JP5593793B2

JP5593793B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP5593793B2
Application number: JP2010085286A
Authority: JP
Inventors: 充央志田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: JP2011213294A

Description

本発明は、車両制御装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の車両制御装置が知られている。この装置は、ＧＰＳ位置情報に基づいて前方他車両との車間距離を測定すると共に、レーダ測定機の測定値に基づいて前方他車両との車間距離を測定する。そして、ＧＰＳ位置情報に基づく車間距離とレーダ測定値に基づく車間距離とが一致する車両を、先行車両として認定する。認定された先行車両は、例えば、自車両の先行車追従制御における追従目標車両とされる。

特開２００２−２２２４９１号公報

しかしながら、上記の車両制御装置では、自車両の前方で狭い範囲内に他車両が集中して存在している場合、各他車両における自車両との車間距離の差分は小さい。従って、先行車両として認定すべき他車両を車間距離に基づいて正しく判別できないおそれもある。

そこで、本発明は、先行車両を誤って認定する可能性を低減する車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両制御装置は、自車両と当該自車両の前方を走行する他車両との位置関係に関する情報を取得する位置関係情報取得手段と、自車両と他車両との位置関係に基づいて、自車両の直前を走行する先行車両を特定する先行車両特定手段と、位置関係情報取得手段が自車両の前方を走行する他車両を複数検出し、かつ当該複数の他車両同士の距離が所定値以下である場合に、位置関係情報取得手段が検出した他車両のうちの少なくとも１台に対して、加速を行う要求又は減速を行う要求を行う加減速要求手段と、を備え、位置関係情報取得手段が自車両の前方を走行する他車両を複数検出し、かつ当該複数の他車両同士の距離が所定値以下である場合、先行車両特定手段による先行車両の特定を禁止することを特徴とする。

この車両制御装置では、位置関係情報取得手段で自車と他車両との位置関係に関する情報を取得し、位置関係に基づいて先行車両を特定する。このとき、他車両が複数検出され、かつその他車両同士が近接して存在する場合には、先行車両の特定を誤る可能性もある。従って、上記車両制御装置では、複数の他車両同士が近接して存在する場合には、先行車の特定を禁止することにより、先行車の特定を誤る可能性を低減することができる。

この構成では、複数の他車両同士が近接して存在する場合に、複数の他車両のうちの少なくとも１台に対して要求又は減速を行う要求がなされる。そして、上記要求を受けた他車両が加速又は減速を実行することにより、複数の他車両同士の位置関係が変化し、他車両同士が近接した状態が解消される。このように、他車両同士の位置関係を変化させるような他車両の加速又は減速を積極的に要求することで、先行車両の特定が禁止される状態を早く解除することができる。

本発明の車両制御装置によれば、先行車両を誤って認定する可能性を低減することができる。

本発明に係る車両制御装置のブロック構成図である。図１の装置の動作を示すフローチャートである。図１の装置における自車座標系への座標変換を説明する図である。図１の装置における先行車両の特定を説明する図である。図１の装置における周辺通信車両の位置関係を説明する図である。本発明の第２実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
図１は本発明に係る車両制御装置１の構成を示すブロック図である。この装置は、制御部である追従走行ＥＣＵ１０を中心に、車両の挙動を制御する車両制御ＥＣＵ１１、経路案内を行うナビゲーションＥＣＵ１２等を組み合わせて構成されている。これらの各ＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されるが、それぞれ専用のハードウェアとして構成されていてもよいし、複数のハードウェアを組み合わせたり、ハードウェアの一部または全部を共有する構成としてもよい。各ＥＣＵは、例えば、車内ＬＡＮ回線を用いてデータの授受を行う構成をとるとよい。

ナビゲーションＥＣＵ１２には、アンテナ２１を用いてＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）衛星からの信号を受信するＧＰＳ受信機２０と、他車両との間でアンテナ３１を介して各車両の車両情報を相互通信する車車間通信機３０と、自律航法のためのジャイロ装置２２、地図情報を格納する地図ＤＢ（Database）２３と、表示用のディスプレイ２４、音声出力用のスピーカー２５が接続されている。

追従走行ＥＣＵ１０には、車両前部に配置されるレーダ装置４１の出力に基づいて周辺の障害物、他車両を検出する周辺検知手段４０と、自車両の車両状態を検出する車両状態量センサ５０の出力が入力される。ここで、車両状態量センサ５０としては、各車輪の回転を検出する車輪速センサ、車両の前後方向に働く加速度を検出する加速度センサ、横方向に働く加速度を検出する横加速度センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ、操舵角を検出する操舵角センサ等が含まれる。レーダ装置４１は、車両前方に電磁波（例えばミリ波）を照射し、他の物体からの反射波を受信し、それに基づいて他の物体の位置、相対速度情報を取得するものである。

次に、この装置の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。この動作は、追従走行ＥＣＵ１０がナビゲーションＥＣＵ１２、車両制御ＥＣＵ１１と協調して運転者が追従走行を行うよう設定してから、設定が解除されるまで（運転者による解除のほか、追従走行を行う条件が満たされず、自動的に解除される場合を含む。）の間、設定されたタイミングで繰り返し実行される。

最初に、車車間通信機３０によって、自車両周辺を走行する無線通信車両（以下「周辺通信車両」という）からの周辺車両情報を受信する（ステップＳ１）。ここで、得られる周辺車両情報とは、車両ごとに固有に設定された車両ＩＤ、車両の速度、加速度、位置、進行方向を示す方位といった情報である。車車間通信機３０はまた、車両状態量センサ５０で取得した車両の速度、加速度とナビゲーションＥＣＵ１２で取得した車両の位置、進行方向情報を自車両の車両ＩＤとともに周辺通信車両に対して送信しており、周辺通信車両も同様のデータ送受信を行うことで、車車間通信機能を有する車両間で、車両情報を授受することができる。このとき、ＧＰＳデータのみから位置情報を算出した場合には、その誤差が大きいため、自律航法データによって修正したうえで送信することが好ましい。

次に、周辺車両情報として得られた各周辺通信車両の位置、速度のデータを自車両の進行方向座標系に変換して相対位置、相対速度を演算する（ステップＳ２）。図３を参照してこの座標系変換を具体的に説明する。車車間通信において車両位置、進行方向を表す座標系を図３（ａ）に示すＸＹ座標系であるとする。ここでは、各車両の位置座標は、車両の重心位置であるとする。このＸＹ座標系における自車両１００の位置座標は（Ｘ_２，Ｙ_２）であり、他車両１１０の位置座標は（Ｘ_１，Ｙ_１）であり、それぞれの位置座標誤差円の半径は、σ_２、σ_１である。自車両１００の速度がＶ_０、他車両１１０の速度がＶ_１であって、各速度ベクトルがＸ軸となす角度をそれぞれθ_０、θ_１とする。この座標系を自車両１００の重心位置を原点とし、その速度ベクトル方向をｘ軸、それに直交する方向をｙ軸とする図３（ｂ）に示す座標系に変換する。

この変換は回転変換であるから、

が成立し、相対位置の誤差σ_r1は、分散の加法性から、

により求めることができる。

そして、他車両１１０の速度ベクトルのｘ軸となす角度θ_r1は、（θ_１−θ_０）であるから、その速度Ｖ_１の自車両１００の進行方向（ｘ軸方向）の速度成分Ｖ_１ｘは、下記の式で表せる。

次に、レーダ装置４１を用いて取得された先行車両の位置の近傍に複数の周辺通信車両が存在する場合、当該複数の周辺通信車両のうち、互いに位置座標誤差円が重なる複数の周辺通信車両が存在するか否かを判断する（ステップＳ３）。ここでは、例えば、ある２台の周辺通信車両の位置座標誤差をα_１，α_２とすると、位置座標誤差円は、各周辺通信車両の重心を中心とするそれぞれ半径α_１，α_２の円である。そして、ステップＳ２で得られた２台の周辺通信車両の位置座標に基づいて当該２台の周辺通信車両間の距離を求め、その距離が（α_１＋α_２）以下である場合には、当該２台の周辺通信車両の位置座標誤差円が重なると判断する。なお、周辺通信車両の上記位置座標誤差α_１，α_２は、ＧＰＳデータの誤差や自律航法データの誤差等に起因して発生する誤差である。

ステップＳ３において、互いに位置座標誤差円が重なる周辺通信車両が存在しない場合には、互いに区別不可能な周辺通信車両の組は存在しないと考えられる。従って、この場合、レーダ装置４１を用いて取得した先行車両の相対位置と、ステップＳ２で求めた相対位置とが所定の距離とが、例えば、前述の誤差範囲σ_r1内で合致する周辺通信車両を抽出する（ステップＳ４）。上記先行車両とは、自車両の直ぐ前方を走行する車両であって、自車両の追従走行制御における追従対象となる車両である。続いて、合致したものの中から、自車両の進行方向の相対速度が所定の誤差範囲しきい値Ｖth内で一致するものを抽出する（ステップＳ５）。図３（ｂ）に示される例では、ステップＳ２で求めたＶ_１ｘとＶ_０の差（Ｖ_１ｘ−Ｖ_０）が周辺車両情報として得られた他車両の自車両進行方向の相対速度であり、これをレーダ装置４１で取得した先行車両の相対速度Ｖ_ｒと比較して、その差が±Ｖth以内であれば合致すると判定すればよい。このしきい値Ｖthはレーダ装置４１やナビゲーションシステムの測定精度等に基づいて設定される。

こうして条件を満たすとして抽出された周辺通信車両を、自車両が追従対象とすべき先行車両として特定する（ステップＳ６）。車両制御ＥＣＵ１１は、こうして先行車両として特定された周辺通信車両に追従して走行できるようエンジンやブレーキの状態を制御することで、車両の速度を調整する。

図４は、本発明に係る車両制御装置１による特定の模様を説明する図である。自車両１００が合流地点手前に位置し、そこから近い位置に周辺通信車両２００〜２２０が存在している。周辺通信車両２００〜２２０の速度Ｖ_１〜Ｖ_３が近似している場合であっても、それらの進行方向の違いにより、自車両１００の走行車線に合流しようとしている車両２１０、２２０では、自車両１００の進行方向の速度成分Ｖ_１ｘ、Ｖ_２ｘは本来の速度Ｖ_１、Ｖ_２より小さくなる。一方、自車両１００が追従すべき車両２００の自車進行方向速度成分は、その本来の速度Ｖ_３に一致し、レーダ装置４１で取得した速度成分とほぼ一致する。このため、合流しようとする車両２１０、２２０や自車両から離れた車両２３０〜２７０ではなく、車両２００を先行車両として確実に特定することができる。

一方、ステップＳ３において、互いに位置座標誤差円が重なる周辺通信車両が存在する場合には、互いに区別不可能な周辺通信車両の組が存在することになる。従って、この場合には、処理を行わずに先行車両の特定を保留するものとする（ステップＳ７）。このように、先行車両の特定を禁止することにより、誤った先行車両を認識してしまう可能性を低減することができる。

例えば、図５（ａ）に示すように、レーダ装置４１で先行車両の存在が予測される位置近傍に周辺通信車両Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が存在し、その位置座標誤差円Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が重なる状態にあるとする。このような状態が継続する間は、ステップＳ３からステップ１３への処理の流れが繰り返され、先行車両の特定は保留される。その後、例えば、周辺通信車両Ｍ１〜Ｍ３の位置関係が図５（ｂ）に示すように変化したものとする。この場合、レーダ装置４１を用いて取得される先行車両の位置（車両Ｍ１の位置）の近傍には、互いに位置座標誤差円が重なる周辺通信車両が存在しなくなるので、ステップＳ３でＮｏの判定がなされ、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６の処理を経て、先行車両が特定される。

このように、本発明に係る車両制御装置１によれば、先行車両の候補として互いに区別不可能な紛らわしい周辺通信車両が存在するときには、周辺通信車両の位置関係が変化し区別可能になるまで先行車両の特定を保留する。このような処理により、誤った先行車両を特定する可能性が低減される。その結果、先行車両への追従走行において誤った先行車両が認識される可能性を低減することができる。

（第２実施形態）
続いて、本発明に係る車両制御装置の第２実施形態について説明する。本実施形態の車両制御装置の物理的な構成は、図１に示す第１実施形態の車両制御装置１と同様であるので、重複する説明を省略する。図６に示すように、本実施形態の車両制御装置では、ステップＳ３においてＹｅｓの判定がなされた場合の処理が、第１実施形態の車両制御装置１とは異なっている。

本実施形態の車両制御装置では、ステップＳ３でＹｅｓの判定がなされると、先行車両の特定を保留し（ステップＳ７）、更に、位置座標誤差円が互いに重なる複数の周辺通信車両のうちの１台に対して、車車間通信で加速要求又は減速要求を送信する（ステップＳ８）。加速要求（又は減速要求）を受信した周辺通信車両は、要求に従って加速（又は減速）を行うので、互いに近接していた周辺通信車両同士の位置関係が変化する。そして、複数の位置座標誤差円が重ならなくなったときに、ステップＳ３でＮｏの判定がなされ、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ６の処理を経て、先行車両が特定される。

このように、本実施形態の車両制御装置によれば、互いに近接する周辺通信車両同士の位置関係を積極的に変化させることにより、先行車両特定を保留する時間を短縮することができる。例えば、図５（ａ）における車両Ｍ１に対して加速要求を送信するとすれば、図５（ｂ）の状態に移行するまでの時間を短縮することができる。また、車両Ｍ１の車速がＶ_１からＶ_１’に変化することにより、車両Ｍ１の相対速度Ｖ_１’−Ｖ_０と、車両Ｍ２（又はＭ３）の相対速度Ｖ_２−Ｖ_０（又はＶ_３−Ｖ_０）との相違も明確になる。従って、相対速度を比較する処理（ステップＳ５）においても、先行車両を精度良く区別することができる。

なお、ステップＳ８では、位置座標誤差円が互いに重なる複数の周辺通信車両のうちの１台に対して、加速又は減速の要求を行っているが、加減速要求の態様はこれに限られない。上記複数の周辺通信車両のうちの一部をなす複数の周辺通信車両に加速又は減速の要求を行ってもよい。また、位置座標誤差円が互いに重なる複数の周辺通信車両の全部に対して、互いに異なる加速度又は減速度で加速又は減速の要求を行ってもよい。要するに、上記複数の周辺通信車両同士の位置関係を積極的に変化させるように、少なくとも１台の周辺通信車両に加減速要求を送信すればよく、種々の態様が考えられる。

また、以上の説明では、前方センサとしてレーダ装置を用いる場合を例に説明したが、赤外線センサや、超音波ソナーを用いてもよく、あるいは、前方カメラで取得した画像中から画像処理により他車両画像を取得し、それに基づいて他車両の距離、速度を判定してもよい。

１…車両制御装置、１０…追従制御ＥＣＵ（先行車両特定手段、加減速要求手段）、２０…ＧＰＳ受信機（位置関係情報取得手段）、２２…ジャイロ装置（位置関係情報取得手段）、３０…車車間通信機（位置関係情報取得手段）、Ｍ０…自車両、Ｍ１…先行車両、Ｍ１〜Ｍ３…他車両。

Claims

自車両と当該自車両の前方を走行する他車両との位置関係に関する情報を取得する位置関係情報取得手段と、
前記自車両と前記他車両との位置関係に基づいて、前記自車両の直前を走行する先行車両を特定する先行車両特定手段と、
前記位置関係情報取得手段が前記自車両の前方を走行する他車両を複数検出し、かつ当該複数の他車両同士の距離が所定値以下である場合に、前記位置関係情報取得手段が検出した他車両のうちの少なくとも１台に対して、加速を行う要求又は減速を行う要求を行う加減速要求手段と、
を備え、
前記位置関係情報取得手段が前記自車両の前方を走行する他車両を複数検出し、かつ当該複数の他車両同士の距離が所定値以下である場合、前記先行車両特定手段による前記先行車の特定を禁止することを特徴とする車両制御装置。