JP5987908B2 - 車間距離制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自車両前方の先行車両を検知して先行車両と自車両との車間距離を制御する車間距離制御装置に関する。

先行車両との車間距離を検出して車速に応じて車間距離や速度を自動制御する車間距離制御装置が知られている。車間距離を検出する車間距離センサとしてレーダ装置が用いられる場合がある。レーダ装置は、送信したレーダが先行車両などから反射した反射波を受信することで物標までの車間距離、相対速度、及び、横位置を算出する。したがって、レーダが先行車両を捕捉しにくい状況では先行車両が実在しても先行車両を捕捉できない場合がある。

この場合、車間距離制御装置は設定されているセット車速で定速走行に移行するか、又は、更に前方の先々行車両を新しい先行車両として追従走行を開始する。このため、先行車両が実在する場合には、実在する先行車両との車間距離が短くなりすぎるおそれがあった。このような不都合については自動車速制御を解除することが考えられる（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、特許文献１に記載されているように、先行車両を捕捉できなくなった場合に自動車速制御を解除すると、運転者は自動車速制御を開始するための操作を再度行う必要があるため操作性が低下してしまうという問題がある。
特開２００２−２８３８７４号公報

本発明は、上記課題に鑑み、先行車両を捕捉できなくなった場合、自動車速制御を解除することなく、先行車両との車間距離が短くなることを抑制する車間距離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両を検知して先行車両と自車両との車間距離を制御する車間距離制御装置において、先行車両の２つ以上の反射部位を各物標とし、各物標と自車両との距離を取得する距離取得手段と、前記距離のうち最も近距離の物標を特定する物標特定手段と、前記物標特定手段が特定した最も近距離の物標までの前記距離と、他の物標までの前記距離の差分、及び、各物標との前記距離を物標毎に記録する差分値記録手段と、 前記差分値記録手段が記録した前記差分の所定時間内の変動幅が閾値内であることを検出する変動幅監視手段と、前記変動幅監視手段により前記変動幅が前記閾値内であると判定されることで最も近距離の物標と前記他の物標が同一のターゲットから検出された物標であると判定した場合であって、現在最も近距離にある物標との前記距離から前記差分を減じた値が、現在最も近距離にある物標を前記物標特定手段が特定する前に前記物標特定手段が最も近距離にあると特定した物標との距離よりも小さくなることで、現在最も近距離にある物標を前記物標特定手段が特定する前に前記物標特定手段により最も近距離にあると特定されていた物標に対し、所定距離内に接近したと判定した場合、現在最も近距離にある物標までの前記距離から、該物標に対し過去に記録されている前記差分を減じることで、現在最も近距離にある物標と自車両との前記距離を補正する距離補正手段と、を有し、前記距離補正手段が補正した前記距離で車間距離を制御すると共に、現在最も近距離にある物標を前記物標特定手段が特定する前に前記物標特定手段が最も近距離にあると特定した物標との距離の記録を前記差分値記録手段が再開した場合、最も近距離にある物標との前記距離で車間距離を制御する、ことを特徴とする。

本発明によれば、先行車両を捕捉できなくなった場合、自動車速制御を解除することなく、先行車両との車間距離が短くなることを抑制する車間距離制御装置を提供することができる。

本実施形態の車間距離制御装置の概略を説明する図の一例である。 車載装置の構成を例示する図の一例である。 車間制御ＥＣＵが加速度指示値を決定する概略手順を模式的に説明する図の一例である。 加速度勾配制限値を模式的に示す図の一例である。 車間制御ＥＣＵの機能ブロック図の一例を示す図である。 オフセット値を説明する図の一例である。 同一のターゲットのいくつかの例を説明する図の一例である。 物標情報ＤＢに記録される物標情報を模式的に示す図の一例である。 車間制御ＥＣＵが車間制御する手順を示すフローチャート図の一例である。 車間距離制御装置の概略的な特徴を説明する図の一例である（実施例２）。 車間距離制御装置の機能ブロック図の一例である（実施例２）。 物標情報ＤＢに記憶される物標情報の一例を示す図である。 車間制御ＥＣＵが車間制御する手順を示すフローチャート図の一例である（実施例２）。 キャビンを物標にして追従走行する際の不都合を説明する図の一例である。 車間距離制御装置の機能ブロック図の一例である（実施例３）。 車間制御ＥＣＵが車間制御する手順を示すフローチャート図の一例である（実施例３）。 車間距離制御装置の機能ブロック図の一例である（実施例４）。 車間制御ＥＣＵが車間制御する手順を示すフローチャート図の一例である（実施例４）。

１１ レーダ装置
１２ 車間制御ＥＣＵ
１３ エンジンＥＣＵ
１４ スキッド制御ＥＣＵ
１５ ＡＣＣスイッチ
１６ トランスミッション
１７ スロットルモータ
２０ ブレーキＡＣＴ
１００ 車間距離制御装置

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲が、本実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態の車間距離制御装置の概略を説明する図の一例である。車間距離制御装置は、例えば全車速ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）の機能を搭載している。全車速ＡＣＣは「全車速域定速走行・車間距離制御装置」と呼ばれる場合があり、以下のような機能を備える。
Ａ．レーダ等で先行車両を検出する。先行車両が検出されている場合は、レーダで検出した先行車両との距離が車速に応じた目標の車間距離となるように追従走行する。
Ｂ．先行車両が検出されなくなった場合、運転者が設定したセット車速で定速走行する。
Ｃ．先行車両が停止した場合、適正な車間距離を維持して停車する。
Ｄ．先行車両が走行を再開した場合、車速に応じた車間距離を維持しながら追従走行を開始する。

このように、全車速（特に低速領域）で車間距離を制御することで、運転者は渋滞中の頻繁な発進・停止操作から解放され運転負荷を低減できる。なお、全車速とはゼロ又は極低速から予め定められた高速領域（例えば、法定速度、運転者が設定した上限の速度など）をいう。また、車間距離を制御することと追従走行は同じ意味ではないものの、本実施形態では特に区別せずに用いる。

一方、車間距離制御装置は発進・停止前後の低速領域においても車間距離制御が可能だが、例えば低速領域において先行車両の捕捉が困難になる場合がある。

図１（ａ）に示すように、自車両５５は前方のキャリアカー５０の後端部５２をレーダで捕捉し車速に応じた距離Ａを維持するように追従走行している。キャリアカー５０が減速した場合、車間距離制御装置は自車両５５を減速させながら車間距離を短くする。しかし、図１（ｂ）に示すように、レーダ装置１１の上下方向の照射角度は所定範囲内に制限されているので、先行車両がこのように特殊な形状の場合、その後端部５２をレーダで検出できなくなる場合がある。

この場合、車間距離制御装置は、レーダによりキャリアカー５０のキャビン５１を検出する。すると、キャリアカー５０が発進した場合、車間距離制御装置はキャビン５１との距離が目標の距離Ａとなるように追従走行してしまうので、自車両５５がキャリアカー５０の後端部５２に接近しすぎてしまう。

そこで、本実施形態の車間距離制御装置は、以下のように制御する。
(i)
まず、図１（ａ）のように、キャリアカー５０の後端部５２及びキャビン５１が検出された際に、キャリアカー５０の後端部５２との距離Ａ及びキャビン５１との距離Ｃの差Ｂ（後述するオフセット）を予め記憶しておく。
(ii) そして、キャリアカー５０の後端部５２が検出されなくなった場合、車間距離制御装置は、図１（ｃ）に示すように、キャビン５１との距離Ｃ´から差Ｂを減じた位置をキャビン５１の補正後位置とする。

つまり、自車両５５から見て「Ｃ´−Ｂ」の距離の位置にキャビン５１が検出されたことになり、車間距離制御装置はこの補正後位置を基準とする車間距離が目標の車間距離となるように車間距離制御を継続する。キャビン５１の補正後位置は後端部５２の位置とほぼ同じなので、自車両５５はキャリアカー５０に接近しすぎたりすることなく追従走行できる。

このように、車間距離制御装置は、先行車両の後部に凹凸があり、先行車両との距離によってレーダが検出する部位が異なる場合でも、最後部の部位に対し接近しすぎたりすることなく車間距離を制御できる。

なお、図１では低速領域を例に説明したが、車間距離制御装置は全車速で上述した車間距離制御を実行できる。例えば、自車両５５の運転者がアクセルペダルを踏み込んで加速したため車間距離が短くなった場合、車速は低速領域ではないが、先行車両との補正後位置に基づき車間距離制御することができる。

図２は、車間距離制御装置１００に含まれる車載装置を例示する図の一例である。車間距離制御装置１００は、主に車間制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２が、レーダ装置１１、エンジンＥＣＵ、及び、スキッド制御ＥＣＵ１４と協働して実現する。レーダ装置１１、車間制御ＥＣＵ１２、エンジンＥＣＵ１３、及び、スキッド制御ＥＣＵ１４はＣＡＮ（Controller Area Network)などの車載ネットワークを介して接続されている。車間制御ＥＣＵ１２にはＡＣＣスイッチ１５、エンジンＥＣＵ１３にはトランスミッション１６、スロットルモータ１７及びスロットルポジションセンサ１８、スキッド制御ＥＣＵ１４には車輪速センサ１９とブレーキＡＣＴ（アクチュエータ）２０がそれぞれシリアル通信などの専用線で接続されている。

レーダ装置１１、車間制御ＥＣＵ１２、エンジンＥＣＵ１３、及び、スキッド制御ＥＣＵ１４はマイコン、電源、ワイヤーハーネスのインタフェースなどを搭載した情報処理装置である。また、マイコンは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、ＣＡＮ通信装置等を備えた公知の構成を有する。ＣＰＵはＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開して実行し、Ｉ／Ｏを介してセンサからの信号の受信、アクチュエータの制御などを行う。また、ＣＡＮ通信装置はＣＡＮを介して他のＥＣＵなどと必要なデータを送受信する。なお、これらの機能の区分は一例であり、どのＥＣＵがどの機能を有するかは限定されない。

レーダ装置１１は、先行車両との距離を検出する距離検出手段の一例であり、物標ごとに距離、相対速度、及び、横位置を検出して車間距離制御ＥＣＵに提供する。距離検出センサとして、カメラ、ステレオカメラを採用してもよい。カメラ、ステレオカメラの場合も同様の情報が得られる。レーダとカメラでは、物標の検出範囲や精度が異なるので、両方を搭載して検出範囲や精度を補い合うセンサフュージョンによる距離検出を採用することも有効である。これにより、レーダ装置１１が苦手とする近距離の距離情報や横位置をステレオカメラで補ったり、ステレオカメラが苦手とする中距離から長距離の距離情報をレーダ装置１１で補うなどの補完が可能になる。

レーダ装置１１は、主にミリ波帯の高周波信号を送信波とするレーダ装置であり、送信波の送信方式に応じてＦＭＣＷ（Frequency-modulated continuous-wave）方式やパルスレーダ方式などがある。いずれの方式も公知であり、本実施形態ではどのような方式のレーダ装置１１を用いてもよい。

パルスレーダは、所定範囲において送信波の送信方向を変えながら送信波を送信し、反射波を受信した際の送信方向から物標の方位を求める方法である。

ＦＭＣＷ方式について簡単に説明する。レーダ装置１１は、前方の所定の範囲に、送信波の周波数を時間に対し所定の比率で直線的に上昇させながら送信し、また、所定の割合で直線的に下降させながら送信する。自車両の前方の物標で反射した電波はアンテナで受信され、送信波とミキシングされ、ビート信号となる。上昇区間のビート周波数をｆｂ１、下降区間のビート周波数をｆｂ２、相対速度がゼロの場合のビート周波数をｆｒ、相対速度がゼロでない場合のドップラ周波数（増減分）をｆｄとすると、
ｆｒ＝（ｆｂ１＋ｆｂ２）／２
ｆｄ＝（ｆｂ２−ｆｂ１）／２
の関係がある。また、周波数の上昇・下降の傾きは既知なので、ｆｒと物標までの距離には一定の関係があり、ｆｂ１，ｆｂ２が分かれば、物標までの距離を求めることができる。

また、送信波と受信波で変化した分のドップラー周波数はドップラー効果によるものなので、相対速度とｆｄには一定の関係があり、ｆｂ１，ｆｂ２が分かれば相対速度を求めることができる。なお、相対速度は、「自車両の車速−先行車両の車速」と定義して、車間距離が短くなる場合に正、長くなる場合に負である。

ビート信号からビート周波数ｆｂ１，ｆｂ２を抽出するには、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）でフーリエ変換を行い、どの周波数帯に主要な成分があるかを分析する。ビート信号のビート周波数には、パワー（電力）が大きくなるピークが生じる。よって、ピークがある（予め定めた閾値以上のピーク）周波数をビート周波数として決定する。このピークにより物標が検出されたことになる。レーダ装置１１は上昇区間のピークからビート周波数ｆｂ１、下降区間のピークからビート周波数ｆｂ２、をそれぞれ決定する。このようにして、物標との距離と相対速度を求めることができる。なお、レーダの送信範囲に複数の物標が存在する場合、ピークの数が複数になる。

物標の方位（横位置）は、レーダ装置１１が複数の受信アンテナを有し、物標が正面以外に存在する場合に複数の受信アンテナが受信するビート信号の位相差を利用する。まず、フーリエ変換によりビート周波数の位相が得られている。物標の方位が正面でない場合、２本のアンテナに到達する受信波に経路差が生じ、経路差は２本の受信アンテナの間隔と方位により定まる。よって、定数として受信アンテナ間の間隔、電波の波長などを用い、位相差と経路差の間に成り立つ関係を利用すると、２本の受信アンテナのビート信号の位相差から経路差に含まれる方位を算出できる。このような方位の求め方をモノパルス方式という。

また、方位は、フェーズドアレーアンテナを信号処理で行うＤＢＦ（Digital Beam Forming）により求めることもできる。例えば、２つの受信アンテナで位相差があるビート信号の一方を位相差だけ進める（遅らせる）ことで、２つの受信アンテナが受信したビート信号の位相と同相にすることができる。この場合、信号強度が極大になる。したがって、複数の受信アンテナで受信したビート信号の移相量を変えながら信号強度の合計を求めることで、信号強度が極大になった移相量に相当する方位に物標があることが推定できる。

この他、方位の求め方として、ＭＵＳＩＣ（Multiple Signal Classification）解析、Ｃａｐｏｎ解析などがあり、本実施形態では方位の検出方法は限定されるものではない。

レーダ装置１１は送信波の上昇と下降を１回のスキャンとして、スキャン毎に物標の距離、相対速度、及び、方位（以下、この３つの物標情報という）を車間制御ＥＣＵ１２に送信する。複数の物標がある場合は、物標毎に物標情報を送信する。

車間制御ＥＣＵ１２は、レーダ装置１１から送信される物標情報、現在の車速、加速度等、に基づき、加速度指示値（要求駆動力）又はブレーキ要求等を他のＥＣＵに送信する。詳細は後述する。

ＡＣＣスイッチ１５は、全車速ＡＣＣについて運転者の操作を受け付け車間制御ＥＣＵ１２に通知する。例えば、以下のような操作が可能である。
(i) 全車速ＡＣＣのＯＮ／ＯＦＦ
(ii) 車間距離制御モードと定速制御モードの切り換え
(iii) 定速走行用の車速のセット
(iv) 車間距離の設定（例えば、長・中・短の３種類から選択でき、長・中・短のそれぞれで車速に応じて車間距離が決定される）
本実施形態では車間距離制御モードで動作するものとし、先行車両が検出されない場合は車間距離制御モードのまま自車両が定速走行する。

エンジンＥＣＵ１３は、スロットルポジションセンサ１８が検出するスロットル開度を監視しながらスロットルモータ１７を制御する。例えば、車速と加速度指示値にスロットル開度が対応づけられたＬＵＴ（Look Up Table）に基づき、車間制御ＥＣＵ１２から受信した加速度指示値と現在の車速に応じてスロットル開度を決定する。また、エンジンＥＣＵ１３は車速とスロットル開度に対して定められているシフトアップ線とシフトダウン線に基づき変速段の切り換えの必要性を判断し、必要であればトランスミッション１６に変速段を指示する。トランスミッション１６は、ＡＴ（オートマチックトランスミッション）又はＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）など、どのような機構でもよい。

スキッド制御ＥＣＵ１４は、ブレーキＡＣＴ２０のバルブの開閉及び開度を制御することで自車両を制動する。ブレーキＡＣＴ２０はポンプが作動流体に発生させた油圧により各輪のホイルシリンダ圧を増圧・維持・減圧することで、自車両の加速度（減速度）を制御する。スキッド制御ＥＣＵ１４は車間制御ＥＣＵ１２が送信する加速度指示値に応じて自車両を制動する。

図３は、車間制御ＥＣＵ１２が加速度指示値を決定する概略手順を模式的に説明する図の一例である。制御用の入力値は、相対速度、先行車両として特定している物標との車間距離、及び、目標車間距離（長・中・短）、自車両の（現在の）車速、及び、現在の加速度である。目標車間距離は、現在の車速と運転者が設定した長・中・短のいずれかにより一意に決定される。

除算器２１は、目標車間距離を車速Ｖで除算することで目標車間時間を算出する。すなわち、目標車間時間は目標車間距離を現在車速で移動した場合に先行車両に到達するために必要な時間である。また、除算器２２は、現在の車間距離を車速Ｖで除算することで車間時間を算出する。

減算器２３は目標車間時間から車間時間を減じて車間時間偏差を算出する。車間時間偏差が正の場合、目標車間距離に対し車間距離が長く、負の場合、目標車間距離に対し車間距離が短いことになる。

車間時間偏差及び相対速度は、目標加速度演算部２７への入力となる。目標加速度演算部２７は、相対速度にゲインＫ１を、車間時間偏差にゲインＫ２をそれぞれ乗じて、減算器２４で減算することで目標加速度を算出する。なお、ゲインＫ１、Ｋ２は加速時と減速時、又は、車速に応じて変更することで、運転者の加減速操作との違和感を低減できる。
目標加速度＝−Ｋ１×相対速度＋Ｋ２×車間時間偏差
この式は、相対速度が正の場合、自車両が先行車両に接近しているので自車両を減速すべきであり、車間時間偏差が正の場合、車間距離が長すぎるので自車両を加速すべきであること、を表している。なお、相対速度、車間時間偏差の他、相対速度の微分値や車間時間偏差の微分値などから目標加速度を決定してもよく、目標加速度の決定方法は一例である。

減算器２５は目標加速度から現在の加速度を減じることで加速度偏差を算出する。加速度偏差は加速度制御部２６に入力され、加速度制御部２６は加速度偏差からエンジンＥＣＵ１３とスキッド制御ＥＣＵ１４に指示する加速度指示値を演算する。加速度制御部２６は加速度偏差がゼロになるように加速度指示値を決定するが、急な加速及び減速を抑制するため、加速度指示値には加速度勾配制限値が設けられている。

図４は、加速度勾配制限値を模式的に示す図の一例である。正側の加速度勾配制限値は加速時の加速度勾配制限値であり、負側の加速度勾配制限値は減速時の加速度勾配制限値である。図では正側と負側で絶対値が等しくなっているが、両者を異ならせてもよい。加速度勾配制限値の絶対値は、低速域から中速域にかけて大きく、高速領域では小さくなると共にほぼ一定となる。加速度勾配制限値は、急な加減速によるショックを抑制すること、低速速から中速域にかけて加速感を確保すること、先行車両に追従して加速すること、高速域で減速した場合の車両挙動、及び、低速速で先行車両が停止した場合に確実に減速すること、などを考慮して決定される。

車間距離制御装置１００（後述する車間距離制御部３６）は自車両の加速度が加速度勾配制限値以下になるように加速度指示値を決定する。図４（ｂ）は加速度勾配制限値と加速度指示値の関係を説明する図の一例である。現在の加速度がα１、加速度偏差がΔα、加速度偏差をゼロにするための加速度がα２、現在の車速がＡであるとする。この場合、まず、車間距離制御装置１００は、Δαを予め定められた制御の周期Δｔで除して、加速度勾配を求める。その加速度勾配が現在の車速Ａの加速度勾配制限値Ｋ以下であれば、α１＋Δαを加速度指示値とする。加速度勾配が加速度勾配制限値Ｋ以下でなければ（図の点線の傾きの場合）、以下のようにして加速度指示値を算出する。
加速度指示値＝Δｔ×加速度勾配制限値Ｋ＋加速度α１
こうすることで、加速度勾配制限値を超えない範囲で加速することができる。減速時も同様である。

このようにして車間制御ＥＣＵ１２が決定した加速度指示値がエンジンＥＣＵ１３及びスキッド制御ＥＣＵ１４に送信される。この結果、スロットルモータ１７又はブレーキＡＣＴ２０が制御され、自車両は目標車間距離を維持しながら先行車両に追従走行する。なお、エンジンＥＣＵ１３とスキッド制御ＥＣＵ１４の動作態様には、スロットル開度を大きくする態様、スロットル開度を全閉してエンジンブレーキと空気・転がり抵抗で減速する態様と、スロットル開度を全閉してブレーキＡＣＴ２０がホイルシリンダ圧を増圧して減速する態様がある。

〔車間制御ＥＣＵの機能〕
図５は、車間制御ＥＣＵ１２の機能ブロック図の一例を、図６はオフセットを説明する図の一例を示す。物標情報取得部３１はレーダ装置１１から１つ以上の物標の物標情報を取得する。本実施例では、少なくとも２つの物標情報を取得する。１つは後端部５２を物標とする物標情報であり、もう１つはキャビン５１を物標とする物標情報である。この２つの物標は、同一のターゲットの別々の部位であり、同一のターゲットから得られる複数の物標情報を利用して接近時の車間距離を制御することが、車間距離制御装置１００の特徴の１つになっている。なお、キャビン５１は一例であって後端部以外にどの部位が反射部位となるかは先行車両の形状などにより任意である。

同一のターゲットについて説明する。同一のターゲットとは互いに同一の距離を保ちながら同一と見なせる速度で走行する複数の物標を有する対象物をいう。一般的には一台の自車両としてもよいが、同一のターゲットは複数の部品に分離可能であってもよい。

図７（ａ）〜（ｄ）は同一のターゲットのいくつかの例を説明する図の一例であり、左図は側面図を右図は背面図をそれぞれ示している。図７（ａ）ではキャリアカーの後端部５２とキャビン５１が同一のターゲットであり、荷台の後端部５２が最も自車両に近い部位となる。図７（ｂ）ではキャリアカーの荷台が二層になっており、二層部の後端部５２とキャビン５１が同一のターゲットであり（さらに荷台の後端部５２１が含まれる場合がある）、二層部の後端部５２が最も自車両に近い部位となる。図７（ｃ）ではキャリアカーの側面部とキャビン５１が同一のターゲットであり、側面部の後端部５２が最も自車両に近い部位となる。図７（ｄ）ではキャリアカーに資材５２２が積載されている。この場合も、資材５２２の後端とキャリアカーの後端部５２３は、同一の距離を保ちながら同一と見なせる速度で走行するので同一のターゲットである。この場合、資材の後端部５２がもっと自車両に近い部位となる。このように、本実施例の車間距離制御装置１００が対象とする先行車両はキャリアカーに限定されるものではなく、後方の形状が、自車両から見て同じ距離とならない部位を含む車両、又は、荷物の搭載により自車両から見て同じ距離とならない車両などである。したがって、先行車両はどのような呼称でもよい。

図５に戻り、物標情報記録部３２は、各物標を物標情報ＤＢ４０に記録する。図８は、物標情報ＤＢ４０に記録される物標情報を模式的に示す図の一例である。物標情報記録部３２は、物標に重複しないＩＤ（識別情報）を付し、「距離」「相対速度」「横位置」「オフセット」を記録する。ここで、オフセットは、最も距離が短い物標と他の物標との差である。最も距離が短い物標は、先行車特定部から通知を受ける。例えば、ＩＤ＝１の物標（以下、単に物標１という）の距離であるdist1が最も小さい場合、物標２のオフセットは「dist2−dist1」となる。物標１のオフセットは登録されない。このようにオフセットを登録しておくことで、先行車両の後端部が検出されなくなった場合に、先行車両の別の部位までの距離からオフセットを減じた距離に基づき追従走行することが可能になる。図６（ａ）から明らかなように、オフセットは、dist1又はdist2に関わらず誤差の範囲でほぼ一定となる。

なお、横位置は、自車両の幅方向の中心位置を基準に、例えば右方向を正、左方向を負として、方位と距離から算出される。全車速ＡＣＣは最も自車に近い先行車両に追従走行するが、走行レーン以外の先行車両に追従する必要はないので、記録すべき物標としては自車と同じ走行レーンの先行車両でよい。このため、物標情報記録部３２は、横位置の絶対値が所定距離内の物標情報のみを記録してもよい。こうすることで、最も近い先行車両が検出されなくなった場合に、次に追従走行すべき物標を選択しやすくなる。

レーダ装置１１はサイクル時間毎に物標情報を送信するので、物標情報記録部３２は、同一物標に同じＩＤを付与して、物標情報ＤＢ４０に記録する。例えば、レーダ装置１１から送信された横位置が、「物標情報ＤＢ４０に記録されている横位置＋サイクル時間内に変化しうる変化量」以内の場合、同一の物標であると判定する。さらに、距離で判定してもよく、距離のみで判定してもよい。物標情報記録部３２は、物標情報ＤＢ４０の同じＩＤの物標の物標情報を更新し、オフセットを再計算する（オフセットはほとんど変化しない）。

先行車特定部３３は、距離が最も短い物標を先行車両に特定する。このため、図６（ａ）では、キャリアカーの後端部が追従走行するための先行車両としての物標である。

次に、渋滞などで先行車両が減速し、dist1とdist２が短くなる場合がある。この場合、レーダ装置１１が後端部を検出できない場合があり、物標１の物標情報が更新されなくなり、やがて物標情報ＤＢ４０から消去される。このため、物標情報ＤＢ４０の物標情報は図８（ｂ）のようになる。

先行車特定部３３は、距離が最も短い物標を先行車両に特定するので、物標２が先行車両に特定される。追従距離決定部３４は特定された先行車両に対し、dist2を用いて追従走行するか、「dist2−オフセット」を用いて追従走行するかを判定する。この判定は、自車両が先行車両に接近したために、物標１を検出できなくなったかどうかを判定するものであるので、後端部が自車両から所定距離内か否かを判定すればよい。後端部までの距離であるdist1はすでに検出されていないので、「dist2−オフセット」が最後に検出されたdist1未満か否かを判定する。dist1未満か否かの判定だけでは、判定結果がハンチングするおそれがあるので、dist1よりも明らかに小さいことを判定するため、
dist2−オフセット＜最後に検出されたdist1−定数
かどうかが判定される。これにより、接近しすぎたために後端部（物標１）を検出できなくなったことを検出できる。なお、定数は例えば数十センチ〜１〔ｍ〕くらいである。

なお、この判定の右辺を所定距離としてもよい。所定距離は、レーダ装置１１の照射範囲（特に上下方向）で、先行車両を、通常、認識できる距離（例えば、１〜２〔ｍ〕）とすればよいので、実験的に定めておくことができる。

追従距離決定部３４が「dist2−オフセット」を用いて追従走行すると決定した場合、車間距離補正部３５は、車間距離制御に用いる先行車両との車間距離を以下のように補正する。
車間距離＝距離−オフセット
図６（ｂ）の例では車間距離補正部３５は、「車間距離＝dist2−オフセット」を計算するので、物標２との車間距離がオフセット分補正される。このように、「オフセット」のフィールドに値が登録されている物標が最も近距離の物標となった場合に、車間距離補正部３５は距離を補正することができる。

車間距離制御部３６は、一例として示された図３のような制御方法で車間距離が目標車間距離となるように制御する。なお、「dist2−オフセット」で車間距離制御を行う動作モードを「補正車間距離モード」と称する。

車間距離制御装置１００は、物標１がレーダ装置１１で検出されなくなったか否かを直接は監視していない。しかし、上記の「dist2−オフセット＜最後に検出されたdist1−定数」による判定は、物標１がレーダ装置１１で検出されなくなったことと同等である。また、直接的に、物標１がレーダ装置１１で検出されなくなったことを検出してもよい。例えば、物標１の距離を監視し、所定距離以内で、車間制御ＥＣＵ１２から物標１の物標情報が途絶えた場合に、接近したため物標１がレーダ装置１１で検出されなくなったことを検出できる。

続いて、先行車両が速度を上げると（発進すると）、「dist2−オフセット」に基づき物標２に対し追従走行している自車両のレーダ装置１１が、再度、キャリアカーの後端部を検出する。これにより、物標情報ＤＢ４０の物標情報は図８（ｃ）のようになる。物標３は、図８（ａ）の物標１と同じ物標である。

この場合、先行車特定部３３は、距離が最も短い物標を先行車両に特定するので、物標３が先行車両に特定される。物標３の距離であるdist1は、図６に示すように「dist2−オフセット」とほぼ等しい。したがって、先行車特定部３３が先行車両として特定する物標が、物標２から物標３（＝物標１）に戻っても、車間距離制御装置１００が追従走行に用いる距離はほとんど変わらないので、乗員が加速や減速ショックを感じることを抑制できる。

〔動作手順〕
図９は、車間制御ＥＣＵ１２が車間制御する手順を示すフローチャート図の一例を示す。物標情報取得部３１はレーダ装置１１から物標情報を取得する（Ｓ１０）。物標情報記録部３２は物標情報を物標情報ＤＢ４０に記憶する。

先行車特定部３３は、最も近距離の物標を先行車両に特定する（Ｓ２０）。

次に、物標情報記録部３２は、先行車特定部３３が特定した最も近距離の物標と他の物標とのオフセットを算出する（Ｓ３０）。これにより、最も近距離の物標以外の物標にはオフセットが登録される。

次に、追従距離決定部３４は最も近距離の物標との距離からオフセットを減じる（Ｓ４０）。なお、後端部が最も近距離の物標の場合、オフセットに何も登録されていないので、Ｓ４０の計算では後端部との距離が得られる。

そして、追従距離決定部３４は、「最も近距離の物標との距離−オフセット」が、「直前まで最も近距離に存在した物標の距離−定数」未満か否かを判定する（Ｓ５０）。

ステップＳ５０の条件を満たす場合、車間距離補正部３５は「最も近距離の物標との距離−オフセット」を算出し、車間距離制御部３６はこれを制御対象の車間距離として車間距離制御を行う（Ｓ６０）。これにより、レーダで検出できない後端部に接近しすぎることなく車間距離制御することができる。

ステップＳ５０の条件を満たさない場合、車間距離制御部３６は最も近距離の物標を先行車両とし、最も近距離の物標との距離を車間距離にして車間距離制御を行う（Ｓ７０）。この場合は、最も近距離の物標のオフセットに何も登録されていない（ゼロ）場合が想定され、自車両は先行車両にそれほど接近していないので、それまでどおり検出されている後端部に対し追従走行する。

以上説明したように本実施例の車間距離制御装置１００は、予め後端部とその他の物標とのオフセットを記録しておくことで、後端部が検出されなくなった場合にオフセット手前の距離に基づき車間制御する。これにより、先行車両に接近しすぎることを抑制できる。

本実施例では、同一のターゲットの物標情報を収集することが可能な車間距離制御装置１００について説明する。

図１０は、本実施例の車間距離制御装置１００の概略的な特徴を説明する図の一例である。図１０では自車両の前方を、乗用車（先行車両）と大型車（先々行車）が走行している。このような場合、レーダ装置１１は、乗用車だけでなく大型車からの反射波を受信するので、異なるターゲットの後端部を物標とする複数の物標情報を取得する。図１０（ａ）では先々行車を大型車としたが、先行車両がレーンの端に寄った場合などは、先々行車が乗用車でも同様のことが生じる。

図の場合、渋滞などにより先行車両との車間距離が短くなっても、レーダ装置１１は、先行車両を検出可能だが、同一のターゲットでないのでそもそもオフセットを記録する必要がない。また、接近時に、仮に先行車両が検出されない場合、オフセットが記録されていることで、同一のターゲットでない先々行車を車間距離制御の対象としてしまうことは好ましくない。

そこで、本実施例の車間距離制御装置１００は、先行車両と先々行車両の車間距離が変動しやすいことを利用して、複数の物標が同一のターゲットであるか否かを判定する。同一のターゲットであった場合には、オフセットを登録する。

図１１は、本実施例の車間距離制御装置１００の機能ブロック図の一例を示す。本実施例において、図５において同一の符号を付した構成要素は同様の機能を果たすので、主に本実施例の主要な構成要素についてのみ説明する場合がある。本実施例の車間距離制御装置１００は同一ターゲット検出部３７を有する。同一ターゲット検出部３７は、以下のような条件を満たす物標を同一ターゲットであると判定する。
・最も近距離の物標の距離と、着目する物標の距離との差を記録しておき、上記差の変動が閾値内（例えば、５０ｃｍ）に収まる状態が一定時間継続する
誤差を考慮して、オフセットがほぼ一定であれば２つの物標が同一のターゲットのものであると判定できる。図１０では、先行車両と先々行車が独立に走行しているので、dist2とdist1の差の変動幅が一定時間、閾値内で推移することは少ない。

図１２は本実施例にて物標情報ＤＢ４０に記憶される物標情報の一例を示す。先行車両を物標１，先々行車を物標２として、それぞれの物標情報が登録されている。同一ターゲット検出部３７は、距離が最も短い物標１のdist1とそれ以外の物標２のdist2との差を計算し、一定時間、差の変動が閾値内の状態が継続するか否かを判定する。この状態を継続しない場合、同一ターゲット検出部３７は、物標１からみた物標２が同一ターゲットでないことを物標情報記録部３２に通知する。物標情報記録部３２は、物標２の「オフセット」を登録しない、「オフセット」を消去する、又は、オフセットの記録を禁止する。なお、単に「オフセット」を記録しないのではなく無効値を登録してもよい。すなわち、着目している物標が、最も近距離の物標１から見て同一ターゲットの部位でないことが分かればよい。

なお、キャリアカーのように全長が長い車両では、後端部とキャビン以外の反射部位からもレーダが反射することが多いが、反射するか否かは不安定であることが多い。後端部とキャビン以外の反射部位は、後端部からの距離（差）が一定時間、同程度の値で継続しないので、オフセットは登録されない。

したがって、本実施例によれば、自車両が後端部を検出できないほど接近した際、反射するか否かが不安定な部位との距離に基づき、追従走行することも抑制できる
図１３は、車間制御ＥＣＵ１２が車間制御する手順を示すフローチャート図の一例を示す。ステップＳ１０〜Ｓ３０は実施例１と同様である。

オフセットの算出後、同一ターゲット検出部３７はオフセットが安定しているか否かを判定する（Ｓ１１０）。すなわち、最も近距離の物標の距離と、着目する物標の距離との差の変動が閾値内に収まる状態が一定時間継続するか否かを判定する。

オフセットが安定している場合（Ｓ１１０のＹｅｓ）、物標情報記録部３２はオフセットを登録し（Ｓ１２０）、オフセットが安定していない場合（Ｓ１１０のＮｏ）、物標情報記録部３２はオフセットを登録しない（Ｓ１３０）。

以降の処理は実施例１と同様である。すなわち、追従距離決定部３４は、「最も近距離の物標との距離−オフセット」が、「直前まで最も近距離に存在した物標の距離−定数」未満か否かを判定する（Ｓ５０）。図１０の例では、渋滞などにより車間距離が短くなっても、先行車両が検出された状態となることが想定される。先行車両にはオフセットが登録されていないので、「dist1−オフセット＝dist1」である。

したがって、図１０の例ではＳ５０の判定がＮｏとなることが多く、追従距離決定部３４は先行車両との距離dist1を車間距離に決定し、車間距離制御部３６は車間距離制御を行う（Ｓ７０）。よって、先行車両に対し車間距離制御することができる。

先行車両がキャリアカーのような車両の場合は実施例１のようにステップＳ５０でＹｅｓと判定されるため、レーダで検出できない後端部に接近しすぎることなく車間距離制御することができる。

本実施例の車間距離制装置は、実施例１の効果に加え、複数の物標が同一のターゲットか否かを検証するので、同一のターゲットをより精度よく特定できる。

実施例１にて説明した車間距離制装置はキャリアカーのような先行車両に対し、キャビン５１を物標にして、距離をオフセットして追従走行することができる。しかしながら、キャビン５１は、後端部よりもレーダ装置１１から見て遠いので、後端部よりも検出が不安定になるおそれがある。この場合、以下のような不都合が生じる。

図１４は、キャビン５１を物標にして追従走行する際の不都合を説明する図の一例である。図１４（ａ）に示すように、前方が右カーブしているため、先行車両（キャリアカーである必要はないがキャリアカーとして説明する）は徐々に右方向に旋回走行する。車間距離制御装置１００は、キャリアカーの後端部を物標に追従走行している。この場合、キャリアカーと自車両がカーブを旋回走行する過程で、レーダ装置１１が壁を検出する場合があり、車間距離制御装置１００が捕捉している後端部が、ごく希に壁にすり替わる場合がある（図１４（ｂ））。壁は静止しているので、キャリアカーが発進した後も自車両が静止し続けてしまう。

実施例１，２のように、補正車間距離モードになりキャビン５１までの距離からオフセットを減じた値に基づき車間制御している場合、さらにこの不都合が生じやすい。これは、キャビン５１の検出が不安定であるためである。そこで、本実施例の車間距離制御装置１００は、以下のように追従走行を制御する。
「最も近距離の物標の横位置が中心から閾値以上ずれた時点で、補正車間距離モードによる車間距離の補正を禁止する」
これにより、カーブを旋回走行している場合に、車間距離補正モードになることを防止できるので、壁を先行車両と誤検知することを抑制しやすくなる。

図１５は、本実施例の車間距離制御装置１００の機能ブロック図の一例を示す。実施例２と比較して、横位置変化検出部３８を有している。横位置変化検出部３８は、最も近距離の物標の横位置が、閾値以上になった場合、物標情報記録部３２に横位置が閾値以上に変化したことを通知する。物標情報記録部３２は、物標２の「オフセット「オフセット」を登録しない、「オフセット」を消去する、又は、オフセットの記録を禁止する。

図１６は、車間制御ＥＣＵ１２が車間制御する手順を示すフローチャート図の一例を示す。図１６では、ステップＳ１２０でオフセットを登録後、横位置変化検出部３８が、横位置が閾値以下か否かを判定している（Ｓ１４０）。そして、横位置が閾値以下でない場合（Ｓ１４０のＮｏ）、オフセットは登録されない（Ｓ１３０）。すでにオフセットが登録されているので、この場合は消去されることになる。オフセットが登録されないので、車間距離補正モードになることを防止できる。

本実施例の車間距離制装置は、実施例１、２の効果に加え、横位置を判定するので、先行車両を検出しにくい走行状況で、車間距離補正モードになることを防止できる。

実施例１にて説明した車間距離制装置はキャリアカーのような先行車両に対し、キャビン５１を物標にして、距離をオフセットして追従走行することができる。しかしながら、キャビン５１は、後端部よりもレーダ装置１１から見て遠いので、後端部よりも検出が不安定になるおそれがある。このため、例えば、距離や相対速度がやや大きく変動する場合があり、車間距離制御装置１００が後端部などの物標と同様に、このキャビン５１との距離や相対速度に基づき車間距離を制御すると、加速度が安定せず加減速のショックが出やすくなる。

そこで、本実施例の車間距離制御装置１００は以下のように加速度を制御する。
(i) 低速域において
(ii) 車間距離補正モードの場合
(iii) 加速度勾配制限値を小さくする
加速度勾配制限値を小さくすることで、キャリアカー（キャビン）が急減速したように見えた場合でも、車間距離制御装置１００の加速度指示値は加速度勾配制限値の範囲内でしか変化しないので、急な加減速を低減できる。また、(i)と(ii)を条件とすることで、レーダが後端部を検出できなくなる状況で、距離をオフセットして追従走行している場合にだけ加速度を制限できるので、中〜高速域で先行車両が急減速した場合に自車両の減速が遅れることを防止できる。

なお、上記(i)〜(iii)を満たす状況でも、車間距離制御装置１００は自車両が後端部に接触する前に減速するように加速度勾配制限値を設定しているので不都合はない。

図１７（ａ）は、本実施例の車間距離制御装置１００の機能ブロック図の一例を示す。実施例３と比較して、加速度勾配制限部３９を有している。加速度勾配制限部３９は、車間距離制御部３６から補正車間距離モードであるという通知を取得すると、車速が所定値以下である場合に、加速度勾配制限値を補正車間距離モードでない場合よりも小さくする。

図１７（ｂ）は、加速度勾配制限値を模式的に示す図の一例である。斜線部は、補正車間距離モードと補正車間距離モードでない場合の加速度勾配制限値の差異を示している。このように、加速度勾配制限値の絶対値が小さくなることで、補正車間距離モード時の加減速のショックを低減できる。

図１８は、車間制御ＥＣＵ１２が車間制御する手順を示すフローチャート図の一例を示す。図１８では、ステップＳ６０で、「最も近距離の物標との距離−オフセット」を車間距離に決定した後、車間距離制御部３６が車間距離を制御する際、加速度勾配制限部３９は加速度勾配制限値を小さくする（Ｓ１５０）。

本実施例の車間距離制装置は、実施例１〜３の効果に加え、車間距離補正モードにおける加速度勾配制限値を小さくすることで、加減速のショックを和らげることができる。

以上、本実施形態では、車間距離の制御方法を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

Claims (5)

1. 自車両前方の先行車両を検知して先行車両と自車両との車間距離を制御する車間距離制御装置において、
   先行車両の２つ以上の反射部位を各物標とし、各物標と自車両との距離を取得する距離取得手段と、
   前記距離のうち最も近距離の物標を特定する物標特定手段と、
   前記物標特定手段が特定した最も近距離の物標までの前記距離と、他の物標までの前記距離の差分、及び、各物標との前記距離を物標毎に記録する差分値記録手段と、
   前記差分値記録手段が記録した前記差分の所定時間内の変動幅が閾値内であることを検出する変動幅監視手段と、
   前記変動幅監視手段により前記変動幅が前記閾値内であると判定されることで最も近距離の物標と前記他の物標が同一のターゲットから検出された物標であると判定した場合であって、
   現在最も近距離にある物標との前記距離から前記差分を減じた値が、現在最も近距離にある物標を前記物標特定手段が特定する前に前記物標特定手段が最も近距離にあると特定した物標との距離よりも小さくなることで、現在最も近距離にある物標を前記物標特定手段が特定する前に前記物標特定手段により最も近距離にあると特定されていた物標に対し、所定距離内に接近したと判定した場合、
   現在最も近距離にある物標までの前記距離から、該物標に対し過去に記録されている前記差分を減じることで、現在最も近距離にある物標と自車両との前記距離を補正する距離補正手段と、を有し、
   前記距離補正手段が補正した前記距離を制御対象に車間距離制御すると共に、現在最も近距離にある物標を前記物標特定手段が特定する前に前記物標特定手段が最も近距離にあると特定した物標との距離の記録を前記差分値記録手段が再開した場合、最も近距離にある物標との前記距離を制御対象に車間距離制御する、ことを特徴とする車間距離制御装置。
2. 前記物標特定手段が直前まで特定していた最も近距離の物標までの距離が、前記距離取得手段により取得されなかった場合、
   前記距離補正手段は、現在最も近距離にある物標までの前記距離から、該物標に対し過去に記録されている前記差分を減じることで、最も近距離の物標と自車両との前記距離を補正する、
   ことを特徴とする請求項１記載の車間距離制御装置。
3. 前記距離取得手段は、自車両前方に電波を送信して反射部位からの反射波を受信することで距離を検出する距離検出装置から、各物標と自車両との前記距離を取得し、
   先行車両の後端部が前記距離検出装置が送信する電波の送信範囲から外れるほど、先行車両の後端部と自車両との距離が小さくなった場合、
   前記物標特定手段は、先行車両の後端部以外の反射部位を最も近距離の物標に特定し、
   前記距離補正手段は、先行車両の後端部以外の反射部位までの距離から、該反射部位に対応する物標に対し過去に記録されている前記差分を減じることで、先行車両の後端部以外の反射部位に対応する物標と自車両との前記距離を補正する、
   ことを特徴とする請求項１記載の車間距離制御装置。
4. 予め定められた加速度勾配制限値を超えない範囲で、前記距離補正手段が補正した自車両から先行車両までの前記距離が目標車間距離になるよう駆動力及び制動力を制御する車間距離制御手段と、
   前記距離補正手段が最も近距離の物標と自車両との前記距離を補正した状態で、前記車間距離制御手段が前記距離を制御している場合、前記加速度勾配制限値をより小さい値に変更する加速度勾配制限手段と、
   を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の車間距離制御装置。
5. 前記距離取得手段は、自車両の車幅方向における各物標の相対横位置を取得し、
   前記相対横位置が閾値以上の場合には、前記差分値記録手段は、前記物標特定手段が特定した最も近距離の物標までの前記距離と、他の物標までの前記距離の前記差分を消去するか又は記録しない、
   ことを特徴とする請求項１記載の車間距離制御装置。
   

Images