JP6040945B2 - 先行車選択装置 - Google Patents

Description

本発明は、先行車選択装置に関する。

自車両の周囲に光波や、ミリ波などの送信波を照射し、その反射波を検出することによって、周囲に存在する障害物を認識し、その中から自車両にとっての先行車を選択する装置が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。このようにして選択された先行車は、その先行車に対して先行車と所定の車間を保持するように車速を制御する追従制御などに適用される。

上述の先行車両に対する追従制御では、自車推定進路と先行車両の位置関係を用いて先行車の自車線確率を演算し、この自車線確率にフィルタ演算することで一時的なステアリングの揺れに対しても先行車両選択を保持する方法も知られている

特開２００１−２８３３９１号公報

先行車両に対する追従制御では、より具体的には、自車両速度とヨーレートを用いて自車両の進路を推定し、推定した進路と前方の車両の位置関係より先行車両を適切に選択して、選択した先行車両に対する加減速制御が行われている。

しかしながら、追従走行中に路面の凹凸や、道路形状の変化、他車両の挙動の影響でドライバのステア操作が不安定に揺れる場合がある。この場合、ヨーレートは振動的な波形となってしまい推定進路が不安定になり、先行車両選択が解除されてしまう場合がある。あるいは、隣接車線の車両を先行車両として誤って選択する場合がある。その場合、ドライバの意図しない加速や減速が発生するため、ドライバに違和感を与えることがあった。

また、自車線確率フィルタ定数の調整をすることでステアリングの揺れによる先行車両選択の解除や隣接車線の車両の誤選択を抑制する方法も知られている。しかしながらこの方法では、先行車両の選択と解除判定タイミングが遅れる現象が発生するという課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、好ましくないタイミングでの先行車両の選択や解除を抑制することができる先行車選択装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の先行車選択装置は、自車両の旋回状態に係るパラメータの値を検出する旋回検出部（２２，２４）から出力された検出信号の時間変化値を求める変化値演算部（１１）と、前記旋回検出部（１１）から出力された信号および前記自車両の走行速度に基づいて求められる走行路の曲率と、前記自車両の車幅方向の所定角度範囲内に送信波を照射し、その反射に基づいて物体までの距離と前記車幅方向の角度を検出する物体検出部（２１）から出力された信号に基づき求められる前記物体の相対位置と、に基づいて前記物体が前記自車両と同一車線上に存在する確率である自車線確率を演算により求めるものであり、予め記憶された所定の閾値および前記時間変化値を比較し、前記時間変化値が前記所定の閾値よりも大きい場合には、前記自車線確率の演算に用いられるフィルタ定数の補正係数を変更し、前記自車線確率の変動を抑制する確率演算部（１２）と、前記確率演算部（１２）により求められた前記自車線確率に基づいて先行車の選択を行う選択部（１３）と、が設けられていることを特徴とする。

なお、この欄および特許請求の範囲に記載したカッコ内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

本発明の先行車選択装置によれば、自車両の旋回状態を示すパラメータ値の時間変化値と、予め記憶された所定の閾値とを比較した結果に基づいて、フィルタ定数の補正係数が変更される。これにより、自車両の旋回状態が安定している状態では、旋回状態をより多く反映した自車線確率が得られ、自車両の旋回状態が不安定な状態では、旋回状態の反映を抑制した自車線確率が得られる。

自車両の旋回状態が安定している状態では、旋回検出部により検出されたパラメータの値に、自車両の進路変更や右折や左折などの状態が反映されていると考えられる。そのため、自車線確率により旋回状態をより多く反映させることにより、先行車両の選択や解除のタイミングが遅れる状況が発生しにくくなる。また、自車両の旋回状態が不安定な状態では、旋回検出部により検出されたパラメータの値に、路面の凹凸やスリップなどによる自車両の姿勢変化や、針路保持のためのステア操作などが反映されていると考えられる。これらは、自車両の進路変更や右折や左折などとは無関係なものであるため、自車線確率への反映を抑制することにより、それ以前に選択された先行車両を保持し、誤ったタイミングに先行車両の解除が行われることを抑制できる。

本発明の先行車選択装置によれば、自車両の旋回状態を示すパラメータ値の時間変化値と、予め記憶された所定の閾値とを比較した結果に基づいて、フィルタ定数の補正係数を変更することにより、好ましくないタイミングでの先行車両の選択や解除を抑制できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る車両制御装置の構成を説明するブロック図である。 フィルタ定数の補正演算を説明するフローチャートである。 所定の閾値の値と自車両の走行速度との関係を説明するグラフである。 本実施形態における自車線確率の時間変化を説明するグラフである。

この発明の一実施形態に係る車両制御装置について、図１から図４を参照しながら説明する。本実施形態で説明する車両制御装置（先行車選択装置）１は、自動車に搭載される装置であり、自車両の前方を走行する他車両（以下、「先行車両」と表記する。）に合わせて車速を制御する追従制御を行う装置である。

車両制御装置１は、図１のブロック図に示すように、車間制御コントローラ１０を中心として構成されている。車間制御コントローラ１０にはＣＰＵ（中央演算処理装置）、入出力インターフェース、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶媒体および各種の駆動回路や検出回路などが設けられている。記憶媒体には、ＣＰＵを後述する微分演算部（変化値演算部）１１、自車線確率演算部（確率演算部）１２、制御対象選択部（選択部）１３、制御目標値演算部１４として機能させるプログラムが記憶されている。これらのハード構成は一般的なものであるので、本実施形態での詳細な説明は省略する。

車間制御コントローラ１０には、レーダセンサ（物体検出部）２１により検出された物体までの距離および自車両の車幅方向の角度を表す検出信号と、ヨーレートセンサ（旋回検出部）２２により検出された自車両のヨーレートを表す検出信号と、が入力されている。また車輪速度センサ２３により検出された自車両の走行速度を表す検出信号と、ステアリングセンサ（旋回検出部）２４により測定された自車両のステア操作の角度（量）を表す検出信号と、が入力されている。さらに、制御許可スイッチ２５を介して入力された制御の許可、不許可を表す入力信号と、制御モード選択スイッチ２６を介して入力された選択されたモードを表す選択信号と、が入力されている。

上述のレーダセンサ２１は、自車両の車幅方向の所定角度範囲内に送信波であるミリ波などの電波を照射し、自車両の前方に存在する物体からの反射波に基づいて物体までの距離と車幅方向の角度を検出するものである。レーダセンサ２１の構成としては公知の構成を用いることができ、本実施形態での詳細な説明は省略する。

ヨーレートセンサ２２は、自車両のヨーレートを検出するセンサである。車輪速度センサ２３は、自車両の走行速度に関連する車輪速度を検出するセンサである。車輪速度センサ２３から出力された検出信号は、車間制御コントローラ１０のＣＰＵにより自車両の走行速度に換算され、種々の演算処理に用いられる。

ステアリングセンサ２４は、自車両のステアリングによる操舵量であるステア操作の角度を検出するセンサである。ヨーレートセンサ２２、車輪速度センサ２３、ステアリングセンサ２４の形式や構成としては公知の形式や構成を用いることができ、本実施形態での詳細な説明は省略する。

制御許可スイッチ２５は、制御モード選択スイッチ２６により選択されたモードによる制御を行うか否かの指示を入力するスイッチである。制御モード選択スイッチ２６は、車両制御装置１が行う複数の制御モードから選択した所望の制御モードを入力するスイッチである。本実施形態で説明する先行車両を追従する制御は、上述の複数の制御モードに含まれる。

車間制御コントローラ１０の微分演算部１１は、車間制御コントローラ１０に入力されたヨーレートを表す検出信号や、ステア操作の角度を表す検出信号に基づいて、ヨーレートの時間微分値や、ステア操作角度の時間微分値を演算により求めるものである。

自車線確率演算部１２は、物体の自車線確率を演算により求めるものである。制御対象選択部１３は、自車線確率演算部１２により求められた自車線確率に基づいて、物体の中から先行車両を選択する処理を行うものである。なお、本実施形態の特徴と関連する微分演算部１１、自車線確率演算部１２および制御対象選択部１３における処理内容の詳細については後述する。

制御目標値演算部１４は、制御対象選択部１３により選択された先行車両に追従するための制御目標値である目標加速度を演算により求めるものである。また、制御目標値演算部１４は、エンジンＥＣＵ３１やブレーキＥＣＵ３２に出力する目標加速度を表す制御信号を生成するものでもある。

車間制御コントローラ１０からは、エンジンＥＣＵ３１およびブレーキＥＣＵ３２に目標加速度を表す制御信号が出力されている。また、メータＥＣＵ３３に制御モード状態を表す信号および制御対象物の情報（例えば、選択された先行車両の情報）を表す信号が出力されている。

エンジンＥＣＵ３１は、目標加速度を表す制御信号に基づいて自車両のエンジン、例えばエンジンの出力を制御するものである。ブレーキＥＣＵ３２は、エンジンＥＣＵ３１同様に、目標加速度を表す制御信号に基づいて自車両のブレーキを制御するものである。

メータＥＣＵ３３は、制御モード状態を表す信号および制御対象物の情報に基づいて、インストルメントパネルなどに配置された対応する表示部における表示および非表示を制御するものである。

次に、上記の構成からなる車両制御装置１における制御について説明する。まず、車両制御装置１による一般的な追従制御について説明し、その後に本実施形態の特徴であるフィルタ定数の補正について説明する。

車両制御装置１に電力が供給されると、車間制御コントローラ１０にレーダセンサ２１やヨーレートセンサ２２などの各種センサから出力された検出信号が入力される。また、制御許可スイッチ２５や制御モード選択スイッチ２６から出力された信号も入力される。

車間制御コントローラ１０は、入力された検出信号に基づいて自車線確率を演算により求め、求められた自車線確率を用いて車間距離を制御する対象物（先行車両）を選択する処理を実行する。さらに車間制御コントローラ１０は、選択した対象物との車間距離を制御するための制御目標値（目標加速度）を演算により求める処理を実行する。

具体的には、車間制御コントローラ１０の自車線確率演算部１２は、車輪速度センサ２３から入力された車輪速に関する検出信号から自車両の走行速度を求める。そして、ヨーレートセンサ２２から入力されたヨーレートに関する検出信号（またはステアリングセンサ２４から入力されたステア操作の角度に関する検出信号）と、求められた自車両の走行速度に基づき、走行経路の曲率を求める。

さらに自車線確率演算部１２は、レーダセンサ２１から入力された物体までの距離と車幅方向の角度の検出信号に基づき、上述の物体との相対位置を演算により求める処理を行う。これら走行経路の曲率と、物体との相対位置とに基づき、自車線確率演算部１２は自車線確率を演算により求める。なお、自車線確率を求める詳細な方法については公知の方法を用いることができるため、本実施形態では説明を省略する。

制御対象選択部１３は、自車線確率演算部１２により求められた自車線確率に基づき、上述の物体が、自車両が走行する車線の前方を走行する先行車両であるか否かの判定処理を行う。制御目標値演算部１４は、上述の物体が先行車両である判定された場合に、この先行車と自車両との車間距離、所定の距離に保つための目標加速度を演算により求める処理を実行する。なお、制御対象選択部１３および制御目標値演算部１４において行われる詳細な演算などについては、公知の演算方法を用いることができるため、本実施形態では説明を省略する。

制御目標値演算部１４は目標加速度を求めると、目標加速度を実現するためにエンジンＥＣＵ３１やブレーキＥＣＵ３２に制御信号を出力する。例えば、先行車両と自車両との車間距離が所定の距離よりも広い場合には、目標加速度として正の値を持つ加速度が出力される。すると、エンジンＥＣＵ３１は自車両のエンジン出力を増加させて、自車両の走行速度を高めて車間距離を所定の距離に縮める制御が行われる。

次に、本実施形態の特徴であるフィルタ定数の補正について説明する。なお、本実施形態では、フィルタ定数の補正にヨーレートの時間微分を用いる例に適用して説明するが、その他にステア操作の角度の時間微分をフィルタ定数の補正に用いてもよく、特に限定するものではない。

フィルタ定数は、自車線確率を求める際に用いられるヨーレートに対して行われるフィルタリング処理の定数である。フィルタリング処理は、例えばローパスフィルタのように、ヨーレートの信号に含まれる高周波成分をカットし、低周波成分を透過させる処理である。この処理により、路面の凹凸や細かなスリップなどに起因する自車両における早い周期の挙動に関する信号はカットされ、ステア操作などに起因する遅い周期の挙動に関する信号が透過する。フィルタリング定数は、フィルタリング処理におけるカット周波数の調整に関するものである。

レーダセンサ２１やヨーレートセンサ２２などの各種センサから出力された検出信号が入力されると、図２に示すように、車間制御コントローラ１０はヨーレートの検出信号によるフィルタ定数補正の演算を実行する。

具体的には、車間制御コントローラ１０の微分演算部１１は、ヨーレートの検出信号に対して時間微分を行ったヨーレート微分値を求める微分演算処理を行う（Ｓ１１）。自車線確率演算部１２は、微分演算処理により求められたヨーレート微分値と、予め車間制御コントローラ１０に記憶された所定の閾値との大小を比較し、ヨーレート微分値が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する処理を実行する（Ｓ１２）。

Ｓ１２の処理において、自車線確率演算部１２は自車両の走行速度に基づいて判定に用いる所定の閾値を選択する処理を実行する。本実施形態における所定の閾値は、図３のグラフに示すように、自車両の走行速度が０（ｋｍ／ｈ）からＳ１（ｋｍ／ｈ）まではＴｈ２の値を持つ。自車両の走行速度がＳ１（ｋｍ／ｈ）からＳ２（ｋｍ／ｈ）までは走行速度に応じてＴｈ２の値からＴｈ１の値まで線形的に減少する値を持つ。自車両の走行速度がＳ２（ｋｍ／ｈ）を超えるとＴｈ１の値を持つ。ここで、Ｓ１＜Ｓ２であり、Ｔｈ１＜Ｔｈ２である。

言い換えると、低速領域ではステア操作量が大きく、ヨーレートの変動が通常においても大きいため閾値は大きく設定している。高速領域ではステア操作量が小さく、ヨーレートの変動が通常においても小さいため閾値は小さく設定している。

なお、自車両の走行速度がＳ１（ｋｍ／ｈ）からＳ２（ｋｍ／ｈ）までの区間における所定の閾値は、上述のように走行速度に応じて線形的に値が変化してもよいし、走行速度に応じて二次関数的に値が変化したり、指数関数的に値が変化したりしてもよく、特に値の変化の態様を限定するものではない。

さらに、所定の閾値は、上述のように自車両の走行速度に応じて値が変化してもよいし、走行速度とは無関係な所定の値に固定されていてもよく、特に値の変化の態様を限定するものでもない。このように所定の閾値を固定値とすることにより、所定の閾値を持ち替える場合と比較して演算処理が容易になりやすい。

Ｓ１２の処理において、ヨーレート微分値が所定の閾値よりも大きいと判断された場合（ＹＥＳの場合）、自車線確率演算部１２はフィルタ定数に補正係数を乗じる演算処理を実行する（Ｓ１３）。この処理により、自車線確率を求める際に行われるフィルタリング処理におけるフィルタ定数の値が大きくなる。言い換えると、フィルタリング処理におけるカット周波数が大きくなる。

Ｓ１３の処理が終わったら、または、Ｓ１２の処理において、ヨーレート微分値が所定の閾値以下であると判断された場合（ＮＯの場合）、一連のフィルタ定数補正の演算が終了する。その後、所定の周期で上述の演算処理が繰り返される。

上述のようにフィルタ定数の補正を行った場合と、行わなかった場合の自車線確率の違いについて図４を参照しながら説明する。図４において実線は、上述のフィルタ定数の補正を行った自車線確率の時間変化を示し、点線は、上述のフィルタ定数の補正を行わなかった自車線確率の時間変化を示す。なお、実線で示す自車線確率と点線で示す自車線確率は、同じ条件に基づいて求められている。

自車線確率を求める演算が開始されると、時間が経過すると共に自車線確率が上昇する。図４に示す例では、上述のフィルタ定数の補正を行わなかった自車線確率（点線）は、ヨーレートセンサ２２から出力される検出信号に応じて変動するため、先行車両か否かを判定する基準ＴｈＬを下回る部分（Ａ，Ｂ）が生じている。

これに対して、フィルタ定数の補正を行った自車線確率（実線）は、ヨーレートセンサ２２から出力される検出信号に応じる変動幅が抑制される。そのため、先行車両か否かを判定する基準ＴｈＬを下回ることがない。

上記の構成の車両制御装置１によれば、自車両のヨーレートのヨーレート微分値と、予め記憶された所定の閾値とを比較した結果に基づいて、フィルタ定数の補正係数が変更される。これにより、自車両のヨーレートが安定している状態では、ヨーレートをより多く反映した自車線確率が得られ、自車両のヨーレートが不安定な状態では、旋回状態の反映を抑制した自車線確率が得られる。

自車両のヨーレートが安定している状態では、ヨーレートセンサ２２により検出されたヨーレートに、自車両の進路変更や右折や左折などの状態が反映されていると考えられる。そのため、自車線確率によりヨーレートをより多く反映させることにより、先行車両の選択や解除のタイミングが遅れる状況が発生しにくくなる。また、自車両のヨーレートが不安定な状態では、ヨーレートセンサ２２により検出されたヨーレートに、路面の凹凸やスリップなどによる自車両の姿勢変化や、針路保持のためのステア操作などが反映されていると考えられる。これらは、自車両の進路変更や右折や左折などとは無関係なものであるため、自車線確率への反映を抑制することにより、それ以前に選択された先行車両を保持し、誤ったタイミングに先行車両の解除が行われることを抑制できる。

自車両の走行速度に応じて所定の閾値の値を持ち替えることにより、好ましくないタイミングでの先行車両の選択や解除を抑制しやすくなる。つまり、走行速度が比較的に低い場合には車両の進行方向が大きく変化する場合が多く、走行速度が比較的に高い場合には車両の進行方向は変化しにくい場合が多い。これに伴い、ヨーレートセンサ２２から出力された検出信号のヨーレート微分値における変化の態様も、自車両の走行速度に応じて大きく変わる。このような態様の変化に応じて、所定の閾値を設定することにより、好ましくないタイミングでの先行車両の選択や解除を抑制しやすくなる。

上述のように走行経路の曲率を求める際に、ヨーレートセンサ２２から入力されたヨーレートに関する検出信号を用いることにより、自車両のヨーレートを直接検出することができる。そのため、高い感度で自車線確率を求めることができる。

また、ヨーレートセンサ２２の検出信号の代わりに、ステアリングセンサ２４から入力されたステア操作の角度に関する検出信号を用いることにより、ステア操作に基づく自車両のヨーレートを検出することができる。そのため、路面の凹凸などに起因するノイズの影響が抑制された自車線確率を求めることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態では、ミリ波を用いたレーダセンサ２１を用いた例に適用して説明するが、その他にもレーザー光を送信波として用いるレーザーセンサや、超音波を送信波として用いる超音波センサを用いることもでき、送信波の種類を限定するものではない。さらに、自車両の前方に存在する物体までの距離と車幅方向の角度を検出できるものであればよいため、自車両の前方を撮影した画像に基づいて物体までの距離と車幅方向の角度を解析により求めるものであってもよい。

また上述した車両制御装置１の他に、車両制御装置１を構成要素とするシステム、車両制御装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、方法など種々の形態で本発明を実現することもできる。

１…車両制御装置（先行車選択装置）、１１…微分演算部（変化値演算部）、１２…自車線確率演算部（確率演算部）、１３…制御対象選択部（選択部）、２１…レーダセンサ（物体検出部）、２２…ヨーレートセンサ（旋回検出部）、２４…ステアリングセンサ（旋回検出部）

Claims (5)

1. 自車両の旋回状態に係るパラメータの値を検出する旋回検出部（２２，２４）から出力された検出信号の時間変化値を求める変化値演算部（１１）と、
   前記旋回検出部から出力された信号および前記自車両の走行速度に基づいて求められる走行路の曲率と、前記自車両の車幅方向の所定角度範囲内に送信波を照射し、その反射に基づいて物体までの距離と前記車幅方向の角度を検出する物体検出部（２１）から出力された信号に基づき求められる前記物体の相対位置と、に基づいて前記物体が前記自車両と同一車線上に存在する確率である自車線確率を演算により求めるものであり、
   予め記憶された所定の閾値および前記時間変化値を比較し、前記時間変化値が前記所定の閾値よりも大きいときには、前記自車線確率の演算に用いられるフィルタ定数の補正係数を変更し、前記前記時間変化値が前記所定の閾値よりも小さいときに比べて前記自車線確率の変動を抑制する確率演算部（１２）と、
   前記確率演算部（１２）により求められた前記自車線確率に基づいて先行車の選択を行う選択部（１３）と、
   が設けられていることを特徴とする先行車選択装置（１）。
2. 前記確率演算部（１２）は、前記自車両の走行速度が相対的に低い場合には、前記所定の閾値の値を大きく設定し、
   前記走行速度が相対的に高い場合には、前記所定の閾値の値を小さく設定することを特徴とする請求項１記載の先行車選択装置。
3. 前記所定の閾値は固定値であることを特徴とする請求項１記載の先行車選択装置。
4. 前記旋回検出部（２２，２４）は、前記自車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ（２２）であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の先行車選択装置。
5. 前記旋回検出部（２２，２４）は、前記車両のステアリング角度を検出するステアリングセンサ（２４）であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の先行車選択装置。