速制御する。これにより、例えば、自車が先行車との車間距離を一定に保って追従走行することができる。

車両用走行制御装置１０１には、危険を防止するとともに個々の運転者のフィーリングに合ったスムーズな加減速制御が要求される。しかし、図３の車両用走行制御装置１０１では、固定されたパラメータを用いて目標加速度αを演算するため、加減速制御が個々の運転者のフィーリングに即しておらず、運転者に違和感が生じてしまう。

この問題を解決する技術が特許文献１，２に開示されている。

特許文献１には、運転者個人間で異なっている運転行動特性をＧＭＭ（ガウス混合モデル）でモデル化することで、運転者の特性に合わせた車両制御や運転支援を行い、安心かつ快適な安全運転を支援することが開示されている。

特許文献２には、ブレーキ開始車間距離を所定のドライバモデル式（限界車間時間や運転者の減速度に応じて決定され、ドライバモデル式中のパラメータは運転者に合致するように実測データを基に調整される）に基づいて算出し、現在の車間距離と大小比較することによりブレーキやスロットルを制御して車速を制御することが開示されている。

特開２００７−１７６３９６号公報 特開平０８−１３２９３１号公報

「速度調整操作モデルにおけるドライバー特性の解析」宮本秀樹、鈴木高宏、生産研究、５９巻、３号、２０１頁〜２０４頁、２００７年

しかし、特許文献１では、ドライバモデル式及びパラメータが自動生成され、さらにドライバモデル式及びパラメータが対の関係で算出されるので、パラメータを変化させることはできず、運転者のフィーリング以外の要素（燃費など）を重視したドライバモデル式及びパラメータを作成することができない。

また、特許文献１では、基本となるドライバモデル式を持たず、学習データのみによりドライバモデル式を生成するため、特異な運転のデータを学習データとして用いた場合、運転者が通常の運転を望むにも拘わらず特異な運転が再現され、違和感が生じる可能性がある。

また、特許文献２では、ドライバモデル式に車間距離の閾値のみが設定されており、その閾値を超えた場合に、スロットルＯＮ／ＯＦＦ、ブレーキＯＮ／ＯＦＦにより制御を行うため、目標加減速度などの細かい目標値を決定することができない。そのため、運転者の特性を忠実に再現することが出来ない。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、運転者に違和感を感じさせず、運転者の志向に合わせることができ、複数の個人が運転者として利用できる車両用走行制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、先行車情報を検出する先行車センシング部と、自車情報を検出する自車センシング部と、過去の先行車情報及び自車情報を蓄積する学習データストア部と、先行車情報と自車情報とパラメータとに基づいて自車が先行車に追従するための目標加速度をドライバモデル式により算出する目標加速度演算部と、上記目標加速度演算部により算出された目標加速度と運転者が手動で先行車に追従する運転をしたときの加速度との差を最小にするパラメータを同定して運転者固有の個人パラメータとする個人パラメータ部分同定部と、省燃費志向又は追従性志向を選択する志向選択部と、選択された志向に基づき上記パラメータの同定範囲を設定する同定範囲設定部とを備えたものである。

個人別に上記個人パラメータが登録された個人別パラメータ登録部と、現在の運転者の個人を特定して上記個人パラメータを読み出す運転者個人特定部とを備えてもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）運転者に違和感を感じさせない。

（２）運転者の志向に合わせることができる。

（３）複数の個人が運転者として利用できる。

本発明の一実施形態を示す車両用走行制御装置の構成図である。 本発明における個人パラメータ同定の手順を示すフローチャートである。 従来の車両用走行制御装置の構成図である。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係る車両用走行制御装置１は、先行車情報を検出する先行車センシング部２と、自車情報を検出する自車センシング部３と、過去の先行車情報及び自車情報を蓄積する学習データストア部４と、先行車情報と自車情報とパラメータとに基づいて自車が先行車に追従するための目標加速度をドライバモデル式により算出する目標加速度演算部５と、目標加速度演算部５により算出された目標加速度と運転者が手動で先行車に追従する運転をしたときの加速度との差を最小にするパラメータを同定して運転者固有の個人パラメータとする個人パラメータ部分同定部６と、自車の加速度が目標加速度になるようアクセル開度アクチュエータや自動ブレーキアクチュエータを制御するアクチュエータ制御部７とを備える。車両用走行制御装置１は、車両（自車）８に搭載される。

さらに、車両用走行制御装置１は、省燃費志向又は追従性志向を選択する志向選択部９と、選択された志向に基づきパラメータの同定範囲を設定する同定範囲設定部１０と、個人別に個人パラメータが登録された個人別パラメータ登録部１１と、現在の運転者の個人を特定して個人パラメータを読み出す運転者個人特定部１２とを備えてもよい。

先行車センシング部２は、レーダなどの公知のセンサを用いて、先行車の位置、車速、加速度、先行車との車間距離を検出するものである。

自車センシング部３は、公知のセンサを用いて、自車の位置、車速、加速度を検出するものである。なお、使用する先行車情報及び自車情報は、ドライバモデル式により異なる。

学習データストア部４は、適宜なサンプリング間隔で適宜な期間の先行車情報及び自車情報をサンプリングして蓄積するものである。蓄積は手動運転時であれば随時実行してよい。

目標加速度演算部５は、目標加速度αをドライバモデル式により算出するもので、ドライバモデル式には公知の任意のドライバモデル式を使用することができる。ただし、従来の車両用走行制御装置１０１の目標加速度演算部１０５とは異なり、ドライバモデル式中のパラメータは固定ではなく、個人パラメータ部分同定部６から与えるようになっている。

一般に、ドライバモデル式は、パラメータとパラメータ以外の部分とから構成される。例えば、チャンドラーモデル（Chandler Model）式では、
α（ｔ＋△ｔ）＝Ｋ（Ｖ先行車ｒｅａ１（ｔ）−Ｖ自車ｒｅａ１（ｔ））
であり、ニューエルモデル（Newell Mode1）式では、
α（ｔ＋△ｔ）＝Ｋ（Ｘ先行車ｒｅａ１（ｔ）−Ｘ自車ｒｅａ１（ｔ））
である。ここに、
α（ｔ）；時刻ｔでの目標加速度
Ｖ（ｔ）；時刻ｔでの車速
Ｘ（ｔ）；時刻ｔでの位置
Ｋ ；パラメータ（ゲイン）
（パラメータが複数の場合は、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，…と表す）
Ａｒｅａ１；実際の加速度
Ｖｒｅａ１；実際の速度
Ｘｒｅａｌ；実際の位置（走行距離）
Ｄｒｅａ１；実際の車間距離
Ａｄｅｓ ；目標加速度
である（図２のフローチャート中の変数もここに記す）。本発明では、チャンドラーモデル式、ニューエルモデル式などの古典的なドライバモデル式に限らず、任意のドライバモデル式を用いることができる。

個人パラメータ部分同定部６は、図２の手順を実行するものであり、詳細は後述する。

アクチュエータ制御部７は、従来の車両用走行制御装置１０１のアクチュエータ制御部１０６と同等のものである。

志向選択部９は、運転者が省燃費を優先したいか追従性を優先したいかを選択するための入力手段である。

同定範囲設定部１０は、個人パラメータ部分同定部６においてパラメータを掃引する範囲を設定するものである。これにより、同定される個人パラメータの範囲が制約されて、例えば、個人パラメータがある値より大きくならなくなり、その結果、目標加速度演算部５から出力される目標加速度αが小さく抑えられることになる。

個人別パラメータ登録部１１は、運転者の個人が特定されているときに個人パラメータ部分同定部６で同定された個人パラメータを個人別に記憶するようになっている。

運転者個人特定部１２は、現在の運転者の個人認証を行うことができるものであれば何でもよく、運転手の免許証を読み取るカードリーダ、運転手のＩＤを入力する入力キーボード、あらかじめメモリに設定された個人番号を呼び出すボタン、指先の静脈認証装置など、公知技術を活用することができる。

図２に、個人パラメータ部分同定部６において実行される個人パラメータ同定の手順を示す。ここでは、パラメータが２つ（Ｋ１，Ｋ２）のドライバモデル式を用いる場合について示してある。

図２に示した個人パラメータ同定の手順は、先行車情報及び自車情報を読み込むステップＳ１、目標車間距離を算出するステップＳ２、パラメータＫ１を掃引するステップＳ３、パラメータＫ２を掃引するステップＳ４、目標加速度αを演算するステップＳ５、加速度誤差を算出するステップＳ６、加速度誤差を一時的に保存するステップＳ７、Ｋ２を一時的に保存するステップＳ８、Ｋ１を一時的に保存するステップＳ９、個人パラメータを同定するステップＳ１０とを有する。各ステップの動作詳細は後述する。

以下、本発明の車両用走行制御装置１の動作を説明する。

本発明の車両用走行制御装置１は、目標加減速度αを算出する任意のドライバモデル式中のパラメータ以外の部分が目標加速度演算部５にあらかじめ設定されており、パラメータを同定すれば、リアルタイムの先行車情報と自車情報より目標加速度αを演算することができる。このために、個人パラメータ部分同定部６において個人ごとのパラメータを学習データによって同定することになる。

ここでは、既に手動運転時に、先行車センシング部２及び自車センシング部３からの先行車情報と自車情報とを学習データとして学習データストア部４に蓄積してあるものとする。個人パラメータ部分同定部６は、この蓄積されている学習データをバッチ処理して個人パラメータを同定することになる。

ステップＳ１において、学習データストア部４に蓄積されている先行車情報及び自車情報からなる学習データを読み込む。

ステップＳ２において、目標車間距離を公知の任意の算出方法によって算出する。

ステップＳ３において、ひとつのパラメータＫ１を初期値から終値まで所定の増分値ずつ変化させる。初期値と終値は、パラメータＫ１を掃引する最初の値と最終の値であり、同定できるパラメータの範囲を規定する。増分値は、任意の値であるが、小さくすれば同定精度が高くなる反面、演算回数が増大する。初期値、終値、増分値は、あらかじめ設定しておく。

ステップＳ４において、もうひとつのパラメータＫ２を初期値から終値まで所定の増分値ずつ変化させさせる。

ステップＳ５において、目標加速度演算部５が目標加速度（Ａ自車ｄｅｓ（Ｋ１，Ｋ２））をドライバモデル式により演算する。ステップＳ３とステップＳ４によりパラメータＫ１，Ｋ２が掃引されるので、パラメータＫ１，Ｋ２のあらゆる値の組み合わせにおける目標加速度（Ａ自車ｄｅｓ（Ｋ１，Ｋ２））が演算されることになる。

ステップＳ６において、加速度誤差が算出される。すなわち、目標加速度（Ａ自車ｄｅｓ（Ｋ１，Ｋ２））と実際の加速度（Ａ自車ｒｅａｌ）との差の絶対値である加速度誤差（Δ自車Ａ（Ｋ１，Ｋ２））が算出される。

ステップＳ７において、加速度誤差（Δ自車Ａ（Ｋ１，Ｋ２））が保存される。

ステップＳ８において、パラメータＫ１が保存される。

ステップＳ９において、パラメータＫ２が保存される。ステップＳ３とステップＳ４によりパラメータＫ１，Ｋ２が掃引されるので、パラメータＫ１，Ｋ２のあらゆる値の組み合わせとその組み合わせごとの加速度誤差（Δ自車Ａ（Ｋ１，Ｋ２））が保存されることになる。

ステップＳ１０において、加速度誤差（Δ自車Ａ（Ｋ１，Ｋ２））を最小にしたパラメータ（Ｋ１，Ｋ２）の組み合わせを個人パラメータとして同定する。この個人パラメータが個人の特性を表す。なぜなら、当該個人が運転者となって実際に先行車に追従して自車を運転したときの加速度に対して最も近い目標加速度（Ａ自車ｄｅｓ（Ｋ１，Ｋ２））が演算できるからである。

なお、図２に示した手順はパラメータが２つの場合のものである。パラメータが１つの場合でも、３つ以上の場合でも、ほぼ同様な手順で個人パラメータ同定を行うことができる。

このようにして個人パラメータが同定された後、車両用走行制御装置１により先行車を認識して自車を自動的に追従走行させる際、目標加速度演算部５は、リアルタイムの先行車情報と自車情報と同定された個人パラメータとをドライバモデル式に代入して目標加速度αを演算する。学習時の加速度とドライバモデル式により得られる目標加速度αとの誤差が最小であるため、アクチュエータ制御部７は、当該個人が運転しているときと同じようにアクセル開度アクチュエータや自動ブレーキアクチュエータを制御することになる。よって、運転者のフィーリングに合った、違和感の無い、スムーズな加減速制御を行うことができる。

以上説明したように、本発明の車両用走行制御装置１は、手動運転時の先行車情報及び自車情報を学習して同定した個人パラメータをドライバモデル式に適用することができるので、当該個人である運転者のフィーリングに合った、違和感の無い、スムーズな加減速制御が行われる。

また、本発明の車両用走行制御装置１は、ドライバモデル式の出力が目標加速度αであることにより、閾値のみが出力されるドライバモデル式を用いた場合と比べてシームレスな加減速制御が行われるので、より個々の運転者のフィーリングに合った、違和感の無い、スムーズな加減速制御が行われる。

また、本発明の車両用走行制御装置１は、パラメータ以外の部分が事前に同定されたドライバモデル式を持つことで、特異な運転をしたときの学習データを用いて個人パラメータを同定した場合であっても、ドライバモデル式は同じであるので、学習データからドライバモデル式を生成する従来技術に比べて違和感の無いスムーズな加減速制御が行われる。

また、本発明の車両用走行制御装置１は、省燃費志向又は追従性志向を選択する志向選択部９と、選択された志向に基づき上記パラメータの同定範囲を設定する同定範囲設定部１０とを備えることにより、個人パラメータ部分同定部６が同定するパラメータの範囲（初期値から終値までの掃引範囲）を設定することで省燃費志向、追従性志向などの特定の志向に従う先行車追従制御を実現することができる。例えば、パラメータＫ１がある閾値Ｌより増加するごとに省燃費志向の先行車追従制御が実現できると分かっている場合には、パラメータの同定条件としてパラメータＫ１の範囲をＬ以上とすることで、省燃費志向の先行車追従制御が実現できる。

具体的には、省燃費志向が選択されているとき、目標加速度αに対して上限が低く設定されたのと同じ状態になる。このため、先行車が大きく加速したとしても、自車は目標加速度αが小さいためそれほど大きくは加速しない。結果的に車間距離が広がっていくが、省燃費を優先した走行が実現される。

一方、追従性志向が選択されているとき、目標加速度αに対して上限が高く又は無制限に設定されたのと同じ状態になる。このため、先行車が大きく加速すれば、自車も相応に大きく加速することができる。よって、先行車に対してよく追従できることになる。

また、本発明の車両用走行制御装置１は、個人別に個人パラメータが登録された個人別パラメータ登録部１１と、現在の運転者の個人を特定して個人パラメータを読み出す運転者個人特定部１２とを備えことにより、１つないし複数の個人パラメータがセットになった個人パラメータセットを登録しておき、その中から現在の運転者の個人パラメータセットを選択することができる。これにより、目標加速度演算部５が使用するパラメータを現在の運転者の個人パラメータに設定することができる。よって、運転者が交替すればそれに合わせて個人パラメータを切り替えることができるので、運転者が交替するたびに学習する必要がなくなると共に、複数人共用で使う車両であっても、それぞれの運転者に違和感を感じさせないようになる。

１ 車両用走行制御装置
２ 先行車センシング部
３ 自車センシング部
４ 学習データストア部
５ 目標加速度演算部
６ 個人パラメータ部分同定部
７ アクチュエータ制御部
８ 車両
９ 志向選択部
１０ 同定範囲設定部
１１ 個人別パラメータ登録部
１２ 運転者個人特定部

Claims (2)

1. 先行車情報を検出する先行車センシング部と、自車情報を検出する自車センシング部と、過去の先行車情報及び自車情報を蓄積する学習データストア部と、先行車情報と自車情報とパラメータとに基づいて自車が先行車に追従するための目標加速度をドライバモデル式により算出する目標加速度演算部と、上記目標加速度演算部により算出された目標加速度と運転者が手動で先行車に追従する運転をしたときの加速度との差を最小にするパラメータを同定して運転者固有の個人パラメータとする個人パラメータ部分同定部と、省燃費志向又は追従性志向を選択する志向選択部と、選択された志向に基づき上記パラメータの同定範囲を設定する同定範囲設定部とを備えたことを特徴とする車両用走行制御装置。
2. 個人別に上記個人パラメータが登録された個人別パラメータ登録部と、現在の運転者の個人を特定して上記個人パラメータを読み出す運転者個人特定部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の車両用走行制御装置。

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